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发布于 2026-06-16 / 0 阅读
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02 - 钠和氯及其化合物

知识点1 钠

1. 物理性质

性质 描述
颜色 银白色
硬度 柔软(可用刀切割)
密度 小于水(ρ = 0.97 g/cm³
熔点 较低(97.8°C
导电导热性 良好

⚠️ 注意:钠需要保存在煤油(或石蜡油)中,因为钠极易与空气中的 O₂H₂O 反应。

2. 化学性质

(1)与氧气反应

常温(切开面变暗):4Na + O₂ = 2Na₂O(白色)
加热(黄色火焰,淡黄色固体):2Na + O₂ ⟶Δ Na₂O₂(淡黄色)

(2)与水反应

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

实验现象(浮熔游响红):

现象 原因
浮在水面 钠的密度小于水
熔成闪亮小球 反应放热,钠熔点低
四处游动 产生的 H₂ 推动钠球
发出嘶嘶声 反应剧烈,H₂ 与空气摩擦
溶液变红 生成了 NaOH(滴入酚酞)

(3)与酸反应

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑

⚠️ 注意:钠与酸反应比与水反应更剧烈,因为酸中 c(H⁺) 更大。

(4)与盐溶液反应

钠先与水反应生成 NaOH,再与盐发生复分解反应。例如:

2Na + 2H₂O + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ + H₂↑

3. Na₂O 与 Na₂O₂ 性质对比

性质 Na₂O Na₂O₂
颜色 白色 淡黄色
氧元素价态 -2 -1
类别 碱性氧化物 过氧化物(不是碱性氧化物)
与水反应 Na₂O + H₂O = 2NaOH 2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂↑
CO₂ 反应 Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃ 2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂
用途 供氧剂、漂白剂

💡 说明Na₂O₂O-1 价,处于中间价态,因此既有氧化性又有还原性,与水、CO₂ 反应时发生歧化反应


知识点2 钠的重要化合物

1. Na₂CO₃ 与 NaHCO₃ 性质对比

性质 Na₂CO₃(纯碱/苏打) NaHCO₃(小苏打)
溶解性 易溶 可溶(溶解度较小)
热稳定性 稳定,加热不分解 不稳定,加热分解
与酸反应 较缓和 更剧烈
与碱反应 不与 NaOH 反应 NaOH 反应
溶液酸碱性 水溶液显较强碱性 水溶液显较弱碱性

热稳定性对比实验

2NaHCO₃ ⟶Δ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
Na₂CO₃ 加热不分解

与盐酸反应

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑
NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂↑

💡 说明NaHCO₃ 与酸反应更剧烈,因为 HCO₃⁻ 直接与 H⁺ 结合,而 CO₃²⁻ 需结合两个 H⁺,分步反应。

2. 鉴别方法

方法 Na₂CO₃ NaHCO₃
加热法 无现象 产生使澄清石灰水变浑浊的气体
CaCl₂ 溶液 产生白色沉淀 无现象
加等量盐酸 先无气泡后有气泡 立即产生气泡

知识点3 氯气

1. 物理性质

性质 描述
颜色 黄绿色
气味 有刺激性气味
密度 大于空气
毒性 有毒
溶解性 可溶于水(1体积水约溶解2体积 Cl₂

⚠️ 注意:实验室闻氯气的方法——用手轻轻在瓶口扇动,使少量气体飘进鼻孔。禁止直接凑近瓶口闻!

2. 化学性质

(1)与金属反应

2Na + Cl₂ ⟶点燃 2NaCl(白烟)
2Fe + 3Cl₂ ⟶点燃 2FeCl₃(棕褐色烟)
Cu + Cl₂ ⟶点燃 CuCl₂(棕黄色烟)

(2)与非金属反应

H₂ + Cl₂ ⟶点燃 2HCl(苍白色火焰,瓶口有白雾)
H₂ + Cl₂ ⟶光照 2HCl(爆炸)

(3)与水反应

Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

氯水成分分析:

类别 微粒
分子 Cl₂H₂OHClO
离子 H⁺Cl⁻ClO⁻、少量 OH⁻

(4)与碱反应

Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O(制漂白液)
2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O(制漂白粉)

知识点4 次氯酸 HClO

1. 主要性质

性质 说明
弱酸性 HClO 是弱酸,酸性比碳酸还弱
漂白性(强氧化性) 能漂白色素和有机色质,漂白是永久性
不稳定性 见光分解
杀菌消毒 利用其强氧化性

2. 光照分解

光照
2HClO ⟶⟶ 2HCl + O₂↑

💡 说明:氯水应保存在棕色试剂瓶中,置于阴凉暗处,防止 HClO 见光分解。


知识点6 氯气的实验室制法

1. 反应原理

MnO₂ + 4HCl(浓) ⟶Δ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

💡 说明:此反应中 MnO₂ 是氧化剂,浓 HCl 是还原剂。必须使用浓盐酸,稀盐酸不能与 MnO₂ 反应制 Cl₂

也可以用 KMnO₄ 与浓盐酸反应(不需加热):

2KMnO₄ + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

2. 实验装置

装置部分 仪器 作用
气体发生装置 圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯 制取 Cl₂
除杂装置 饱和 NaCl 溶液(洗气瓶) 除去 HCl 气体
干燥装置 H₂SO₄(洗气瓶) 干燥 Cl₂
收集装置 向上排空气法 收集 Cl₂(密度比空气大)
尾气处理 NaOH 溶液 吸收多余的 Cl₂,防止污染

⚠️ 注意: - 除去 HCl饱和食盐水而非水(因为 Cl₂ 在饱和食盐水中的溶解度比在纯水中更小) - 干燥 Cl₂ 用浓 H₂SO₄,不能用碱石灰或 NaOH(会与 Cl₂ 反应) - 尾气必须处理,Cl₂ 有毒


知识点7 氯及其化合物转化关系

        +NaOH    +Ca(OH)₂
      NaClO      Ca(ClO)₂
         ↖       ↖
HCl ←⟶ Cl₂ → HClO → O₂
         ↘       ↘
      +Na/Fe/Cu    +H₂O
      NaCl/FeCl₃/CuCl₂

知识点6 物质的量

1. 物质的量 n

概念 符号 定义
物质的量 n 表示含有一定数目粒子的集合体,单位是摩尔(mol)
阿伏加德罗常数 Nₐ 6.02 × 10²³ mol⁻¹
摩尔质量 M 单位物质的量的物质所具有的质量,单位 g/mol

2. 基本公式

n = N / Nₐ
n = m / M
n = V / Vₘ(气体)

其中 N 为粒子数,m 为质量(单位 g),V 为气体体积(单位 L),Vₘ 为气体摩尔体积。

⚠️ 注意:使用摩尔质量时,数值上等于相对原子质量或相对分子质量,但单位为 g/mol


知识点7 气体摩尔体积

1. 气体摩尔体积

标准状况0°C101 kPa)下,1 mol 任何气体所占体积约为:

Vₘ = 22.4 L/mol

⚠️ 注意22.4 L/mol 的条件是标准状况且对象必须是气体。标准状况下 H₂OSO₃CCl₄ 等不是气体,不适用。

2. 阿伏加德罗定律

同温同压下,相同体积的任何气体含有相同数目的分子。

条件 推论 公式
同温同压 体积之比 = 物质的量之比 V₁/V₂ = n₁/n₂
同温同容 压强之比 = 物质的量之比 P₁/P₂ = n₁/n₂
同温同压 密度之比 = 摩尔质量之比 ρ₁/ρ₂ = M₁/M₂
同温同压同质 体积之比 = 摩尔质量反比 V₁/V₂ = M₂/M₁

知识点8 物质的量浓度

1. 定义与公式

c = n / V

其中 c 为物质的量浓度(单位 mol/L),n 为溶质的物质的量(单位 mol),V 为溶液体积(单位 L)。

2. 一定物质的量浓度溶液的配制

实验步骤(以配制 100 mL 1.00 mol/L NaCl 溶液为例):

步骤 操作 仪器
计算 计算所需溶质质量
称量 用托盘天平称量 NaCl 托盘天平、药匙
溶解 在烧杯中用适量蒸馏水溶解 烧杯、玻璃棒
转移 将溶液转移至容量瓶 玻璃棒引流
洗涤 洗涤烧杯和玻璃棒 2~3 次,洗液移入容量瓶
定容 加水至刻度线以下 1~2 cm,改用胶头滴管滴加至刻度线 胶头滴管
摇匀 盖好瓶塞,反复上下颠倒摇匀
装瓶 将配好的溶液转移至试剂瓶,贴标签 试剂瓶

3. 误差分析

操作 影响
未洗涤烧杯和玻璃棒 浓度偏低
定容时俯视刻度线 浓度偏高(体积偏小)
定容时仰视刻度线 浓度偏低(体积偏大)
定容摇匀后液面下降再加水 浓度偏低
转移时有溶液溅出 浓度偏低

💡 说明:误差分析的依据是 c = n / V。判断操作使 n(溶质物质的量)偏大/偏小,还是 V(溶液体积)偏大/偏小,即可判断浓度误差方向。


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