第二節(jié) 鈉的化合物
新指南
1.掌握鈉的氧化物的性質(zhì).
2.掌握鈉的重要化合物的性質(zhì)和用途.
3.通過碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，掌握鑒別它們的方法.
本節(jié)重點(diǎn)：鈉的氧化物的性質(zhì)及其差異；碳酸氫鈉的性質(zhì)及其鑒別方法.
本節(jié)難點(diǎn)：過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng).
教材解讀精華要義
相關(guān)鏈接
1.氧化物的分類
氧化物從組成上可分為金屬氧化物和非金屬氧化物兩類；從性質(zhì)上可分為成鹽氧化物和不成鹽氧化物(如CO、NO等)，成鹽氧化物又可分為酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物.其中堿性氧化物是能與酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，也可以說是能與水反應(yīng)只生成堿的氧化物.堿性氧化物屬于金屬氧化物，但金屬氧化物不一定是堿性氧化物.
例如，Al2O3是兩性氧化物；n2O7、CrO3等屬于酸性氧化物；Na2O2、2O2等屬于過氧化物，但不是堿性氧化物，因?yàn)檫^氧化物與酸反應(yīng)生成鹽和水的同時有氧氣生成，與水作用生成堿的同時也有氧氣生成.
2.氫氧化鈉的性質(zhì)和用途
氫氧化鈉是一種重要的堿，是一種白色固體，極易溶于水，溶解時放出大量的熱，其水溶液是無色透明的液體.氫氧化鈉固體在空氣中容易吸收水分而潮解.“容易吸收水分”這一點(diǎn)，決定了氫氧化鈉固體可以作干燥劑(用干燥中性氣體或堿性氣體)，如干燥氫氣、氧氣等，但是不能用干燥二氧化碳?xì)怏w，因?yàn)闅溲趸c能跟二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng).同時氫氧化鈉也可用作CO2和H2O(g)的吸收劑，NaOH與生石灰按照一定比例混合可制成堿石灰，作為CO2和H2O(g)的吸收劑.另外NaOH還具有強(qiáng)烈的腐蝕性.
氫氧化鈉俗稱燒堿、火堿.它具有堿的通性，堿性很強(qiáng)，腐蝕性強(qiáng).它很容易和大多數(shù)非金屬氧化物及多種酸發(fā)生反應(yīng)，生成鹽和水；也很容易和許多鹽溶液發(fā)生反應(yīng)，生成難溶性的堿.所以化學(xué)上常用氫氧化鈉制取難溶性堿，如氫氧化鎂、氫氧化銅、氫氧化鐵等.
由于NaOH能與玻璃成分中的SiO2發(fā)生反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，生成的Na2SiO3為礦物膠，所以盛NaOH的試劑瓶不能用玻璃塞，應(yīng)用橡膠塞，否則玻璃塞與瓶口容易黏結(jié).另外需注意的是為了避免NaOH吸收空氣中的CO2和H2O，NaOH必須密封保存.
氫氧化鈉主要應(yīng)用于工業(yè)中.例如，我國四大發(fā)明之一的造紙，在其生產(chǎn)過程中氫氧化鈉就起到溶解造紙?jiān)稀静幕虿蓊愔参锢锏姆抢w維素成分的作用，從而得到以纖維素為主要成分的紙漿.在紡織印染工業(yè)中，一般先將棉織品在適當(dāng)溫度下放于稀氫氧化鈉溶液中浸泡蒸煮，除掉棉織品表面的覆蓋物，才能使染色均勻、牢固.在以上兩例中都是利用了氫氧化鈉的腐蝕性，可見腐蝕性有其破壞性的一面，也有可利用的一面.在精煉石油的過程中，主要是利用氫氧化鈉與酸發(fā)生中和反應(yīng)的性質(zhì)，除去精煉過程中剩余的硫酸和其他酸性物質(zhì).
知識詳解
知識點(diǎn)1 鈉的氧化物(重點(diǎn))
Ⅰ過氧化鈉與水的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)2-4：過氧化鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識過氧化鈉的不穩(wěn)定性和氧化性.
實(shí)驗(yàn)原理：過氧化鈉與水反應(yīng)，放出氧氣，同時生成氫氧化鈉.
實(shí)驗(yàn)用品：過氧化鈉、酚酞、試管、滴管、木條、火柴、酒精燈.
實(shí)驗(yàn)步驟：把水滴入盛有Na2O2固體的試管中，用帶火星的木條放在試管口，檢驗(yàn)生成的氣體(如圖2-10所示).向放出氧氣后的試管中加入少量的水，再滴入2滴酚酞試液，觀察現(xiàn)象.
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：帶火星的木條劇烈燃燒起；試管內(nèi)的溶液由五色變?yōu)榧t色.
實(shí)驗(yàn)分析：帶火星的木條劇烈燃燒起，說明實(shí)驗(yàn)中有助燃劑生成.酚酞試液顯紅色，說明實(shí)驗(yàn)中有堿生成.試管中的反應(yīng)物是Na2O2和H2O，對反應(yīng)物的組成和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析可知，使帶火星的木條劇烈燃燒的是O2，使酚酞試液顯紅色的是NaOH.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在通常狀況下，Na2O2與H2O劇烈反應(yīng)，生成NaOH和O2：
2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑
【注意】 ①過氧化鈉在保存過程中易變質(zhì)，若實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氧氣較少，一般為過氧化鈉變質(zhì)所致.解決這個問題的辦法是撥去試劑瓶中過氧化鈉的表面部分，另取未變質(zhì)的過氧化鈉，或者是更換一些保存完好的過氧化鈉.
②取出過氧化鈉以后，要及時、快速地將試劑瓶蓋嚴(yán).
③實(shí)驗(yàn)所用的試管，內(nèi)壁要干燥，防止過氧化鈉過早地與水反應(yīng).
④在向試管內(nèi)滴加酚酞試液之前，要先向試管內(nèi)加入足量的水，其目的一是使過氧化鈉充分反應(yīng)；二是使溶液降溫.否則，酚酞試液會顯示異�，F(xiàn)象.
實(shí)驗(yàn)2-5：過氧化鈉使棉花燃燒的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識過氧化鈉的不穩(wěn)定性和氧化性.
實(shí)驗(yàn)原理：過氧化鈉與水反應(yīng)，放出氧氣，同時生成氫氧化鈉.
實(shí)驗(yàn)用品：過氧化鈉、水、石棉網(wǎng)、滴管、木條、棉花.
實(shí)驗(yàn)步驟：用棉花包住約0.2 g Na2O3粉末，放在石棉網(wǎng)上，在棉花上滴加幾滴水(如圖2-11所示)，觀察發(fā)生的現(xiàn)象.
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：棉花燃燒起.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過氧化鈉與水反應(yīng)，生成氧氣和氫氧化鈉的同時，還放出大量的熱.
【注意】 ①包在棉花內(nèi)的過氧化鈉不要太分散.
②加水不宜太多，當(dāng)0.2 g過氧化鈉參加反應(yīng)時，加水約4滴.加水太多，會阻止棉花的燃燒；加水太少，過氧化鈉反應(yīng)不充分，生成氧氣少，放出熱量少，也不利于棉花的燃燒.
過氧化鈉是強(qiáng)氧化劑，可以用漂白織物、麥稈、羽毛等.
Ⅱ過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)(難點(diǎn))
過氧化鈉跟二氧化碳起反應(yīng)，生成碳酸鈉和氧氣：
2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2
因此，它用在呼吸面具上和潛水艇里作為氧氣的.
小結(jié) Na2O和Na2O2的比較如下表：
Na2O和Na2O2的比較(重點(diǎn))
化學(xué)式Na2ONa2O2
結(jié)構(gòu)離子化合物離子化合物
由Na+和O2-構(gòu)成由Na+和O2-2（過氧根離子）構(gòu)成
氧元素的化合價為-2價氧元素的化合價為-1價
類別堿性氧化物不是堿性氧化物（過氧化物）
顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色固體
與H2ONa2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
與CO2反應(yīng)Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
與酸反應(yīng)Na2O+2HCl=2NaCl+H2ONa2O2+2HCl=2NaCl+H2O2(類似鹽與酸反應(yīng))
2H2O2=2H2O+O2↑
與SO2反應(yīng)Na2O+SO2=Na2SO3Na2O2+SO2=Na2SO4
Na2O2中氧元素的化合價為-1價，Na2O2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主.
存放密閉、隔絕空氣和水
制備6Na+2NaNO2¬ 4Na2O+N2↑ 2Na+O2 Na2O2
鑒別加水能產(chǎn)生使帶火星木條復(fù)燃的氣體的是Na2O2
[說明] ①Na2O2的結(jié)構(gòu)：Na2O2是按陽離子、陰離廣的個數(shù)比為2:1組成的氧化物，其陰離子叫過氧根，因此，Na2O2叫過氧化鈉.Na2O2中的氧原子為-1價.
②Na2O2與H2O反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：
Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(非氧化還原反應(yīng))
2H2O2＝2H2O+O2↑(氧化還原反應(yīng))
總化學(xué)方程式：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
可見，還原產(chǎn)物是H2O，而不是NaOH.
③Na2O2具有漂白性
Na2O2具有很強(qiáng)的氧化性，能將有色物質(zhì)氧化為五色物質(zhì)，屬于永久性漂白，不可復(fù)原，與SO2的漂白原理不同.
④過氧化鈉不是堿性氧化物
Na2O2是鈉的一種氧化物.從其組成看，屬于金屬氧化物；從其性質(zhì)看，它可以與水反應(yīng)生成堿，除此之外還生成O2.但是Na2O2不是堿性氧化物，它的類別屬于過氧化物.
將Na2O2的性質(zhì)與堿性氧化物的通性進(jìn)行比較.
a.堿性氧化物可以有其相對應(yīng)的水化物——堿.這里所說的“對應(yīng)”，不僅指有關(guān)元素必須相同，更是指有關(guān)元素在氧化物和水化物中的化合價必須相同.對于可溶性堿說，可由對應(yīng)的堿性氧化物直接與水化合而生成；Na2O2雖然可與水直接反應(yīng)，但反應(yīng)結(jié)果并非只有堿一種物質(zhì)生成，Na2O2中氧元素的化合價(-1價)與氫氧化鈉中氧元素的化合價(-2價)也不相同.
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
b.堿性氧化物可以與酸性氧化物反應(yīng)生成含氧酸鹽,在反應(yīng)前后各元素的化合價也沒有改變，不存在電子轉(zhuǎn)移.例如,Na2O與CO2的反應(yīng)：
Na2O+CO2=Na2CO2
Na2O2與CO2的反應(yīng)，雖然也是與酸性氧化物反應(yīng),但反應(yīng)前后氧元素的化合價有所改變，存在著電子轉(zhuǎn)移的過程.Na2O2在反應(yīng)中既是氧化劑又是還原劑：
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
c.堿性氧化物可以與酸反應(yīng)生成鹽和水，這是復(fù)分解反應(yīng).但是，由于Na2O2具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)產(chǎn)物與酸有無較強(qiáng)的還原性有關(guān)，這與堿性氧化物的特性無關(guān).例如，H2SO4在反應(yīng)中不表現(xiàn)還原性，濃鹽酸在反應(yīng)中有較強(qiáng)還原性，其反應(yīng)情況為：
Na2O+H2SO4＝Na2SO4+H2O
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
Na2O2+H2SO4＝Na2SO4+H2O2
2H2O2=2H2O+O2↑
Na2O2+4HCl(濃)=2NaCl+2H2O+Cl2↑
由以上分析可知：Na2O2并不是堿性氧化物.從其結(jié)構(gòu)也可得知：Na2O2中并不存在O2-，而是存在O2-2.Na2O2不是普通的氧化物，不屬于堿性氧化物.
⑤“過、高、亞、次”等字的用法
a.在化學(xué)命名上，“過”字附加在字首是表示含有過氧鍵“—O—O—”(O2-2)的化合物.如：過氧化鈉(Na2O2)、過氧化氫(H2O2)、過氧化鋇(BaO2)等，由于均含有兩個氧原子直接相連的過氧鍵“—O—O—”(O2-2)，因而稱之為過氧化物.
應(yīng)該指出，有些氧化物分子中含有兩個氧原子，但它們并不形成過氧鍵，因而不能稱為過氧化物。如：二氧化碳(CO2)、二氧化錳(nO2)等.
b.在化學(xué)命名上，“高”“亞”“次”等，常用以表示化合物中某主要組成元素價態(tài)的高低，或者某種原子數(shù)目的多少.例如，某元素能生成幾種含氧酸時，則以其中較穩(wěn)定而常見的酸為標(biāo)準(zhǔn)，叫做“某酸”；比“某酸”多含一個氧原子的酸叫“高某酸”；比“某酸”少含一個氧原子的酸叫“亞某酸”，再少含一個氧原子的酸叫“次某酸”.如：
高氯酸 氯酸 亞氯酸 次氯酸(其中氯元素價態(tài)不同)
磷酸 亞磷酸 次磷酸(其中磷元素價態(tài)不同)
知識點(diǎn)2 碳酸鈉和碳酸氫鈉
Ⅰ碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)2-6：碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄刻妓徕c、碳酸氫鈉跟鹽酸反應(yīng)快慢的情況.
實(shí)驗(yàn)原理：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
實(shí)驗(yàn)用品：試管、氣球、10 mL量筒、藥匙、碳酸鈉、碳酸氫鈉、稀鹽酸.
實(shí)驗(yàn)步驟：在兩支試管中分別加入稀鹽酸，將兩個分別裝有0.3 g Na2CO3、 NaHCO3粉末的小氣球分別套在兩支試管口，將氣球內(nèi)的Na2CO3和NaHCO3同時倒入試管中，比較它們放出CO2的快慢(如圖2-12所示).
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：混合后都生成無色氣體，氣球體積膨脹；氣球內(nèi)所裝粉末分別與鹽酸混合后，原裝碳酸氫鈉的氣球膨脹得較快，并且較大.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碳酸氫鈉和碳酸鈉都與稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，跟酸反應(yīng)時，碳酸氫鈉比碳酸鈉更容易生成二氧化碳?xì)怏w，等質(zhì)量的碳酸氫鈉生成的CO2多些.
【注意】 ①試管與氣球的組合體要預(yù)先檢查其氣密性，氣密性合格后才能使用.
②兩組實(shí)驗(yàn)所用的鹽酸要體積相同、濃度相同.
③要同時把兩組實(shí)驗(yàn)的氣球中的粉末和鹽酸混合.
Ⅱ碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性
實(shí)驗(yàn)2-7：碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，并學(xué)會鑒別它們的方法.
實(shí)驗(yàn)原理：碳酸鈉很穩(wěn)定，加熱到熔點(diǎn)(857℃)以上才緩慢地分解.碳酸氫鈉卻不穩(wěn)定，在150℃左右分解放出二氧化碳，溫度越高分解越快.
2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
利用它們熱穩(wěn)定性的差異，可以鑒別這兩種物質(zhì).
實(shí)驗(yàn)用品：試管、小燒杯、酒精燈、無水碳酸鈉、碳酸氫鈉、澄清石灰水.
實(shí)驗(yàn)步驟：在兩支干燥的試管里分別放入約占試管容積1/6的無水碳酸鈉和碳酸氫鈉，按如圖2-13所示裝置裝配兩套儀器.并往燒杯里倒入半杯澄清的石灰水.加熱，觀察澄清的石灰水是否起變化.把試管拿掉，換上裝有碳酸氫鈉的試管，再加熱，觀察澄清的石灰水所起的變化.
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加熱不久，盛碳酸氫鈉的試管口處有水珠出現(xiàn)，導(dǎo)氣管口有連續(xù)的氣泡冒出，澄清的石灰水變渾濁.盛碳酸鈉的試管內(nèi)，除剛加熱時因空氣受熱而從導(dǎo)氣管口逸出幾個氣泡外，沒有變化.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碳酸鈉受熱沒有變化，碳酸氫鈉受熱分解，放出二氧化碳：
2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
碳酸鈉很穩(wěn)定，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱容易分解.這個反應(yīng)可以用鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉.
【注意】 ①被加熱的試管要內(nèi)、外干燥，固定在鐵架臺上時，試管口應(yīng)略向下傾斜，鐵夾夾在距試管口約 處.
②在裝入碳酸鹽之前要檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，只有氣密性合格時才能使用.
③固體粉末在試管內(nèi)要鋪平而不要過于堆積.
④加熱時要用酒精燈的外焰，要先對試管底部均勻預(yù)熱，之后再對準(zhǔn)盛有藥品的部位加熱.
⑤實(shí)驗(yàn)結(jié)束時要先移走燒杯再熄滅酒精燈，防止發(fā)生倒吸現(xiàn)象引起試管炸裂.
⑥石灰水應(yīng)是飽和、澄清的，其體積以占燒杯容積的 ~ 為宜.
思維拓展
1.將稀鹽酸緩慢滴入Na2CO3溶液及NaHCO3溶液中，現(xiàn)象有何差別?
點(diǎn)撥 向Na2CO3溶液中滴入稀鹽酸，理論上并無CO2氣體生成，因?yàn)镹a2CO3先與稀鹽酸反應(yīng)生成NaHCO3:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，當(dāng)溶液中的Na2CO3完全轉(zhuǎn)變成NaHCO3之后，再滴入HCl，才產(chǎn)生CO2氣體(實(shí)際上，由于局部的HCl過量，會有少量氣體生成).往NaHCO3中滴入HCl，則立即有大量氣體生成.
2.怎樣鑒別NaHCO3溶液與Na2CO3溶液?
點(diǎn)撥 方法1：向兩種溶液中分別加入CaCl2溶液.NaHCO3不與CaCl2反應(yīng)， 而Na2CO3與CaCl2反應(yīng)生成CaCO3沉淀.
方法2：向兩種溶液中滴加稀HCl.Na2CO3溶液中滴加稀HCl，只有少量氣體生成，甚至無氣體放出.NaHCO3溶液中滴加稀HCl，則立即有氣體(大量)放出.
3.在NaHCO3加熱分解的實(shí)驗(yàn)完成時，為什么要先將導(dǎo)管移出燒杯，然后再熄滅酒精燈?
點(diǎn)撥 在完成實(shí)驗(yàn)時，如果先熄滅酒精燈。再移走裝有石灰水的燒杯，會使燒杯內(nèi)的冷水倒流回試管，而使試管炸裂.
小結(jié) 碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較如下表：
名稱碳酸鈉碳酸氫鈉
俗名純堿、蘇打小蘇打
物理性質(zhì)色態(tài)白色粉末細(xì)小白色晶體
穩(wěn)定性穩(wěn)定，但Na2CO3•10H2O易風(fēng)化受熱易分解
水溶性易溶于水易溶于水
化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)H++CO2-3=HCO-3
H++HCO-3=CO2↑+H2OHCO-3+H+=CO2↑+H2O
與堿反應(yīng)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOHHCO-3+OH-=CO2-3+H2O
Ca2++OH-+HCO-3=CaCO3↓+H2O（堿過量）
Ca2++2OH-+2HCO-3=CaCO3↓+CO2-3+2H2O(堿不足)
與CaCl2反應(yīng)Ca2++CO2-3=CaCO3↓不反應(yīng)
用途制玻璃、造紙、制皂、洗滌劑發(fā)酵粉、滅火劑、治療胃酸過多
鑒別①加熱不分解分解產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體
②加酸放出氣體慢放出氣體快
③與酸反滴現(xiàn)象與滴加順序有關(guān)現(xiàn)象與滴加順序無關(guān)
④加鹽加CaCl2產(chǎn)生白色沉淀加CaCl2無明顯現(xiàn)象
相互轉(zhuǎn)化 CO2+H2O
Na2CO3 ===================NaHCO3
①固加熱②液加NaOH
【注意】 ①熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3.
②電離方程式：Na2CO3=2Na++CO2-3
NaHCO3=Na++HCO-3
思維拓展
1.聯(lián)合制堿法制純堿的原理是什么?(原料是NaCl、CO2、NH3)
點(diǎn)撥 在飽和食鹽水中使NH3達(dá)到飽和后，再通入CO2：
NH3+CO2+H2O＝NH4HCO3
生成的NH4HCO3溶解度大，而NaHCO3的溶解度小，故產(chǎn)生沉淀：
NaCl+NH4HCO3＝NaHCO3↓+NH4Cl
(總方程式：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓++NH4Cl)
將析出的沉淀加熱，制得Na2CO3(純堿).
2.關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的檢驗(yàn)和除去方法.
點(diǎn)撥 (1)檢驗(yàn)Na2CO3固體中混有的NaHCO3——方法是加熱，產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中變渾濁，則含NaHCO3.
(2)檢驗(yàn)NaHCO3溶液中混有的Na2CO3—一方法是加入CaCl2(BaCl2)溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則含有Na2CO3.
(3)除去Na2CO3固體中混有的NaHCO3——方法是加熱至不產(chǎn)生氣體為止.
(4)除去NaHCO3液中混有的Na2CO3——方法是通入過量CO2氣體.
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoyi/49831.html
相關(guān)閱讀：有機(jī)化合物