《钠及其化合物思维导图》
一、 钠 (Na)
1. 物理性质
- 状态： 银白色金属固体
- 硬度： 质软，可用小刀切割
- 熔点： 较低 (97.81 °C)
- 沸点： 较高 (883 °C)
- 密度： 比水轻 (0.968 g/cm³)
- 导电性、导热性： 良好
- 其他： 不透明，具有金属光泽，易与空气中氧气和水蒸气反应，需保存在煤油或石蜡油中。
2. 化学性质
- 活泼性： 活泼金属，是电化学活性最高的金属之一
- 与氧气反应：
- 常温：4Na + O₂ → 2Na₂O (白色固体，易与水反应生成NaOH)
- 加热：2Na + O₂ → Na₂O₂ (淡黄色固体，过氧化钠，强氧化剂，能与水和二氧化碳反应)
- 与水反应： 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ (剧烈反应，放出大量的热，生成氢气和氢氧化钠溶液)
- 现象：浮、熔、游、响、红
- 与非金属反应：
- 与氯气：2Na + Cl₂ → 2NaCl (剧烈反应，发光放热)
- 与硫：2Na + S → Na₂S (研磨或加热)
- 与酸反应： 2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑ (类似于与水的反应，但更加剧烈)
- 与盐溶液反应： 先与水反应，生成的氢氧化钠再与盐反应
- 例如：2Na + 2H₂O + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ + H₂↑
- 还原性： 具有很强的还原性，能将某些金属氧化物还原成金属
- 例如：TiCl₄ + 4Na (高温) → Ti + 4NaCl (工业制钛)
3. 储存
- 保存在煤油或石蜡油中，隔绝空气和水。
4. 应用
- 制取Na₂O₂
- 制取金属钠的化合物
- 冶金工业中作还原剂
- 钠钾合金用作原子反应堆的导热剂
- 钠蒸气灯发出黄光
- 电解质（熔融态）
二、 钠的氧化物
1. 氧化钠 (Na₂O)
- 颜色： 白色固体
- 性质： 碱性氧化物，不稳定，易与水和二氧化碳反应
- Na₂O + H₂O → 2NaOH
- Na₂O + CO₂ → Na₂CO₃
- 制备： 钠在氧气中少量加热或钠与干燥的氧气缓慢反应。
- 用途： 用于制备氢氧化钠。
2. 过氧化钠 (Na₂O₂)
- 颜色： 淡黄色固体
- 性质： 强氧化剂，能与水和二氧化碳反应，生成氧气
- 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑ (呼吸面具、漂白剂)
- 2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂↑ (呼吸面具、供氧剂)
- 制备： 钠在过量的氧气中加热。
- 用途：
- 用作漂白剂、消毒剂
- 呼吸面具和潜水艇中的供氧剂
三、 氢氧化钠 (NaOH) (烧碱、火碱、苛性钠)
1. 物理性质
- 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
- 其他： 具有强腐蚀性
2. 化学性质
- 酸碱性： 强碱，能使酸碱指示剂变色
- 与酸反应： NaOH + HCl → NaCl + H₂O (中和反应)
- 与酸性氧化物反应： 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O (吸收二氧化碳)
- 与某些盐反应：
- 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
- NaOH + NH₄Cl (加热) → NaCl + NH₃↑ + H₂O
- 与两性金属反应： 2NaOH + 2Al + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ (产生偏铝酸钠)
- 皂化反应: 用于制造肥皂，与油脂反应生成高级脂肪酸钠和甘油
3. 制备
- 工业制法： 电解饱和食盐水
- 2NaCl + 2H₂O (电解) → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑
4. 用途
- 造纸、纺织、肥皂制造
- 石油精炼
- 化学工业
- 食品工业
- 实验室中的常用试剂
5. 储存
- 密封保存，防止潮解和与二氧化碳反应。
四、 碳酸钠 (Na₂CO₃) (纯碱)
1. 物理性质
- 状态： 白色粉末，易溶于水
- 其他： 具有吸湿性，能与水结合形成水合物 (Na₂CO₃·10H₂O)
2. 化学性质
- 水解： 碳酸钠溶液呈碱性，水解方程式：CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
- 与酸反应： Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑
- 与氢氧化钙反应： Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃↓
- 热稳定性： 稳定，加热不分解
3. 制备
- 索尔维法 (侯氏制碱法)： 将氨气通入饱和食盐水中，再通入二氧化碳，得到碳酸氢钠沉淀，加热分解得到碳酸钠。
- NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NH₄Cl + NaHCO₃↓
- 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
- 天然碱法： 利用天然碱矿（主要成分是碳酸钠和碳酸氢钠），经过溶解、过滤、蒸发等步骤得到碳酸钠。
4. 用途
- 玻璃制造
- 洗涤剂制造
- 造纸
- 纺织
- 食品工业
五、 碳酸氢钠 (NaHCO₃) (小苏打)
1. 物理性质
- 状态： 白色晶体或结晶性粉末，溶解度比碳酸钠小
- 其他： 加热易分解
2. 化学性质
- 水解： 碳酸氢钠溶液呈弱碱性，水解程度小于碳酸钠
- 与酸反应： NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑ (灭火器原理)
- 与氢氧化钠反应： NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
- 加热分解： 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
- 与石灰水反应：
- 少量石灰水：2NaHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O
- 过量石灰水：NaHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + NaOH + H₂O
3. 制备
- 索尔维法中间产物： 见碳酸钠制备
4. 用途
- 焙制糕点 (发酵剂)
- 医疗 (治疗胃酸过多)
- 灭火器
- 饲料添加剂
六、 钠盐的溶解性
- 钠盐通常易溶于水 (如NaCl, Na₂SO₄, NaNO₃, Na₂CO₃, NaHCO₃)
七、焰色反应
- 钠的焰色反应：黄色。用于区分钠元素的存在。 观察时需透过蓝色钴玻璃滤镜，以排除钾的干扰。