常见无机物及其应用汇总

第三章常见无机物及其应用

3.1 常见金属元素及其化合物

3.1.1 钠及其化合物

单质钠的性质和用途

金属钠是一种柔软，银白色、有金属光泽的金属，是热和电的良导体；它的密度为0.97g ／cm3，比水的密度小，比煤油的密度大，熔点为97.81℃、沸点为882.9℃。新切开的钠的光亮的表面很快变暗。用酒精灯加热：钠先熔成闪亮的小球，然后剧烈燃烧，发出黄色的火焰，生成一种淡黄色色固体。

钠原子最外层只有一个电子，在化学反应中钠原子容易失去最外层的一个电子，具有很强的还原性，是一种活泼的金属元素。

(1)跟非金属反应：

①金属钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成氧化钠：4Na+O2=2Na2O，（空气中钠的切面变暗）

②在空气(或氧气)中燃烧：2Na+O2Na2O2(黄色火焰)，以上反应说明Na2O2比Na2O稳定。可见，与O2反应时因条件不同而产物不同。

③在氯气中燃烧：2Na+Cl2NaCl(白烟)

(2)钠与水反应：2Na+2H2O =2NaOH +H2↑

现象：①浮：钠投入水中并浮在水面上②声：钠立即跟水反应，并放出热量，发出嘶嘶响声，产生气体。③游：同时钠熔成一个闪亮的小球并在水面上向各方迅速游动最后消失④红：反应后的水溶液使酚酞变红。

（3）钠与酸反应：钠与酸的反应比水反应更激烈，极易爆炸。

（4）钠与盐溶液反应：先考虑钠与水反应生成NaOH，再考虑NaOH是否与盐反应。

例如：①钠与CuSO4溶液反应 2Na+2H2O=NaOH+H2↑ CuSO4+2NaOH＝Na2SO4+Cu(OH)2合并：2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4 +Cu(OH)2↓+H2↑

②钠与FeCl3溶液反应：6Na+6H2O+2FeCl3=6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑

由于金属钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O2、H2O等反应，所以少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存在铁筒中用石蜡密封。取用时一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。

自然界中钠只能以化合态的形态存在，主要以氯化钠的形式存在。钠是一种强还原剂，工业上用它还原金属钛、锆、铌等；反应如：4Na＋TiCl4（熔融）＝Ti＋4NaCl，另外钠和钾的合金在常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂；钠也可用于制高压钠灯。

氧化钠和过氧化钠的性质和用途

比较内容Na2O Na2O2

颜色、状态白色固体淡黄色固体

氧的化合价—2价—1价（过氧离子O22—）

电子式

稳定性较不稳定较稳定

生成条件通过钠的常温氧化生成通过钠的燃烧生成

物质类别碱性氧化物过氧化物（不是碱性氧化物）

与水反应Na2O + H2O==2NaOH 2Na2O2 + 2H2O==4NaOH + O2↑

与CO2反应 Na2O + CO2==Na2CO32Na2O2 + 2CO2==2Na2CO3 + O2

与盐酸反应 Na2O + 2HCl==2NaCl + H2O 2Na 2O2 + 4HCl==4NaCl + 2H2O + O2↑用途用于少量Na2O2制取强氧化剂、漂白剂、供氧剂

保存密封保存密封保存

碳酸钠和碳酸氢钠的性质和用途

物质碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3) 俗名纯碱或苏打小苏打

色、态白色粉末 (Na2CO3·x H2O为晶体),细小

白色晶体

白色粉末

溶解性易溶于水可溶于水同温度下

的溶解度

Na2CO3＞NaHCO3

稳定性受热难分解但结晶碳酸钠Na2CO3·x H2O

易风化,不稳定

受热易分解2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

与酸反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

反应速度NaHCO3＞Na2CO3

与碱反应Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH 2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O Na2CO3＋NaOH—不反应NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O

与可溶性钙盐、钡盐反应Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl

Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl

不反应

相互转化Na

2CO3CO2＋H2O

①固(加热)，②液(NaOH)NaHCO3焰色反应

（1）定义

很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。

（2）操作

（3）几种金属元素的焰色

钠：黄色，钾：紫色(观察时要透过蓝色钴玻璃)。

3.1.2铝及其化合物

单质铝的性质和冶炼

铝的物理性质：铝为银白色金属，熔点为660.40C，沸点为24670C密度为2.7g·cm-3,导电性仅次于银、铜和金。

铝的化学性质

（1）铝跟非金属反应

常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应。铝在空气中强热：4Al＋3O22Al2O3（反应放出大量的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。铝与氮气在高温下反应：2Al＋

N22AlN ，铝容易和卤素反应，常温下和氯气激烈化合生成三氯化铝；在溴中燃烧铝粉生成三溴化铝。在高温下也能和硫、氮气、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000℃)。（2）铝跟水反应铝与沸水反应2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑

（3）铝与酸反应

①与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应 2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋6H+ ＝2Al3+＋3H2↑

②常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。

③加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Al＋6H2SO4(浓)Al2(SO4)3＋3SO2↑＋

6H2O

④铝与稀硝酸反应不产生H2

（4）铝与强碱溶液反应 2Al＋6H2O＝Al(OH)3↓＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O 上述两个反应叠加得：2Al＋2NaOH＋2H2O＝ 2 NaAlO2＋3H2↑