一、研究物质性质的方法和程序
研究物质性质的方法常见的有:观察、实验、分类、比较。
研究物质性质的基本程序是:观察物质的外观性质→预测物质的性质→实验和观察→解释及结论。
二、钠及化合物的性质
1. 原子结构
原子结构示意图;电子式Na最易失去最外层的一个电子,因此性质活泼。
2. 物理性质:银白色固体,硬度小,熔点低,密度小,导电,导热。
3. 化学性质:易失去电子,表现还原性。
(1)与非金属反应
与O2反应:4Na+ O2=2Na2O(切开钠表面很快变暗)
2Na+O2Na2O2(燃烧生成淡黄色固体)
与S反应:2Na+ S=Na2S(研磨易爆炸)
与Cl2反应:2Na+Cl22NaCl(燃烧冒白烟)
(2)钠与水反应(滴有酚酞)
2Na+ 2H2O=2NaOH+H2↑
反应现象可以概括为五个字:“浮、游、熔、响、红”。
(3)钠与酸反应
2Na+2H+====2Na+ +H2↑
注意钠与酸反应后若有剩余,还应考虑与水反应。
(4)与盐溶液反应
钠与盐溶液反应先考虑与水反应,再由生成的氢氧化钠与盐反应。
Na与CuCl2溶液:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH +CuCl2=2NaCl+Cu(OH)2↓
Na与FeCl3溶液:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
3NaOH +FeCl3=3NaCl+Fe(OH)3↓
(5)与有机物反应
与醇反应2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+ H2↑
与酚反应:
与羧酸反应: 2CH3COOH+2Na→2CH3COONa+ H2↑
4. 钠的实验室贮存:
根据钠的性质,钠的贮存应符合与空气、水隔绝的要求。故一般放入煤油里用玻璃瓶贮存。
5. Na2O2及Na2O 的性质
(1)结构:
(2)化学性质:与水、与CO2 反应
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
而Na2O作为碱性氧化物与水、CO2反应分别生成NaOH、Na2CO3
6. Na2CO3及NaHCO3的性质
结构不同:
溶解度(在水中):Na2CO3>NaHCO3;热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
相同浓度时与酸反应的程度:Na2CO3
三、氯气的性质
1. 氯气的物理性质:黄绿色的气体、密度比空气大、能溶于水、有刺激性气味的气体,氯气有毒。(闻气方法:用手轻轻在瓶口扇动,使极少量的氯气飘进鼻孔)
沸点-34.6℃,易液化。
2. 氯气的化学性质
非金属元素的单质及化合物是高考的重点,而氯气是非金属单质的典型代表,是高考的热点。而课本上是作为研究物质性质的基本程序的案例出现的,没有系统的呈现,现总结如下:
(1)氯气与金属的反应:
2Fe+3Cl22 FeCl3(铁丝在氯气中燃烧,产生棕黄色烟)
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Cu+Cl2CuCl2(铜丝在氯气中燃烧,产生棕色烟,溶于水溶液呈蓝绿色)
2Na+Cl22NaCl(燃烧冒白烟)
(2)氯气与非金属的反应
H2+Cl22HCl(H2在Cl2中能安静的燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾)
(3)氯气与水的反应:
H2O+Cl2HCl+HClO(次氯酸)
次氯酸不稳定,见光易分解:2HClO= 2HCl+O2↑
(4)氯气与碱的反应:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(5)氯气与常见还原剂的反应
Cl2+H2S=2HCl+S↓(氧化性Cl2>S)
Cl2+2KI= 2KCl+ I2(氯气的检验)
Cl2+ Na2SO3 +H2O== 2HCl+ Na2SO4
(6)与有机物反应
Cl2+CH4CH3Cl+HCl(取代)
CH2=CH2+Cl2=CH2ClCH2Cl(加成)
3. Cl2 的制法
实验室制法:
(1)原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2是氧化剂,盐酸是还原剂,此反应必须用浓盐酸,因为稀盐酸的还原性比浓盐酸的弱;若没有浓盐酸可用浓硫酸和固体氯化钠与二氧化锰反应制备氯气:
2NaCl+2H2SO4(浓)+MnO2MnSO4+Na2SO4+Cl2↑+2H2O
若没有二氧化锰,可用高锰酸钾、铬酸钾、次此氯酸钙等氧化剂代替:
2KMnO4+16HCl(浓)= 2KCl+ 2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)装置:包括发生、净化、收集、吸收四部分;
(3)发生:缓慢加热,加热时必须垫石棉网;
(4)净化:用饱和食盐水除去氯气中的盐酸,用浓硫酸干燥;
(5)收集:用向上排空气法或排饱和食盐水法;
(6)吸收:用NaOH溶液吸收。
工业制法:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
4. 漂白粉的制备和作用
工业上通常用石灰乳和氯气反应来制备漂白粉:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(反应规律是氯气和碱发生反应生成氯化物、次氯酸盐和水。漂白粉的主要成分为CaCl2、Ca(ClO)2,其中有效成分为Ca(ClO)2。漂白粉使用时,利用复分解反应原理,由Ca(ClO)2生成HClO。通常将漂白粉与稀盐酸或空气中的二氧化碳反应,生成HClO,起漂白和消毒的作用。
Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
Ca(ClO)2+CO2+ H2O=CaCO3↓+2HClO
Ca(ClO)2+2CO2+2H2O=Ca(HCO3)2+2HClO(CO2过量)