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文档简介
第二章海水中的重要元素——钠和氯
第一节钠及其化合物
一、活泼的金属单质——钠
1、钠与非金属单质的反应
(1)钠是一种银白色的固体,密度比煤油大:硬度小,在空气中很快变暗,
钠与氧气发生反应生成NazO,反应的化学方程式为4Na+C)2=2Na2O。
(2)将钠加热,观察到钠先熔化成小球,然后剧烈反应,火焰呈_黄一色,生成了淡黄色
固体,该固体物质是NazCh,反应的化学方程式为2Na+Ch=^=Na2O2。
(1)钠是非常活泼的金属,与02反应时,反应条件不同,现象不同,产物不同。
.....-———>Na20,反应的化学方程式:
产^4Na+O22Na2O
祠」点燃或加热》Na2C)2,反应的化学方程式:
、2Na+O2===Na2O2
❷NaCl,反应的化学方程式:2Na+Cl2—2NaCl
2、钠与水的反应
实验操作实验现象原因解释
钠浮在水面上(浮)钠的密度比水小
L酚儆
「于液
钠熔化成闪亮的小球(熔)钠的熔点比,反应放热
小球在水面上四处游动,最后完全消失(游)反应产生的气体(H2)推动小球运动
与水反应发出嘶嘶响声(响)钠与水反应剧烈
反应后溶液的颜色逐渐变红色(红)反应生成碱(NaOH)
实验结论:
(1)钠与水剧烈反应生成NaOH和H2,反应中氧化剂是反0,还原剂是Na,反应的
实质是钠与水电离出的旦二反应。
(2)反应方程式
①化学方程式:①2Na+2H2。=2NaOH+H2T;
②离子方程式:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2t-
3、钠露置于空气中的变化
(1)金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2cCh粉末,此过程中的主要变化与现象:
1
(2)发生主要变化的化学方程式为
①4Na+O2^=2Na2。_______
②Na?O+H2O==2NaOH
④2NaOH+CC)2=Na2cO3+H2O,Na2co3+lOFkO-Na2cO3TOH2O
⑤Na2cO;T0H2O=Na2co3+1OH2O________
二、钠的几种化合物
1、氧化钠和过氧化钠的比较
物质氧化钠(NazO)过氧化钠(NazCh)
由Na,与02-构成,Na卡与02由N『与0'构成,Na+与O夕数目比为2:
组成结构
一数目比为2:11
氧元素化合价-2-1
类别碱性氧化物过氧化物
色、态白色固体淡黄色固体
生成条件Na与。2在常温下反应Na与02在加热条件下反应
热稳定性不稳定,易转化为NazCh较稳定
与反应NaO+HO=2NaOH
H2O222Na2O2+2H2O=4NaOH+02T
与CO2反应Na2O+CO2=Na2CO32Na2()2+2CO2=2Na2cCh+O2
与H'反应Na2O+2H'=2Na卜+H202Na2O2+4H+=4Na++2H2O+O2T
可作漂白剂(漂白织物等)、强氧化剂、供氧
用途用于制备NaOH等
剂(用于呼吸面具和潜水艇中氧气的来源)
联系加热时可发生反应:2Na2O+O2^^2Na2O2
2、Na2cCh与NaHCOj性质的比较
碳酸钠(Na2co3)碳酸氢钠(NaHCCh)
俗名纯碱或苏打小苏打
色、态白色粉末(Na2cO3TOH2O为晶体)细小、白色粉末
溶解性易溶于水在水中溶解度比Na2cCh小
2
溶液的酸碱性显碱性显碱性
稳定,受热难分解;但结晶碳酸钠不稳定,受热易分解:
热稳定性
(Na2cO3IOH2O)易风化2NaHCO3—^-Na2CO3+H20+CO2T
与酸反应(与Na2cCh+2HCl=2NaCl+H2O+NaHCCh+HCl=NaCl+H2O+1(反
HC1)CO2T应速率比Na2co3快)
与碱反应[与2NaHCCh+Ca(OH)2=CaCO3i+
Na2cO3+Ca(OH)2=CaCO3;+
Ca(0H)2、Na2co3+2H2O
2NaOH(Na2cO3与NaOH不反应)
NaOH]NaHCO3+NaOH=Na2cO3+H2O
与可溶性钙
盐、领盐反应Na2CO3+CaC12=CaCO31+2NaCl
不反应
(与CaCb、Na2co3+BaC12=BaCO3l+2NaCl
BaCl2)
相互转化WC-g+HQ、
Na233、①固加热,②液NaOH♦N&H33
用于玻璃、肥皂、洗涤剂、造纸、制发酵剂、灭火器、医疗上用于治疗胃
用途
纺织等工业酸过多
3、侯氏制碱法
(1)原料:氨、氯化钠。
生成碳酸氢钠和氯化铁:NaCl+
NH3+CO2+H2O^NaHCO3I
+NH4CI
制取碳酸钠:2NaHCCh==Na2cO3+
C02f+H20
(3)生产原理流程
(原料I,来自合成氨)
NH3CO2
NaCl+NH3+C02+H20=NaHCO31+NH4cl(副产品)
(原料ID
*A
2NaHCO3^=Na2cO3+CO2f+H2O
(4)优点:①提高了食盐的转化率:②缩短了生产流程:③减少了对环境的污染等。
3
三、焰色试验
1、焰色试验
根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的定性分
析操作称为焰色试验。
2、操作步骤
3、几种常见金属元素的焰色
金属元素锂钠钾钙锯领铜
颜色紫红色黄色紫色(透过蓝色钻玻璃)砖红色洋红色黄绿色绿色
4、应用
(1)检验金属元素的存在,如鉴别NaCl和KC1,溶液。
(2)利用焰色试验制节日烟火。
四、纯碱的生产历史
1、路布兰制碱法——首次实现了碳酸钠的工业生产
(1)原料:食盐、焦炭和石灰石等。
用硫酸将食盐转化为硫酸钠:2Na。+
H2SO4-Na2soi+2HC11
(2)
用焦炭还原硫酸钠得硫化钠:Na2soi+
2C-Na2S+2CO2t
利用硫化钠与石灰石的反应制备纯碱:
高温
Na?S+CaCQs,NazCCh+CaS
2、索尔维制碱法(氨碱法)
(1)原料:食盐、氨、二氧化碳等。
生成碳酸氢钠和氯化铁:NH3+CO2
i
+H20~NH4HCO3,NaCl+
NH4HCO3^NaHCO3I+NH4C1
制取碳酸钠:2NaHCO3==Na2CO3
+C02f+H2O
(3)生产原理流程
4
CaCO3CO2f+CaOCaO+H2O=Ca(OH)2
(原料D
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO31+NH4C1
(原料n)[
2NaIICO3=Na2CO3+CO2f+H2O
(产品)
2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3t+CaCl2+2H2O
______________________I(副产品)
(4)索尔维制碱法具有原料易获取,价格便宜,损失少,实现了连续性生产等优点。
第二节氯钠及其化合物
一、氯气的性质
1、氯元素的存在形式:化合物
2、氯的原子结构
(+17)2^
氯的原子结构示意图为〃氯原子的最外层上有7个电子,在化学反应中很容易
得到1个电子,使最外层达到8个电子的稳定结构。因此,氯气是很活泼的非金属单质,具
有强氧化性。
2、氯气的物理性质
状态颜色气味溶解性密度
气态黄绿色刺激性能溶于水大于空气
2、氯气与金属单质的反应
实验实验现象化学方程式
剧烈燃烧,产生白色的烟2Na+Cb——2NaCI
1金属钠在
氯气中燃烧
5
剧烈燃烧,产生棕褐色的烟2Fe+3cl2—2FeCh
铁丝在氯
气中燃烧
剧烈燃烧,产生棕黄色的烟Cu+Cb^-CuCb
铜1丝在氯0
气中燃烧
3、氯气与非金属单质(如H2)的反应
实验装置实验操作实验现象化学方程式
在空气中点燃纯净纯净的氢气在氯气中安
,
’7的氢气,然后把导静地燃烧,发出苍白
Hz+CC^^^HCl
J--C12管缓慢伸入盛满氯色火焰,集气瓶口有
k7气的集气瓶中霎产生
4、氯气与H2O的反应
(1)在25。(3时,1体积的水可溶解约2体积的氮气,氯气的水溶液称为氯水。C12溶
于水同时与水发生反应,化学方程式为C1,+H2O=HC1+HC1O。氯气不具有漂白性,氯
水具有漂白性,是因为氯水中含有HC10。
(2)氯水的性质
I---------、HC10的性质
强酸性
--HC1的性质
氯水一漂白,性
卜'—HC10强氧化性的具体表现
寸管5结合Ag+生成AgCl的结果
的性质
5、氯气与碱溶液的反应
(1)与NaOH溶液的反应:Cb+2Na0H=NaCl+NaCI0+H9,利用此反应原理可以
吸收尾气中的有毒气体CH也可以制取漂白液,这种液体的主要成分是NaCl和」
有效成分是NaCIO。
(2)与石灰乳反应:2Cb+2Ca(OH)2FCaCb+Ca(ClO)2+2H2O,利用此反应原理可
以制取漂白粉,其主要成分是CaCl2和Ca(C10)2,有效成分是Ca(C10”。如果Cl2与Ca(OH)2
反应充分,并使Ca(C10X成为主要成分,则得到漂粉精。
6
6、氯气的用途
(1)用于工业制盐酸;
(2)制漂白液、漂白粉和漂粉精;
(3)用于自来水的杀菌、消毒;
(4)用作制取其他含氯工业产品的原料。
7、液氯、新制氯水和久置氯水的比较
物质液氯新制氯水久置氯水
CL、HC10、H2O、H,C「、CIO
成分CI2H'\Cl\OH,H2O
一、OH-
分类纯净物混合物混合物
颜色黄绿色浅黄绿色无色
性质氧化性酸性、氧化性、漂白性酸性
棕色试剂瓶盛装,置于阴凉处,置于普通试剂瓶,玻璃塞即可
保存方法特制钢瓶
一般现配现用(会腐蚀橡胶)
二、氯气的实验制法
1、实验原理
二氧化铳(软镭矿的主要成分)和浓盐酸在加热条件下反应:MnCh+
4HC1(浓)=^=MnC12+CbT+2H2O。
2、仪器装置
浓
酸
发生装置净化装•置收柒装置尾气吸收装置
发生装置固体(液体)+液体上^气体
净化装置
先通过饱和食盐水除去」1Q_,再通过浓H2SO4除去水蒸气
(洗气瓶)
收集装置用向上排空气法收集
观察法(黄绿色);湿润的淀粉-KI试纸,其原理是Cb+2KI==2KCl+b,
验满方法
置换出的I2遇淀粉变蓝色:湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色)
尾气吸收装置盛有NaOH溶液的烧杯
7
二、氯离子的检验
1、原理及过程:在I〜IV四支试管中分别加入2〜3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2cCh溶液、
蒸储水,然后各滴入几滴AgNCh溶液,观察现象,再分别加入少量稀硝酸,观察现象。
实验现象
试管试剂
加入AgNCh溶液加入稀硝酸
I稀盐酸白色沉淀沉淀不溶解
IINaCl溶液白色沉淀沉淀不溶解
IIINa2cCh溶液白色沉淀沉淀溶解
IV蒸播水无明显现象无明显现象
(1)试管I、试管H中均产生了不溶于稀硝酸的白色沉淀,说明反应生成了ARCI;反应
的离子方程式为Ag++CT=AgCll,。
(2)试管III中产生的白色沉淀是Ag2cCh,写出该沉淀溶于稀硝酸的离子方程式:
AGCCh+2H-=2A£-+H2O+CO2t。
2、氯离子的检验及答题规范
(1)检验时要加稀硝酸,以排除COM等离子的干扰,不能用稀硫酸,因为Ag2s04微溶,
会干扰实验,更不能用盐酸,因为盐酸中含有C「。
(2)若被检液中含有SO,,需先用Ba(NCh)2溶液除去S02,然后再加入稀硝酸酸化的
AgNCh溶液,检验C「的存在。
第三节物质的量
一、物质的量的单位——摩尔
1、物质的量:物质的量是一个物理量,它表示含有一定数目粒子的集合体,符号为
2、物质的量的单位为出口,简称摩,符号为mol。
3、阿伏加德罗常数
(1)1mol任何粒子的粒子数叫作阿伏加德罗常数,符号为M,通常用6.02x1023moL表
zj\o
(2)物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数(N)之间的关系为〃=更。
NA
4、摩尔质量
单位物质的量的物质所具有的质量
符号:M,单位:g/mol
以g/mol为单位时,数值上等于该粒子的相
对原子质量或相对分子质量
物质的量、质量、摩尔质量的关系:〃=考
8
5、物质的量、物质的质量、粒子数目之间的相关计算
+NAXM
NXR、,n.,加
XNA
(粒子数)(物质的量)(质量)
(1)«=—
NA
①〃、N、NA三个量中,已知任意两项可求第三项。
②求N时,概念性问题用NA,数字性问题用6.02xl(FmoL。
③N与n成正比,判断粒子数多少时只判断其〃的大小即可。
(2)〃=典
①“、〃、M三个量中,已知任意两项可求第三项。
②由加可求相对分子质量。
(3)史=%
NAM
①N、NA、加、例四个量中,已知任意三项可求第四项。
②该等式中一般NA、M为已知,则N与用可互求。
二、气体摩尔体积
1、概念:单位物质的量的气体所占的体积叫作气体摩尔体积,符号为%,常用的单位有
L/mol(或L-mo「i)>fllm3/mol(或m3-mori)。
2、公式:=-O
n
3、标准状况下气体摩尔体积
区打——标准状况,即0℃,101kPa
(feS)——1mol,即分子数为6.02X1023
(A)——气体,可为单一气体,也可为混合气体
(M)——%,%22.4L-mo『,非精确值
4、标准状况下气体摩尔体积的有关计算
①气体的物质的量〃
22.4Lmol1
9
mpV
②气体的摩尔质量〃=一=v=22.4LmoL•〃(〃的单位是gL」);
n-----------------
22.4L-mor1
V
③气体的分子数N=/TNA=------------W;
22.4Lmol1A
④气体的质量m—nM------------Mo
22.4Lmo「
5、阿伏加德罗定律的推论
结论
相同条件
公式语言叙述
V\n\_N\
同温同压=同温同压下,体积之比等于物质的量之比,等于分子数之比
V2〃2N]
同温同容同温同容下,压强之比等于物质的量之比,等于分子数之比
P2772N2
p\_M\
同温同压同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比
piMi
同温同压m\_M\
同温同压下,体积相同的气体,其摩尔质量与质量成正比
同体积m2Mi
注:利用理想气体状态方程pV=nRT和万能恒等式"=^~=%=,谓之间的关系就可以
推导阿伏加德罗定律及其推论(其中p为压强,夕为气体的体积,R为常数,7•为温度)
例如,同温同压下,两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比,推导如下:
®pV\=n\RT=-RT-.®pV=n2RT=-RT-.
M\Mi2
ni\
由①和②可得乜=也必则必=ZL=A
VimiM\Mzm2P2
V2
三、物质的量浓度
1、物质的量浓度
表示单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量
、微产厂的物理量,也称为B的物质的量浓度
[单位卜niol/L(或mobL~')
(表4式卜
2、配制一定物质的量浓度溶液
(1)一定物质的量浓度溶液配制的步骤和仪器
10
计称量溶解(或稀移液、洗涤定摇
步骤:
算或量取)释)并冷却并振荡容II匀
托盘天平、烧杯、一定容积胶头
仪器:药匙(或量筒)|玻璃棒I
的容量瓶滴管
(2)配制示例——配制100mL1.00mol/LNaCl溶液
试写出计算结果:“(NaCD=0.1mol,
m(NaCl)=5.85g
①仪器:托盘天平、药匙
②准确称取NaCl固体5.9g
①仪器:烧杯、玻璃棒、量筒
②溶解,冷却至室温
①仪器A的名称:100mL容量瓶
②需用玻璃棒引流
(①用蒸储水洗涤玻璃棒、烧杯内壁2〜3次
卷A常好②将洗涤液都注入100mL容量瓶中
密I③轻轻摇动,使溶液混合均匀
[①将蒸储水注入容量瓶,至液面离容量
磅一邂瓶刻度线1〜2cm处
②改用胶头滴管滴加蒸储水至溶液的凹
畲"IWhuL
液面与刻度线相切
v梦(操作:盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,另
逾)一帛、一只手的手指托住瓶底,反复上下颠
胡I倒,使溶液混合均匀
(3)配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
对结果的影响
操作步骤引起误差的原因
nVC
物质、祛码位置颠倒且需要使用游码偏小/偏低
称量
称量NaOH时使用滤纸偏小/偏低
用量筒量取浓硫酸时仰视偏大/偏高
量取用量筒量取浓硫酸时俯视偏小/偏低
将量取浓溶液所用量筒洗涤,并将洗涤液注入容量瓶中偏大/偏高
溶解不慎将溶液溅到烧杯外面偏小/偏低
未冷却至室温就转入容量瓶中/偏小偏高
冷却、转移转移前,容量瓶内有少量蒸储水//无影响
转移时有少量溶液流到容量瓶外偏小/偏低
洗涤未洗涤或只洗涤了1次烧杯和玻璃棒偏小/偏低
定容定容时仰视刻度线/偏偏偏低
11
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