2020-03-10 10:16:35

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单质|无机物
单质|无机物
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钠(Sodium)是一种化学元素,它的化学符号是Na,它的原子序数是11。钠单质不会在地球自然界中存在,因为钠在空气中会迅速氧化,并与水产生剧烈反应,所以只能存在于化合物中。

基本信息

  • 中文名

  • 外文名

    Sodium

  • 化学式

    Na

  • 相对原子质量

    22.989768

  • 化学品类别

    碱金属单质

  • 管制类型

    钠(易燃)(易制爆)

  • 发现时间

    1807年

  • 熔点

    97.72℃

  • 沸 点

    883℃

  • 密 度

    0.968g/cm³(室温)

  • 离 子

    Na+

折叠 编辑本段 基本简介

钠(Sodium)是一种化学元素,它的化学符号是Na,它的原子序数是11。钠单质不会在地球自然界中存在,因为钠在空气中会迅速氧化,并与水产生剧烈反应,所以只能存在于化合物中。

折叠 编辑本段 基本性状

银白色立方体结构金属。新切面有银白色光泽,在空气中氧化转变为暗灰色。质软而轻,密度比水小,在-20℃时变硬,遇水剧烈反应,生成氢氧化钠氢气并产生大量热量并使自身熔化,量多时会导致自燃或爆炸。在空气中,燃烧时发亮黄色火焰。

遇乙醇也会反应,跟乙醇的羟基反应,生成氢气和乙醇钠,同时放出热量,反应剧烈程度较水平缓。能与卤素和直接化合。能还原许多氧化物成元素状态,也能还原金属氯化物。溶于液时成蓝色溶液。在氨中加热生成氨基钠。溶于生成钠汞齐。相对密度(HO)0.968。熔点97.82℃。沸点881.4℃。有腐蚀性。CAS号:7440-23-5钠的一般反应钠的一般反应

[2]

折叠 编辑本段 历史简介

盐(氯化钠,NaCl)和苏打(碳酸钠,NaCO)在史前时代已被认知,前者被用作调味品和防腐剂,后者用于玻璃制造业。盐来自海水,苏打来自埃及的Natron Valley或某种植物的灰烬。它们的成分被早期的化学家争论着,而结论最终由英国皇家学会在伦敦于1807年10月给出,Humphry Davy将苛性钠(氢氧化钠,NaOH)暴露在电流中并获取了小球体的钠金属,正如他以前获取钾的方法一样,然而他需要使用更强的电流。

接下来的一年,Louis-Josef Gay-Lussac和Louis-Jacques Thénard利用加热苛性钠和铁屑的混合物到红热状态获取到了钠。[1]

折叠 编辑本段 物理性质

钠单质很软,可以用小刀切割。切开外皮后,可以看到钠具有银白色的金属光泽,很快就会被氧化失去光泽。钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是原子堆导热剂。钠的密度是0.97g/cm³,比水的密度小,比煤油密度大,钠的熔点是97.81℃,沸点是882.9℃。钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液。

钠-22可以自发进行正β衰变,放出一个正电子刚切下的钠表面为银白色刚切下的钠表面为银白色

折叠 编辑本段 化学性质

钠原子的最外层只有1个电子,很容易失去,所以有强还原性。因此,钠的化学性质非常活泼,能够和大量无机物,绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应,在与其他物质发生氧化还原反应时,作还原剂,都是由0价升为+1价,通常以离子键和共价键形式结合。金属性强,其离子氧化性弱。钠盐均溶于水。

折叠 编辑本段 相关反应

与氧气的反应

在常温时:4Na+O₂==2Na₂O (氧化钠,由于衍射显得有点灰色)

在点燃时:2Na+O₂=点燃=Na2O2 (淡黄色粉末) 并发生:Na+O₂=点燃=NaO₂(超氧化钠)

钠在空气中点燃时,迅速熔化为一个闪亮的小球,发出黄色火焰,生成过氧化钠(Na₂O₂)和少量超氧化钠(NaO₂)淡黄色的烟。过氧化钠比氧化钠稳定,氧化钠可以和氧气加热时化合成为过氧化钠,化学方程式为:2Na2O+O2=△=2Na2O₂

与非金属的反应

2.钠能跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反应,生成相应的化合物(以下反应常温下均反应),如

2Na+Cl2==2NaCl (放出大量热,生成大量白烟)

2Na+S==Na2S(硫化钠)(钠与硫研磨会发生爆炸)

2Na+Br2==2NaBr(溴化钠)(溴化钠可以用作镇静剂)

与水的反应

在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中。为了安全应在烧杯上加盖玻璃片。

观察到的现象及由现象得出的结论有:

1在水面上(钠的密度比水小) 

2.钠成一个闪亮的小球(钠与水反应放出热量,钠的熔点低)

3.钠在水面上四处动(有气体生成)

钠4.发出嘶嘶的声(生成了气体,反应剧烈)

5.事先滴有酚酞试液的水变(有碱生成)

反应方程式

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

钠由于能跟水剧烈反应,能引起氢气燃烧甚至爆炸,所以钠失火决不能用水或泡沫灭火器扑救,必须用干燥沙土来灭火。钠具有很强的还原性,可以从一些熔融的金属卤化物中把金属置换出来。由于钠极易与水反应,所以不能用钠把居于金属活动性顺序钠之后的金属从其盐的水溶液中置换出来,而是先和水反应生成氢氧化钠,再由氢氧化钠与盐反应。但在高温下,利用反应平衡原理,可以用金属钠来制钾、铷、铯

与酸溶液反应

钠与水反应本质是和水中氢离子的反应,所以钠与盐酸反应,不是先和水反应,

钠与酸溶液的反应涉及到钠的量,如果钠少量,只能与酸反应,如钠与盐酸的反应:

2Na+2HCl=2NaCl+H2↑

如果钠过量,则优先与酸反应,然后再与酸溶液中的水反应。

注意:钠和酸反应十分剧烈,极易产生爆炸,在试验中应注意钠的量和酸的浓度

与盐反应

(1)与盐的水溶液反应

将钠投入盐的水溶液中,钠先会和溶液中的水反应,生成的氢氧化钠如果能与盐反应则继续反应。

如将钠投入硫酸铜溶液中:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓

(2)高温下的置换反应反应

这类反应多数为置换反应,常见于金属冶炼工业中,如

4Na+TiCl4==熔融==4NaCl+Ti(条件为高温且需要氩气做保护气)

Na+KCl=高温=K(g)+NaCl

★钠与熔融盐反应不能证明金属活动性的强弱

与有机物反应

钠还能与某些有机物反应,如钠与乙醇反应:

2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2↑(生成物为氢气和乙醇钠)

折叠 编辑本段 主要用途

工业用途

纯净的金属钠在工业上并没有多大用处,然而钠的化合物可以应用在医药、农业和摄影器材中。氯化钠就是餐桌上的食盐。液态的钠有时用于冷却核反应堆(钠钾合金在室温下呈液态,是核反应堆的导热剂,起把反应堆产生的热量传导给蒸气轮机的作用。熔融的金属钠在增值反应堆中可做热交换剂 ) 以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂,但由于会污染环境,已经日趋减少。金属钠还用来制取钛,钾,及生产氢氧化钠、氨基钠、氰化钠等。

实验用途

在初中化学教学中,常将金属钠与水的反应用作演示实验向学生展示碱金属的活泼性和制造氢气;在高中化学实验中会让学生自己动手操作,并且增多了钠与乙醇的反应,用以比较水与乙醇的酸性或极性。在科研实验中,金属钠可用来对有机试剂进行深度除水,例如GPC(凝胶液相色谱)对流动液的除水要求特别高,用作流动液或溶剂的四氢呋喃须经过初步除水(用沸石分子筛或无水硫酸镁等干燥剂过夜干燥)、深度除水及蒸馏才能使用。深度除水就可以用金属钠与四氢呋喃在70度左右进行回流,加入少量二苯甲酮作为指示剂,当液体变为深紫色时,水就已经除干净,直接将回流冷凝管改为直形冷凝管,把温度稍微再提高,就可以蒸出已经深度除水的四氢呋喃。

安全信息

  • 包装等级:I
  • 危险类别:4.3
  • 海关编码:2805110000
  • 危险品运输编码:UN32648/PG3
  • WGKGermany:1
  • 危险类别码:R14/15;R34
  • 安全说明:S26-S8-S6A-S45-S43D-S43-S5*-S53
  • RTECS号:VY0686000
  • 危险品标志:C:Corrosive

合成路线

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上下游产品

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