高中化学《钠、镁及其化合物》教案9 苏教版必修1

用心 爱心 专心1 第二单元第二单元 钠 镁及其化合物钠 镁及其化合物 一 学习目标 1 了解钠 镁单质的生产原理 2 能用实验的方法探索和认识钠 镁及其化合物的性质 3 知道离子反应的本质 学会用离子方程式表示溶液中的离子反应 4 通过经历实验探究的过程 了解实验研究化学物质的一般方法 二 课时建议 金属钠的性质与应用 1 课时 碳酸钠的性质与应用 2 课时 镁的提取及应用 1 课时 三 编写思路 本单元仍然以海水中的化学物质为研究对象 着重介绍典型的金属元素 钠 镁的 性质 通过系列探究实验 在认识钠 镁的性质时 突出了它们之间的性质差异 如钠的 金属活动性比镁强 钠的还原性比镁强等 鉴于许多反应是在溶液中进行的 本单元以钠 镁及其化合物的性质为载体 引入离子反应的概念 并指出溶液中离子浓度的减小使离子 反应能够进行 通过本专题第一单元的学习 学生已经了解到从海水中可以得到氯 溴 碘单质 氯 溴 碘都是活泼的非金属 在此基础上 本单元安排学生学习从海水中得到的金属钠和金 属镁 通过实验探究钠 镁及其化合物的性质 使学生在了解了典型的非金属元素后 再 了解典型的金属元素 这不仅为学生学习 化学 2 中的元素周期表的知识提供了一定的 基础 也使学生感受到化学物质的丰富多彩 由于钠 镁化合物所发生的反应绝大多数是在溶液中进行的 反应的本质是离子反应 如氯化钠与硝酸银的反应 氯化镁与氢氧化钠溶液的反应等 为了使学生更好地理解化学 反应的本质 本单元在引导学生探究钠 镁及其化合物性质的同时 向学生介绍离子反应 的概念和离子反应发生的条件 这样安排 既有利于学生了解钠 镁及其化合物的性质 又有利于学生理解离子反应的本质 在介绍金属钠 镁的性质时 充分利用第 1 专题介绍的原子结构的简单知识 将钠 镁单质的金属活泼性与钠 镁的原子最外层的电子排布结合起来 使学生认识到钠 镁的 金属活泼性和其性质的差异 都是由其原子结构所致的 从而初步形成物质的结构决定物 质的性质的观点 四 教学建议 普通高中化学课程标准 中与本单元有关的要求主要有以下几条 1 根据生产生活中的应用实例或通过实验探究 了解钠 铝 铁 铜等金属及其重 要化合物的主要性质 能列举合金材料的重要应用 2 知道酸 碱 盐在溶液中能发生电离 通过实验事实认识离子反应及其发生的条 件 了解常见离子的检验方法 在本单元的教学中 首先要充分运用实验探究这一认识和研究化学物质的方法 引导 学生探究钠 镁及其化合物的性质 帮助学生理解电解质 离子反应等重要的化学概念 钠与水的反应和金属镁与酸的反应的实验探究 使学生自主地形成 钠 镁都是活泼的金 属 钠的金属活泼性比镁强 的结论 通过碳酸钠溶液 氯化钠溶液 氢氧化钠溶液 熔 融的硝酸钠 葡萄糖溶液 酒精溶液的导电性实验 使学生感知电解质和非电解质的区别 加深对电解质的理解 在本单元的教学中 要注重培养学生分析推理 综合归纳的能力 钠在化学反应中易 用心 爱心 专心2 失去 1 个电子 镁在化学反应中易失去 2 个电子 钠 镁的原子核外最外层的电子数分别 是 1 2 将钠 镁在化学反应中失去的电子数目与钠 镁的原子核外最外层的电子数目建 立关系 需要学生具有一定的分析推理能力 离子反应发生的条件是离子浓度的减少 建 立 离子反应的条件 与 离子反应中生成沉淀 气体和难电离的物质如水等 的具体离 子反应的关系 同样需要学生有较强的综合归纳能力 因此 让学生初步形成一定的分析 推理 综合归纳能力是本单元的学习目标之一 1 教学设计思路 在 金属钠的性质与应用 的教学设计时 要认真设计好钠与水反应的实验探究活动 通过实验探究要能达到下列教学目标 1 了解钠的物理性质 2 分析钠与水反应的产物 写出钠与水反应的化学方程式 3 观察实验现象 根据对实验现象的分析形成结论 教材中 钠与水的反应 的实验探究活动是这样安排的 1 取一块金属钠 用滤纸吸干表面的煤油 用刀切去一端的外皮 观察钠的颜色和 在空气中颜色的变化 2 向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞试剂 然后把切去外皮的一小块 约为黄豆 粒大小 钠投入小烧杯中 观察反应的现象和溶液颜色的变化 用手触摸烧杯外壁 感受溶 液温度的变化 3 将观察到的实验现象和由实验现象分析所得到的结论记录下来 4 根据对实验现象的分析 你能确定钠与水反应的生成物吗 请将你的分析与同学讨 论 写出钠与水反应的化学方程式 在进行教学设计时 要设计好实验探究方案 引导学生认真观察实验现象 并根据对 实验现象的分析 得到探究的结论 如围绕下列表格内容进行实验探究 就能达到上述要 求 项 目实 验 现 象结 论 金属钠的保存方式 钠的颜色 钠在空气中颜色的变化 钠与水反应的情况 反应的剧烈程度 反应中钠的状态 反应中溶液温度的变化 反应中溶液颜色的变化 生成物的状态 碳酸钠的性质与应用 的教学设计要处理好以下关系 一是钠单质与碳酸钠的关系 虽然通过化学反应可以将单质钠转化为碳酸钠 Na NaOH Na2CO3或 Na Na2CO3 但将钠 与碳酸钠安排在同一单元中 除碳酸钠是含钠的化合物这一原因外 主要原因还在于工业 上生产碳酸钠和金属钠的原料都是氯化钠 因此 教学设计要紧紧围绕这一线索进行 二 是离子反应与碳酸钠的性质的关系 在本单元所介绍的碳酸钠的性质和应用中 大多数都 是在水溶液中进行的 如碳酸钠与水的反应 碳酸钠与酸的反应 碳酸钠转化为碳酸盐沉 淀的反应等 而这些反应的本质都是离子反应 因此 以碳酸钠的性质探究为载体 在研 究碳酸钠的性质的同时 形成离子反应的概念 学会离子方程式的书写 是这一部分内容 用心 爱心 专心3 的教材编写思路 也是教学设计必须遵循的思路 镁的提取及应用 的教学设计应以海水中镁的提取为线索 让学生了解氢氧化镁是 难溶于水的氢氧化物 电解熔融的氯化镁可得到镁和氯气 以镁与稀硫酸的反应和镁在二 氧化碳中的燃烧反应的实验为载体 让学生了解镁是较活泼的金属 具有较强的还原性 通过镁合金的应用的信息的收集 让学生初步掌握查阅资料的途径和方法 在教学设计时 还要注意应用学生已有的钠原子在化学反应中失去电子的数目与钠原子核外最外层电子数 目的关系的知识 认识镁在化学反应中一般都是失去 2 个电子的原因 引导学生将钠 镁 的性质进行比较 并分析其性质差异 使学生知道钠的金属活泼性比镁强 这对学生以后 学习元素周期律的知识是十分有帮助的 2 教学设计片断 片断 1 金属钠的性质 教师活动 教师表演化学小魔术 滴水点灯 课前在酒精灯灯芯里暗藏一小块钠 实验时用胶头滴管在灯芯内滴一滴水 教师活动 教师引导 在刚才的魔术中 奇妙现象的产生就是钠的功劳 大家都知道 电解熔融的氯化钠可得到金属钠 在电解熔融氯化钠的过程中发生了氧化还原反应 请大 家写出这一化学方程式 并用单线桥法标明反应中电子转移的数目和方向 学生活动 学生书写电解熔融氯化钠的过程中发生的氧化还原反应的化学方程式 教师活动 教师引导 在刚才的小魔术中 为什么能滴水点灯呢 在小魔术中金属钠的 作用是什么 钠具有哪些性质呢 要想知道其中的奥秘 请按要求完成下列实验 学生活动 学生完成下列实验探究活动 1 实验操作 实验 1 用刀切割钠 观察钠切面的颜色 光泽 将钠暴露在空气中 继续观察钠切 面颜色 光泽的变化 或用两块玻璃片挤压用刀切下的一小块金属钠 观察金属钠的颜色 和光泽 取走一块玻璃片继续观察钠的颜色和光泽 实验 2 将一小粒金属钠投入盛有滴了几滴酚酞试剂的水的小烧杯中 观察实验现象 实验 3 用小刀切两 三小片金属钠 将金属钠放在充满氯气的集气瓶中的一团玻璃 棉上 观察实验现象 2 实验记录 3 形成结论 实 验 内 容实 验 现 象 结论或化 学方程式 金属钠的物理性质和在空气中颜色的变化 金属钠与水的反应 金属钠与氯气的反应 同学间交流讨论实验现象 并根据实验现象总结归纳钠的物理性质和化学性质 将自 己的观点与同学交流讨论 将与同学形成的共识写下来 钠的物理性质 钠的化学性质 用心 爱心 专心4 教师活动 教师在学生进行实验探究时 应及时鼓励学生的实验探究 并指出学生的 错误操作 提醒学生实验中剩余的钠必须放回原瓶 引导学生在实验探究过程中 分析思 考下列问题 1 金属钠为什么应保存在煤油中 2 金属钠暴露在空气中 为什么它的颜色和光泽会发生变化 3 金属钠与水反应时 生成的气体是什么 用什么样的实验装置能够将钠与水反应生 成的气体收集起来并进行检验 4 金属钠与水反应时为什么滴有酚酞的水溶液的颜色会变红 5 金属钠与水的反应和金属钠与氯气的反应都是氧化还原反应吗 学生活动 学生畅所欲言 交流实验感受 大胆发表自己的意见 根据实验现象 推 测钠的性质 片断 2 镁的提取及应用 教师活动 向学生展示或让学生观看有关镁的存在和用途 从海水中提取镁的工业流 程的图片或录像 学生活动 观看图片或录像 在老师的引导下思考下列问题 1 海水中含有大量的镁离子 镁及其合金的用途十分广泛 我们如何从海水中提取 镁 2 在浓缩的海水中加入石灰乳 生成的沉淀是什么 3 从海水中提取镁的化学原理是什么 如何用化学方程式表示制取镁的过程 教师活动 1 教师引导 海水中含有大量的 NaCl MgCl2 CaCl2 KCl 等氯化物 在海 水中加入石灰乳 Ca OH 2 生成的沉淀是什么物质 请设计实验方案验证你的想法是否正 确 并完成你设计的验证实验 学生活动 完成在海水中加入石灰乳后得到生成物的实验探究 探究方案 1 写出从海水中提取镁的过程中所涉及的离子方程式 1 2 3 4 师生活动 教师启发 引导 帮助学生正确书写化学方程式 1 MgCl2十 Ca OH 2 Mg OH 2 十 CaCl2 2 Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O 3 MgCl2 6H2O MgCl2 6H2O 4 MgCl2 通电 Mg Cl2 教师活动 教师提问 既然我们已经提取出了镁 那么它有哪些性质呢 学生活动 实验探究镁的性质 实 验 内 容实 验 现 象结论或化学方程式 用心 爱心 专心5 教师活动 教师巡视 及时规范学生的实验操作 引导学生观察实验现象 激发疑问 并将问题做适当记录 学生活动 根据现象推测性质 教师参与其中 共同讨论 教师活动 教师引导学生将镁与水的实验现象及钠与水的实验现象进行比较 比较金 属钠 镁的金属活泼性 学生活动 学生交流讨论 发表自己的观点 五 疑难解析 1 电解质 电解质是一类重要的化合物 根据化合物在熔融状态下或水溶液中能否导电 将化合 物分成电解质和非电解质两大类 电解质是在熔融状态下或水溶液中能导电的化合物 从 本质上看 电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离 产生可以自由移动的离子 自由 移动的离子在电场的作用下 能够产生定向的移动 因此 电解质在水溶液中或熔融状态 下能够导电的本质原因是电解质能发生电离 根据电解质电离程度的不同 可将电解质分为强电解质和弱电解质 强电解质在水溶 液中或熔融状态下发生完全电离 如 NaOH H2SO4 NaCl 等就是强电解质 NaOH Na OH 而醋酸 CH3COOH 氨水 NH3 H20 等 在水溶液中或熔融状态下只能发生部分电离 它们都是弱电解质 CH3COOH CH3COO H 对电解质概念的理解和应用 要注意 1 强电解质和弱电解质是相对的 例如 在一般浓度的水溶液中 醋酸是弱电解质 只 能发生部分电离 但在极稀的溶液中 醋酸也是完全电离的 在溶液浓度不大时 氢 氧化钠是强 电解质 但在氢氧化钠浓溶液中 氢氧化钠也不是完全电离的 2 许多难溶于水的离子化合物 一般都是强电解质 如硫酸钡等 尽管硫酸钡难溶 解于水 但硫酸钡在熔融状态下和溶解于水的部分都是完全电离的 2 离子反应 在水溶液中 有电解质参与的化学反应一般都是离子反应 在水溶液中 电解质发生 电离 产生的离子与其他化学物质 或离子 发生反应 如在水溶液中氯化钠与硝酸银的反 应 由于 氯化钠在水溶液中电离成钠离子 Na 和氯离子 Cl 硝酸银在水溶液中电离 成银离子 Ag 和硝酸根离子 NO3 氯离子与银离子发生下列反应 Ag Cl AgCl 离子反应进行的条件是使体系中离子的浓度减小 离子反应生成沉淀 产生气体 生 成水等弱电解质等能使溶液中离子的浓度减小 实验 1 取一根擦去氧化膜的 镁条 4 5cm 长 点燃后插入充满 二氧化碳的集气瓶中 镁条剧烈燃烧 发出耀眼 的强光 集气瓶壁发烫 瓶内 壁附着有黑色物质和白色物质 2Mg CO2 点燃 2MgO C 实验 2 将擦去氧化膜的镁条 加入到盛有一定量稀硫酸的试管中 镁条逐渐溶解 产生大量 气泡 Mg H2SO4 MgSO4 H2 实验 3 将擦去氧化膜的镁条 投入盛有一定量水的试管中 没有出现像钠与水反应的 剧烈现象 Mg 2H2O Mg OH 2 H2 用心 爱心 专心6 六 实验指导 离子反应特点反应物举例离子方程式说 明 生成沉淀氯化钡 硫酸Ba2 SO42 BaSO4 钡离子 硫酸根离子浓度减小 生成气体盐酸 碳酸钠2H CO32 CO2 H2O氢离子 碳酸根离子浓度减小 生成弱电解质盐酸 氢氧化钠H OH H20氢离子 氢氧根离子浓度减小 1 钠与水的反应 钠与水反应的实验探究中 要让学生更清晰地观察到实验现象 浮 钠浮在水面 上 熔 熔为小球 游 迅速游动 红 滴有酚酞的水溶液变红 为了便于收集钠与水反应中产生的氢气 实验时可采用其他的实验装置 如用矿泉水 瓶 试管收集 并检验氢气 2 钠与氯气反应实验的改进 将新切取并用滤纸吸去煤油的一小块金属钠 放入具支试 管中 然后按照图 2 7 安装好 加热金属钠 到钠熔化成光 亮的球状时 立即通入氯气 并停止加热 此时可看到钠剧烈 燃烧并生成大量白烟 片刻 试管内壁各处都附着一层白色固 体 为了证明白色固体为 NaCl 可以做如下补充实验 反应完成后 向试管中加入少量蒸馏水 振荡 使白色固 体溶解 然后将此溶液分成两份 一份进行焰色反应 可以看 到火焰呈黄色 证明有 Na 存在 向另一份中加入几滴 AgNO3溶液 出现大量白色沉淀 再 加入少量稀硝酸 沉淀不溶解 证明有 Cl 存在 从而说明此白色固体确实是 NaCl 对此改进实验有几点需要说明 1 有时候熔融的钠跟氯气接触时会产生黑烟 这是 因为钠表面的煤油没除尽 煤油中的碳氢化合物跟氯气反应 游离出了碳 2 具支试管的 支管应通到 10 的 NaOH 溶液中 防止过多的氯气逸散到空气中 3 钠刚熔化时就要通入 氯气 如果钠熔化前通入氯气 钠的表面会生成一层氯化钠 如果钠熔化后还不通氯气 钠的表面会蒙上一层氧化物薄膜 这两种情况都会影响实验效果 4 氯气最好经过干燥 5 通入氯气的量不要太多 以免逸出污染空气 但也不能太少 以免 NaOH 溶液倒吸 3 镁与硫酸亚铁溶液的反应 在试管中加入一定量的硫酸亚铁溶液 并投入一根擦去氧化膜的镁条 待反应完全后 用磁铁靠在试管壁上 观察并记录实验过程中的实验现象 该实验过程中可观察到下列现象 1 亚铁离子的颜色变浅 2 有大量的气体产生 3 将磁铁靠在试管壁上可观察到溶液中有一定量的铁粉被磁铁吸引 由于硫酸亚铁溶液是 酸性的 硫酸亚铁水解的结果 镁与硫酸亚铁溶液中的氢离子反应放出氢气 但放出氢气 的同时 镁也与硫酸亚铁溶液中的亚铁离子反应而置换出单质铁 化学方程式如下 Fe 2H Fe2 十 H2 Fe2 Mg Mg2 Fe 七 习题研究 1 钠为什么要保存在煤油中 能否保存在水中 简述理由 2 完成镁与硫酸铜溶液反应的实验 分析现象并说明原因 3 已知 HCl AgNO3 AgCl HNO3 NaCl AgNO3 AgCl NaNO3 MgCl2十 2AgNO3 2AgCl 十 Mg NO3 2 用心 爱心 专心7 1 写出它们的离子方程式 2 简述氯离子的检验方法 4 根据从海水中提取镁的原理 你认为制镁工厂 的厂址应选在何处 八 教材习题参考答案 1 D 2 A 3 B 4 略 5 1 Mg2 2OH Mg OH 2 2 Mg OH 2 2H Mg2 2H2O 7 MgCl2 通电 Mg Cl2 MgCl2 2NaOH Mg OH 2 2NaCl Mg OH 2 MgO H2O 应用略 九 参考资料 1 钠的用途 金属钠主要有下列用途 1 钠钾合金用做原子反应堆的导热剂 Na 的熔点为 98 沸点为 883 具有较大 的液态温度范围 钠不俘获中子 因此钠可用于核反应堆的载热剂 2 钠单质作还原剂冶炼金属 如冶炼钾 锆 铌 钛 钽等 3 可用做钠光源 高压钠灯发出的黄光能够穿透云雾 常用作道路和广场的照明 而且在不降低照度水平的情况下能减少能源消耗 降低对环境的污染 正逐渐取代高压汞 灯 钠灯还可以用于冲洗相片的暗室 因为这种黄光不会使相纸曝光 4 制备钠的化合物 2 镁的用途 在现代工业中 金属镁可作为冶炼钛 锆 铀等难熔稀有金属的还原剂 炼钢的脱硫 剂 钢及有色金属铸造的脱氧化剂 球墨铸铁的球化剂等 此外 金属镁及镁合金在建筑 机械制造工业 航运事业 无线电工业 烟火工业等都具有广泛的用途 由于镁的用途不断拓展 镁的用量不断增加 目前全世界年产 50 万吨镁仍然满足不 了需要 所以镁产品开发的前景是广阔的 随着我国经济的发展及镁用途的不断扩展 有 关专家认为镁今后有可能取代铝的部分用途 镁的需求量会越来越大 电解镁由于纯度高 质量好 近十年来 市场价一直很稳定 供不应求 3 食盐 在日常生活中 习惯上常将氯化钠简称为 盐 氯化钠除供食用外 惯称食盐 大 量用作化工原料 称工业用盐 国家统计局的统计年表以 原盐 为总称 食盐的原料来源可分为四类 海盐 湖盐 井盐和矿盐 以海水为原料晒制而得的盐 叫做 海盐 开采现代盐湖矿加工制得的盐叫做 湖盐 运用凿井法汲取地表浅部或地 下天然卤水加工制得的盐叫做 井盐 开采古代岩盐矿床加工制得的盐则称 矿盐 由 于岩盐矿床有时与天然卤水盐矿共存 加之开采岩盐矿床钻井水溶法的问世 故又有 井 盐 和 矿盐 的合称 井矿盐 或泛称为 矿盐 用心 爱心 专心8 中国是世界产盐大国 以海水为原料生产的海盐产量居世界第一位 海盐 湖盐和井 矿盐的总产量居世界第二位 仅次于美国 中国的盐产量中一直是以海盐为主 其次是湖 盐和井矿盐 由于海盐的生产受气候影响较大 加之海盐场多分布于东部沿海地区 为了 盐业生产的均衡协调 近 10 余年来内地的井矿盐和湖盐生产得到较快的发展 因此海盐在 盐产量中所占的比例有所减小 盐是人类生活的必需品 又是化学工业的基本原料 在农业和其他工业中也有广泛的 用途 食盐是维持人体生理正常发育不可缺少的物质 成人体内一般约含钠 90g 氯 85g 大部分存在于体液中 钠对肌肉的收缩 心脏的搏动 血液的流通 神经信息的传递 碳 水化合物和蛋白质的新陈代谢 体液的酸碱平衡等都有重要作用 氯既有维持人体内酸碱 平衡和渗透压平衡的作用 又是胃液中电解质的主要阴离子 能促生盐酸 帮助消化 为 补充随小便和汗液排出的氯化钠 成人每天一般需要摄入 5 8g 食盐 在夏季和高温环境 中需增加摄入量 人体如果缺盐 轻则倦怠乏力 淡漠无神 起立时晕眩 重则恶心呕吐 痛性肌肉痉挛 水肿 血压下降 极重则木僵 恶心呕吐以至昏迷 血压进一步下降或不 可测知 食盐除做调味品外 尚有调理作用和药理功能 食盐水浴可治疗皮疹 风湿 慢 性贫血 肺出血时可服数克盐水止血 在水银 溴 碘 铬等中毒时 服食盐水可解毒 注射生理盐水可用于大出血后的急救 以食盐为载体 添加人体必需的有关物质 可制出 系列保健盐和医药盐 在食盐中添加营养素 食用香料和其他调味品 可配制出系列佐料 盐和营养盐 盐在工业上用途很广 是化学工业最基本的原料之一 被誉为 化学工业之母 工 业用盐大部分用于生产纯碱 烧碱 氯气 盐酸 金属钠等 碱和盐酸广泛用于化工 纺 织 造纸 肥皂 染料 冶金 陶瓷 玻璃 医药等部门 氯气可直接用于漂白 消毒 也可用于制造漂白粉 毒气及无机化合物 还可用于制造各种有机氯化合物及有机化合物 的中间体 如合成树脂 香料 除草剂 防腐剂 灭火剂等 也可用于合成盐酸 提取溴 和碘 金属钠可用做制取复杂有机化合物的催化剂 提取稀有元素的还原剂 制造抗磨合 金和充钠蒸气灯泡等 在钢铁工业中用熔融的食盐和食盐水进行钢料的回火和淬火 做铸 造的型砂黏接剂 在有色冶金工业中用于炼铜 氯化焙烧法 电解金属镁 盐在农业上可 用于选种 施肥等 增加作物产量 在畜牧业上盐是牲畜生长和防治疾病所必需的 盐也 是渔业 食品加工和贮藏 水处理 国防和国家储备必不可少的物质 又是换取外汇的重 要出口产品 利用盐水溶液冰点降低的原理 盐还可用来溶化道路上的冰雪 减少交通事 故 盐又是合成人造革 人造纤维 塑料 农药等行业的基本原料 据统计 工业和农业 中应用的盐及其衍生物约有 15 000 种之多 以盐作催化剂的新用途是盐和开发新能源相结 合 据 世界经济导报 报道 科学家充满信心地预言 在不久的将来以盐作为新能源的 盐坡太阳能电池 将会遍地开花 随着科学技术的飞速发展 盐的应用范围愈来愈广 新的用途将不断出现 4 钠的化合物中的 苏氏三姐妹 在奇妙的化学王国里 住着小有名气的 苏氏三姐妹 苏打 小苏打和大苏打 别 看它们的名字这样相似 它们的脾气 性质 却不一样 对人类的贡献 用途 也各不相同 苏打是 Soda 的音译 化学式为 Na2CO3 它的名字颇多 学名叫碳酸钠 俗名除叫苏打 外 又称纯碱或苏打粉 带有结晶水的叫水合碳酸钠 有一水碳酸钠 Na2CO3 H2O 七水 碳酸钠 Na2CO3 7H2O 和十水碳酸钠 Na2CO3 10H2O 三种 十水碳酸钠又叫洗濯苏打 洗濯 碱或晶碱 无水碳酸钠是白色粉末或细粒 易溶于水 水溶液呈碱性 它有很强的吸湿性 在空气中能吸收水分而结成硬块 十水碳酸钠是无色晶体 室温下放置在空气中 会失去 结晶水而成为一水碳酸钠 无论十水碳酸钠还是一水碳酸钠 加热都会变成无水碳酸钠 碳酸钠很稳定 受热不易分解 遇酸能放出二氧化碳 用心 爱心 专心9 Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 碳酸钠溶液还能继续吸收二氧化碳生成碳酸氢钠 Na2CO3 H2O CO2 2NaHCO3 在三种苏打中 碳酸钠的用途最广 它是一种十分重要的化工产品 是玻璃 肥皂 纺织 造纸 制革等工业的重要原料 冶金工业以及净化水也都用到它 它还可用于其他 钠化合物的制造 早在 18 世纪 它就和硫酸 盐酸 硝酸 烧碱并列为基础化工原料 三酸两碱之一 在日常生活中 苏打也有很多用途 比如它可以直接作为洗涤剂使用 在 蒸馒头时加一些苏打可以中和发酵过程中产生的酸性物质 小苏打的化学式是 NaHCO3 它的名字也有多个 学名碳酸氢钠 又称重碳酸钠或酸式 碳酸钠 俗名除小苏打外 还有焙烧苏打 发酵苏打和重碱等 小苏打是白色晶体 溶于水 水溶液呈弱碱性 在热空气中 它能缓慢分解 放出一 部分二氧化碳 加热至 270 时全部分解放出二氧化碳 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 它也能与酸 如盐酸 作用放出二氧化碳 NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 小苏打的这些性质 使它在生产和生活中有许多重要的用途 在灭火器里 它是产生 二氧化碳的原料之一 在食品工业上 它是发酵粉的一种主要原料 在制造清凉饮料时 它也是常用的一种原料 在医疗上 它是治疗胃酸过多的一种药剂 大苏打是硫代硫酸钠的俗名 又叫海波 Hypo 的音译 带有五个结晶水 Na2S2O3 5H2O 故也叫做五水硫代硫酸钠 大苏打是无色透明的晶体 易溶于水 水溶 液显弱碱性 它在 33 以上的干燥空气中风化而失去结晶水 在中性 碱性溶液中较稳定 在酸性溶液中会迅速分解 Na2S2O3 2HCl 2NaCl S SO2 H2O 大苏打具有很强的配合能力 能跟溴化银形成配合物 化学方程式为 AgBr 2Na2S2O3 NaBr Na3 Ag S2O3 2 根据这一性质 它可以作定影剂 冲洗相片时 过量的大苏打跟底片上未感光部分的 溴化银反应 转化为可溶的 Na3 Ag S2O3 2 把 AgBr 除掉 使显影部分固定下来 大苏打 还具有较强的还原性 能将氯气等物质还原 Na2S2O3 4Cl2 5H2O 2H2SO4 2NaCl 6HCl 所以 它可以作为棉织物漂白后的脱氯剂 织物上的碘渍也可用它除去 另外 大苏 打还用于鞣制皮革 电镀以及从矿石中提取银等 5 侯德榜 中国化工先驱 在中国化学工业史上 有一位杰出的科学家 他为祖国的化工事业奋斗终生 并以独 创的制碱工艺闻名于世界 他就像一块坚硬的基石 托起了中国现代化学工业的大厦 这 位先驱者 就是被称为 国宝 的侯德榜 侯德榜 启荣 字致本 1890 年 8 月 9 日诞生于福建省福州市闽侯县坡尾乡一个普通 农户家庭 1907 年 他以优异成绩毕业于福州英华书院 1910 年他毕业于闽皖铁路学校 并到津浦铁路当施工练习生 1911 年 考入北京清华留美学堂 1913 年 以 10 门功课 1 000 分的成绩名震全校 被保送美国麻省理工学院 1916 年毕业 获学士学位 1919 年 他在哥伦比亚大学获硕士学位 1921 年 他以 铁盐鞣革 的论文获该校博士学位 这一 年 侯德榜收到一封来自祖国的不寻常的信件 寄信人是爱国实业家范旭东先生 当时 正值第一次世界大战后的欧亚交通受阻时期 中国一向依赖进口的洋碱断了来源 国计民 生受到严重影响 范旭东先生决心在塘沽久大精盐公司的基础上创办永利制碱公司并进一 用心 爱心 专心10 步发展中国自己的制碱工业 可是苦于当时国内没有专业人才 于是他发信给在美国留学 的侯德榜 恳请他回国共同振兴祖国的民族工业 就这样 侯德榜怀着工业救国的远大抱 负 毅然放弃自己热爱的制革专业 回到阔别 8 年的祖国 为了实现中国人自己制碱的梦 想 揭开苏尔维法生产的秘密 打破洋人的封锁 侯德榜把全部身心都投入到研究和改进 制碱工艺上 经过 5 年艰苦的摸索 终于在 1926 年生产出合格的纯碱 其后不久 被命名 为 红三角 牌的中国纯碱在美国费城举办的万国博览会上获得金质奖章 并被誉为 中 国工业进步的象征 在 1930 年瑞士举办的国际商品展览会上 红三角 再获金奖 享誉 欧 亚 美 1937 年 抗日战争爆发 永利碱厂被迫迁往四川 由于当时内地盐价昂贵 用传统的 苏尔维法制碱成本太高 无法维持生产 为寻找适合内地条件的制碱工艺 永利公司准备 向德国购买新的工艺 察安法的专利 但德国与日本暗中勾结 除了向侯德榜一行高价 勒索外 还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件 为了维护民族尊严 范旭东毅然 决定不再与德国人谈判 侯德榜与永利的工程技术人员一道 认真剖析了察安法流程 终 于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺 1941 年 这种新工艺被命名为 侯氏制碱法 1957 年 为发展小化肥工业 侯德榜倡议用碳化法制取碳酸氢铵 他亲自带队到上海 化工研究院 与技术人员一道 研究碳化法氮肥生产新流程并获得成功 侯德榜是首席发 明人 当时的这种小氮肥厂 对我国农业生产做出了不可磨灭的贡献 侯德榜在化工技术上有三大贡献 第一 揭开了苏尔维法的秘密 第二 创立了中国 人自己的制碱工艺 侯氏制碱法 第三 发展了小化肥工业 侯德榜一生勤奋好学 虽 工作繁忙却还著书立说 先后发表过 10 部著作和 70 多篇论文 纯碱制造 一书于 1933 年在纽约被列入美国化学会丛书出版 这部化工巨著第一次彻底公开了苏尔维法制碱的秘 密 被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著 同时被相继译成多种文字出版 对世 界制碱工业的发展起了重要作用 美国的威尔逊教授称这本书是 中国化学家对世界文明 所作的重大贡献 制碱工学 是侯德榜晚年的著作 也是他从事制碱工业 40 年经验的总 结 全书在科学水平上较 纯碱制造 一书有较大提高 该书将 侯氏制碱法 系统地奉 献给读者 在国内外学术界引起强烈反响 侯德榜为世界化学工业事业所作的杰出贡献受到各国人民的尊敬和爱戴 英国皇家学 会聘他为名誉会员 当时其国外会员仅 12 人 亚洲仅中国 日本两国各一名 美国化学工 程师学会和美国机械工程师学会 也先后聘他为荣誉会员 6 强电解质和弱电解质 在讨论电解质溶液时 常把电解质分为强电解质和弱电解质 通常认为强电解质在水 溶液中能全部电离为相应的离子 而弱电解质分子在溶液中部分电离为相应的离子 这些 离子在溶液中又能结合成为分子 结果弱电解质在水溶液中建立起电离平衡 这是一种动 态平衡 必须指出的是 强电解质和弱电解质都是指在水溶液中 因为对于同一种电解质 在 水溶液中可能是强电解质 在其他溶液中则可能是弱电解质 例如 氯化锂和氯化钾都是 离子晶体 它们在水溶液中表现为强电解质的性质 而当溶于醋酸或丙酮时 则表现为弱 电解质的性质 7 盐类是否都是强电解质 大多数盐类是强电解质 少数的盐有形成共价键的倾向 电离度很小 属于弱电解质 例如 氯化汞 碘化镉等虽然也是由离子组成的 但是 Hg2 和 Cd2 容易被阴离子所极化 而 Cl I 等又是容易极化的阴离子 由于阳 阴离子间的相互极化作用 电子云产生较 大的变形 引起了键的性质的变化 它们的熔点和沸点不如离子晶体那样高 用心 爱心 专心11 HgCl2 CdI2 熔点 276 388 沸点 302 713 实验证明 氯化汞的水溶液几乎不导电 即使在很稀的溶液中 它的电离度也不超过 0 5 这说明 HgCl2在溶液里主要是以分子形式存在的 只含有少量的 HgCI Hg2 和 C1 8 碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性 一般来说 碳酸和碳酸盐的热稳定性有下列规律 1 H2CO3 MHCO3 M2CO3 M 为碱金属 2 同一主族金属 如碱金属元素 的碳酸盐 Li2CO3 Na2CO3 K2CO3碱土金属的碳酸盐 过渡元素的碳酸盐 9 碱金属元素的发现 锂的发现锂的发现 1817 年 瑞典的化学家阿尔费德森 Arfvedson J A 1792 1841 在分析一种矿物 时发现 得出的已知成分只有 96 那么其余的 4 到哪儿去了呢 他经过反复试验 确信 一定是矿物中含有一种至今还不知道的元素 因这种元素是在矿物 名叫透理长石 中发现 的 他就取名为 锂 希腊文 岩石 之意 不久 阿尔费德森又在其他矿物中发现了 这种元素 另一位著名的瑞典化学家贝采里乌斯也在卡尔斯温泉和捷克的马里安温泉的矿 泉水中发现了锂 1855 年 德国化学家本生 Bunsen R W 1811 1899 和英国化学家马提森 Matthies sen A 1831 1870 电解熔融的氯化锂得到纯锂 钠和钾的发现钠和钾的发现 1807 年 英国化学家戴维用电解法发现了钠和钾元素 1806 年 戴维开始进行电化学 研究 他用 250 对金属板制成了当时最大的伏打电堆 以便产生强大的电流 最初 他将 碳酸钾的饱和溶液进行电解 但并未电解出金属钾 只是把水分解了 1807 年 10 月 6 日 戴维决定改变做法 电解熔融的碳酸钾 但是干燥的碳酸钾并不导电 所以必须将碳酸钾 放在空气中暴露片刻 让表面吸附少量的水分 它就有了导电能力 然后将表面湿润的碳 酸钾放在铂制的小盘上 并用导线将铂制小盘与电池的阴极相连 一条与电池阳极相连的 铂丝则插在碳酸钾中 整个装置都暴露在空气中 通电以后 碳酸钾开始熔化 表面就沸 腾了 戴维发现阴极上有强光产生 阴极附近产生了有金属光泽的酷似水银的颗粒 有的 颗粒在形成后立即燃烧起来产生光亮的火焰 甚至发生爆炸 有的颗粒则被氧化 表面上 形成了一层白色的薄膜 戴维将电解池中的电流倒转过来 仍然在阴极上发现银白色的颗 粒 它也能燃烧和爆炸 戴维看到这一惊人发现 欣喜若狂 他把这种金属颗粒投入水中 开始时它在水面上急速转动 发出嘶嘶的声音 然后燃烧放出淡紫色的火焰 他确认自己 发现了一种新的碱金属元素 由于这种金属是从钾草碱 草木灰 中制取的 所以将它命名 为 钾 接着 戴维采用同样的方法电解了苏打 获得了另一种新的碱金属元素 这就是 钠 连续六个星期的紧张实验 把戴维累得形容枯槁 两眼凹陷 脸色苍白 1807 年 11 月 19 日 他支撑着在学术报告会上公布了发现钾 钠的经过 暴风雨般的掌声和热烈的祝 贺 使戴维感到自己的辛劳是值得的 心中充满了幸福感 铷和铯的发现铷和铯的发现 1859 年 本生和基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法 他们决定 用心 爱心 专心12 制造一架能辨别光谱的仪器 于是 他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起 设法让光 线通