【矩道化学虚拟实验室】钠及钠的化合物

2022/11/16 14:07:37 矩道科技 产品动态


引言

本课程需掌握金属钠、钠的氧化物、氢氧化物、主要物理性质,掌握钠分别与氧气、水、酸、盐等物质的反应,氧化钠、过氧化钠与水、酸等物质反应的情况,掌握焰色反应的原理及操作等。本课程借助矩道化学虚拟现实仿真实验平台研究钠及其化合物的性质。


钠单质的性质:

物理性质:


在自然界中,因其化学性质活泼,钠只以化合态形式存在,钠元素的主要存在形式是氯化钠。

钠的密度比水小,且硬度很小,可以用小刀切割。块状钠单质是银白色金属,没有粉末状的钠。钠的熔点低,钠与水反应产生的热量就可以使其融化成小球。

化学性质:


1.与氧气反应: 

常温:钠被氧化成白色的氧化钠。

加热:白色钠燃烧发出黄光,生成淡黄色的过氧化钠。


2.与水的反应:

反应方程式: 2Na + 2HO=2NaOH + H

钠在常温下就能与水发生反应,反应现象可概括为:浮、熔、游、响、红。

钠跟水的反应的现象的解释:浮:钠的密度比水小;熔:反应放热,钠熔点低熔化成小球;游:反应产生气体;响:反应剧烈;红:生成NaOH,酚酞遇碱变红 。


3.与盐溶液的反应:

①钠与明矾溶液的离子反应:

2Na+2H₂O=2Na⁺ +2OH⁻ + H₂ ↑  

Al³⁺ +3OH⁻=Al(OH)₃ ↓ 

 Al³⁺ +4OH⁻=AlO₂⁻ +2H₂O;


②钠与氯化铁溶液的离子反应:

2Na+2H₂O=2Na +2OH+H₂ ↑  

Fe³⁺ +3OH-=Fe(OH)₃ ↓;


③钠与硫酸铜溶液的离子反应:

2Na+2H₂O=2Na +2OH⁻ +H₂ ↑  

Cu²⁺ +2OH⁻=Cu(OH)₂↓;



4.与乙醇反应:


钠与有机物中的羟基反应,发生置换反应,生成氢气,反应的方程式为:2Na+CH₃CHOH=CH₃CHONa+H

除乙醇外,还能与钠发生置换反应的有机物有:醇类(含有-OH),羧酸(含有-COOH),以及苯酚这样的物质。


钠的氧化物


钠的常见氧化物有氧化钠和过氧化钠。


氧化钠为白色无定形片状或粉末。对湿敏感。在暗红炽热时熔融,到400℃以上时分解成过氧化钠和金属钠。遇水起剧烈化合反应,形成氢氧化钠。具腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤。对人体有强烈刺激性和腐蚀性。


过氧化钠是钠在氧气或空气中燃烧的产物之一,纯净的过氧化钠为白色,但一般见到的过氧化钠呈淡黄色,原因是反应过程中生成了少量超氧化钠。过氧化钠易潮解、有腐蚀性,应密封保存。

1.氧化钠与水反应:

Na₂O+H₂O=2NaOH ;

离子方程式:

Na₂O+H₂O=2Na +2OH⁻

  

2.过氧化钠与水的反应

 2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂ ↑;

离子方程式:

2Na₂O₂+2H₂O=4Na +4OH⁻ +O₂ ↑


钠盐:


绝大部分钠盐都易溶于水,中学阶段,常见的钠盐为氯化钠、硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠。

碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质和化学性质


(1)物理性质:

碳酸钠:常温下为白色无气味的粉末或颗粒,有吸水性,易溶于水。

碳酸氢钠:常温下为白色细小晶体,在水中的溶解度小于碳酸钠。


(2)化学性质:

①与盐酸的反应:

Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑  

NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂ ↑


②与氢氧化钠溶液反应: 

NaHCO₃+NaOH= Na₂CO₃+H₂O


③与澄清石灰水反应:

碳酸氢钠与澄清石灰水反应量不同产物不同:

NaHCO₃(少量)+Ca(OH)₂=CaCO₃ ↓+NaOH+H₂O

2NaHCO(过量)+Ca(OH)₂=CaCO ↓+NaCO₃+2H₂O

碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法


(1)定性检验法:

①取少量固体盛于固体制氧装置中,加热,将导管伸入装有澄清石灰水的试管中,石灰水变浑浊,说明固体是碳酸氢钠,否则是碳酸钠。

②取少量固体溶解,加入氯化钙溶液,产生沉淀是碳酸钠溶液,否则是碳酸氢钠溶液。


(2)定量检验法:

①分别向等量的白色粉末中加等体积、等浓度的稀盐酸,生成气体快的是碳酸氢钠,慢的是碳酸钠。


②分别向等量的白色粉末中加等体积适量的水,固体溶解量的多的碳酸钠,少的是碳酸氢钠。


用途:


钠单质的用途:

利用钠元素的特征焰色(黄色)制高压钠灯,高压钠灯的透雾力强,可以做航标灯;利用钠单质的熔点低,钠钾合金常温下呈液态,做原子反应堆的导热剂;利用钠单质制备过氧化钠,利用钠单质还原熔融态的四氯化钛制备金属钛。

钠化合物的用途:

过氧化钠做漂白剂,过氧化钠做水下作业、坑道下作业的供氧剂;氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠做食品添加剂;NaHCO3治疗胃酸过多症的一种药剂。氯化钠做为制备单质钠和氯气的原料,氯化钠做为制备氢氧化钠、氢气、氯气的原料。Na2CO3用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中;还可以用来制造其他钠的化合物。


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