化学——各物质合集

我们必须认为西西弗斯是幸福的

文中化学方程式使用箭头表示，都配平了

焰色反应

常见金属的焰色：钙砖红，锶洋红，紫红锂铷绿色铜；钡灼烧，黄绿色，镁铝铁铂没焰色

$Na$

物流性质：单质为银白色，密度低（略小于水）熔点低硬度小，导电导热性能良好，焰色试验为黄色

$Na, K$ 保存于煤油中， $Li$ 封存于石蜡中

同时 $Na, K$ 取出试剂瓶是可以放回去的（逆天）

钠失火后用沙土扑灭而不是水，因为会反应出大问题

$Na$ 元素位于周期表第三周期 $I A$ 族，显 $+ 1$ 价，主要体现还原性

$Na$ 的反应

$Na$ 和 $O_{2}$ 反应

$4 Na + O_{2} ⟶ 2 Na_{2} O$

$2 Na + O_{2} \overset{Δ}{\to} Na_{2} O_{2}$

$Na$ 和 $Cl_{2}$ 反应

$2 Na + Cl_{2} ⟶ 2 NaCl$

产生大量白烟，实际上是 $NaCl$ 的固体小颗粒

$Na$ 和 $H_{2} O$ 反应

$2 Na + 2 H_{2} O ⟶ 2 NaOH + H_{2} ↑$

$2 Na + 2 H_{2} O ⟶ 2 Na^{+} + 2 OH^{-} + H_{2} ↑$

钠和酚酞溶液的反应现象：浮熔游响红

注意钠和水反应其实是钠和水电离出的 $H^{+}$ 反应而不是先变成 $NaOH$ 再和 $H^{+}$ 反应

$Na$ 和酸的反应

$2 Na + 2 H^{+} ⟶ 2 Na^{+} + H_{2} ↑$ ，反应比水会更加剧烈（ $H^{+}$ 更多）

$Na$ 和 $CuSO_{4}$ 溶液反应

这是一个先水后盐的叠加反应，不是置换反应

（1） $2 Na + 2 H_{2} O ⟶ 2 Na^{+} + 2 OH^{-} + H_{2} ↑$

（2） $Cu^{2 +} + 2 OH^{-} ⟶ Cu (OH)_{2} ↓$

合起来就是 $2 Na + 2 H_{2} O + Cu^{2 +} ⟶ 2 Na^{+} + H_{2} ↑ + Cu (OH)_{2} ↓$

钠和熔融状态盐的置换反应

没有水就可以置换了

比如 $4 Na + TiCl_{4} (熔融) \overset{高温}{\to} Ti + 4 NaCl$

$Na$ 的制取

电解熔融氯化钠 $NaCl \overset{电解}{\to} 2 Na + Cl_{2} ↑$

$Na$ 的化合物

氧化钠和过氧化钠

氧化钠是白色固体，过氧化钠是淡黄色固体

氧化钠是碱性氧化物而过氧化钠是过氧化物不是碱性

氧化钠不稳定但是过氧化钠稳定

氧化钠和水/二氧化碳的反应生成氢氧化钠/碳酸钠，过氧化钠还会多生成氧气，酸同理过氧化钠会多生成一个氧气

$2 Na_{2} O + O_{2} \overset{Δ}{\to} 2 Na_{2} O_{2}$

过氧化钠具有强氧化性，可以氧化有色物质、杀菌，可作漂白剂、杀菌剂

过氧化钠和二氧化碳/水反应的机理：

（1）和水： $Na_{2} O_{2} + 2 H_{2} O ⟶ 2 NaOH + H_{2} O_{2}$ 再有 $2 H_{2} O_{2} ⟶ 2 H_{2} O + O_{2} ↑$

合起来就是 $2 Na_{2} O_{2} + 2 H_{2} O ⟶ 4 NaOH + O_{2} ↑$

第一步反应放热使得过氧化氢分解，方程式两边的水抵消

（2）和二氧化碳： $2 Na_{2} O_{2} + 2 H_{2} O ⟶ 4 NaOH + O_{2} ↑$ ，然后 $2 NaOH + CO_{2} ⟶ Na_{2} CO_{3} + H_{2} O$

合起来就是 $2 Na_{2} O_{2} + 2 CO_{2} ⟶ 2 NaCO_{3} + O_{2}$

所以是湿润的过氧化钠和二氧化碳反应（或者至少得有水）

如果过氧化钠要同时和水和二氧化碳反应可以视作先和二氧化碳反应之后再和水反应

关于过氧化钠的强氧化性我们可以给出几个氧化还原的方程式

（1） $Na_{2} O_{2} + SO_{2} ⟶ Na_{2} SO_{4}$

（2） $Na_{2} O_{2} + Na_{2} SO_{3} + H_{2} O ⟶ Na_{2} SO_{4} + 2 NaOH$

（3） $Na_{2} O_{2} + H_{2} S ⟶ 2 NaOH + S ↓$ （黄色沉淀）

虽然是强氧化性，但是不代表这家伙完全不具备氧化性，在遇到例如高锰酸钾这种还原性更强大佬的时候他也会被氧化，氧化产物是氧气

注意，过氧化钠加入石蕊/酚酞溶液的时候会有返色现象，就是生成氢氧化钠使得溶液变色之后又会因为过氧化钠的强氧化性褪色

碳酸钠和碳酸氢钠

拓展一下大苏打是 $Na_{2} S_{2} O_{3}$ ，臭苏打是 $Na_{2} S$

碳酸钠的用处一般是造纸、纺织、做肥皂和制作玻璃，前三个的原因是其溶液的碱性

制作玻璃的方程式是 $Na_{2} CO_{3} + SiO_{2} \overset{高温}{\to} Na_{2} SiO_{3} + CO_{2} ↑$ ，其中硅酸钠是原料

碳酸氢钠则一般是制药和做糕点

糕点的原理是 $2 NaHCO_{3} \overset{Δ}{\to} Na_{2} CO_{3} + H_{2} O + CO_{2} ↑$ 会释放二氧化碳

鉴别：加热法，更容易产生气体的是碳酸氢钠

如果是溶液可以考虑沉淀法、气体法、测定pH值等方法

加入钙钡的非沉淀盐（不能是碱），沉淀的是碳酸钠

滴加盐酸，立刻产生气泡的是碳酸氢钠，因为少量盐酸和碳酸钠会发生反应 $HCl + Na_{2} CO_{3} ⟶ NaHCO_{3} + NaCl$

pH大的是碳酸钠

溶解性、热稳定性、碱性都是碳酸氢钠更差

$Cl$

氯气

物质状态：黄绿色，有刺激性的有毒气体

记得扇闻法

$Cl_{2}$ 可溶于水，一体积水大约溶解两体积的氯气，得到氯水

氯气容易液化，但是有毒不作冷却剂

收集氯气：向上排空气/排饱和食盐水

氯气的化学性质

$Cl$ 元素在周期表位于第三周期 $VIIA$ 族，常见价态有 $- 1 、 0 、 + 1 、 + 4$ ，氯气有强氧化性

氯气和金属单质反应（条件一般是点燃）会生成对应的高价态氯化物，比如无论 $Fe$ 过量与否，反应都只会生成 $FeCl_{3}$ 而不是 $FeCl_{2}$

注意常温情况下铁并不会和干燥的氯气/液氯反应，所以用钢瓶装液氯是没有问题的

强氧化性有一些常见的例子：

（1） $Cl_{2}$ 和氢气反应： $H_{2} + Cl_{2} \overset{点燃或光照}{\to} 2 HCl$

氯气在纯净的氢气中燃烧，安静，苍白色火焰

氯气和氢气的混合气体在光照下：爆炸

（2） $Cl_{2}$ 和 $P$ 反应

少量氯气： $2 P + 3 Cl_{2} \overset{点燃}{\to} 2 PCl_{3} (白雾)$

过量氯气： $2 P + 5 Cl_{2} \overset{点燃}{\to} 2 PCl_{5} (白烟)$

（3） $Cl_{2}$ 和二氧化硫反应： $Cl_{2} + SO_{2} + 2 H_{2} O ⟶ 2 Cl^{-} + SO_{4}^{2 -} + 4 H^{+}$ （溶液酸性增强）

注意二氧化硫和氯气都有漂白性，但是作用于同一物质的时候会反应生成没有漂白性的离子，所以漂白性反而减弱了甚至不存在

（4） $Cl_{2}$ 和 $NH_{3}$

少量 $NH_{3}$ ： $3 Cl_{2} + 2 NH_{3} ⟶ 6 HCl + N_{2}$

过量 $NH_{3}$ ： $3 Cl_{2} + 8 NH_{3} ⟶ 6 NH_{4} Cl + N_{2}$

过量的时候的本质是多余的 $NH_{3}$ 和反应生成的 $HCl$ 反应

可以用于检验 $NH_{3}$ ，因为过量时 $NH_{4} Cl$ 会产生白烟

（5） $Cl_{2}$ 和 $I^{-}$ ： $Cl_{2} + 2 I^{-} ⟶ 2 Cl^{-} + I_{2}$

同时由于氯气处于中间价态，所以也会发生歧化反应

（1）氯气溶于水（氯水）： $Cl_{2} + H_{2} O \overset{- ⇀}{↽ -} HCl + HClO$ ，该反应可逆

（2）氯气和氢氧化钠反应： $Cl_{2} + 2 NaOH ⟶ NaCl + NaClO + H_{2} O$

（3）氯气和石灰乳反应： $Cl_{2} + Ca (OH)_{2} ⟶ Ca^{2 +} + ClO^{-} + Cl^{-} + H_{2} O$

石灰乳不能拆，不是石灰水

氯气的制取类似于初中的氧气，分为实验室和工业

实验室： $MnO_{2} + 2 HCl (浓) ⟶ MnCl_{2} + Cl_{2} ↑ + 2 H_{2} O$

工业：电解饱和食盐水 $2 NaCl + 2 H_{2} O \overset{通电}{\to} 2 NaOH + H_{2} ↑ + Cl_{2} ↑$

此外，氯气的检验主要就是看颜色、使湿润蓝色石蕊试纸先变红后褪色、让湿润的有色布条褪色、让湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝后褪色

二氧化氯

$ClO_{2}$ 的物理性质：极易溶于水，常温常压下是黄色的气体

制取方式通常有两种;

（1）歧化制备： $5 NaClO_{2} + 4 HCl ⟶ 4 ClO_{2} ↑ 5 NaCl + 2 H_{2} O$

（2）高价氯被被还原： $2 NaClO_{3} + H_{2} SO_{4} + Na_{2} SO_{3} ⟶ 2 Na_{2} SO_{4} + 2 ClO_{3} ↑ + H_{2} O$

二氧化氯具有强氧化性和不稳定性

posted @ 2024-12-09 00:02 exut 阅读(30) 评论(0) 编辑收藏举报

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