第二章海水中的重要元素——鈉和氯

第一節鈉及其化合物

一、活潑的金屬單質——鈉

1、鈉與非金屬單質的反應

(1)鈉是一種銀白色的固體,密度比煤油大：硬度小，在空氣中很快變暗，

鈉與氧氣發生反應生成NazO,反應的化學方程式為4Na+C)2=2Na2O。

(2)將鈉加熱，觀察到鈉先熔化成小球，然后劇烈反應，火焰呈_黃一色,生成了淡黃色

固體，該固體物質是NazCh,反應的化學方程式為2Na+Ch=^=Na2O2。

(1)鈉是非常活潑的金屬，與02反應時，反應條件不同，現象不同，產物不同。

.....-———>Na20,反應的化學方程式：

產^4Na+O22Na2O

祠」點燃或加熱》Na2C)2，反應的化學方程式：

、2Na+O2===Na2O2

?NaCl,反應的化學方程式：2Na+Cl2—2NaCl

2、鈉與水的反應

實驗操作實驗現象原因解釋

鈉浮在水面上(浮)鈉的密度比水小

L酚儆

「于液

鈉熔化成閃亮的小球(熔)鈉的熔點比，反應放熱

小球在水面上四處游動，最后完全消失(游)反應產生的氣體(H2)推動小球運動

與水反應發出嘶嘶響聲(響)鈉與水反應劇烈

反應后溶液的顏色逐漸變紅色(紅)反應生成堿(NaOH)

實驗結論:

(1)鈉與水劇烈反應生成NaOH和H2,反應中氧化劑是反0,還原劑是Na,反應的

實質是鈉與水電離出的旦二反應。

(2)反應方程式

①化學方程式：①2Na+2H2。=2NaOH+H2T；

②離子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2t-

3、鈉露置于空氣中的變化

(1)金屬鈉長期露置于空氣中最終完全轉變為Na2cCh粉末，此過程中的主要變化與現象:

1

（2）發生主要變化的化學方程式為

①4Na+O2^=2Na2。_______

②Na?O+H2O==2NaOH

④2NaOH+CC）2=Na2cO3+H2O,Na2co3+lOFkO-Na2cO3TOH2O

⑤Na2cO；T0H2O=Na2co3+1OH2O________

二、鈉的幾種化合物

1、氧化鈉和過氧化鈉的比較

物質氧化鈉(NazO)過氧化鈉(NazCh)

由Na，與02-構成，Na卡與02由N『與0'構成,Na+與O夕數目比為2：

組成結構

一數目比為2：11

氧元素化合價-2-1

類別堿性氧化物過氧化物

色、態白色固體淡黃色固體

生成條件Na與。2在常溫下反應Na與02在加熱條件下反應

熱穩定性不穩定，易轉化為NazCh較穩定

與反應NaO+HO=2NaOH

H2O222Na2O2+2H2O=4NaOH+02T

與CO2反應Na2O+CO2=Na2CO32Na2（）2+2CO2=2Na2cCh+O2

與H'反應Na2O+2H'=2Na卜+H202Na2O2+4H+=4Na++2H2O+O2T

可作漂白劑(漂白織物等)、強氧化劑、供氧

用途用于制備NaOH等

劑(用于呼吸面具和潛水艇中氧氣的來源)

聯系加熱時可發生反應：2Na2O+O2^^2Na2O2

2、Na2cCh與NaHCOj性質的比較

碳酸鈉(Na2co3)碳酸氫鈉(NaHCCh)

俗名純堿或蘇打小蘇打

色、態白色粉末(Na2cO3TOH2O為晶體)細小、白色粉末

溶解性易溶于水在水中溶解度比Na2cCh小

2

溶液的酸堿性顯堿性顯堿性

穩定，受熱難分解；但結晶碳酸鈉不穩定，受熱易分解：

熱穩定性

（Na2cO3IOH2O）易風化2NaHCO3—^-Na2CO3+H20+CO2T

與酸反應（與Na2cCh+2HCl=2NaCl+H2O+NaHCCh+HCl=NaCl+H2O+1（反

HC1）CO2T應速率比Na2co3快）

與堿反應[與2NaHCCh+Ca（OH）2=CaCO3i+

Na2cO3+Ca（OH）2=CaCO3；+

Ca（0H）2、Na2co3+2H2O

2NaOH（Na2cO3與NaOH不反應）

NaOH]NaHCO3+NaOH=Na2cO3+H2O

與可溶性鈣

鹽、領鹽反應Na2CO3+CaC12=CaCO31+2NaCl

不反應

（與CaCb、Na2co3+BaC12=BaCO3l+2NaCl

BaCl2）

相互轉化WC-g+HQ、

Na233、①固加熱,②液NaOH?N&H33

用于玻璃、肥皂、洗滌劑、造紙、制發酵劑、滅火器、醫療上用于治療胃

用途

紡織等工業酸過多

3、侯氏制堿法

（1）原料：氨、氯化鈉。

生成碳酸氫鈉和氯化鐵:NaCl+

NH3+CO2+H2O^NaHCO3I

+NH4CI

制取碳酸鈉：2NaHCCh==Na2cO3+

C02f+H20

（3）生產原理流程

（原料I,來自合成氨）

NH3CO2

NaCl+NH3+C02+H20=NaHCO31+NH4cl（副產品）

（原料ID

*A

2NaHCO3^=Na2cO3+CO2f+H2O

（4）優點：①提高了食鹽的轉化率：②縮短了生產流程：③減少了對環境的污染等。

3

三、焰色試驗

1、焰色試驗

根據火焰呈現的特征顏色，可以判斷試樣所含的金屬元素，化學上把這樣的定性分

析操作稱為焰色試驗。

2、操作步驟

3、幾種常見金屬元素的焰色

金屬元素鋰鈉鉀鈣鋸領銅

顏色紫紅色黃色紫色（透過藍色鉆玻璃）磚紅色洋紅色黃綠色綠色

4、應用

（1）檢驗金屬元素的存在，如鑒別NaCl和KC1,溶液。

（2）利用焰色試驗制節日煙火。

四、純堿的生產歷史

1、路布蘭制堿法——首次實現了碳酸鈉的工業生產

（1）原料：食鹽、焦炭和石灰石等。

用硫酸將食鹽轉化為硫酸鈉：2Na。+

H2SO4-Na2soi+2HC11

(2)

用焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉:Na2soi+

2C-Na2S+2CO2t

利用硫化鈉與石灰石的反應制備純堿:

高溫

Na?S+CaCQs,NazCCh+CaS

2、索爾維制堿法（氨堿法）

（1）原料：食鹽、氨、二氧化碳等。

生成碳酸氫鈉和氯化鐵：NH3+CO2

i

+H20~NH4HCO3,NaCl+

NH4HCO3^NaHCO3I+NH4C1

制取碳酸鈉：2NaHCO3==Na2CO3

+C02f+H2O

（3）生產原理流程

4

CaCO3CO2f+CaOCaO+H2O=Ca（OH）2

（原料D

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO31+NH4C1

（原料n）[

2NaIICO3=Na2CO3+CO2f+H2O

（產品）

2NH4Cl+Ca（OH）2=2NH3t+CaCl2+2H2O

______________________I（副產品）

(4)索爾維制堿法具有原料易獲取，價格便宜，損失少，實現了連續性生產等優點。

第二節氯鈉及其化合物

一、氯氣的性質

1、氯元素的存在形式：化合物

2、氯的原子結構

(+17)2^

氯的原子結構示意圖為〃氯原子的最外層上有7個電子，在化學反應中很容易

得到1個電子，使最外層達到8個電子的穩定結構。因此，氯氣是很活潑的非金屬單質，具

有強氧化性。

2、氯氣的物理性質

狀態顏色氣味溶解性密度

氣態黃綠色刺激性能溶于水大于空氣

2、氯氣與金屬單質的反應

實驗實驗現象化學方程式

劇烈燃燒,產生白色的煙2Na+Cb——2NaCI

1金屬鈉在

氯氣中燃燒

5

劇烈燃燒，產生棕褐色的煙2Fe+3cl2—2FeCh

鐵絲在氯

氣中燃燒

劇烈燃燒，產生棕黃色的煙Cu+Cb^-CuCb

銅1絲在氯0

氣中燃燒

3、氯氣與非金屬單質(如H2)的反應

實驗裝置實驗操作實驗現象化學方程式

在空氣中點燃純凈純凈的氫氣在氯氣中安

，

’7的氫氣，然后把導靜地燃燒，發出蒼白

Hz+CC^^^HCl

J--C12管緩慢伸入盛滿氯色火焰，集氣瓶口有

k7氣的集氣瓶中霎產生

4、氯氣與H2O的反應

(1)在25。(3時，1體積的水可溶解約2體積的氮氣,氯氣的水溶液稱為氯水。C12溶

于水同時與水發生反應，化學方程式為C1，+H2O=HC1+HC1O。氯氣不具有漂白性，氯

水具有漂白性，是因為氯水中含有HC10。

(2)氯水的性質

I---------、HC10的性質

強酸性

--HC1的性質

氯水一漂白，性

卜'—HC10強氧化性的具體表現

寸管5結合Ag+生成AgCl的結果

的性質

5、氯氣與堿溶液的反應

(1)與NaOH溶液的反應：Cb+2Na0H=NaCl+NaCI0+H9,利用此反應原理可以

吸收尾氣中的有毒氣體CH也可以制取漂白液，這種液體的主要成分是NaCl和」

有效成分是NaCIO。

(2)與石灰乳反應：2Cb+2Ca(OH)2FCaCb+Ca(ClO)2+2H2O,利用此反應原理可

以制取漂白粉，其主要成分是CaCl2和Ca(C10)2,有效成分是Ca(C10”。如果Cl2與Ca(OH)2

反應充分，并使Ca(C10X成為主要成分,則得到漂粉精。

6

6、氯氣的用途

（1）用于工業制鹽酸；

（2）制漂白液、漂白粉和漂粉精；

（3）用于自來水的殺菌、消毒；

（4）用作制取其他含氯工業產品的原料。

7、液氯、新制氯水和久置氯水的比較

物質液氯新制氯水久置氯水

CL、HC10、H2O、H，C「、CIO

成分CI2H'\Cl\OH，H2O

一、OH-

分類純凈物混合物混合物

顏色黃綠色淺黃綠色無色

性質氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性

棕色試劑瓶盛裝，置于陰涼處，置于普通試劑瓶，玻璃塞即可

保存方法特制鋼瓶

一般現配現用（會腐蝕橡膠）

二、氯氣的實驗制法

1、實驗原理

二氧化銃（軟鐳礦的主要成分）和濃鹽酸在加熱條件下反應：MnCh+

4HC1（濃）=^=MnC12+CbT+2H2O。

2、儀器裝置

濃

酸

發生裝置凈化裝?置收柒裝置尾氣吸收裝置

發生裝置固體（液體）+液體上^氣體

凈化裝置

先通過飽和食鹽水除去」1Q_，再通過濃H2SO4除去水蒸氣

（洗氣瓶）

收集裝置用向上排空氣法收集

觀察法（黃綠色）；濕潤的淀粉-KI試紙，其原理是Cb+2KI==2KCl+b,

驗滿方法

置換出的I2遇淀粉變藍色：濕潤的藍色石蕊試紙（先變紅后褪色）

尾氣吸收裝置盛有NaOH溶液的燒杯

7

二、氯離子的檢驗

1、原理及過程：在I?IV四支試管中分別加入2?3mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2cCh溶液、

蒸儲水，然后各滴入幾滴AgNCh溶液，觀察現象，再分別加入少量稀硝酸，觀察現象。

實驗現象

試管試劑

加入AgNCh溶液加入稀硝酸

I稀鹽酸白色沉淀沉淀不溶解

IINaCl溶液白色沉淀沉淀不溶解

IIINa2cCh溶液白色沉淀沉淀溶解

IV蒸播水無明顯現象無明顯現象

(1)試管I、試管H中均產生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，說明反應生成了ARCI；反應

的離子方程式為Ag++CT=AgCll,。

(2)試管III中產生的白色沉淀是Ag2cCh,寫出該沉淀溶于稀硝酸的離子方程式：

AGCCh+2H-=2A￡-+H2O+CO2t。

2、氯離子的檢驗及答題規范

(1)檢驗時要加稀硝酸，以排除COM等離子的干擾，不能用稀硫酸，因為Ag2s04微溶，

會干擾實驗，更不能用鹽酸，因為鹽酸中含有C「。

(2)若被檢液中含有SO，，需先用Ba(NCh)2溶液除去S02,然后再加入稀硝酸酸化的

AgNCh溶液，檢驗C「的存在。

第三節物質的量

一、物質的量的單位——摩爾

1、物質的量：物質的量是一個物理量，它表示含有一定數目粒子的集合體，符號為

2、物質的量的單位為出口，簡稱摩，符號為mol。

3、阿伏加德羅常數

(1)1mol任何粒子的粒子數叫作阿伏加德羅常數，符號為M,通常用6.02x1023moL表

zj\o

(2)物質的量、阿伏加德羅常數與粒子數(N)之間的關系為〃=更。

NA

4、摩爾質量

單位物質的量的物質所具有的質量

符號：M,單位:g/mol

以g/mol為單位時，數值上等于該粒子的相

對原子質量或相對分子質量

物質的量、質量、摩爾質量的關系：〃=考

8

5、物質的量、物質的質量、粒子數目之間的相關計算

+NAXM

NXR、，n.，加

XNA

(粒子數)(物質的量)(質量)

(1)?=—

NA

①〃、N、NA三個量中，已知任意兩項可求第三項。

②求N時，概念性問題用NA,數字性問題用6.02xl(FmoL。

③N與n成正比，判斷粒子數多少時只判斷其〃的大小即可。

(2)〃=典

①“、〃、M三個量中，已知任意兩項可求第三項。

②由加可求相對分子質量。

(3)史=%

NAM

①N、NA、加、例四個量中，已知任意三項可求第四項。

②該等式中一般NA、M為已知，則N與用可互求。

二、氣體摩爾體積

1、概念：單位物質的量的氣體所占的體積叫作氣體摩爾體積，符號為%,常用的單位有

L/mol(或L-mo「i)>fllm3/mol(或m3-mori)。

2、公式：=-O

n

3、標準狀況下氣體摩爾體積

區打——標準狀況，即0℃,101kPa

(feS)——1mol,即分子數為6.02X1023

(A)——氣體,可為單一氣體,也可為混合氣體

(M)——%,%22.4L-mo『，非精確值

4、標準狀況下氣體摩爾體積的有關計算

①氣體的物質的量〃

22.4Lmol1

9

mpV

②氣體的摩爾質量〃=一=v=22.4LmoL?〃（〃的單位是gL」）；

n-----------------

22.4L-mor1

V

③氣體的分子數N=/TNA=------------W;

22.4Lmol1A

④氣體的質量m—nM------------Mo

22.4Lmo「

5、阿伏加德羅定律的推論

結論

相同條件

公式語言敘述

V\n\_N\

同溫同壓=同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，等于分子數之比

V2〃2N]

同溫同容同溫同容下，壓強之比等于物質的量之比，等于分子數之比

P2772N2

p\_M\

同溫同壓同溫同壓下，密度之比等于摩爾質量之比

piMi

同溫同壓m\_M\

同溫同壓下，體積相同的氣體，其摩爾質量與質量成正比

同體積m2Mi

注：利用理想氣體狀態方程pV=nRT和萬能恒等式"=^~=%=，謂之間的關系就可以

推導阿伏加德羅定律及其推論（其中p為壓強，夕為氣體的體積，R為常數，7?為溫度）

例如，同溫同壓下，兩種氣體的密度之比等于其摩爾質量之比，推導如下：

?pV\=n\RT=-RT-.?pV=n2RT=-RT-.

M\Mi2

ni\

由①和②可得乜=也必則必=ZL=A

VimiM\Mzm2P2

V2

三、物質的量濃度

1、物質的量濃度

表示單位體積的溶液里所含溶質B的物質的量

、微產廠的物理量，也稱為B的物質的量濃度

［單位卜niol/L（或mobL~'）

（表4式卜

2、配制一定物質的量濃度溶液

（1）一定物質的量濃度溶液配制的步驟和儀器

10

計稱量溶解（或稀移液、洗滌定搖

步驟:

算或量取）釋）并冷卻并振蕩容II勻

托盤天平、燒杯、一定容積膠頭

儀器：藥匙（或量筒）|玻璃棒I

的容量瓶滴管

(2)配制示例——配制100mL1.00mol/LNaCl溶液

試寫出計算結果：“(NaCD=0.1mol,

m(NaCl)=5.85g

①儀器：托盤天平、藥匙

②準確稱取NaCl固體5.9g

①儀器:燒杯、玻璃棒、量筒

②溶解，冷卻至室溫

①儀器A的名稱：100mL容量瓶

②需用玻璃棒引流

（①用蒸儲水洗滌玻璃棒、燒杯內壁2?3次

卷A常好②將洗滌液都注入100mL容量瓶中

密I③輕輕搖動，使溶液混合均勻

[①將蒸儲水注入容量瓶，至液面離容量

磅一邂瓶刻度線1?2cm處

②改用膠頭滴管滴加蒸儲水至溶液的凹

畬"IWhuL

液面與刻度線相切

v夢（操作:蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，另

逾）一帛、一只手的手指托住瓶底，反復上下顛

胡I倒，使溶液混合均勻

（3）配制一定物質的量濃度溶液的誤差分析

對結果的影響

操作步驟引起誤差的原因

nVC

物質、祛碼位置顛倒且需要使用游碼偏小/偏低

稱量

稱量NaOH時使用濾紙偏小/偏低

用量筒量取濃硫酸時仰視偏大/偏高

量取用量筒量取濃硫酸時俯視偏小/偏低

將量取濃溶液所用量筒洗滌，并將洗滌液注入容量瓶中偏大/偏高

溶解不慎將溶液濺到燒杯外面偏小/偏低

未冷卻至室溫就轉入容量瓶中/偏小偏高

冷卻、轉移轉移前，容量瓶內有少量蒸儲水//無影響

轉移時有少量溶液流到容量瓶外偏小/偏低

洗滌未洗滌或只洗滌了1次燒杯和玻璃棒偏小/偏低

定容定容時仰視刻度線/偏偏偏低

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