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钠

钠及其化合物:柔软金属与两种苏打

Sodium · 从煤油里取出的活泼金属
上一章你立好了氧化还原这套分类工具,这章拿第一号主角钠试刀。钠是碱金属族的门面,软得能用刀切、扔水里会游来游去。它的氧化物有两种(Na₂O 和 Na₂O₂),碳酸盐也有两种(苏打和小苏打),差别就在那一个氧、一个氢。
①
钠单质

软、轻、遇水就跑

②
两种氧化物

Na₂O 与 Na₂O₂

③
两种苏打

Na₂CO₃ / NaHCO₃

④
焰色试验

黄钠紫钾看火焰

开场场景:从煤油瓶里切下一小块钠,吸干煤油丢进滴了酚酞的水里——钠浮在水面、熔成光亮小球、滋滋游动、溶液变红,最后消失。这'浮熔游响红'五个字,就是钠与水反应的完整剧本。

卡必背方程式 / 概念
钠保存:密度比煤油大、比水小,保存在煤油中隔绝空气和水
钠与水:2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑(浮、熔、游、响、红)
钠与 O₂ 常温:4Na + O₂ = 2Na₂O(白色);加热:2Na + O₂ --Δ--> Na₂O₂(淡黄)
Na₂O₂ 与水:2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂↑(供氧剂,既氧化剂又还原剂)
Na₂O₂ 与 CO₂:2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂(呼吸面具)
Na₂CO₃ 俗名苏打/纯碱,NaHCO₃ 俗名小苏打;后者受热易分解
2NaHCO₃ --Δ--> Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
焰色试验:钠黄色,钾紫色(透过蓝色钴玻璃滤黄光)
口诀:钠水五字浮熔游响红;小苏打一热就变苏打;钾焰必须隔蓝玻璃。

义是什么

钠为什么这么活泼:钠最外层只有 1 个电子,极易失去变成 Na⁺,所以自然界中没有游离态钠,只能以化合态(食盐、纯碱)存在。Na₂O₂ 是过氧化物,氧为 −1 价,介于 −2 和 0 之间,遇水/CO₂ 发生歧化,一部分 O 升为 0 价(O₂),一部分降为 −2 价。

苏打 vs 小苏打:Na₂CO₃ 热稳、碱性强、溶解度大;NaHCO₃ 热不稳、碱性弱、溶解度小。二者互变:加酸都出 CO₂;NaOH 与 NaHCO₃ 不能大量共存(HCO₃⁻+OH⁻=CO₃²⁻+H₂O)。

路怎么学 / 怎么想

实验现象描述套路:看到的光/色/声/位/形变化都要说全。钠与水五个字——浮(密度比水小)、熔(熔点低、放热)、游(生成 H₂ 推动)、响(气体冲出)、红(生成 NaOH 遇酚酞)。

鉴别 Na₂CO₃ 与 NaHCO₃:固体用加热(出 CO₂ 的是小苏打);溶液用 CaCl₂/BaCl₂(出沉淀的是苏打,因为 Ca(HCO₃)₂ 可溶)。不能用石灰水,两者都出 CaCO₃ 沉淀。

典型例题:三道

例1:将一小块钠投入 FeCl₃ 溶液中,现象与产物是?
审题:钠先与水反应。
钠不能直接置换 Fe,先与水:2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑;再 3NaOH+FeCl₃=Fe(OH)₃↓+3NaCl。现象:浮熔游响红,同时生成红褐色沉淀。
例2:等质量的 Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 固体分别加热,质量减轻的是?
审题:热稳定性。
NaHCO₃ 受热分解:2NaHCO₃ --Δ--> Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑,放出气体质量减轻;Na₂CO₃ 热稳不分解。减轻的是 NaHCO₃。
例3:呼吸面具中 Na₂O₂ 作供氧剂,主要利用它与哪种气体反应?
审题:用途。
与人呼出的 CO₂(及水蒸气)反应放出 O₂:2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂,同时吸收 CO₂,一举两得。

用途与案例

生活:小苏打发面

蒸馒头加 NaHCO₃,受热分解放出 CO₂ 使面团疏松;胃酸过多也吃它中和 HCl。

工业:侯氏制碱

向饱和食盐水中先通 NH₃ 再通 CO₂,析出溶解度小的 NaHCO₃,加热得 Na₂CO₃——侯德榜的贡献。

展往哪儿长

族视角:钠是第ⅠA 族(碱金属),下面还有 K、Rb、Cs,活泼性递增;与水反应越来越剧烈,铯遇水会爆炸。

选必二:你会从电子排布和电离能角度理解钠为什么这么容易失电子。

防坑警示

钠投入盐溶液,别写'钠置换金属':钠太活泼,进溶液先与水反应生成 NaOH,再由 NaOH 与盐反应(如生成 Cu(OH)₂ 蓝色沉淀),而不是直接得到 Cu。另外焰色试验是物理变化,不是化学性质。

练习

基础:钠在空气中燃烧的产物颜色是?

查看解答淡黄色(Na₂O₂)。常温缓慢氧化才生成白色 Na₂O。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「核心概念与方程式」那一段,把例题再顺一遍。

进阶:除去 Na₂CO₃ 固体中少量 NaHCO₃,最简便方法是?

查看解答充分加热,使 NaHCO₃ 分解为 Na₂CO₃、H₂O、CO₂。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「核心概念与方程式」那一段,把例题再顺一遍。

奥数:将 4.6 g 钠投入 95.6 g 水中,所得溶液溶质质量分数是多少?

查看解答n(Na)=0.2 mol,生成 NaOH 0.2 mol=8.0 g,放出 H₂ 0.2 g。溶液质量=4.6+95.6−0.2=100 g,质量分数=8.0/100=8%。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「核心概念与方程式」那一段,把例题再顺一遍。

证教材级补充:Na₂O₂ 为什么既能漂白又能供氧

Na₂O₂ 中 O 为 −1 价,处于中间价态,遇到还原剂可降到 −2 价(作氧化剂,强氧化性漂白,使有色布条褪色);遇到更强氧化剂或自身歧化可升到 0 价放出 O₂。

与水反应:2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑。Na₂O₂ 中的 O 一半进入 NaOH(−2 价),一半进入 O₂(0 价)——同一物质既被氧化又被还原,这叫歧化反应。强氧化性正是它能漂白、能杀菌的原因。

基础例题:Na₂O₂ 属于碱性氧化物吗?不属于。碱性氧化物与酸反应只生成盐和水,而 Na₂O₂ 与酸反应还放出 O₂,是过氧化物。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「核心概念与方程式」那一段,把例题再顺一遍。
进阶例题:等物质的量的 Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 分别与足量盐酸反应,谁出 CO₂ 多?一样多。每 mol 都含 1 mol 碳,最终都生成 1 mol CO₂;但 NaHCO₃ 反应更剧烈。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章「核心概念与方程式」那一段,把例题再顺一遍。
记
小结卡

① 钠:浮熔游响红,保存在煤油里。

② Na₂O₂ 淡黄、供氧、漂白;Na₂O 白、普通碱性氧化物。

③ 苏打稳、小苏打热易分解;鉴别用加热或 CaCl₂。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个刚上高中的同学,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:本章核心是「钠与钠的两种氧化物、两种碳酸盐」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
  2. 举个反例 / 什么时候最容易错:对照上面「防坑警示」,挑一条讲明白为什么那是坑。
  3. 哪里还卡壳(标记薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。