第二章 海水中的重要元素 — 鈉和氯
一、鈉Ⅰ.鈉Na1、金屬的物理通性(1)金屬在常溫下的狀態(tài)除汞是液體外,其他在常溫下是固體。(2)金屬的顏色、光澤絕大多數(shù)金屬都是銀白色,具有金屬光澤,少數(shù)金屬是特殊顏色如銅是紫紅色,金是金黃色。(3)良好的導電、導熱性。(4)延展性延性:拉成細絲的性質。展性:壓成薄片的性質。2、化學通性(1)化合態(tài)金屬元素只有正化合價(2)金屬單質易失電子,表現(xiàn)還原性(3)易與氧氣反應,得到氧化物(4)活動性排在氫前的金屬元素與酸反應得到鹽和氫氣(5)與鹽反應,置換出活動性弱的金屬單質3、金屬鈉的性質(1)物理性質鈉銀白色、質軟、熔點低、密度比水的小但比煤油的大。(2)化學性質①很活潑,常溫下:4Na + O2=2Na2O(新切開的鈉放在空氣中容易變暗)②加熱條件下:2Na+O2===Na2O2(先熔化成小球,后燃燒產生黃色火焰,生成淡黃色固體Na2O2)鈉在空氣中的變化過程:Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O(結晶)―→Na2CO3(風化),最終得到是一種白色粉末。一小塊鈉置露在空氣中的現(xiàn)象:銀白色的鈉很快變暗(生成Na2O),跟著變成白色固體(NaOH),然后在固體表面出現(xiàn)小液滴(NaOH易潮解),最終變成白色粉未(最終產物是Na2CO3)。③鈉與水的反應與H2O反應2Na+2H2O=2NaOH+H2↑離子方程式:2Na++2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)實驗現(xiàn)象分析與結論浮在水面上鈉的密度比水小熔成小球反應放熱,且鈉的熔點低四處游動有氣體生成,推動小球迅速游動發(fā)出嘶嘶的響聲有氣體生成,反應劇烈加入酚酞溶液由無色變紅色生成堿性物質生成知識拓展:a:將鈉放入硫酸銅溶液中,能否置換出銅單質?不能,2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑2NaOH + CuSO4= Cu(OH)2↓ + Na2SO4實驗現(xiàn)象:鈉熔成小球,在液面上四處游動,有藍色沉淀生成,有氣泡放出K、Ca、Na三種單質與鹽溶液反應時,先與水反應生成相應的堿,堿再和鹽溶液反應b:將鈉放入鹽酸中,鈉將先和H2O反應,還是先和HCl反應?2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑一般規(guī)律:鈉與酸溶液反應時,鈉直接與溶液中的酸反應,酸不足量則鈉先與酸反應再與水反應。但當鈉與其它鹽溶液反應時,一般是鈉先與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,然后再看生成的氫氧化鈉是否與原溶液中的溶質反應!(3)鈉的保存方法①鈉必須保存在隔絕空氣環(huán)境中,實驗室將鈉保存在煤油或石蠟中。②鈉著火的處理?用干燥的砂土撲滅③鈉的存在:以化合態(tài)存在。④鈉的保存:保存在煤油或石蠟中。⑤工業(yè)制鈉:電解熔融的NaCl:2NaCl(熔融)===熔融2Na + Cl2↑Ⅱ.鈉的化合物(1)氧化物Na2ONa2O2色態(tài)白色固體淡黃色固體簡化學簡化你的化學學習9物質種類堿性氧化物過氧化物氧元素價態(tài)-2-1生成條件4Na+O2==2Na2O2Na+O2===Na2O2與水反應Na2O+H2O==2NaOH2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑與酸性氧化物反應Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2與酸反應Na2O+2HCl=2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2↑+2H2O穩(wěn)定性不穩(wěn)定2Na2O+O2===2Na2O2穩(wěn)定提示:①Na2O2與H2O的離子反應方程式:2Na2O2+ 2H2O = 4Na++ 4OH-+ O2↑實質:Na2O2+ 2H2O = 2NaOH + H2O22H2O2= 2H2O + O2↑實驗現(xiàn)象:產生氣泡,試管壁發(fā)燙,溶液(滴加酚酞)先變紅,后褪色與H2O、CO2的反應,Na2O2既是氧化劑又是還原劑,是過氧化物②Na2O2的用途:做漂白劑(強氧化性漂白),呼吸面具或潛艇中的供氧劑。(2)Na2CO3和NaHCO3①碳酸鈉和碳酸氫鈉性質比較名稱碳酸鈉碳酸氫鈉化學式Na2CO3NaHCO3俗名蘇打、純堿小蘇打色、態(tài)白色粉末白色細小晶體用途洗滌劑,玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè)發(fā)酵粉、滅火劑、治療胃酸過多(有胃潰瘍時不能用)溶解度大小溶解度:Na2CO3>NaHCO3水溶液堿性堿性(同濃度):Na2CO3>NaHCO3與酸反應方程式NaHCO3比Na2CO3快2CO3?+2H+= H2O+CO2↑Na2CO3+ 2HCl ==2NaCl + CO2↑ + H2OHCO3?+H+= H2O +CO2↑NaHCO3+ HCl ==NaCl + CO2↑ + H2O熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性:Na2CO3>NaHCO32NaHCO3===Na2CO3+H2O+CO2↑與CaCl2反應Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl(白色沉淀)NaHCO3+CaCl2不反應與澄清石灰水反應Na2CO3+ Ca(OH)2= CaCO3↓ + 2NaOH2CO3?+ Ca2+= CaCO3↓有白色沉淀生成(量不同產物不同)②注意:碳酸鈉和碳酸氫鈉都易與酸反應,但是碳酸氫鈉與酸反應比碳酸鈉更劇烈。Na2CO3+ HCl =NaCl + NaHCO3(無氣泡產生)NaHCO3+ HCl = NaCl + CO2↑ + H2O(有氣泡)③Na2CO3易與Ba2+、Ca2+的堿反應生成碳酸鹽沉淀和NaOHNaHCO3能與所有可溶堿反應生成碳酸正鹽和水例如:NaHCO3+ NaOH = Na2CO3+ H2OHCO3?+ OH-=2CO3?+ H2O④Na2CO3與NaHCO3的相互轉化a、Na2CO3+ H2O + CO2== 2NaHCO32CO3?+ H2O + CO2= 2HCO3?b、2NaHCO3===Na2CO3+ H2O + CO2↑c、NaHCO3+ NaOH = Na2CO3+ H2OHCO3?+ OH-=2CO3?+ H2O⑤如何區(qū)別Na2CO3和NaHCO3?a、加熱加熱固體,產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體的是NaHCO3b、滴入CaCl2或BaCl2溶液產生白色沉淀的是Na2CO3c、逐滴滴入稀鹽酸反應較劇烈的是NaHCO3Ⅲ、焰色試驗的概念和實驗步驟(1)概念:金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色,這在化學上叫焰色試驗。(2)焰色反應是物理變化,反映的是元素的性質。元素原子發(fā)射一定波長的光而產生各種顏色。(3)鈉的焰色是黃色,鉀透過藍色的鈷玻璃焰色是紫色。(4)實驗步驟①將鉑絲(或光潔無銹的鐵絲)用稀鹽酸洗滌后放在酒精燈外焰上灼燒至火焰顏色與原來相同;②用鉑絲蘸取待測碳酸鈉溶液放在外焰上灼燒,觀察火焰顏色;③用鹽酸洗凈鉑絲,在外焰上灼燒至火焰無色后,再蘸取碳酸鉀溶液在外焰上灼燒,透過藍色的鈷玻璃觀察火焰的顏色。二、氯氣1、氯元素位于第三周期第ⅦA族,原子結構:容易得到一個電子形成氯離子Cl-,為典型的非金屬元素,在自然界中以化合態(tài)存在。2、物理性質黃綠色氣體,有刺激性氣味的有毒氣體,可溶于水(1體積水大約溶解2體積的氯氣),易液化,加壓和降溫條件下可變?yōu)橐簯B(tài)(液氯)和固態(tài)。3、化學性質(1)與金屬反應①鈉與氯氣反應2Na+Cl2===點燃2NaCl②鐵與氯氣反應2Fe+3Cl2===點燃2FeCl3③銅與氯氣反應Cu + Cl2===點燃CuCl2規(guī)律:氯氣與變價金屬(如Fe、Cu)發(fā)生反應,把變價金屬氧化成高價的金屬氯化物。(2)與非金屬反應現(xiàn)象:氫氣在氯氣中安靜燃燒,發(fā)出蒼白色火焰,瓶口呈白霧狀。生成的HCl極易溶于水,與空氣中的水蒸氣結合形成的鹽酸(氫氯酸)小液滴。H2+ Cl2===點燃2HCl(在點燃(或光照)下氯氣均能與氫氣反應)實驗證明,在一定條件下,Cl2還能與P、S、C等非金屬直接化合。2P + 3Cl2===點燃2PCl32P + 5Cl2===點燃2PCl5燃燒:燃燒不一定有氧氣參加,物質并不是只有在氧氣中才可以燃燒。燃燒的本質是劇烈的氧化還原反應,所有發(fā)光放熱的劇烈化學反應都稱為燃燒。(3)氯氣與水的反應Cl2+H2O == HCl+HClO在該反應中,Cl2既是氧化劑于是還原劑,轉移的電子數(shù)為e-。1體積的水溶解2體積的氯氣形成的溶液為氯水,為淺黃綠色。①次氯酸HClO有強氧化性和漂泊性,次氯酸有弱酸性(酸性比碳酸還弱),作用:殺菌消毒,漂白不穩(wěn)定,光照或加熱分解,因此久置氯水會失效。2HClO===光照2HCl+O2↑②新制氯水和久置氯水的區(qū)別新制氯水:3分子:Cl2,HClO,H2O4離子:H+,OH-,Cl-,ClO-久置氯水:分子:H2O離子:H+,Cl-(4)氯氣與堿的反應①漂白液的制?。?NaOH + Cl2= NaClO + NaCl + H2O漂白液的主要成分是NaClO+NaCl,有效成分是NaClO②漂白粉和漂粉精的制?。? Ca(OH)2+ 2Cl2==Ca(ClO)2+ CaCl2+ 2H2O漂白粉和漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2+CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2③漂白粉的漂白原理:Ca(ClO)2+ CO2+H2O==CaCO3↓+ 2HClO④漂白粉失效原理2HClO光照2HCl + O2↑(5)氯氣的實驗室制法MnO2+4HCl (濃)===△MnCl2+2H2O+Cl2(氯氣在飽和食鹽水里的溶解度非常小)制取氯氣吸收氯氣收集氯氣干燥氯氣除去氯化氫儀器連接順序:E→C→D→A→B→H→G→F三、物質的量1、物質的量——符號(n),表示含有一定數(shù)目粒子的集體的物理量。2、單位——為摩爾(mol):國際上規(guī)定,1mol粒子集體所含的粒子數(shù)與0.012Kg12C所含的碳原子數(shù)相同,約為6.02 × 1023。把含有6.02 × 1023個粒子的任何粒子集體計量為1摩爾。3、阿伏加德羅常數(shù)把1mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù),確定為6.02 × 1023mol-1。4、物質的量=物質所含微粒數(shù)目/阿伏加德羅常數(shù)n =N/NA5、物質的量與微觀粒子數(shù)之間成正比:n1/n2=N1/N2使用物質的量應注意事項:①物質的量這四個字是一個整體,是專用名詞,不得簡化或增添任何字。②物質的量只適用于微觀粒子,使用摩爾作單位時,所指粒子必須指明粒子的種類,如原子、分子、離子等。且粒子的種類一般都要用化學符號表示。③物質的量計量的是粒子的集合體,不是單個粒子。四、摩爾質量(M)1、定義:單位物質的量的物質所具有的質量叫摩爾質量。2、單位:g/mol或g.mol-13、數(shù)值:等于該粒子的相對原子質量或相對分子質量。4、物質的量=物質的質量/摩爾質量n = m/M五、氣體摩爾體積1、氣體摩爾體積(Vm)(1)定義:單位物質的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積。(2)單位:L/mol或m3/mol2、物質的量=氣體的體積/氣體摩爾體積n=V/Vm3、標準狀況特指0℃ 101KPa,Vm= 22.4 L/mol。4、阿伏加德羅定律:同溫、同壓下,等物質的量的任何氣體(含有相同的分子個數(shù))的體積相等.5、理想氣體狀態(tài)方程:pV=nRT推論:(1)同溫、同壓下,氣體的體積與其物質的量成正比:V1:V2= n1:n2(2)同溫、同體積時,氣體的壓強與其物質的量成正比:p1:p2= n1:n2(3)同溫、同壓下,氣體的密度之比等于其摩爾質量之比ρ1:ρ2=M1:M2六、物質的量在化學實驗中的應用1、物質的量濃度的定義及公式(1)定義:以單位體積溶液里所含溶質的物質的量來表示溶液組成的物理量,叫做溶質的物質的濃度。(2)單位:mol/L,mol/m3(3)物質的量濃度=溶質的物質的量/溶液的體積c= n/V2、一定物質的量濃度的配制的步驟(1)基本原理:根據欲配制溶液的體積和溶質的物質的量濃度,用物質的量濃度計算的方法,求出所需溶質的質量或體積,在燒杯中溶解并在容量瓶內用溶劑稀釋為規(guī)定的體積,就得欲配制的溶液。(2)主要操作所需儀器:托盤天平或量筒、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管。A.檢驗是否漏水,方法與分液漏斗查漏相同。B.配制溶液①計算;②稱量;③溶解;④轉移;⑤洗滌;⑥定容;⑦搖勻;⑧裝瓶貼簽。A.選用與欲配制溶液體積相同的容量瓶。B.使用前必須檢查是否漏水。C.不能在容量瓶內直接溶解。D.溶解完的溶液等冷卻至室溫時再轉移。E.定容時,當液面離刻度線1~2cm時改用滴管,以平視法觀察加水至液面最低處與刻度相切為止。F.誤差分析3、溶液稀釋c (濃溶液)·V(濃溶液) =c(稀溶液·V(稀溶液)