以钠为代表的碱金属元素是中学化学最为重要的金属元素,在碱金属的学习过程中,必须注意理解好以下八个方面的问题。
1.钠、钾等碱金属与盐水溶液作用时,不直接与金属阳离子(包括NH4+)反应。
金属钠、钾等碱金属加入到盐的水溶液中,总是先与水反应,生成氢氧化物,若盐溶液中阳离子可与OH-发生离子反应,则接着生成新的碱。钠、钾等只有与熔融盐作用时,才能置换出相应的金属。如,,钠加入到CuSO4溶液中,有H2放出与Cu(OH)2沉淀生成,钾加入到NH4Cl溶液中,有H2与NH3放出。
2.Na2O2和Cl2 的漂白原理与过程均相似。
Na2O2与Cl2 一样,本身均不直接参与漂白,而是先与水反应:2Na2O2+2H2O= H2O2+2NaOH, Cl2+H2O=HCl+HClO。真正参与漂白的是具有强杀菌、漂白、氧化能力的H2O2 和HClO。Na2O2与Cl2 的性质之所以相似,主要是因为O22-(过氧根离子)与Cl2 的结构相似。
3.一定量的Na2O2与已知量的水或CO2作用时,对不同的参照对象,有不同的量的改变
由2Na2O2+2CO2 = 2Na2CO3+O2可知,以气体为参照对象,气体总体积每减少1体积,必然有1体积CO2参加反应,同时生成1体积O2。另外,1molCO2可使足量的Na2O2固体增重28g。
由2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2可知,1 mol Na2O2加入水中将使水增重62 g,即78 g Na2O2与62 g Na2O加入水中,使水增重和生成NaOH的量完全一样。另外,若让1 molH2O(g)经过Na2O2固体完全反应,将使固体增重2 g。
4.一定条件下,Na2CO3 与NaHCO3与强酸作用时,总是NaHCO3产生的CO2多。
从Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O和NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O可知,Na2CO3 与NaHCO3与强酸反应时,无论是Na2CO3 与NaHCO3的质量相同和足量的酸反应,还是酸量相同与足量Na2CO3 与NaHCO3反应,总是NaHCO3产生的CO2多。因此,泡沫灭火器中常用饱和NaHCO3溶液而不用Na2CO3溶液。但等物质的量的Na2CO3 与NaHCO3与足量的强酸反应时产生的CO2一样多。
5.Na2CO3 溶液与盐酸相互作用时,滴加方式不同,现象不同,产生的CO2的量也不一定相同。
把Na2CO3 溶液往盐酸中滴加时,开始盐酸相对过量,则发生反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O,即开始就有CO2气体产生;若把盐酸往Na2CO3 溶液中滴加时,开始时Na2CO3 溶液相对过量,则所发生的反应为:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,进一步才有:NaHCO3+HCl= NaCl+CO2↑+H2O,即开始阶段无明显现象,最后才有气体产生。所以,只有在盐酸相对Na2CO3 溶液足量时,两种滴加方式最终所产生的CO2量才会相同,否则,后一方式产生的CO2不如前一方式多。
6.钠及其化合物的制备一般都需要采取特殊的方法。
钠为活泼金属,不能用一般的还原剂把钠还原出来。常通过电解熔融态氯化钠方法来制备。Na2O尽管可在缺氧空气中制得,但条件不易控制。常按下述反应制备:4Na+2NO=2Na2O+N2。
NaHCO3遇热易分解,在水溶液中分解更容易。因此,不可能采用常压蒸发溶液的方法制得NaHCO3。常见的方法有:
⑴减压、低温蒸发NaHCO3溶液,析出NaHCO3晶体;
⑵往饱和Na2CO3 溶液中通入CO2,有NaHCO3沉淀产生:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3↓;
⑶往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2,有NaHCO3从溶液中析出(依次通入CO2、NH3行吗?):NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 、 NH4HCO3+NaCl= NaHCO3↓+NH4Cl。
7.钙虽比钠活泼,但与水反应时不如钠剧烈;钾虽比钠泼,但工业上可用钠通过置换反应制得钾。
在金属活动顺序表中,钙排在钠的前面,应该能和水反应且比钠和水反应剧烈,但由于生成物Ca(OH)2微溶,易沉积于钙表面,阻碍了钙与水的进一步反应,因而钙与水反应时不如钠剧烈。
根据碱金属单质物理性质递变规律可知,钾的沸点比钠低,即钾在高温下更易挥发,工业上将钠的蒸气通入熔融的KCl中,可以得到一种钠钾合金,控制温度钾便从合金中挥发出来:KCl+Na NaCl+K↑。
8.焰色反应为黄色的物质中不一定不含钾;透过蓝色钴玻璃观察到紫色焰色,不一定没有钠的存在。
即使钾及其化合物中含有少量的钠及其化合物,在燃烧时钠产生的黄色焰色都可对钾的紫色焰色产生掩盖,因而常用蓝色钴玻璃片滤去黄光,以便观察到钾的紫色焰色。当观察到某试样的焰色为黄色时,由于黄光的掩盖,故除一定含钠元素外,还可能含有钾元素。透过蓝色钴玻璃看到某试样有紫色的焰色时,由于黄光可能被滤去,故除一定含钾元素外,还可能含有钠元素。
(责任编辑:化学自习室)