【考点分析】
本讲主要涉及的是高中化学中关于钠及其化合物的知识点,主要围绕钠的物理性质、化学性质、制取方法、储存方式以及实际应用展开。以下是详细讲解:
1. **钠的物理性质**:钠是一种银白色的金属,具有较低的密度(小于水但大于煤油),低熔点(低于100℃),并且硬度较小,可用小刀切割。
2. **钠的化学性质**:钠原子最外层只有一个电子,因此具有强还原性。它可以与非金属单质如氧气和氯气反应,形成NaCl。与水反应时,生成氢气和氢氧化钠,离子方程式为2Na + 2H2O → 2Na+ + 2OH- + H2↑。与盐酸反应同样生成氢气,2Na + 2H+ → 2Na+ + H2↑。
3. **钠的制取与保存**:钠通过电解熔融的氯化钠制得,2NaCl(熔融) → 2Na + Cl2↑。由于钠易与空气中的氧气和水反应,故需密封保存在石蜡油或煤油中。
4. **钠的用途**:钠可以用于制造过氧化钠等化合物,钠钾合金可作为原子反应堆的导热剂,钠也可用于高压钠灯,以及在冶金工业中用于提取某些金属,如与四氯化钛反应制取钛。
**深度思考与习题解答**
1. 钠不能保存在CCl4中,因为CCl4密度大于钠。
2. 钠暴露在空气中会依次生成氧化钠(Na2O)、氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)最终变为碳酸钠(Na2CO3)。
3. 金属钠着火不能用水或二氧化碳灭火,因为钠会与水和二氧化碳反应,应用干燥沙土灭火。
4. 将钠投入CuSO4溶液中,首先发生的是钠与水的反应生成氢气和氢氧化钠,然后氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,总反应离子方程式为2Na + 2H2O + Cu2+ → Cu(OH)2↓ + 2Na+ + H2↑。
**题组分析**
题组一探讨了钠与不同物质反应的速率问题,钠与水、乙醇、稀硫酸反应的速率由快到慢的顺序是稀硫酸 > 水 > 乙醇,因为H+的浓度决定了反应速率,硫酸中H+浓度最高,所以反应最快。
题组二考察了钠与不同盐溶液和碱溶液反应的实质,钠与水反应生成氢氧化钠,进而与溶液中的离子反应。产生气体和白色沉淀的情况包括MgSO4(生成Mg(OH)2沉淀)、饱和澄清石灰水(因温度升高导致Ca(OH)2沉淀析出)、Ca(HCO3)2(生成CaCO3沉淀)和饱和NaCl溶液(反应消耗水,NaCl结晶析出)。
总结:钠与水、酸的反应实质是钠与H+的置换反应,而与盐溶液的反应则涉及到与水反应生成的碱与盐的复分解反应。