資源簡介

(共79張PPT)
第一節 鈉及其化合物
第二章 海水中的重要元素
浩瀚的大海美麗而富饒。海洋是一個巨大的化學資源寶庫，含有80多種元素，鈉和氯既是其中含量較高的元素，也是典型的金屬元素和典型的非金屬元素。
海水中的重要元素——鈉和氯
海水中溶解的鹽分含量分布圖
氯
鈉
海水
鈉
海水
海水
鈉
鈉
海水
鈉
任務一 如何從海水獲得金屬鈉？
轉化
氯氣
2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ↑
電解
曬鹽
粗鹽
提純
精制
NaCl
海水
鈉
海水
海水
鈉
鈉
海水
鈉
轉化
氯氣
曬鹽
粗鹽
提純
精制
NaCl
富集
分離提純
轉化
原料
產品
任務一 如何從海水獲得金屬鈉？
任務二 預測金屬鈉的性質
資料一：實驗室中金屬鈉保存在煤油中
任務二 預測金屬鈉的性質
資料一：實驗室中金屬鈉保存在煤油中
資料二：工業金屬鈉國家標準（節選）
任務二 預測金屬鈉的性質
資料一：實驗室中金屬鈉保存在煤油中
資料二：工業金屬鈉國家標準（節選）
任務二 預測金屬鈉的性質
資料一：實驗室中金屬鈉保存在煤油中
資料二：工業金屬鈉國家標準（節選）
工業金屬鈉采用雙層包裝，外包裝采用鐵桶包裝，內包裝采用雙層聚乙烯塑料袋，包裝時將袋內空氣排凈后扎緊口袋。運輸時，應用密閉的運輸工具，嚴防有水進入包裝桶內，運輸中注意防水、防熱、防撞擊、遠離易燃物。工業金屬鈉應儲存于通風、陰涼、干燥、防火的庫房內，要隔絕熱源、火種、氧化劑、酸類等。凡與金屬鈉接觸的操作人員應遵守下列規則，操作人員應佩戴安全防護面罩，穿化學防護服，戴橡膠手套等。在發生火災情況下，可使用干砂，干粉石，棉布滅火，不應使用水、泡沫、酸堿、四氯化碳、二氧化碳滅火器滅火。
預測鈉可能具有的性質 預測依據
任務二 預測金屬鈉的性質
預測鈉可能具有的性質 預測依據
不與煤油反應 保存在煤油中
與氧氣反應 包裝時排空空氣
與水反應 嚴防有水進入包裝桶，運輸中注意防水
易燃 防熱、遠離易燃物、隔絕熱源、火種
與酸反應 隔絕酸類
與二氧化碳反應 不能使用二氧化碳滅火器
與氧化劑如氯氣反應 隔絕氧化劑
置換不活潑金屬 鈉的金屬活動性強
有腐蝕性 操作人員應佩戴安全防護面罩，穿化學防護服，戴橡膠手套
任務二 預測金屬鈉的性質
鈉具有強還原性
金屬的共性
與非金屬單質、
酸、一些鹽等反應
原子結構
預
測
金屬活動性順序
K Ca Na Mg Al
Zn Fe……
共性
分類法
特性
比較法
任務三 探究金屬鈉的性質
2 、鈉的物理性質：
銀白色固體，
有金屬光澤、
質軟（硬度小），
密度比水小、比煤油大，
熔點和沸點都較低
思考
新切開的鈉的斷面有何變化？為什么？
銀白色、金屬光澤； 很快變暗
實驗法
觀察法
4Na + O2 2Na2O
1、鈉與氧氣反應
任務三 探究金屬鈉的性質
注：本視頻經過快速播放處理
（2）
劇烈反應
Na2O2（過氧化鈉）
（1）
受熱后熔化
（4）
生成淡黃色固體
（3）
發出黃色火焰
熔點低
2Na + O2
△
任務三 探究金屬鈉的性質
常溫：
加熱：
-2
-1
條件不同
產物不同
4Na + O2 2Na2O
（灰白色）
（淡黃色）
2Na + O2 Na2O2
△
1、鈉與氧氣反應
任務三 探究金屬鈉的性質
【預測】
從物質組成及氧化還原反應的角度，
預測鈉與水反應的生成物： 。
NaOH 、H2
2、鈉與水的反應
任務三 探究金屬鈉的性質
【實驗】
從鈉在水中的位置、鈉的形狀的變化、溶液顏色的變化等方面觀察和描述實驗現象。分析實驗現象，你能得出哪些結論？
任務三 探究金屬鈉的性質
實驗現象 分析及結論
浮在水面
熔化成液態小球
在水面無規則游動
經過處水溶液變紅
密度比水的小
反應放熱，鈉的熔點低
產生氣體
生成可溶性堿
收集的氣體可以點燃
生成可燃性氣體
2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑
2Na + 2H2O 2Na+ + 2OH + H2↑
2、鈉與水的反應
任務三 探究金屬鈉的性質
(1)鈉與石蠟油或煤油不反應，且鈉的密度大于石蠟油或煤油的密度，能隔絕空氣。
(2)鈉可與水劇烈反應，同時放出大量熱和可燃性氣體氫氣，故鈉著火時不能用水滅火。應用干的沙土撲滅。
(1)為什么實驗室里將鈉保存在石蠟油或煤油中？
(2)鈉著火時能否用水滅火？應如何滅火？
探究與分享
3、鈉與硫酸銅溶液的反應
任務三 探究金屬鈉的性質
2Na + 2H2O + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + H2↑ + Na2SO4
2Na + 2H2O + Cu2+ = Cu(OH)2↓ + H2↑ + 2Na+
金屬鈉不能在水溶液中置換出不活潑金屬！
1.與氧氣反應
2.與水反應：
化學性質非常活潑，有很強的還原性
4Na + O2 == 2Na2O（灰白色固體）
2Na + O2 == Na2O2（淡黃色固體）
2Na + 2H2O == 2NaOH + H2
【小結】
鈉的化學性質：
除水劑
2
制備不活潑金屬
3
制備鈉-硫新型電池、制備染料、制藥的中間體
4
核反應堆冷卻劑
5
制備過氧化鈉
1
鈉的
用途
高壓鈉燈
6
強
還
原
性
導熱性
鈉的用途
2Na+O2=Na2O2
△
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
4Na+TiCl4(熔融)=4NaCl+Ti
性質
決定
用途
高壓鈉燈使用時發出金白色光，具有發光效率高、透霧能力強等優點,廣泛應用于室外照明。
火箭發射后釋放出鈉蒸氣，產生明亮的橙黃色云霧，科學家據此可以確定火箭在空中的位置。
預測
實驗
解釋與結論
科學探究的步驟和方法
物質類別
元素化合價
反應規律
基于實驗證據
進行分析、歸納、概括、推論
分類法
類比法
對比法
觀察法
實驗法
歸納法
思考：將鈉投入煤油和水的混合物中會發生什么樣的的現象呢？
因為鈉的密度介于水和煤油之間，所以鈉在煤油和水的界面處，鈉與水反應有氣泡產生，固體上下跳動，至鈉消失。
鈉在界面與煤油中上下跳動，并與水反應產生氣泡。
會跳舞的鈉
判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)鈉原子最外層只有1個電子,所以金屬鈉的還原性弱。(　　)
(2)鈉是銀白色金屬,硬度大。(　　)
(3)鈉在空氣中燃燒,發出黃色火焰,生成淡黃色的氧化鈉。(　　)
(4)鈉與水反應過程中鈉熔成小球,說明鈉與水反應放出熱量。(　　)
(5)由于鈉與水反應生成具有強腐蝕性的NaOH,所以不能用手直接接觸鈉。(　　)
(6)火災現場有大量金屬鈉時,應迅速用高壓水槍滅火,以防止鈉燃燒起來。(　　)
(7)在氧化還原反應中,金屬鈉一定只做還原劑。(　　)
×
×
×
√
√
√
×
練一練
二、鈉的幾種化合物
任務一 請從物質分類角度預測氧化鈉能與哪些物質發生反應？
Na2O + H2O 2NaOH
H2O
堿性氧化物
堿
Na2O + CO2 Na2CO3
酸性氧化物
Na2O + 2HCl H2O + NaCl
酸
過氧化鈉與水反應生成什么物質呢？
氧化鈉與水的反應
實驗操作 實驗現象 結論
將1~2 mL水滴入盛有1~2g過氧化鈉固體的試管中，立即把帶火星的木條伸入試管中
用手輕輕觸摸試管外壁
pH試紙檢驗溶液酸堿性
反應原理 劇烈反應，產生大量氣泡，帶火星的木條復燃
試管壁發燙
pH試紙變藍
反應產生O2
生成堿
反應放熱
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2H2O 4Na+ + 4OH + O2↑
過氧化鈉與水反應
過氧化鈉與水的反應
設計實驗驗證過氧化鈉與水反應的機理
問題2
過氧化鈉與含有CO2和水蒸汽的空氣接觸時，既能產生O2，又能吸收空氣中的CO2。利用該技術將藥板裝備于潛艇、宇宙飛船、呼吸面具等密閉環境中，供人們呼吸應急使用。
2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2
白色
淡黃色
1∶2
1∶2
是
不是
總結
任務二 碳酸鈉和碳酸氫鈉的外觀相似，如何鑒別？
Na2CO3
白色粉末
NaHCO3
白色細小晶體
（1）外觀
在兩支試管中分別加入少量Na2CO3和NaHCO3
鹽 Na2CO3 NaHCO3
（2）向兩支試管中分別滴入幾滴水，振蕩，觀察現象；用手觸摸試管壁，感受熱量變化
結論與解釋 加幾滴水后，結塊變成晶體；溫度上升
加幾滴水后，少部分溶解；溫度下降
碳酸氫鈉能溶于
水，并伴隨吸熱現象。
無水碳酸鈉遇水生成有結晶水的碳酸鈉晶體（Na2CO3·xH2O），并伴隨放熱現象。
鹽 Na2CO3 NaHCO3
（3）繼續向（2）的試管中分別加入5 mL水，用力振蕩。
初步結論 振蕩后可溶解
固體量有所減少
溶解度（20℃）
Na2CO3：21.5 g
NaHCO3：9.6 g
碳酸鈉和碳酸氫鈉均能溶于水，
碳酸鈉溶解性更強。
鹽 Na2CO3 NaHCO3
（4）分別向（3）所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液
初步結論 溶液變紅
（較深）
溶液微紅
兩種物質的水溶液均呈堿性，
且堿性：Na2CO3＞NaHCO3。
鹽 Na2CO3 NaHCO3
（5）分別加熱Na2CO3 和NaHCO3，觀察現象。
初步結論 無明顯現象
試管口有小液滴出現，澄清石灰水變渾濁
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
△
碳酸鈉較穩定，受熱不易分解。
碳酸氫鈉不穩定，受熱易分解
2、碳酸鈉和碳酸氫鈉
碳酸鈉（Na2CO3） 碳酸氫鈉（NaHCO3）
白色粉末
白色細小晶體
俗名：純堿、蘇打
俗名：小蘇打
易溶于水，
溶于水時放熱
比碳酸鈉的溶解度要小，溶于水時吸熱
其水溶液顯堿性
其水溶液的堿性比碳酸鈉的弱
碳酸氫鈉不穩定,受熱容易分解
碳酸氫鈉穩定,受熱不分解
2NaHCO3 == Na2CO3 + H2O + CO2↑
（1）廚房去油污，為什么建議用碳酸鈉而不是用碳酸氫鈉？
任務三 請結合性質解釋用途
碳酸鈉堿性強
（2）治療胃酸過多為什么選用碳酸氫鈉而不用碳酸鈉？
NaHCO3堿性弱，對人體傷害小，且見效迅速
制作面包類食品時，常用碳酸氫鈉和固體酸性材料做成的膨松劑，這種膨松劑在接觸水時會產生氣體，烘焙時會產生更多氣體，使面包更為松軟。
Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應滴加CaCl2溶液Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1化學方程式如何書寫？如何判斷？現象有何不同？為何不同？現象如何判斷？反應原理？反應方程式？還有哪些類似的物質能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1如何判斷？現象有何不同？為何不同？現象如何判斷？能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？反應原理？反應方程式？還有哪些類似的物質Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1現象有何不同？為何不同？現象如何判斷？能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？反應速度快的是NaHCO3反應速度慢的是Na2CO3反應原理？反應方程式？還有哪些類似的物質Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1現象如何判斷？能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？現象：直接產生氣泡的是NaHCO3一段時間后有氣泡產生的是Na2CO3。原因：反應原理？反應方程式？還有哪些類似的物質競 爭Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？現象：紅色淺的是NaHCO3紅色深的是Na2CO3。原因：第一步水解大于第二步水解反應原理？反應方程式？還有哪些類似的物質Na2CO3和NaHCO3的鑒別固體加熱固體與酸反應鹽溶液與酸互滴滴加酚酞溶液與NaAlO2溶液反應a滴加CaCl2溶液1能否改為Ca(OH)2？現象有何不同？原理：HCO3-+ AlO2-+ H2O = Al(OH)3↓ + CO32-強酸制弱酸HCO3-與AlO2-不能大量共存類似：酸性： 化工之母——純堿
1940年中國科學家侯德榜發明了“侯氏制堿法”，成為世界上生產純堿的重要方法。其主要化學原理是：
1.CO2 +H2O + NH3 + NaCl （飽和） NH4Cl + NaHCO3↓
2.2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2
上述原理中應用了NaHCO3的哪些性質？
侯德榜
碳酸氫鈉的溶解性
△
和對熱具有不穩定性
代表物
Na
Na2O和Na2O2
NaOH
研究內容
物理性質
化學性質
制法
用途
……
金屬及其化合物的研究思路
物質類別
單質
氧化物
氫氧化物
鹽
Na2CO3和NaHCO3
研究視角
物質分類
元素化合價
反應規律
比較法
類比法
實驗法
觀察法
歸納法
很多金屬或它們的化合物在灼燒時都會使火焰呈現出特征顏色。根據火焰呈現的特征顏色，可以判斷試樣所含的金屬元素，化學上把這樣的定性分析操作稱為焰色試驗。
焰色試驗
節日燃放的五彩繽紛的煙花，就是鋰、鈉、鉀、鍶、鋇等金屬化合物呈現的各種艷麗色彩。
聯合制堿工業
侯德榜著名科學家，杰出化學家，侯氏制堿法的創始人，中國重化學工業的開拓者。 近代化學工業的奠基人之一，是世界制堿業的權威。
20世紀20年代，突破氨堿法制堿技術的奧秘，主持建成亞洲第一座純堿廠;30年代，領導建成了中國第一座兼產合成氨、硝酸、硫酸和硫酸銨的聯合企業;40~50年代，又發明了連續生產純堿與氯化銨的聯合制堿新工藝，以及碳化法合成氨流程制碳酸氫銨化肥新工藝;并使之在60年代實現了工業化和大面積推廣。
1926年，中國"紅三角"牌純堿入萬國博覽會，獲金質獎章。侯德榜積極傳播交流科學技術，培育了很多科技人才，為發展科學技術和化學工業做出了卓越貢獻。
一、純堿工業的發展史：
純堿是重要的化工原料之一，也是大眾消費品，廣泛應用于玻璃工業、鋼鐵工業、化學工業、醫藥工業、搪瓷、紡織、印染、造紙、食品等多種工業的生產。用量極大，被譽為“化工之母”。 純堿工業始于18世紀末，法國人路布蘭，比利時人索爾維，中國人侯德榜等，都先后作出了突出的貢獻。
資料卡：人類最初是從鹽堿湖中得到純堿的，但是，隨著工業的迅速發展，已遠遠不能滿足生產的需要。1862年，比利時化學家索爾維，創立了以食鹽、石灰石、氨為主要原料的索爾維制堿法(又叫氨堿法)，由于產量高、質量優、能連續生產，很快被應用于工業化生產。
索爾維制堿法
經過查閱大量資料和實驗，1861年索爾維用氨溶液、二氧化碳與食鹽混合制成碳酸鈉（稱為氨堿法）
索爾維本身既是科學家又是家底雄厚的實業家，萬貫家財都捐給科學事業。索爾維提供了召開世界最高水平學術會議——“索爾維會議”的經費。
索爾維國際會議
索爾維法流程
資料背景：19世紀60年代，在歐洲食鹽，石灰石已經可以大量得到,價格較低，而氨氣的價格比較貴，主要通過銨鹽得到。
問題2：濾液的成分是什么？
問題3：濾液中NaHCO3含量高嗎？NH4Cl的含量高嗎？
問題4：索爾維希望從濾液中得到什么？如何得到？
NaHCO3 和NH4Cl和少量NaCl
問題1：我們知道NaHCO3是溶于水的，
為什么會析出NaHCO3晶體呢
副產物處理: NH4Cl+Ca(OH)2反應，最后未充分利用的NaCl 和 CaCl2 作為廢液處理
在索爾維制堿法中，不僅有大量的 NaCl 沒有充分利用，而且要建立龐大的石灰石鍛燒廠處理副產物 NH4Cl，都大大地提高了生產成本。
侯氏制堿法的流程圖
侯德榜制堿背景：
1、內地鹽價較貴
2、工業合成氨已經成熟，氨氣價格已經大幅度降低
3、氯化銨是一種有市場潛力的化工產品和化肥
NaHCO3 和NH4Cl和少量NaCl
思考：在當時背景下侯德榜希望從濾液中得到什么？如何得到？
NaCl和NH4Cl溶解度數據
請比較侯氏制堿法和索爾維制堿法的流程圖，分析二者過程的相同與不同之處

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