4.1 钠元素+钠单质+钠的氧化物

A.钠元素

a.自然界存在 钠在自然界中都以化合物形式存在。
b.原子结构
  

B.钠单质

a.物理性质 在常温下，金属钠为银白色具有金属光泽的固体，质软，熔点低，密度小于水但大于煤油。（因此将钠存储在煤油中，可以使其沉在底部，从而隔绝空气）
  拓展 高中范围内，Li Na K三种金属元素的密度小于水。
b.化学性质
  
  1. 和氧气反应
  

注意

1.钠投入坩埚中，受热后先熔化，再燃烧(说明Na的熔点低于着火点)。燃烧时发出黄色火焰，释放大量的热(放热反应)，生成淡黄色固体。
2.这两个反应体现了温度的量变引起质变。铁与氧气的反应也存在温度的量变引起质变，铁在纯氧中燃烧生成黑色的\(\ce{Fe3O4}\)，在常温下缓慢氧化生成\(\ce{Fe2O3}\)。
3.因为钠和氧反应生成的氧化纳是灰白色的，因此Na切开的切口在空气中暴露会迅速变暗。做这个实验时，一般切取黄豆大小的金属钠。

  2. 和非金属单质的反应
  
  注:钠既可以在\(\ce{O2}\)中燃烧，又可以在\(\ce{Cl2}\)中燃烧。由此可知，可燃物与氧化剂(或助燃剂)发生剧烈的发光发热的化学反应叫作燃烧反应。燃烧反应不一定有\(\ce{O2}\)参与。
  3. 和化合物的反应
  

注意

1.做钠和水的反应实验时：要切取绿豆大小的金属钠。用于反应的烧杯中水不能装太满。
2.Na和盐的水溶液反应时，由于钠非常活跃，通常是盐和Na于水反应生成的\(\ce{NaOH}\) 反应，而非和Na自身反应。

c.用途
  1.钠钾合金可用于核反应堆的传热介质，该用途利用了钠钾合金熔点低，沸点高，且导热能力好的性质。
  2.用作电光源，制作高压钠灯。该用途利用了钠在高压下能发出具有很强穿透性的黄光。
  3.冶炼金属
  i.金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如\(4\mathrm{Na} + \mathrm{TiCl}_4 \xrightarrow{\text{高温}} 4\mathrm{NaCl} + \mathrm{Ti}\)。
  ii.金属钠的沸点高于金属钾，控制温度(钾的沸点<反应温度<钠的沸点):\(\mathrm{Na} + \mathrm{KCl} \xrightarrow{\text{高温}} \mathrm{K}\uparrow + \mathrm{NaCl}\)。

注意

上述反应中，Na的还原性低于K，也就是说这个反应运用的不是“强制弱”，而是“沸点高制取沸点低”。

d.制备
  \(2\mathrm{NaCl}(\text{熔融}) \xrightarrow{\text{电解}} 2\mathrm{Na} + \mathrm{Cl}_2\uparrow\)
  电解之后，可以在阴极获得Na单质。

注意

电解\(\mathrm{NaCl}\)水溶液不能获得金属钠，因为水电离的\(\mathrm{H}^+\)其氧化性强于\(\mathrm{Na}^+\)(或钠单质与水要反应，水中不可能有金属钠)。

e.保存
  密封保存在煤油中。钠着火，不能用水或泡沫灭火器灭火，应该用专用灭火剂或干燥的沙土灭火。实验中没有有用完的钠，要放回试剂瓶，或者将其与乙醇反应。（K和白磷也需要放回试剂瓶）

C.钠的氧化物

a. \(\ce{Na2O}\)和\(\ce{Na2O2}\)的对比
  
  注：\(\ce{Na2O2}\)中\(\ce{O}\)的化合价为\(-1\)价，是\(\ce{O}\)的中间价态，\(\ce{Na2O2}\)既有氧化性，又有还原性；由于\(\ce{O}\)的稳价为\(-2\)价，所以\(\ce{Na2O2}\)主要体现强氧化性。但物质在化学变化中具体体现什么性质，除了跟自己本身的性质有关外，还要看其反应对象的性质。若\(\ce{Na2O2}\)遇到稳价的\(\ce{H2O}\)、\(\ce{CO2}\)等，\(\ce{Na2O2}\)发生歧化反应；\(\ce{Na2O2}\)遇强还原剂：\(\ce{H2S}\)、\(\ce{SO2}\)、\(\ce{HI}\)等，\(\ce{Na2O2}\)中的\(\ce{O}\)被还原成\(-2\)价；\(\ce{Na2O2}\)遇强氧化剂：酸性\(\ce{KMnO4}\)，\(\ce{Na2O2}\)中的\(\ce{O}\)被氧化成\(\ce{O2}\)。常考的过氧化物有\(\ce{H2O2}\)、\(\ce{Na2O2}\)、\(\ce{CaO2}\)、过氧乙酸(\(\ce{CH3COOOH}\))、过碳酸钠(\(\ce{Na2CO3·H2O2}\))等。

注意

\(\ce{Na2O2}\)与水蒸气，\(\ce{CO2}\)的混合物反应时，优先和\(\ce{CO2}\)反应，再和水蒸气反应。

b.漂白性
  
  注：绝大多数通过化学变化来漂白的都是强氧化剂。他们可以氧化色素小分子。
c.类比法和对比法
  \(\ce{Na2O2}\)与稳定的酸性氧化物\(\ce{CO2}\)发生歧化反应(氧元素化合价变化遵循“邻价”规律)，产物有\(\ce{O2}\)，该反应中每消耗1份\(\ce{Na2O2}\)转移1份电子。但\(\ce{Na2O2}\)与同样是酸性氧化物的\(\ce{SO2}\)发生的却是一般氧化还原反应(氧元素化合价变化遵循稳价规律)，产物没有\(\ce{O2}\)，该反应中每消耗1份\(\ce{Na2O2}\)转移2份电子；因为\(\ce{SO2}\)有强还原性。由此可知，学习元素化合物的性质时，不仅要利用“类比法”，也要使用“对比法”。