第二節 鈉的化合物
新指南
1.掌握鈉的氧化物的性質.
2.掌握鈉的重要化合物的性質和用途.
3.通過碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性實驗，掌握鑒別它們的方法.
本節重點：鈉的氧化物的性質及其差異；碳酸氫鈉的性質及其鑒別方法.
本節難點：過氧化鈉與二氧化碳的反應.
教材解讀精華要義
相關鏈接
1.氧化物的分類
氧化物從組成上可分為金屬氧化物和非金屬氧化物兩類；從性質上可分為成鹽氧化物和不成鹽氧化物(如CO、NO等)，成鹽氧化物又可分為酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物.其中堿性氧化物是能與酸反應生成鹽和水的氧化物，也可以說是能與水反應只生成堿的氧化物.堿性氧化物屬于金屬氧化物，但金屬氧化物不一定是堿性氧化物.
例如，Al2O3是兩性氧化物；n2O7、CrO3等屬于酸性氧化物；Na2O2、2O2等屬于過氧化物，但不是堿性氧化物，因為過氧化物與酸反應生成鹽和水的同時有氧氣生成，與水作用生成堿的同時也有氧氣生成.
2.氫氧化鈉的性質和用途
氫氧化鈉是一種重要的堿，是一種白色固體，極易溶于水，溶解時放出大量的熱，其水溶液是無色透明的液體.氫氧化鈉固體在空氣中容易吸收水分而潮解.“容易吸收水分”這一點，決定了氫氧化鈉固體可以作干燥劑(用干燥中性氣體或堿性氣體)，如干燥氫氣、氧氣等，但是不能用干燥二氧化碳氣體，因為氫氧化鈉能跟二氧化碳發生化學反應.同時氫氧化鈉也可用作CO2和H2O(g)的吸收劑，NaOH與生石灰按照一定比例混合可制成堿石灰，作為CO2和H2O(g)的吸收劑.另外NaOH還具有強烈的腐蝕性.
氫氧化鈉俗稱燒堿、火堿.它具有堿的通性，堿性很強，腐蝕性強.它很容易和大多數非金屬氧化物及多種酸發生反應，生成鹽和水；也很容易和許多鹽溶液發生反應，生成難溶性的堿.所以化學上常用氫氧化鈉制取難溶性堿，如氫氧化鎂、氫氧化銅、氫氧化鐵等.
由于NaOH能與玻璃成分中的SiO2發生反應：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，生成的Na2SiO3為礦物膠，所以盛NaOH的試劑瓶不能用玻璃塞，應用橡膠塞，否則玻璃塞與瓶口容易黏結.另外需注意的是為了避免NaOH吸收空氣中的CO2和H2O，NaOH必須密封保存.
氫氧化鈉主要應用于工業中.例如，我國四大發明之一的造紙，在其生產過程中氫氧化鈉就起到溶解造紙原料——木材或草類植物里的非纖維素成分的作用，從而得到以纖維素為主要成分的紙漿.在紡織印染工業中，一般先將棉織品在適當溫度下放于稀氫氧化鈉溶液中浸泡蒸煮，除掉棉織品表面的覆蓋物，才能使染色均勻、牢固.在以上兩例中都是利用了氫氧化鈉的腐蝕性，可見腐蝕性有其破壞性的一面，也有可利用的一面.在精煉石油的過程中，主要是利用氫氧化鈉與酸發生中和反應的性質，除去精煉過程中剩余的硫酸和其他酸性物質.
知識詳解
知識點1 鈉的氧化物(重點)
Ⅰ過氧化鈉與水的反應
實驗2-4：過氧化鈉與水的反應實驗
實驗目的：認識過氧化鈉的不穩定性和氧化性.
實驗原理：過氧化鈉與水反應，放出氧氣，同時生成氫氧化鈉.
實驗用品：過氧化鈉、酚酞、試管、滴管、木條、火柴、酒精燈.
實驗步驟：把水滴入盛有Na2O2固體的試管中，用帶火星的木條放在試管口，檢驗生成的氣體(如圖2-10所示).向放出氧氣后的試管中加入少量的水，再滴入2滴酚酞試液，觀察現象.
實驗現象：帶火星的木條劇烈燃燒起；試管內的溶液由五色變為紅色.
實驗分析：帶火星的木條劇烈燃燒起，說明實驗中有助燃劑生成.酚酞試液顯紅色，說明實驗中有堿生成.試管中的反應物是Na2O2和H2O，對反應物的組成和實驗現象進行綜合分析可知，使帶火星的木條劇烈燃燒的是O2，使酚酞試液顯紅色的是NaOH.
實驗結論：在通常狀況下，Na2O2與H2O劇烈反應，生成NaOH和O2：
2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑
【注意】 ①過氧化鈉在保存過程中易變質，若實驗中產生的氧氣較少，一般為過氧化鈉變質所致.解決這個問題的辦法是撥去試劑瓶中過氧化鈉的表面部分，另取未變質的過氧化鈉，或者是更換一些保存完好的過氧化鈉.
②取出過氧化鈉以后，要及時、快速地將試劑瓶蓋嚴.
③實驗所用的試管，內壁要干燥，防止過氧化鈉過早地與水反應.
④在向試管內滴加酚酞試液之前，要先向試管內加入足量的水，其目的一是使過氧化鈉充分反應；二是使溶液降溫.否則，酚酞試液會顯示異常現象.
實驗2-5：過氧化鈉使棉花燃燒的實驗
實驗目的：認識過氧化鈉的不穩定性和氧化性.
實驗原理：過氧化鈉與水反應，放出氧氣，同時生成氫氧化鈉.
實驗用品：過氧化鈉、水、石棉網、滴管、木條、棉花.
實驗步驟：用棉花包住約0.2 g Na2O3粉末，放在石棉網上，在棉花上滴加幾滴水(如圖2-11所示)，觀察發生的現象.
實驗現象：棉花燃燒起.
實驗結論：過氧化鈉與水反應，生成氧氣和氫氧化鈉的同時，還放出大量的熱.
【注意】 ①包在棉花內的過氧化鈉不要太分散.
②加水不宜太多，當0.2 g過氧化鈉參加反應時，加水約4滴.加水太多，會阻止棉花的燃燒；加水太少，過氧化鈉反應不充分，生成氧氣少，放出熱量少，也不利于棉花的燃燒.
過氧化鈉是強氧化劑，可以用漂白織物、麥稈、羽毛等.
Ⅱ過氧化鈉與二氧化碳的反應(難點)
過氧化鈉跟二氧化碳起反應，生成碳酸鈉和氧氣：
2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2
因此，它用在呼吸面具上和潛水艇里作為氧氣的.
小結 Na2O和Na2O2的比較如下表：
Na2O和Na2O2的比較(重點)
化學式Na2ONa2O2

結構離子化合物離子化合物
由Na+和O2-構成由Na+和O2-2（過氧根離子）構成
氧元素的化合價為-2價氧元素的化合價為-1價
類別堿性氧化物不是堿性氧化物（過氧化物）
顏色、狀態白色固體淡黃色固體
與H2ONa2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
與CO2反應Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
與酸反應Na2O+2HCl=2NaCl+H2ONa2O2+2HCl=2NaCl+H2O2(類似鹽與酸反應)
2H2O2=2H2O+O2↑
與SO2反應Na2O+SO2=Na2SO3Na2O2+SO2=Na2SO4
Na2O2中氧元素的化合價為-1價，Na2O2既有氧化性又有還原性，以氧化性為主.
存放密閉、隔絕空氣和水
制備6Na+2NaNO2¬ 4Na2O+N2↑ 2Na+O2 Na2O2

鑒別加水能產生使帶火星木條復燃的氣體的是Na2O2
[說明] ①Na2O2的結構：Na2O2是按陽離子、陰離廣的個數比為2:1組成的氧化物，其陰離子叫過氧根，因此，Na2O2叫過氧化鈉.Na2O2中的氧原子為-1價.
②Na2O2與H2O反應的實質：
Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2(非氧化還原反應)
2H2O2＝2H2O+O2↑(氧化還原反應)
總化學方程式：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
可見，還原產物是H2O，而不是NaOH.

③Na2O2具有漂白性
Na2O2具有很強的氧化性，能將有色物質氧化為五色物質，屬于永久性漂白，不可復原，與SO2的漂白原理不同.
④過氧化鈉不是堿性氧化物
Na2O2是鈉的一種氧化物.從其組成看，屬于金屬氧化物；從其性質看，它可以與水反應生成堿，除此之外還生成O2.但是Na2O2不是堿性氧化物，它的類別屬于過氧化物.
將Na2O2的性質與堿性氧化物的通性進行比較.
a.堿性氧化物可以有其相對應的水化物——堿.這里所說的“對應”，不僅指有關元素必須相同，更是指有關元素在氧化物和水化物中的化合價必須相同.對于可溶性堿說，可由對應的堿性氧化物直接與水化合而生成；Na2O2雖然可與水直接反應，但反應結果并非只有堿一種物質生成，Na2O2中氧元素的化合價(-1價)與氫氧化鈉中氧元素的化合價(-2價)也不相同.
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
b.堿性氧化物可以與酸性氧化物反應生成含氧酸鹽,在反應前后各元素的化合價也沒有改變，不存在電子轉移.例如,Na2O與CO2的反應：
Na2O+CO2=Na2CO2
Na2O2與CO2的反應，雖然也是與酸性氧化物反應,但反應前后氧元素的化合價有所改變，存在著電子轉移的過程.Na2O2在反應中既是氧化劑又是還原劑：
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
c.堿性氧化物可以與酸反應生成鹽和水，這是復分解反應.但是，由于Na2O2具有強氧化性，反應產物與酸有無較強的還原性有關，這與堿性氧化物的特性無關.例如，H2SO4在反應中不表現還原性，濃鹽酸在反應中有較強還原性，其反應情況為：
Na2O+H2SO4＝Na2SO4+H2O
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
Na2O2+H2SO4＝Na2SO4+H2O2
2H2O2=2H2O+O2↑
Na2O2+4HCl(濃)=2NaCl+2H2O+Cl2↑
由以上分析可知：Na2O2并不是堿性氧化物.從其結構也可得知：Na2O2中并不存在O2-，而是存在O2-2.Na2O2不是普通的氧化物，不屬于堿性氧化物.
⑤“過、高、亞、次”等字的用法
a.在化學命名上，“過”字附加在字首是表示含有過氧鍵“—O—O—”(O2-2)的化合物.如：過氧化鈉(Na2O2)、過氧化氫(H2O2)、過氧化鋇(BaO2)等，由于均含有兩個氧原子直接相連的過氧鍵“—O—O—”(O2-2)，因而稱之為過氧化物.
應該指出，有些氧化物分子中含有兩個氧原子，但它們并不形成過氧鍵，因而不能稱為過氧化物。如：二氧化碳(CO2)、二氧化錳(nO2)等.
b.在化學命名上，“高”“亞”“次”等，常用以表示化合物中某主要組成元素價態的高低，或者某種原子數目的多少.例如，某元素能生成幾種含氧酸時，則以其中較穩定而常見的酸為標準，叫做“某酸”；比“某酸”多含一個氧原子的酸叫“高某酸”；比“某酸”少含一個氧原子的酸叫“亞某酸”，再少含一個氧原子的酸叫“次某酸”.如：
高氯酸 氯酸 亞氯酸 次氯酸(其中氯元素價態不同)
磷酸 亞磷酸 次磷酸(其中磷元素價態不同)
知識點2 碳酸鈉和碳酸氫鈉
Ⅰ碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸的反應
實驗2-6：碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應的實驗
實驗目的：探究碳酸鈉、碳酸氫鈉跟鹽酸反應快慢的情況.
實驗原理：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
實驗用品：試管、氣球、10 mL量筒、藥匙、碳酸鈉、碳酸氫鈉、稀鹽酸.
實驗步驟：在兩支試管中分別加入稀鹽酸，將兩個分別裝有0.3 g Na2CO3、 NaHCO3粉末的小氣球分別套在兩支試管口，將氣球內的Na2CO3和NaHCO3同時倒入試管中，比較它們放出CO2的快慢(如圖2-12所示).

實驗現象：混合后都生成無色氣體，氣球體積膨脹；氣球內所裝粉末分別與鹽酸混合后，原裝碳酸氫鈉的氣球膨脹得較快，并且較大.
實驗結論：碳酸氫鈉和碳酸鈉都與稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體，跟酸反應時，碳酸氫鈉比碳酸鈉更容易生成二氧化碳氣體，等質量的碳酸氫鈉生成的CO2多些.
【注意】 ①試管與氣球的組合體要預先檢查其氣密性，氣密性合格后才能使用.
②兩組實驗所用的鹽酸要體積相同、濃度相同.
③要同時把兩組實驗的氣球中的粉末和鹽酸混合.
Ⅱ碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性
實驗2-7：碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性實驗
實驗目的：比較碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性，并學會鑒別它們的方法.
實驗原理：碳酸鈉很穩定，加熱到熔點(857℃)以上才緩慢地分解.碳酸氫鈉卻不穩定，在150℃左右分解放出二氧化碳，溫度越高分解越快.
2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
利用它們熱穩定性的差異，可以鑒別這兩種物質.
實驗用品：試管、小燒杯、酒精燈、無水碳酸鈉、碳酸氫鈉、澄清石灰水.
實驗步驟：在兩支干燥的試管里分別放入約占試管容積1/6的無水碳酸鈉和碳酸氫鈉，按如圖2-13所示裝置裝配兩套儀器.并往燒杯里倒入半杯澄清的石灰水.加熱，觀察澄清的石灰水是否起變化.把試管拿掉，換上裝有碳酸氫鈉的試管，再加熱，觀察澄清的石灰水所起的變化.
實驗現象：加熱不久，盛碳酸氫鈉的試管口處有水珠出現，導氣管口有連續的氣泡冒出，澄清的石灰水變渾濁.盛碳酸鈉的試管內，除剛加熱時因空氣受熱而從導氣管口逸出幾個氣泡外，沒有變化.
實驗結論：碳酸鈉受熱沒有變化，碳酸氫鈉受熱分解，放出二氧化碳：
2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
碳酸鈉很穩定，碳酸氫鈉不穩定，受熱容易分解.這個反應可以用鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉.
【注意】 ①被加熱的試管要內、外干燥，固定在鐵架臺上時，試管口應略向下傾斜，鐵夾夾在距試管口約 處.
②在裝入碳酸鹽之前要檢查實驗裝置的氣密性，只有氣密性合格時才能使用.
③固體粉末在試管內要鋪平而不要過于堆積.
④加熱時要用酒精燈的外焰，要先對試管底部均勻預熱，之后再對準盛有藥品的部位加熱.
⑤實驗結束時要先移走燒杯再熄滅酒精燈，防止發生倒吸現象引起試管炸裂.
⑥石灰水應是飽和、澄清的，其體積以占燒杯容積的 ~ 為宜.
思維拓展
1.將稀鹽酸緩慢滴入Na2CO3溶液及NaHCO3溶液中，現象有何差別?
點撥 向Na2CO3溶液中滴入稀鹽酸，理論上并無CO2氣體生成，因為Na2CO3先與稀鹽酸反應生成NaHCO3:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，當溶液中的Na2CO3完全轉變成NaHCO3之后，再滴入HCl，才產生CO2氣體(實際上，由于局部的HCl過量，會有少量氣體生成).往NaHCO3中滴入HCl，則立即有大量氣體生成.
2.怎樣鑒別NaHCO3溶液與Na2CO3溶液?
點撥 方法1：向兩種溶液中分別加入CaCl2溶液.NaHCO3不與CaCl2反應， 而Na2CO3與CaCl2反應生成CaCO3沉淀.
方法2：向兩種溶液中滴加稀HCl.Na2CO3溶液中滴加稀HCl，只有少量氣體生成，甚至無氣體放出.NaHCO3溶液中滴加稀HCl，則立即有氣體(大量)放出.
3.在NaHCO3加熱分解的實驗完成時，為什么要先將導管移出燒杯，然后再熄滅酒精燈?
點撥 在完成實驗時，如果先熄滅酒精燈。再移走裝有石灰水的燒杯，會使燒杯內的冷水倒流回試管，而使試管炸裂.
小結 碳酸鈉和碳酸氫鈉的比較如下表：
名稱碳酸鈉碳酸氫鈉
俗名純堿、蘇打小蘇打
物理性質色態白色粉末細小白色晶體
穩定性穩定，但Na2CO3•10H2O易風化受熱易分解
水溶性易溶于水易溶于水
化學性質與酸反應H++CO2-3=HCO-3
H++HCO-3=CO2↑+H2OHCO-3+H+=CO2↑+H2O
與堿反應Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOHHCO-3+OH-=CO2-3+H2O
Ca2++OH-+HCO-3=CaCO3↓+H2O（堿過量）
Ca2++2OH-+2HCO-3=CaCO3↓+CO2-3+2H2O(堿不足)
與CaCl2反應Ca2++CO2-3=CaCO3↓不反應
用途制玻璃、造紙、制皂、洗滌劑發酵粉、滅火劑、治療胃酸過多

鑒別①加熱不分解分解產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體
②加酸放出氣體慢放出氣體快
③與酸反滴現象與滴加順序有關現象與滴加順序無關
④加鹽加CaCl2產生白色沉淀加CaCl2無明顯現象

相互轉化 CO2+H2O
Na2CO3 ===================NaHCO3
①固加熱②液加NaOH
【注意】 ①熱穩定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3.
②電離方程式：Na2CO3=2Na++CO2-3
NaHCO3=Na++HCO-3
思維拓展
1.聯合制堿法制純堿的原理是什么?(原料是NaCl、CO2、NH3)
點撥 在飽和食鹽水中使NH3達到飽和后，再通入CO2：
NH3+CO2+H2O＝NH4HCO3
生成的NH4HCO3溶解度大，而NaHCO3的溶解度小，故產生沉淀：
NaCl+NH4HCO3＝NaHCO3↓+NH4Cl
(總方程式：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓++NH4Cl)
將析出的沉淀加熱，制得Na2CO3(純堿).
2.關于Na2CO3和NaHCO3的檢驗和除去方法.
點撥 (1)檢驗Na2CO3固體中混有的NaHCO3——方法是加熱，產生的氣體通入澄清石灰水中變渾濁，則含NaHCO3.
(2)檢驗NaHCO3溶液中混有的Na2CO3—一方法是加入CaCl2(BaCl2)溶液，產生白色沉淀，則含有Na2CO3.
(3)除去Na2CO3固體中混有的NaHCO3——方法是加熱至不產生氣體為止.
(4)除去NaHCO3液中混有的Na2CO3——方法是通入過量CO2氣體.

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