元素及其化合物 · 一 · 「钠及其化合物」

钠单质

化学性质

$Na$ 与氧气反应： ${\begin{cases} 4 Na + O_{2} \overset{常温}{=} 2 Na_{2} O \\ 2 Na + O_{2} \overset{Δ / 加热}{=} Na_{2} O_{2} \end{cases}$
$Na$ 与氯气反应： $2 Na + Cl_{2} \overset{Δ}{=} 2 NaCl$
$Na$ 与水反应： $2 Na + 2 H_{2} O = 2 NaOH + H_{2} ↑$
现象：「浮熔游响红」
钠的密度比水小，会浮在水面上；反应时，钠迅速熔化成小球（说明反应剧烈、大量放热、钠熔点偏低）；产生的氢气推动钠在水面上游动；发出响声；滴加酚酞后变红
$Na$ 与 $CuSO_{4}$ 水溶液反应： ${\begin{cases} F r i s t . & 2 Na + 2 H_{2} O \overset{}{=} 2 NaOH + H_{2} ↑ \\ S e c o n d . & 2 NaOH + CuSO_{4} \overset{}{=} Cu (OH)_{2} ↓ + Na_{2} SO_{4} \end{cases}$
$Na$ 与乙醇反应： $2 C_{2} H_{5} OH + 2 Na ⟶ 2 C_{2} H_{5} ONa + H_{2} ↑$
现象：钠沉于无水乙醇的底部（或因产生的氢气使得钠上下跳动），表面有气泡产生，慢慢消失；放出的气体可在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色（ $H_{2}$ ）；烧杯壁上有水珠生成；澄清石灰水未变浑浊（无 $CO_{2}$ ）
解释：由于烷基具有推电子作用（ $\vec{CH_{3} CH_{2}} - O - H$ ），使得 $O - H$ 键极性变弱，因此反应不会很剧烈

知识点

制取： $2 NaCl (熔融) \overset{通电}{=} 2 Na^{+} Cl 2 ↑$
用途：钠、钾合金（液态）可用于原子反应堆的导热剂；冶炼某些金属（如钛金属）；用作电光源，制作高压钠灯
密度： $p (H_{2} O) > p (Na) > p ($ 煤油 $)$ （密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中）
金属钠着火时用细沙覆盖灭火，不得使用水或二氧化碳灭火器

氧化钠与过氧化钠

	氧化钠（ $Na_{2} O$ ）	过氧化钠（ $Na_{2} O_{2}$ ）
电子式	（仅含有离子键）	（含有离子键和非极性共价键）
离子个数比 $^{4}$	$Na^{+} : O^{2 -} = 2 : 1$	$Na^{+} :$ $O_{2}^{2 -}$ $ = 2:1$
化合物类型 $^{1}$	离子化合物（碱性氧化物）	离子化合物（非碱性氧化物，为过氧化物）
颜色、状态	白色、固体	淡黄色、固体
主要性质	具有碱性氧化物的通性	具有强氧化性 $^{2}$
稳定性	不稳定，加热生成 $Na_{2} O_{2}$ $^{3}$	较稳定
与水反应	$Na_{2} O + H_{2} O \overset{}{=} 2 NaOH$	${2 Na_{2} \overset{- 1}{O}_{2} + 2 H_{2} O \overset{2 e^{-}}{=} 4 NaOH + \overset{0}{O}_{2} ↑}^{5}$
与 $CO_{2}$ 反应	$Na_{2} O + CO_{2} \overset{}{=} Na_{2} CO_{3}$	${2 Na_{2} \overset{- 1}{O}_{2} + 2 CO_{2} \overset{2 e^{-}}{=} 2 Na_{2} CO_{3} + \overset{0}{O}_{2} ↑}^{5}$
用途	制取烧碱（ $NaOH$ ）	漂白剂、消毒剂、供氧剂

碱性氧化物与酸反应生成盐和水： $Na_{2} O + 2 HCl \overset{}{=} 2 NaCl + H_{2} O$ （ $Na_{2} O_{2}$ 不是碱性氧化物： $2 Na_{2} O_{2} + 4 HCl \overset{}{=} 4 NaCl + 2 H_{2} O + O_{2} ↑$ ）
$Na_{2} O_{2}$ 具有强氧化性
$Na_{2} O_{2}$ 加入品红溶液中，在水中生成 $H_{2} O_{2}$ ，利用其氧化性，使得品红溶液褪色
如将其加入滴加酚酞的水中， $Na_{2} O_{2}$ 会先变红，后褪色
与 $SO_{2}$ 反应： $Na_{2} O_{2} + SO_{2} ⟶ Na_{2} SO_{4}$
投入 $FeCl_{2}$ 溶液中生成 $Fe (OH)_{3}$ 沉淀
投入氢硫酸，氧化硫化氢成硫单质，溶液浑浊
氧化 $SO_{3}^{2 -}$ 成 $SO_{4}^{2 -}$
$Na \overset{O_{2}}{\to} Na_{2} O \overset{O_{2}}{\to} Na_{2} O_{2} \overset{H_{2} O}{\to} NaOH$
考点： $1 m o l Na_{2} O + Na_{2} O_{2}$ 混合溶液的离子数为 $3 N_{A}$
考点： $Na_{2} O_{2} + H_{2} O (g) + CO_{2} (g)$ 反应产生 $1 m o l O_{2}$ ，即转移了 $2 m o l e^{-}$
$Na_{2} O_{2}$ 与某水溶液反应与 $Na$ 类似
例如： $NaHCO_{3}$ 与 $Na_{2} O_{2}$ 反应 ${\begin{cases} F r i s t . & 2 Na_{2} O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{=} 4 NaOH + O_{2} ↑ \\ S e c o n d . & NaOH + NaHCO_{3} \overset{}{=} Na_{2} CO_{3} + H_{2} O \end{cases}$
总方程式： $4 NaHCO_{3} + 2 Na_{2} O_{2} \overset{}{=} 4 Na_{2} CO_{3} + 2 H_{2} O + O_{2} ↑$

碳酸钠与碳酸氢钠

	碳酸钠（ $Na_{2} CO_{3}$ ）	碳酸氢钠（ $NaHCO_{3}$ ）
俗名	纯碱、苏打	小苏打
溶解度	易溶于水	在水中溶解度比 $Na_{2} CO_{3}$ 小 $^{1}$
热稳定性 $^{2}$	稳定，受热难分解	受热易分解： $2 NaHCO_{3} \overset{Δ}{=} Na_{2} CO_{3} + CO_{2} ↑ + H_{2} O$
与酸反应	${Na_{2} CO_{3} \overset{H^{+}}{\to} NaHCO_{3}^{-} \overset{H^{+}}{\to} CO_{2} ↑}^{3}$	$NaHCO_{3}^{-} \overset{H^{+}}{\to} CO_{2} ↑$
与 $CO_{2}$ 反应	$Na_{2} CO_{3} + CO_{2} + H_{2} O \overset{}{=} NaHCO_{3}$	不反应 $^{4}$
与 $Ca (OH)_{2}$ 反应	$Ca^{2 +} + CO_{3}^{2 -} \overset{}{=} CaCO_{3} ↓$	$NaHCO_{3}$ 少量： $HCO_{3}^{-} + OH^{-} + Ca^{2 +} \overset{}{=} CaCO_{3} ↓ + H_{2} O$ $Ca (OH)_{2}$ 少量： $2 HCO_{3}^{-} + 2 OH^{-} + Ca^{2 +} \overset{}{=} CaCO_{3} ↓ + CO_{3}^{2 -} + 2 H_{2} O$
与 $CaCl_{2} / BaCl_{2}$ 反应	$Ca^{2 +} + CO_{3}^{2 -} \overset{}{=} CaCO_{3} ↓$	不沉淀

碳酸钠的热稳定性比碳酸氢钠更大
使得向饱和 $Na_{2} CO_{3}$ 溶液中通入 $CO_{2}$ ，会析出白色晶体
侯氏制碱法中，向饱和 $NaCl (aq)$ 中依次通入 $NH_{3}$ 和 $CO_{2}$ ，溶液中存在 $NH_{4}^{+} 、 Na^{+} 、 Cl^{-} 、 CO_{3}^{2 -} 、 HCO_{3}^{-}$ ，其中 $HCO_{3}^{-}$ 最先析出，加热析出的 $NaHCO$ ，得到 $Na_{2} CO_{3}$
$NH_{3}$ 和 $CO_{2}$ 的顺序不能调换，因为 $CO_{2}$ 在 $NaCl (aq)$ 的溶解度较低，通入 $NH_{3}$ 会使食盐水呈碱性，从而大量吸收 $CO_{2}$ ，产生 $HCO_{3}^{-}$
碳酸钠是白色粉末，碳酸氢钠是细小的白色晶体。实验表明，向碳酸钠中加入少量水后，碳酸钠结块变成晶体，并伴随着放热现象。向碳酸氢钠中加入少量水后，碳酸氢钠能溶解，并伴随着吸热现象
碳酸钠和碳酸氢钠的溶液均显碱性，可用作食用碱或工业用碱。
实验：比较碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性
碳酸钠在外层，温度高，碳酸氢钠在内层，温度低， $Ⅱ$ 的澄清石灰水变浑浊，证明碳酸钠的热稳定性更强
实验：辨别 $HCl$ 和 $Na_{2} CO_{3}$
互滴。如 $HCl$ 逐滴滴入 $Na_{2} CO_{3}$ 溶液中，开始时没有气泡，后来有；如 $Na_{2} CO_{3}$ 逐滴滴入 $HCl$ 溶液中，一开始就有气泡
考点：除去 $CO_{2}$ 中的 $HCl$

相互转化： $Na_{2} CO_{3} ⇌_{加入 NaOH / NaHCO_{3} (s) 可用加热}^{适量 H^{+} /通入 CO_{2}} NaHCO_{3}$

除杂：

固体 $Na_{2} CO_{3} (NaHCO_{3}) :$ 加热至恒重
水溶液 $Na_{2} CO_{3} (NaHCO_{3}) :$ 加 $NaOH$
水溶液 $NaHCO_{3} (Na_{2} CO_{3}) :$ 加足量 $CO_{2}$

鉴别

物 质 {\begin{cases} 液 体 & {\begin{cases} 沉 淀 法 ： 加 入 BaCl_{2} 溶 液 或 CaCl_{2} 溶 液 产 生 沉 淀 的 是 Na_{2} CO_{3} \\ 气 体 法 ： 滴 入 稀 盐 酸 ， 立 即 产 生 气 泡 的 是 NaHCO_{3} \\ 测 p H 法 ： 用 p H 试 纸 测 其 相 同 浓 度 的 稀 溶 液 ， p H 大 的 是 Na_{2} CO_{3} 溶 液 \end{cases} \\ 固 体 & 加 热 法 : 产 生 使 澄 清 石 灰 水 变 浑 浊 的 气 体 的 是 NaHCO_{3} 固 体 \end{cases}

焰色反应

物理反应，进行焰色反应应使用铂丝（镍丝、无锈铁丝）。把嵌在玻璃棒上的金属丝在 稀盐酸 里蘸洗后，放在酒精灯的火焰里灼烧，不同金属元素会使火焰变为各种颜色，这便是焰色反应。焰色反应的形成与原子光谱有关

离子	$Li^{+}$	$Na^{+}$	$K^{+}$	$Rb^{+}$	$Cs^{+}$	$Ca^{2 +}$	$Cr^{2 +}$	$Ba^{2 +}$	$Cu^{2 +}$
焰色	红	黄	紫	紫红	紫红	橙红	洋红	黄绿	绿

灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有 $Na^{+}$ ，无 $K^{+}$ $(\times)$
解析：能证明有 $Na^{+}$ ，但无法确定是否有 $K^{+}$ ，因为 $Na^{+}$ 的黄光会遮盖 $K^{+}$ 的微弱紫光，因此必须透过蓝色钴玻璃过滤黄光，观察是否有紫光
在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒，火焰出现黄色，说明溶液中含有 $Na^{+}$ $(\times)$
解析：不能用玻璃棒做焰色实验，因为玻璃棒中含有 $Na_{2} SiO_{3}$ ，其焰色会干扰实验

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化学性质 ​

知识点 ​

氧化钠与过氧化钠 ​

碳酸钠与碳酸氢钠 ​

鉴别 ​

焰色反应 ​

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焰色反应