钠的基本性质:
钠元素的原子序数等于11,在周期表中位于第三周期,第ⅠA族。钠的原子结构示意图为,故钠的金属性比较强,是很活泼的金属材料。其单质很软,具有银白色金属光泽,是热和电的良导体。钠的密度比水小,比煤油大,熔点97.81℃,沸点882.9℃。
钠的物理性质:
钠单质很软,具有银白色金属光泽,是热和电的良导体。钠的密度比水小,比煤油大,熔点97.81℃,沸点882.9℃。
概括为:银白软轻低,热电良导体。
钠的化学性质:
钠的原子结构示意图为。
①与非金属单质的反应
A. 与氧气反应
(白色固体,不稳定)(空气中,钠的切面由银白色逐渐变暗的原因)
(淡黄色固体,较稳定)
B. 与硫反应
2Na + S ==Na2S (研磨时发生爆炸)
C. 与氯气反应
②与水反应
主要实验现象 |
对实验现象的分析 |
浮在水面上 |
密度比水小 |
熔化成闪亮的小球 |
反应放热,且钠的熔点低 |
迅速游动 |
反应产生气体(H2) |
嘶嘶作响 |
反应剧烈 |
溶液呈红色 |
反应生成NaOH,遇酚酞变红 |
③与盐溶液反应
钠与盐溶液反应,先考虑钠与水反应生成氢氧化钠,在考虑氢氧化钠是否与盐反应。
A. 投入NaCl溶液中,只有氢气放出。2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
B. 投入饱和NaCl溶液中,有氢气放出,还有NaCl晶体析出(温度不变)。
C. 投入NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出。2Na+2NH4Cl==2NaCl+2NH3↑+H2↑
D. 投入CuSO4溶液中,有气体放出和蓝色沉淀生成。
2Na+2H2O+CuSO4==Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑
如何正确取用钠?
钠具有很活泼的化学性质,易与很多物质反应,所以在取用钠时一定要注意,千万不能直接用手去拿,以免手被腐蚀,实验剩余的钠屑,绝对不可以随意丢弃,而应放回到原瓶中。
正确做法:用镊子取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色。实验中剩余的钠必须放回原瓶。
钠露置在空气中的一系列变化:
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O→Na2CO3
钠的保存、制取及用途 :
①保存:由于金属钠的化学性质非常活泼,易与空气中的氧气、水蒸气反应,所以钠要保存在煤油中。
②在实验室中钠块的取用:用镊子从试剂瓶中取出钠块,用滤纸吸净表面上的煤油,在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层,再切下一小粒备用,余下的钠全部放回试剂瓶中。
③制取:
④用途:
A. 工业上用Na作还原剂,用与冶炼金属,如4Na+TiCl4Ti+4NaCl
B. Na-K合金(液态)用作原子反应堆的导热剂。
C. 在电光源上,用钠制造高压钠灯。
焰色反应:
焰色反应是化学上用来测试某种金属是否存在在化合物的方法。其原理是每种元素都有其特别的光谱,显示出不同的颜色。
焰色反应的操作:
先准备一支铂丝,钴蓝玻璃及盐或其溶液。
把铂丝浸在浓盐酸中以清除先前余下的物质,再把铂丝放在酒精灯焰(蓝色火焰)中直至没有颜色的变化。
用蒸馏水或去离子水或纯水冲洗铂丝。
用铂丝接触盐或溶液,通过酒精灯焰(蓝色火焰)中加热。
当钠离子存在于所测试的溶液中,用钴蓝玻璃过滤钠离子的焰色。
最后将观察焰色。钠的焰色为明亮的金黄色火焰。
各种元素的颜色:
元素符号 |
离子元素 |
名称 |
焰色 |
Ba |
Ba2+ |
钡 |
黄绿 |
Ca |
Ca2+ |
钙 |
砖红 |
Cs |
Cs+ |
铯 |
浅紫 |
Na |
Na+ |
钠 |
黄 |
Zn |
Zn2+ |
锌 |
蓝绿 |
Fe(III) |
Fe3+ |
铁(III) |
金黄 |
K |
K+ |
钾 |
浅紫(透过蓝色钴玻璃) |
Li |
Li+ |
锂 |
深红 |
碱金属元素的性质:
1.氧化产物的特殊性。碱金属在空气中燃烧,只有Li氧化生成Li2O;其余的生成过氧化物(如Na2O2)或更复杂的氧化物(如KO2)。
2.碱金属单质密度都较小,其中锂的密度是所有金属中最小的。
3.碱金属单质熔点都较低,只有Li的熔点高于100℃。
4.钾、钠在常温下为固态,但钾钠合金在常温下为液态,可作为原子反应堆的导热剂。
5.碱金属单质通常保存在煤油中,但因锂的密度小于煤油而只能保存在液体石蜡中或封存在固体石蜡中。
6.一般说,酸式盐较正盐溶解度大,但NaHCO3却比Na2CO3溶解度小。
7.试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但ⅠA族金属Na、K等除外。
8.一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属,但非常活泼的金属Na、K等除外。
9.Fr是放射性元素,所以在自然界中不存在。
除杂的原则:
(1)不增:不增加新的杂质
(2)不减:被提纯的物质不能减少
(3)易分:操作简便,易于分离
气体除杂的原则:
(1)不引入新的杂质
(2)不减少被净化气体的量注意的问题:
①需净化的气体中含有多种杂质时,除杂顺序:一般先除去酸性气体,如:氯化氢气体,CO2、SO2等,水蒸气要在最后除去。
②除杂选用方法时要保证杂质完全除掉,如:除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液,因为Ca(OH)2是微溶物,石灰水中Ca(OH)2浓度小,吸收CO2不易完全。
方法:
A. 杂质转化法:欲除去苯中的苯酚,可加入氢氧化钠,使苯酚转化为苯酚钠,利用苯酚钠易溶于水,使之与苯分开
B. 吸收洗涤法;欲除去二氧化碳中混有的少量氯化氢和水,可使混合气体先通过饱和碳酸氢钠溶液,再通过浓硫酸即可除去
C. 沉淀过滤法:欲除去硫酸亚铁溶液中混有的少量硫酸铜,加入少量铁粉,待充分反应后,过滤除去不溶物即可
D. 加热升华法:欲除去碘中的沙子,即可用此法
E. 溶液萃取法:欲除去水中含有的少量溴,可采用此法
F. 结晶和重结晶:欲除去硝酸钠溶液中少量的氯化钠,可利用二者的溶解度不同,降低溶液温度,使硝酸钠结晶析出,可得到纯硝酸钠晶体
G. 分馏蒸馏法:欲除去乙醚中少量的酒精,可采用多次蒸馏的方法
H. 分液法:欲将密度不同且又互不相溶的液体混合物分离,可采用此法,如将苯和水分离
K. 渗析法:欲除去胶体中的离子,可采用此法。如除去氢氧化钠胶体中的氯离子
常见物质除杂总结:
原物所含杂质除杂质试剂除杂质的方法
(1)N2(O2)-------灼热的铜丝网洗气
(2)CO2(H2S)-------硫酸铜溶液洗气
(3)CO(CO2)-------石灰水或烧碱液洗气
(4)CO2(HCl)-------饱和小苏打溶液洗气
(5)H2S(HCl)-------饱和NaHS溶液洗气
(6)SO2(HCl)-------饱和NaHSO3溶液洗气
(7)Cl2(HCl)-------饱和NaCl溶液洗气
(8)CO2(SO2)-------饱和小苏打溶液洗气
(9)碳粉(MnO2)-------浓盐酸加热后过滤
(10)MnO2(碳粉)-------加热灼烧
(11)碳粉(CuO)-------盐酸或硫酸过滤
(12)Al2O3(Fe2O3)-------NaOH溶液(过量),再通CO2过滤、加热固体
(13)Fe2O3(Al2O3)-------NaOH溶液过滤
(14)Al2O3(SiO2)-------盐酸NH3·H2O过滤、加热固体
(15)SiO2(ZnO)-------盐酸过滤
(16)CuO(ZnO)-------NaOH溶液过滤
(17)BaSO4(BaCO3)-------稀硫酸过滤
(18)NaOH(Na2CO3)-------Ba(OH)2溶液(适量)过滤
(19)NaHCO3(Na2CO3)-------通入过量CO2
(20)Na2CO3(NaHCO3)-------加热
(21)NaCl(NaHCO3)-------盐酸蒸发结晶
(22)NH4Cl[(NH4)2SO4]-------BaCl2溶液(适量)过滤
(23)FeCl3(FeCl2)-------通入过量Cl2
(24)FeCl3(CuCl2)-------铁粉、Cl2过滤
(25)FeCl2(FeCl3)-------铁粉过滤
(26)Fe(OH)3胶体(FeCl3)-------(半透膜)渗析
(27)CuS(FeS)-------稀盐酸或稀硫酸过滤
(28)I2(NaCl)------升华
(29)NaCl(NH4Cl)-------加热
(30)KNO3(NaCl)-------蒸馏水重结晶
(31)乙烯(SO2、H2O)碱石灰洗气
(32)乙烷(乙烯)-------溴水洗气
(33)溴苯(溴)-------稀NaOH溶液分液
(34)硝基苯(NO2)-------稀NaOH溶液分液
(35)甲苯(苯酚)-------NaOH溶液分液
(36)乙醛(乙酸)-------饱和Na2CO3溶液蒸馏
(37)乙醇(水)-------新制生石灰蒸馏
(38)苯酚(苯)-------NaOH溶液、CO2分液
(39)乙酸乙酯(乙酸)-------饱和Na2CO3溶液分液
(40)溴乙烷(乙醇)-------蒸馏水分液
(41)肥皂(甘油)-------食盐过滤
(42)葡萄糖(淀粉)-------(半透膜)渗析
实验室制取蒸馏水:
(1)原理:蒸馏是分离和提纯液态混合物常用的方法之一。应用这一方法,可以把沸点不同的物质从混合物中分离出来,还可以把混在液体里的杂质去掉。水中所含杂质主要是一些无机盐,一般是不挥发的。把水加热到沸腾时,大量生成水蒸气,然后将水蒸气冷凝可得到蒸馏水。
(2)用品:铁架台、酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶、温度计、自来水、碎瓷片
(3)装置图:
(4)操作:
①将蒸馏烧瓶,冷凝管仪器装配好。
②在蒸馏烧瓶里加入普通水(自来水)至烧瓶容积的一半左右,再加入一些碎瓷片,然后用插有温度计(150℃)的橡皮塞塞紧。(注意温度计水银球在蒸馏烧瓶支管的位置),给蒸馏烧瓶加热。
③当水温达到约100℃时,水沸腾,水蒸气经过冷凝管冷凝后,收集在锥形瓶中,这就是蒸馏水。
配置一定物质的量浓度的溶液:
(1)仪器:容量瓶(应注明体积),烧杯,量筒,天平,玻璃棒,滴管
(2)原理:c(浓溶液)V(浓溶液)=c(稀溶液)V(稀溶液)
(3)步骤:
第一步:计算。
第二步:称量:在天平上称量溶质,并将它倒入小烧杯中。
第三步:溶解:在盛有溶质的小烧杯中加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使其溶解。
第四步:移液:将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中。
第五步:洗涤:用蒸馏水洗烧杯2~3次,并倒入容量瓶中。
第六步:定容:倒水至刻度线1~2cm处改用胶头滴管滴到与凹液面平直。
第七步:摇匀:盖好瓶塞,上下颠倒、摇匀。
第八步:装瓶、贴签。
(4)误差分析:
①计算是否准确
若计算的溶质质量(或体积)偏大,则所配制的溶液浓度也偏大;反之浓度偏小。
如配制一定浓度的CuSO4溶液,把硫酸铜的质量误认为硫酸铜晶体的质量,导致计算值偏小,造成所配溶液浓度偏小。
②称、量是否无误
如称量NaOH固体在纸上或称量时间过长,会导致NaOH部分潮解甚至变质,有少量NaOH黏附在纸上,造成所配溶液浓度偏低。
量取液体溶质时,俯视或仰视量筒读数,会导致所取溶质的量偏少或偏多,造成所配溶液浓度偏小或偏大。
使用量筒量取液体溶质后再用蒸馏水冲洗量筒,把洗涤液也转入烧杯稀释,或用移液管将液体溶质移入烧杯中后把尖嘴处的残留液也吹入烧杯中。在制造量筒、移液管及滴定管时,已经把仪器内壁或尖嘴处的残留量扣除,所以上述操作均使溶质偏多,造成所配溶液浓度偏大。
③称量时天平未调零
结果不能确定。若此时天平重心偏左,则出称量值偏小,所配溶液的浓度也偏小;若重心偏小,则结果恰好相反。
④称量时托盘天平的砝码生锈
砝码由于生锈而使质量变大,导致称量值偏大,所配溶液的浓度偏高。
⑤操作中溶质有无损失
在溶液配制过程中,若溶质有损失,会使所配溶液浓度偏低。如:⑴溶解(或稀释)溶质,搅拌时有少量液体溅出;⑵未洗涤烧杯或玻璃棒;⑶洗涤液未转入容量瓶;⑷转移洗涤液时有少量液体溅出容量瓶。
影响溶液体积V的操作有:
①定容时不慎加水超过容量瓶的刻度线,再用胶头滴管吸出,使液面重新达到刻度线。当液面超过刻度线时,V偏大使溶液浓度CB已变小,无论是否取出都无法使溶液恢复,只有重新配制。
②定容后盖上瓶塞,摇匀后发现液面低于刻度线,再滴加蒸馏水使液面重新达到刻度线。定容时由于少量溶液粘在瓶颈处没有回流,使液面偏低但溶液浓度未变,若再加水,则使V偏大,cB偏小。
③定容时仰视或俯视
定容时仰视,则液面高于刻度线,V偏大,cB偏小;俯视时液面低于刻度线,V偏小,cB偏大。
④移液或定容时玻璃棒下端放在容量瓶刻度线之上
会导致V偏大,cB偏小。
⑤溶液未冷却至室温即转移入容量瓶
溶解或稀释过程常伴有热效应而使溶液温度升高或降低。容量瓶的使用温度为室温(20℃),若定容时溶液温度高于室温,会使所配溶液浓度偏高;反之浓度偏低。