钠化学思维导图
《钠化学思维导图》
I. 元素认知
A. 元素信息
- 元素符号：Na
- 元素名称：钠
- 元素类别：金属元素
- 原子序数：11
- 相对原子质量：23
- 电子排布式：1s²2s²2p⁶3s¹
- 元素位置：第三周期，IA族（碱金属）
B. 物理性质
- 颜色：银白色
- 状态：固体
- 密度：比水小，比煤油大
- 硬度：质软，可用小刀切割
- 熔点：较低 (97.81 °C)
- 沸点：较高 (883 °C)
- 导电性：良好的电和热的良导体
- 光泽：金属光泽，暴露在空气中易失去光泽
C. 化学性质
- 活泼性：活泼金属，是典型的还原剂
- 与氧气反应：
- 常温：4Na + O₂ = 2Na₂O (生成白色固体氧化钠)
- 点燃：2Na + O₂ = Na₂O₂ (生成淡黄色固体过氧化钠)
- 与水反应：
- 现象：浮、熔、响、红 (浮在水面上，熔成小球，发出响声，滴加酚酞溶液变红)
- 方程式：2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑
- 离子方程式：2Na + 2H₂O = 2Na⁺ + 2OH⁻ + H₂↑
- 与酸反应：
- 反应剧烈，放出氢气
- 方程式：2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑
- 离子方程式：2Na + 2H⁺ = 2Na⁺ + H₂↑
- 与非金属反应（如氯气）：
- 方程式：2Na + Cl₂ = 2NaCl (剧烈燃烧，产生大量白烟)
- 与盐溶液反应：
- 先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再决定是否与盐发生反应。
- 例如：将钠投入硫酸铜溶液中，先发生2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑，再发生CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
II. 重要化合物
A. 氧化钠 (Na₂O)
- 颜色状态：白色固体
- 性质：碱性氧化物
- 与水反应：Na₂O + H₂O = 2NaOH
- 与酸反应：Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O
- 与二氧化碳反应：Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃
B. 过氧化钠 (Na₂O₂)
- 颜色状态：淡黄色固体
- 性质：强氧化剂
- 与水反应：2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂↑
- 与二氧化碳反应：2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂
- 用途：用作呼吸面具和潜水艇中的供氧剂，漂白剂
C. 氢氧化钠 (NaOH)
- 俗名：烧碱、火碱、苛性钠
- 颜色状态：白色固体，易潮解
- 溶解性：易溶于水，溶解时放出大量的热
- 性质：强碱，具有腐蚀性
- 与酸反应：NaOH + HCl = NaCl + H₂O
- 与酸性氧化物反应：2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O
- 与盐反应：
- 例如：2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
- 用途：化工原料，用于肥皂、造纸、纺织等工业
D. 碳酸钠 (Na₂CO₃)
- 俗名：纯碱、苏打
- 颜色状态：白色粉末，易溶于水
- 水溶液呈碱性
- 与酸反应：Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑
- 与氢氧化钙反应：Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + 2NaOH
- 用途：用于玻璃、造纸、洗涤剂等工业
E. 碳酸氢钠 (NaHCO₃)
- 俗名：小苏打
- 颜色状态：白色晶体，溶解度比碳酸钠小
- 水溶液呈碱性
- 受热分解：2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ (加热)
- 与酸反应：NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂↑
- 用途：食品工业 (发酵剂)，医药 (中和胃酸)
III. 钠的制备与保存
A. 钠的制备
- 工业方法：电解熔融氯化钠
- 化学方程式：2NaCl(熔融) = 2Na + Cl₂↑ (电解)
- 历史方法：电解熔融氢氧化钠 (早期的制备方法)
B. 钠的保存
- 因为钠非常活泼，容易与空气中的氧气和水蒸气反应，所以需要隔绝空气和水。
- 通常保存在煤油中。
IV. 钠的用途
A. 重要的化工原料
- 用于制备氢氧化钠、过氧化钠等。
B. 强还原剂
- 用于冶炼某些金属 (如钛、锆)
- 钠蒸气灯
C. 原子反应堆中的热交换剂
- 液态钠具有良好的导热性。
V. 钠离子的检验
A. 焰色反应
- 钠元素的焰色反应呈黄色。
- 操作：用铂丝蘸取待测物质的溶液，在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色。
- 注意：焰色反应是元素的性质，而不是离子的性质，所有含钠元素的物质都有相同的焰色反应。
