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Na2O，反應的化學方程式為4Na＋O2===2Na2O。

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

物質是Na2O2，反應的化學方程式為2Na＋O2=====Na2O2。

△

（1）鈉是非?；顫姷慕饘?，與O2反應時，反應條件不同，現象不同，產物不同。

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

鈉熔化成閃亮的小球(熔)鈉的熔點低，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H2O，還原劑是Na，反應的實質是鈉與水電

離出的H＋反應。

（2）反應方程式

①化學方程式：①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；

＋－

②離子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋2OH＋H2↑。

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Na2CO3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===2Na2O

②Na2O＋H2O===2NaOH

④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O

⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O

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(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)

＋－＋

22＋2－＋2－

由Na與O構成，Na與O由Na與O2構成，Na與O2數目比為2∶

組成結構

－

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O2在常溫下反應Na與O2在加熱條件下反應

熱穩定性不穩定，易轉化為Na2O2較穩定

與H2O反應Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

與CO2反應Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

＋＋＋＋＋

與H反應Na2O＋2H===2Na＋H2O2Na2O2＋4H===4Na＋2H2O＋O2↑

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、Na2CO3與NaHCO3性質的比較

碳酸鈉(Na2CO3)碳酸氫鈉(NaHCO3)

俗名純堿或蘇打小蘇打

色、態白色粉末(Na2CO3·10H2O為晶體)細小、白色粉末

溶解性易溶于水在水中溶解度比Na2CO3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

(Na2CO3·10H2O)易風化2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O＋CO2↑

△

與酸反應(與Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑(反

HCl)CO2↑應速率比Na2CO3快)

與堿反應[與2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋

Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋

Ca(OH)2、Na2CO3＋2H2O

2NaOH(Na2CO3與NaOH不反應)

NaOH]NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O

與可溶性鈣

鹽、鋇鹽反應Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl

不反應

(與CaCl2、Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl

BaCl2)

CO2＋H2O

相互轉化Na2CO3NaHCO3

①固加熱，②液NaOH

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。

（3）生產原理流程

（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

金屬元素鋰鈉鉀鈣鍶鋇銅

顏色紫紅色黃色紫色(透過藍色鈷玻璃)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KCl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。

2、索爾維制堿法(氨堿法)

（1）原料：食鹽、氨、二氧化碳等。

（3）生產原理流程

4

（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

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＋Cl2=====2NaCl

△

5

劇烈燃燒，產生棕褐色的煙2Fe＋3Cl2=====2FeCl3

△

劇烈燃燒，產生棕黃色的煙Cu＋Cl2=====CuCl2

△

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

的氫氣，然后把導靜地燃燒，發出蒼白

點燃

H2＋Cl2=====2HCl

管緩慢伸入盛滿氯色火焰，集氣瓶口有白

氣的集氣瓶中霧產生

4、氯氣與H2O的反應

（1）在25℃時，1體積的水可溶解約2體積的氯氣，氯氣的水溶液稱為氯水。Cl2溶于水同時與水發

生反應，化學方程式為Cl2＋H2O===HCl＋HClO。氯氣不具有漂白性，氯水具有漂白性，是因為氯水中含

有HClO。

（2）氯水的性質

5、氯氣與堿溶液的反應

（1）與NaOH溶液的反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，利用此反應原理可以吸收尾氣中的有

毒氣體Cl2，也可以制取漂白液，這種液體的主要成分是NaCl和NaClO，有效成分是NaClO。

（2）與石灰乳反應：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋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(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2。如果Cl2與Ca(OH)2反應充分，并使Ca(ClO)2成

為主要成分，則得到漂粉精。

6、氯氣的用途

6

（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

＋－

2、、2、、、

ClHClOHOHClClO＋－－

成分Cl2H、Cl、OH、H2O

－、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

二氧化錳(軟錳礦的主要成分)和濃鹽酸在加熱條件下反應：MnO2＋4HCl(濃)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

△

2、儀器裝置

發生裝置固體(液體)＋液體――→氣體

△

凈化裝置

先通過飽和食鹽水除去HCl，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Cl2＋2KI===2KCl＋I2，

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

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、Na2CO3溶液、蒸餾水，然后

7

各滴入幾滴AgNO3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AgNO3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

ⅢNa2CO3溶液白色沉淀沉淀溶解

Ⅳ蒸餾水無明顯現象無明顯現象

（1）試管Ⅰ、試管Ⅱ中均產生了不溶于稀硝酸的白色沉淀，說明反應生成了AgCl；反應的離子方程式

為Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

＋

（2）試管Ⅲ中產生的白色沉淀是Ag2CO3，寫出該沉淀溶于稀硝酸的離子方程式：Ag2CO3＋2H===2Ag

＋

＋H2O＋CO2↑。

2、氯離子的檢驗及答題規范

2－

（1）檢驗時要加稀硝酸，以排除CO3等離子的干擾，不能用稀硫酸，因為Ag2SO4微溶，會干擾實驗，更

不能用鹽酸，因為鹽酸中含有Cl－。

2－2－

（2）若被檢液中含有SO4，需先用Ba(NO3)2溶液除去SO4，然后再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，檢

驗Cl－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n。

2、物質的量的單位為摩爾，簡稱摩，符號為mol。

3、阿伏加德羅常數

23－1

（1）1mol任何粒子的粒子數叫作阿伏加德羅常數，符號為NA，通常用6.02×10mol表示。

N

（2）物質的量、阿伏加德羅常數與粒子數（N）之間的關系為n＝。

NA

4、摩爾質量

5、物質的量、物質的質量、粒子數目之間的相關計算

÷NA×M

Nnm

×NA÷M

8

(粒子數)(物質的量)(質量)

N

（1）n＝

NA

①n、N、NA三個量中，已知任意兩項可求第三項。

23－1

②求N時，概念性問題用NA，數字性問題用6.02×10mol。

③N與n成正比，判斷粒子數多少時只判斷其n的大小即可。

m

（2）n＝

M

①m、n、M三個量中，已知任意兩項可求第三項。

②由M可求相對分子質量。

Nm

（3）＝

NAM

①N、NA、m、M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m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Vm，常用的單位有L/mol（或L·mol

－1）和m3/mol（或m3·mol－1）。

V

2、公式：Vm＝。

n

3、標準狀況下氣體摩爾體積

4、標準狀況下氣體摩爾體積的有關計算

V

①氣體的物質的量n＝；

22.4L·mol－1

mρV－－

②氣體的摩爾質量M＝＝＝22.4L·mol1·ρ(ρ的單位是g·L1)；

nV

22.4L·mol－1

9

V

③氣體的分子數N＝n·NA＝·NA；

22.4L·mol－1

V

④氣體的質量m＝n·M＝·M。

22.4L·mol－1

5、阿伏加德羅定律的推論

結論

相同條件

公式語言敘述

V1n1N1

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

V2n2N2

p1n1N1

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

p2n2N2

ρ1M1

同溫同壓＝同溫同壓下，密度之比等于摩爾質量之比

ρ2M2

同溫同壓

m1M1

＝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m2M2

NmVg

注：利用理想氣體狀態方程pV＝nRT和萬能恒等式n＝＝＝之間的關系就可以推導阿伏加德羅

NAMVm

定律及其推論（其中p為壓強，V為氣體的體積，R為常數，T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：

m1m2

①pV1＝n1RT＝RT；②pV2＝n2RT＝RT；

M1M2

m1

由①和②可得V1＝m1M2，則M1＝V1＝ρ1。

V2m2M1M2m2ρ2

V2

三、物質的量濃度

1、物質的量濃度

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

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（2）配制示例——配制100mL1.00mol/LNaCl溶液

（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、砝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，容量瓶內有少量蒸餾水//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/偏大偏低

11

定容時俯視刻度