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2019-2020年高中化學《鈉、鎂及其化合物》教案10 蘇教版必修1 一、學習目標 1．了解鈉、鎂單質的生產原理。 2．能用實驗的方法探索和認識鈉、鎂及其化合物的性質。 3．知道離子反應的本質，學會用離子方程式表示溶液中的離子反應 4．通過經歷實驗探究的過程，了解實驗研究化學物質的一般方法。 二、課時建議 金屬鈉的性質與應用 1課時 碳酸鈉的性質與應用 2課時 鎂的提取及應用 1課時 三、編寫思路 本單元仍然以海水中的化學物質為研究對象，著重介紹典型的金屬元素——鈉、鎂的性質。通過系列探究實驗，在認識鈉、鎂的性質時，突出了它們之間的性質差異，如鈉的金屬活動性比鎂強，鈉的還原性比鎂強等。鑒于許多反應是在溶液中進行的，本單元以鈉、鎂及其化合物的性質為載體，引入離子反應的概念，并指出溶液中離子濃度的減小使離子反應能夠進行。 通過本專題第一單元的學習，學生已經了解到從海水中可以得到氯、溴、碘單質，氯、溴、碘都是活潑的非金屬。在此基礎上，本單元安排學生學習從海水中得到的金屬鈉和金屬鎂，通過實驗探究鈉、鎂及其化合物的性質，使學生在了解了典型的非金屬元素后，再了解典型的金屬元素，這不僅為學生學習《化學2》中的元素周期表的知識提供了一定的基礎，也使學生感受到化學物質的豐富多彩。 由于鈉、鎂化合物所發(fā)生的反應絕大多數是在溶液中進行的，反應的本質是離子反應，如氯化鈉與硝酸銀的反應、氯化鎂與氫氧化鈉溶液的反應等。為了使學生更好地理解化學反應的本質，本單元在引導學生探究鈉、鎂及其化合物性質的同時，向學生介紹離子反應的概念和離子反應發(fā)生的條件。這樣安排，既有利于學生了解鈉、鎂及其化合物的性質，又有利于學生理解離子反應的本質。 在介紹金屬鈉、鎂的性質時，充分利用第1專題介紹的原子結構的簡單知識，將鈉、鎂單質的金屬活潑性與鈉、鎂的原子最外層的電子排布結合起來。使學生認識到鈉、鎂的金屬活潑性和其性質的差異，都是由其原子結構所致的，從而初步形成物質的結構決定物質的性質的觀點。 四、教學建議 《普通高中化學課程標準》中與本單元有關的要求主要有以下幾條： (1)根據生產生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質，能列舉合金材料的重要應用。 (2)知道酸、堿、鹽在溶液中能發(fā)生電離，通過實驗事實認識離子反應及其發(fā)生的條件，了解常見離子的檢驗方法。 在本單元的教學中，首先要充分運用實驗探究這一認識和研究化學物質的方法，引導學生探究鈉、鎂及其化合物的性質，幫助學生理解電解質、離子反應等重要的化學概念。鈉與水的反應和金屬鎂與酸的反應的實驗探究，使學生自主地形成“鈉、鎂都是活潑的金屬，鈉的金屬活潑性比鎂強”的結論；通過碳酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、熔融的硝酸鈉、葡萄糖溶液、酒精溶液的導電性實驗，使學生感知電解質和非電解質的區(qū)別，加深對電解質的理解。 在本單元的教學中，要注重培養(yǎng)學生分析推理、綜合歸納的能力。鈉在化學反應中易失去1個電子，鎂在化學反應中易失去2個電子，鈉、鎂的原子核外最外層的電子數分別是1、2，將鈉、鎂在化學反應中失去的電子數目與鈉、鎂的原子核外最外層的電子數目建立關系，需要學生具有一定的分析推理能力。離子反應發(fā)生的條件是離子濃度的減少，建立“離子反應的條件”與“離子反應中生成沉淀、氣體和難電離的物質如水等”的具體離子反應的關系，同樣需要學生有較強的綜合歸納能力。因此，讓學生初步形成一定的分析推理、綜合歸納能力是本單元的學習目標之一。 1．教學設計思路 在“金屬鈉的性質與應用”的教學設計時，要認真設計好鈉與水反應的實驗探究活動。通過實驗探究要能達到下列教學目標：(1)了解鈉的物理性質，(2)分析鈉與水反應的產物，寫出鈉與水反應的化學方程式，(3)觀察實驗現象、根據對實驗現象的分析形成結論。 教材中“鈉與水的反應”的實驗探究活動是這樣安排的： (1)取一塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，用刀切去一端的外皮，觀察鈉的顏色和在空氣中顏色的變化。 (2)向一只盛有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞試劑，然后把切去外皮的一小塊(約為黃豆粒大小)鈉投入小燒杯中，觀察反應的現象和溶液顏色的變化，用手觸摸燒杯外壁，感受溶液溫度的變化。 (3)將觀察到的實驗現象和由實驗現象分析所得到的結論記錄下來。 (4)根據對實驗現象的分析，你能確定鈉與水反應的生成物嗎?請將你的分析與同學討論，寫出鈉與水反應的化學方程式。 在進行教學設計時，要設計好實驗探究方案，引導學生認真觀察實驗現象，并根據對實驗現象的分析，得到探究的結論。如圍繞下列表格內容進行實驗探究，就能達到上述要求。 項 目 實 驗 現 象 結 論 金屬鈉的保存方式 鈉的顏色 鈉在空氣中顏色的變化 鈉與水反應的情況： ①反應的劇烈程度 ②反應中鈉的狀態(tài) ③反應中溶液溫度的變化 ④反應中溶液顏色的變化 ⑤生成物的狀態(tài) “碳酸鈉的性質與應用”的教學設計要處理好以下關系：一是鈉單質與碳酸鈉的關系，雖然通過化學反應可以將單質鈉轉化為碳酸鈉(Na—NaOH—Na2CO3或Na—Na2CO3)，但將鈉與碳酸鈉安排在同一單元中，除碳酸鈉是含鈉的化合物這一原因外，主要原因還在于工業(yè)上生產碳酸鈉和金屬鈉的原料都是氯化鈉。因此，教學設計要緊緊圍繞這一線索進行。二是離子反應與碳酸鈉的性質的關系，在本單元所介紹的碳酸鈉的性質和應用中，大多數都是在水溶液中進行的，如碳酸鈉與水的反應、碳酸鈉與酸的反應、碳酸鈉轉化為碳酸鹽沉淀的反應等，而這些反應的本質都是離子反應。因此，以碳酸鈉的性質探究為載體，在研究碳酸鈉的性質的同時，形成離子反應的概念，學會離子方程式的書寫，是這一部分內容的教材編寫思路，也是教學設計必須遵循的思路。 “鎂的提取及應用”的教學設計應以海水中鎂的提取為線索，讓學生了解氫氧化鎂是難溶于水的氫氧化物，電解熔融的氯化鎂可得到鎂和氯氣。以鎂與稀硫酸的反應和鎂在二氧化碳中的燃燒反應的實驗為載體，讓學生了解鎂是較活潑的金屬，具有較強的還原性。通過鎂合金的應用的信息的收集，讓學生初步掌握查閱資料的途徑和方法。在教學設計時還要注意應用學生已有的鈉原子在化學反應中失去電子的數目與鈉原子核外最外層電子數目的關系的知識，認識鎂在化學反應中一般都是失去2個電子的原因。引導學生將鈉、鎂的性質進行比較，并分析其性質差異，使學生知道鈉的金屬活潑性比鎂強，這對學生以后學習元素周期律的知識是十分有幫助的。 2．教學設計片斷 片斷1 金屬鈉的性質 [教師活動]教師表演化學小魔術：“滴水點燈”(課前在酒精燈燈芯里暗藏一小塊鈉，實驗時用膠頭滴管在燈芯內滴一滴水)。 [教師活動]教師引導：在剛才的魔術中，奇妙現象的產生就是鈉的功勞。大家都知道電解熔融的氯化鈉可得到金屬鈉，在電解熔融氯化鈉的過程中發(fā)生了氧化還原反應，請大家寫出這一化學方程式，并用單線橋法標明反應中電子轉移的數目和方向。 [學生活動]學生書寫電解熔融氯化鈉的過程中發(fā)生的氧化還原反應的化學方程式： [教師活動]教師引導：在剛才的小魔術中，為什么能滴水點燈呢?在小魔術中金屬鈉的作用是什么?鈉具有哪些性質呢?要想知道其中的奧秘，請按要求完成下列實驗。 [學生活動]學生完成下列實驗探究活動。 1．實驗操作 實驗1：用刀切割鈉，觀察鈉切面的顏色、光澤。將鈉暴露在空氣中，繼續(xù)觀察鈉切面顏色、光澤的變化。(或用兩塊玻璃片擠壓用刀切下的一小塊金屬鈉，觀察金屬鈉的顏色和光澤。取走一塊玻璃片繼續(xù)觀察鈉的顏色和光澤) 實驗2：將一小粒金屬鈉投入盛有滴了幾滴酚酞試劑的水的小燒杯中，觀察實驗現象。 實驗3：用小刀切兩、三小片金屬鈉，將金屬鈉放在充滿氯氣的集氣瓶中的一團玻璃棉上，觀察實驗現象。 2．實驗記錄 3．形成結論 實 驗 內 容 實 驗 現 象 結論或化學方程式 金屬鈉的物理性質和在空氣中顏色的變化 金屬鈉與水的反應 金屬鈉與氯氣的反應 同學間交流討論實驗現象，并根據實驗現象總結歸納鈉的物理性質和化學性質。將自己的觀點與同學交流討論，將與同學形成的共識寫下來。 鈉的物理性質： 。 鈉的化學性質： 。 [教師活動]教師在學生進行實驗探究時，應及時鼓勵學生的實驗探究，并指出學生的錯誤操作，提醒學生實驗中剩余的鈉必須放回原瓶。引導學生在實驗探究過程中，分析思考下列問題： (1)金屬鈉為什么應保存在煤油中? (2)金屬鈉暴露在空氣中，為什么它的顏色和光澤會發(fā)生變化? (3)金屬鈉與水反應時，生成的氣體是什么?用什么樣的實驗裝置能夠將鈉與水反應生成的氣體收集起來并進行檢驗? (4)金屬鈉與水反應時為什么滴有酚酞的水溶液的顏色會變紅? (5)金屬鈉與水的反應和金屬鈉與氯氣的反應都是氧化還原反應嗎? [學生活動]學生暢所欲言，交流實驗感受，大膽發(fā)表自己的意見。根據實驗現象、推測鈉的性質. 片斷2 鎂的提取及應用 [教師活動]向學生展示或讓學生觀看有關鎂的存在和用途、從海水中提取鎂的工業(yè)流程的圖片或錄像。 [學生活動]觀看圖片或錄像，在老師的引導下思考下列問題： (1)海水中含有大量的鎂離子，鎂及其合金的用途十分廣泛，我們如何從海水中提取鎂? (2)在濃縮的海水中加入石灰乳，生成的沉淀是什么? (3)從海水中提取鎂的化學原理是什么?如何用化學方程式表示制取鎂的過程? [教師活動1教師引導：海水中含有大量的NaCl、MgCl2、CaCl2、KCl等氯化物，在海水中加入石灰乳[Ca(OH)2]，生成的沉淀是什么物質?請設計實驗方案驗證你的想法是否正確，并完成你設計的驗證實驗。 [學生活動]完成在海水中加入石灰乳后得到生成物的實驗探究。 探究方案： 1．寫出從海水中提取鎂的過程中所涉及的離子方程式。 (1) (2) (3) (4) [師生活動]教師啟發(fā)、引導，幫助學生正確書寫化學方程式。 (1)MgCl2十Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓十CaCl2 (2)Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O↑ (3)MgCl26H2O＝MgCl2+6H2O (4)MgCl2Mg+Cl2↑ [教師活動]教師提問：既然我們已經提取出了鎂，那么它有哪些性質呢? [學生活動]實驗探究鎂的性質。 實 驗 內 容 實 驗 現 象 結論或化學方程式 實驗1．取一根擦去氧化膜的鎂條(4～5cm長)，點燃后插入充滿二氧化碳的集氣瓶中。 鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的強光，集氣瓶壁發(fā)燙，瓶內壁附著有黑色物質和白色物質。 2Mg+CO22MgO+C 實驗2．將擦去氧化膜的鎂條，加入到盛有一定量稀硫酸的試管中。 鎂條逐漸溶解，產生大量氣泡。 Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 實驗3．將擦去氧化膜的鎂條，投入盛有一定量水的試管中。 沒有出現像鈉與水反應的劇烈現象。 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ [教師活動]教師巡視，及時規(guī)范學生的實驗操作，引導學生觀察實驗現象,激發(fā)疑問并將問題做適當記錄。 [學生活動]根據現象推測性質，教師參與其中，共同討論。 [教師活動]教師引導學生將鎂與水的實驗現象及鈉與水的實驗現象進行比較，比較金屬鈉、鎂的金屬活潑性。 [學生活動]學生交流討論，發(fā)表自己的觀點。 五、疑難解析 1．電解質 電解質是一類重要的化合物。根據化合物在熔融狀態(tài)下或水溶液中能否導電，將化合物分成電解質和非電解質兩大類。電解質是在熔融狀態(tài)下或水溶液中能導電的化合物。從本質上看，電解質在水溶液中或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離，產生可以自由移動的離子，自由移動的離子在電場的作用下，能夠產生定向的移動。因此，電解質在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠導電的本質原因是電解質能發(fā)生電離。 根據電解質電離程度的不同，可將電解質分為強電解質和弱電解質。強電解質在水溶液中或熔融狀態(tài)下發(fā)生完全電離。如NaOH、H2SO4、NaCl等就是強電解質。 NaOH＝Na++OH－ 而醋酸(CH3COOH)、氨水(NH3H20)等，在水溶液中或熔融狀態(tài)下只能發(fā)生部分電離，它們都是弱電解質。 CH3COOH CH3COO－+H+ 對電解質概念的理解和應用，要注意： (1)強電解質和弱電解質是相對的。例如，在一般濃度的水溶液中，醋酸是弱電解質，只 能發(fā)生部分電離，但在極稀的溶液中，醋酸也是完全電離的；在溶液濃度不大時，氫氧化鈉是強 電解質，但在氫氧化鈉濃溶液中，氫氧化鈉也不是完全電離的。 (2)許多難溶于水的離子化合物，一般都是強電解質，如硫酸鋇等。盡管硫酸鋇難溶解于水，但硫酸鋇在熔融狀態(tài)下和溶解于水的部分都是完全電離的。 2．離子反應 在水溶液中，有電解質參與的化學反應一般都是離子反應。在水溶液中，電解質發(fā)生電離 產生的離子與其他化學物質(或離子)發(fā)生反應。如在水溶液中氯化鈉與硝酸銀的反應，由于 氯化鈉在水溶液中電離成鈉離子(Na+)和氯離子(Cl－)，硝酸銀在水溶液中電離成銀離子(Ag+)和硝酸根離子(NO3－)，氯離子與銀離子發(fā)生下列反應： Ag++Cl－=AgCl↓ 離子反應進行的條件是使體系中離子的濃度減小。離子反應生成沉淀、產生氣體、生成水等弱電解質等能使溶液中離子的濃度減小。 六、實驗指導 離子反應特點 反應物舉例 離子方程式 說 明 生成沉淀 氯化鋇、硫酸 Ba2++SO42－=BaSO4↓ 鋇離子、硫酸根離子濃度減小 生成氣體 鹽酸、碳酸鈉 2H++CO32－=CO2↑+H2O 氫離子、碳酸根離子濃度減小 生成弱電解質 鹽酸、氫氧化鈉 H++OH－=H20 氫離子、氫氧根離子濃度減小 1.鈉與水的反應 鈉與水反應的實驗探究中，要讓學生更清晰地觀察到實驗現象：“浮”(鈉浮在水面上)， “熔”(熔為小球)，“游”(迅速游動)，“紅”(滴有酚酞的水溶液變紅)。 為了便于收集鈉與水反應中產生的氫氣，實驗時可采用其他的實驗裝置。如用礦泉水瓶、 試管收集，并檢驗氫氣。 2．鈉與氯氣反應實驗的改進 將新切取并用濾紙吸去煤油的一小塊金屬鈉，放入具支試管中，然后按照圖2—7安裝好，加熱金屬鈉。到鈉熔化成光亮的球狀時，立即通入氯氣，并停止加熱，此時可看到鈉劇烈燃燒并生成大量白煙，片刻，試管內壁各處都附著一層白色固體。為了證明白色固體為NaCl可以做如下補充實驗。 反應完成后，向試管中加入少量蒸餾水，振蕩，使白色固體溶解，然后將此溶液分成兩份：一份進行焰色反應，可以看到火焰呈黃色，證明有Na+存在；向另一份中加入幾滴AgNO3溶液，出現大量白色沉淀，再加入少量稀硝酸，沉淀不溶解，證明有Cl－存在。從而說明此白色固體確實是NaCl。 對此改進實驗有幾點需要說明：(1)有時候熔融的鈉跟氯氣接觸時會產生黑煙，這是因為鈉表面的煤油沒除盡，煤油中的碳氫化合物跟氯氣反應，游離出了碳。(2)具支試管的支管應通到10％的NaOH溶液中，防止過多的氯氣逸散到空氣中。(3)鈉剛熔化時就要通入氯氣，如果鈉熔化前通入氯氣，鈉的表面會生成一層氯化鈉；如果鈉熔化后還不通氯氣，鈉的表面會蒙上一層氧化物薄膜。這兩種情況都會影響實驗效果。(4)氯氣最好經過干燥。(5)通入氯氣的量不要太多，以免逸出污染空氣；但也不能太少，以免NaOH溶液倒吸。 3．鎂與硫酸亞鐵溶液的反應 在試管中加入一定量的硫酸亞鐵溶液，并投入一根擦去氧化膜的鎂條，待反應完全后，用磁鐵靠在試管壁上，觀察并記錄實驗過程中的實驗現象。 該實驗過程中可觀察到下列現象：(1)亞鐵離子的顏色變淺；(2)有大量的氣體產生；(3)將磁鐵靠在試管壁上可觀察到溶液中有一定量的鐵粉被磁鐵吸引。由于硫酸亞鐵溶液是酸性的(硫酸亞鐵水解的結果)，鎂與硫酸亞鐵溶液中的氫離子反應放出氫氣，但放出氫氣的同時，鎂也與硫酸亞鐵溶液中的亞鐵離子反應而置換出單質鐵?；瘜W方程式如下： Fe+2H+=Fe2+十H2↑ Fe2++Mg=Mg2++Fe 七、習題研究 1．鈉為什么要保存在煤油中?能否保存在水中?簡述理由。 2．完成鎂與硫酸銅溶液反應的實驗，分析現象并說明原因。 3．已知HCl+AgNO3=AgCl++HNO3、NaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3、 MgCl2十2AgNO3=2AgCl↓十Mg(NO3)2 (1)寫出它們的離子方程式。 (2)簡述氯離子的檢驗方法。 4．根據從海水中提取鎂的原理，你認為制鎂工廠‘的廠址應選在何處? 八、教材習題參考答案 1．D 2．A 3．B 4．略 5．(1)Mg2++2OH－=Mg(OH)2↓ (2)Mg(OH)2+2H+＝Mg2++2H2O 7.MgCl2Mg+Cl2 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl Mg(OH)2MgO+H2O 應用略 九、參考資料 1．鈉的用途 金屬鈉主要有下列用途： (1)鈉鉀合金用做原子反應堆的導熱劑。Na的熔點為98℃、沸點為883℃，具有較大的液態(tài)溫度范圍。鈉不俘獲中子，因此鈉可用于核反應堆的載熱劑。 (2)鈉單質作還原劑冶煉金屬，如冶煉鉀、鋯、鈮、鈦、鉭等。 (3)可用做鈉光源。高壓鈉燈發(fā)出的黃光能夠穿透云霧，常用作道路和廣場的照明，而且在不降低照度水平的情況下能減少能源消耗，降低對環(huán)境的污染，正逐漸取代高壓汞燈。鈉燈還可以用于沖洗相片的暗室，因為這種黃光不會使相紙曝光。 (4)制備鈉的化合物。 2．鎂的用途 在現代工業(yè)中，金屬鎂可作為冶煉鈦、鋯、鈾等難熔稀有金屬的還原劑，煉鋼的脫硫劑，鋼及有色金屬鑄造的脫氧化劑，球墨鑄鐵的球化劑等。此外，金屬鎂及鎂合金在建筑、機械制造工業(yè)、航運事業(yè)、無線電工業(yè)、煙火工業(yè)等都具有廣泛的用途。 由于鎂的用途不斷拓展，鎂的用量不斷增加，目前全世界年產50萬噸鎂仍然滿足不了需要，所以鎂產品開發(fā)的前景是廣闊的。隨著我國經濟的發(fā)展及鎂用途的不斷擴展，有關專家認為鎂今后有可能取代鋁的部分用途，鎂的需求量會越來越大。電解鎂由于純度高、質量好，近十年來，市場價一直很穩(wěn)定，供不應求。 3．食鹽 在日常生活中，習慣上常將氯化鈉簡稱為“鹽”。氯化鈉除供食用外(慣稱食鹽)，大量用作化工原料(稱工業(yè)用鹽)，國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計年表以“原鹽”為總稱。 食鹽的原料來源可分為四類：海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽。以海水為原料曬制而得的鹽叫做“海鹽”；開采現代鹽湖礦加工制得的鹽叫做“湖鹽”；運用鑿井法汲取地表淺部或地下天然鹵水加工制得的鹽叫做“井鹽”；開采古代巖鹽礦床加工制得的鹽則稱“礦鹽”。由于巖鹽礦床有時與天然鹵水鹽礦共存，加之開采巖鹽礦床鉆井水溶法的問世，故又有“井鹽”和“礦鹽”的合稱——“井礦鹽”，或泛稱為“礦鹽”。 中國是世界產鹽大國，以海水為原料生產的海鹽產量居世界第一位；海鹽、湖鹽和井礦鹽的總產量居世界第二位，僅次于美國。中國的鹽產量中一直是以海鹽為主，其次是湖鹽和井礦鹽。由于海鹽的生產受氣候影響較大，加之海鹽場多分布于東部沿海地區(qū)，為了鹽業(yè)生產的均衡協(xié)調，近10余年來內地的井礦鹽和湖鹽生產得到較快的發(fā)展，因此海鹽在鹽產量中所占的比例有所減小。 鹽是人類生活的必需品，又是化學工業(yè)的基本原料，在農業(yè)和其他工業(yè)中也有廣泛的用途。食鹽是維持人體生理正常發(fā)育不可缺少的物質，成人體內一般約含鈉90g、氯85g，大部分存在于體液中。鈉對肌肉的收縮、心臟的搏動、血液的流通、神經信息的傳遞、碳水化合物和蛋白質的新陳代謝、體液的酸堿平衡等都有重要作用。氯既有維持人體內酸堿平衡和滲透壓平衡的作用，又是胃液中電解質的主要陰離子，能促生鹽酸，幫助消化。為補充隨小便和汗液排出的氯化鈉，成人每天一般需要攝入5～8g食鹽，在夏季和高溫環(huán)境中需增加攝入量。人體如果缺鹽，輕則倦怠乏力，淡漠無神，起立時暈眩；重則惡心嘔吐，痛性肌肉痙攣，水腫，血壓下降；極重則木僵，惡心嘔吐以至昏迷，血壓進一步下降或不可測知。食鹽除做調味品外，尚有調理作用和藥理功能：食鹽水浴可治療皮疹、風濕、慢性貧血；肺出血時可服數克鹽水止血；在水銀、溴、碘、鉻等中毒時，服食鹽水可解毒；注射生理鹽水可用于大出血后的急救。以食鹽為載體，添加人體必需的有關物質，可制出系列保健鹽和醫(yī)藥鹽。在食鹽中添加營養(yǎng)素、食用香料和其他調味品，可配制出系列佐料鹽和營養(yǎng)鹽。 鹽在工業(yè)上用途很廣，是化學工業(yè)最基本的原料之一，被譽為“化學工業(yè)之母”。工業(yè)用鹽大部分用于生產純堿、燒堿、氯氣、鹽酸、金屬鈉等。堿和鹽酸廣泛用于化工、紡織、造紙、肥皂、染料、冶金、陶瓷、玻璃、醫(yī)藥等部門。氯氣可直接用于漂白、消毒，也可用于制造漂白粉、毒氣及無機化合物，還可用于制造各種有機氯化合物及有機化合物的中間體，如合成樹脂、香料、除草劑、防腐劑、滅火劑等，也可用于合成鹽酸，提取溴和碘。金屬鈉可用做制取復雜有機化合物的催化劑，提取稀有元素的還原劑，制造抗磨合金和充鈉蒸氣燈泡等。在鋼鐵工業(yè)中用熔融的食鹽和食鹽水進行鋼料的回火和淬火，做鑄造的型砂黏接劑。在有色冶金工業(yè)中用于煉銅(氯化焙燒法)、電解金屬鎂。鹽在農業(yè)上可用于選種、施肥等，增加作物產量。在畜牧業(yè)上鹽是牲畜生長和防治疾病所必需的。鹽也是漁業(yè)、食品加工和貯藏、水處理、國防和國家儲備必不可少的物質，又是換取外匯的重要出口產品。利用鹽水溶液冰點降低的原理，鹽還可用來溶化道路上的冰雪，減少交通事故。鹽又是合成人造革、人造纖維、塑料、農藥等行業(yè)的基本原料。據統(tǒng)計，工業(yè)和農業(yè)中應用的鹽及其衍生物約有15 000種之多。以鹽作催化劑的新用途是鹽和開發(fā)新能源相結合。據《世界經濟導報》報道，科學家充滿信心地預言，在不久的將來以鹽作為新能源的“鹽坡太陽能電池”將會遍地開花。隨著科學技術的飛速發(fā)展，鹽的應用范圍愈來愈廣，新的用途將不斷出現。 4．鈉的化合物中的“蘇氏三姐妹” 在奇妙的化學王國里，住著小有名氣的“蘇氏三姐妹”：蘇打、小蘇打和大蘇打。別看它們的名字這樣相似，它們的脾氣(性質)卻不一樣，對人類的貢獻(用途)也各不相同。 蘇打是Soda的音譯，化學式為Na2CO3。它的名字頗多，學名叫碳酸鈉，俗名除叫蘇打外，又稱純堿或蘇打粉。帶有結晶水的叫水合碳酸鈉，有一水碳酸鈉(Na2CO3H2O)、七水碳酸鈉(Na2CO37H2O)和十水碳酸鈉(Na2CO310H2O)三種。十水碳酸鈉又叫洗濯蘇打、洗濯堿或晶堿。無水碳酸鈉是白色粉末或細粒，易溶于水，水溶液呈堿性。它有很強的吸濕性，在空氣中能吸收水分而結成硬塊。十水碳酸鈉是無色晶體，室溫下放置在空氣中，會失去結晶水而成為一水碳酸鈉。無論十水碳酸鈉還是一水碳酸鈉，加熱都會變成無水碳酸鈉。碳酸鈉很穩(wěn)定，受熱不易分解。遇酸能放出二氧化碳： 　 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ 碳酸鈉溶液還能繼續(xù)吸收二氧化碳生成碳酸氫鈉。 　 Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 在三種蘇打中，碳酸鈉的用途最廣。它是一種十分重要的化工產品．，是玻璃、肥皂、紡織、造紙、制革等工業(yè)的重要原料。冶金工業(yè)以及凈化水也都用到它。它還可用于其他鈉化合物的制造。早在18世紀，它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿并列為基礎化工原料——三酸兩堿之一。在日常生活中，蘇打也有很多用途，比如它可以直接作為洗滌劑使用，在蒸饅頭時加一些蘇打可以中和發(fā)酵過程中產生的酸性物質。 小蘇打的化學式是NaHCO3。它的名字也有多個，學名碳酸氫鈉，又稱重碳酸鈉或酸式碳酸鈉。俗名除小蘇打外，還有焙燒蘇打、發(fā)酵蘇打和重堿等。 小蘇打是白色晶體，溶于水，水溶液呈弱堿性。在熱空氣中，它能緩慢分解，放出一部分二氧化碳；加熱至270℃時全部分解放出二氧化碳： 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 它也能與酸（如鹽酸）作用放出二氧化碳： NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 小蘇打的這些性質，使它在生產和生活中有許多重要的用途。在滅火器里，它是產生二氧化碳的原料之一；在食品工業(yè)上，它是發(fā)酵粉的一種主要原料；在制造清涼飲料時，它也是常用的一種原料；在醫(yī)療上，它是治療胃酸過多的一種藥劑。 大蘇打是硫代硫酸鈉的俗名，又叫海波(Hypo的音譯)，帶有五個結晶水(Na2S2O35H2O)，故也叫做五水硫代硫酸鈉。大蘇打是無色透明的晶體，易溶于水，水溶液顯弱堿性。它在33℃以上的干燥空氣中風化而失去結晶水。在中性、堿性溶液中較穩(wěn)定，在酸性溶液中會迅速分解： Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2O 大蘇打具有很強的配合能力，能跟溴化銀形成配合物?；瘜W方程式為： AgBr+2Na2S2O3=NaBr+Na3[Ag(S2O3)2] 根據這一性質，它可以作定影劑。沖洗相片時，過量的大蘇打跟底片上未感光部分的溴化銀反應，轉化為可溶的Na3[Ag(S2O3)2]，把AgBr除掉，使顯影部分固定下來。大蘇打還具有較強的還原性，能將氯氣等物質還原： Na2S2O3+4Cl2+5H2O=2H2SO4+2NaCl+6HCl 所以，它可以作為棉織物漂白后的脫氯劑，織物上的碘漬也可用它除去。另外，大蘇打還用于鞣制皮革、電鍍以及從礦石中提取銀等。 5．侯德榜——中國化工先驅 在中國化學工業(yè)史上，有一位杰出的科學家，他為祖國的化工事業(yè)奮斗終生，并以獨創(chuàng)的制堿工藝聞名于世界，他就像一塊堅硬的基石，托起了中國現代化學工業(yè)的大廈，這位先驅者，就是被稱為“國寶”的侯德榜。 侯德榜(啟榮，字致本)，1890年8月9日誕生于福建省福州市閩侯縣坡尾鄉(xiāng)一個普通農戶家庭。1907年，他以優(yōu)異成績畢業(yè)于福州英華書院；1910年他畢業(yè)于閩皖鐵路學校，并到津浦鐵路當施工練習生；1911年，考入北京清華留美學堂；1913年，以10門功課1 000分的成績名震全校，被保送美國麻省理工學院，1916年畢業(yè)，獲學士學位；1919年，他在哥倫比亞大學獲碩士學位；1921年，他以《鐵鹽鞣革》的論文獲該校博士學位。這一年，侯德榜收到一封來自祖國的不尋常的信件，寄信人是愛國實業(yè)家范旭東先生。當時，正值第一次世界大戰(zhàn)后的歐亞交通受阻時期，中國一向依賴進口的洋堿斷了來源，國計民生受到嚴重影響。范旭東先生決心在塘沽久大精鹽公司的基礎上創(chuàng)辦永利制堿公司并進一步發(fā)展中國自己的制堿工業(yè)，可是苦于當時國內沒有專業(yè)人才，于是他發(fā)信給在美國留學的侯德榜，懇請他回國共同振興祖國的民族工業(yè)。就這樣，侯德榜懷著工業(yè)救國的遠大抱負，毅然放棄自己熱愛的制革專業(yè)，回到闊別8年的祖國。為了實現中國人自己制堿的夢想，揭開蘇爾維法生產的秘密，打破洋人的封鎖，侯德榜把全部身心都投入到研究和改進制堿工藝上，經過5年艱苦的摸索，終于在1926年生產出合格的純堿。其后不久，被命名為“紅三角”牌的中國純堿在美國費城舉辦的萬國博覽會上獲得金質獎章，并被譽為“中國工業(yè)進步的象征”，在1930年瑞士舉辦的國際商品展覽會上，“紅三角”再獲金獎，享譽歐、亞、美。 1937年，抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，永利堿廠被迫遷往四川，由于當時內地鹽價昂貴，用傳統(tǒng)的蘇爾維法制堿成本太高，無法維持生產。為尋找適合內地條件的制堿工藝，永利公司準備向德國購買新的工藝——察安法的專利，但德國與日本暗中勾結，除了向侯德榜一行高價勒索外，還提出了種種對中國人來說是喪權辱國的條件。為了維護民族尊嚴，范旭東毅然決定不再與德國人談判。侯德榜與永利的工程技術人員一道，認真剖析了察安法流程，終于確定了具有自己獨立特點的新的制堿工藝，1941年，這種新工藝被命名為“侯氏制堿法”。 1957年，為發(fā)展小化肥工業(yè)，侯德榜倡議用碳化法制取碳酸氫銨，他親自帶隊到上?；ぱ芯吭海c技術人員一道，研究碳化法氮肥生產新流程并獲得成功，侯德榜是首席發(fā)明人。當時的這種小氮肥廠，對我國農業(yè)生產做出了不可磨滅的貢獻。 侯德榜在化工技術上有三大貢獻。第一，揭開了蘇爾維法的秘密。第二，創(chuàng)立了中國人自己的制堿工藝——侯氏制堿法。第三，發(fā)展了小化肥工業(yè)。侯德榜一生勤奮好學，雖工作繁忙卻還著書立說，先后發(fā)表過10部著作和70多篇論文?！都儔A制造》一書于1933年在紐約被列入美國化學會叢書出版。這部化工巨著第一次徹底公開了蘇爾維法制堿的秘密，被世界各國化工界公認為制堿工業(yè)的權威專著，同時被相繼譯成多種文字出版，對世界制堿工業(yè)的發(fā)展起了重要作用。美國的威爾遜教授稱這本書是“中國化學家對世界文明所作的重大貢獻”?！吨茐A工學》是侯德榜晚年的著作，也是他從事制堿工業(yè)40年經驗的總結。全書在科學水平上較《純堿制造》一書有較大提高。該書將“侯氏制堿法”系統(tǒng)地奉獻給讀者，在國內外學術界引起強烈反響。 侯德榜為世界化學工業(yè)事業(yè)所作的杰出貢獻受到各國人民的尊敬和愛戴，英國皇家學會聘他為名譽會員(當時其國外會員僅12人，亞洲僅中國、日本兩國各一名)，美國化學工程師學會和美國機械工程師學會，也先后聘他為榮譽會員。 6．強電解質和弱電解質 在討論電解質溶液時，常把電解質分為強電解質和弱電解質。通常認為強電解質在水溶液中能全部電離為相應的離子，而弱電解質分子在溶液中部分電離為相應的離子，這些離子在溶液中又能結合成為分子，結果弱電解質在水溶液中建立起電離平衡，這是一種動態(tài)平衡。 必須指出的是，強電解質和弱電解質都是指在水溶液中。因為對于同一種電解質，在水溶液中可能是強電解質，在其他溶液中則可能是弱電解質。例如，氯化鋰和氯化鉀都是離子晶體，它們在水溶液中表現為強電解質的性質，而當溶于醋酸或丙酮時，則表現為弱電解質的性質。 7．鹽類是否都是強電解質 大多數鹽類是強電解質，少數的鹽有形成共價鍵的傾向，電離度很小，屬于弱電解質。例如，氯化汞、碘化鎘等雖然也是由離子組成的，但是Hg2+和Cd2+容易被陰離子所極化，而Cl—，I—等又是容易極化的陰離子。由于陽、陰離子間的相互極化作用，電子云產生較大的變形，引起了鍵的性質的變化，它們的熔點和沸點不如離子晶體那樣高。 HgCl2 CdI2 熔點／℃ 276 388 沸點／℃ 302 713 實驗證明，氯化汞的水溶液幾乎不導電，即使在很稀的溶液中，它的電離度也不超過0.5％。這說明HgCl2在溶液里主要是以分子形式存在的，只含有少量的HgCI+、Hg2+和C1－。 8．碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性 一般來說，碳酸和碳酸鹽的熱穩(wěn)定性有下列規(guī)律。 (1)H2CO3堿土金屬的碳酸鹽>過渡元素的碳酸鹽 9．堿金屬元素的發(fā)現 鋰的發(fā)現 1817年，瑞典的化學家阿爾費德森(Arfvedson．J．A．1792～1841)在分析一種礦物時發(fā)現，得出的已知成分只有96％，那么其余的4％到哪兒去了呢?他經過反復試驗，確信一定是礦物中含有一種至今還不知道的元素。因這種元素是在礦物(名叫透理長石)中發(fā)現的，他就取名為“鋰”(希臘文“巖石”之意)。不久，阿爾費德森又在其他礦物中發(fā)現了這種元素。另一位著名的瑞典化學家貝采里烏斯也在卡爾斯溫泉和捷克的馬里安溫泉的礦泉水中發(fā)現了鋰。 1855年，德國化學家本生(Bunsen．R．W．1811—1899)和英國化學家馬提森(Matthies—sen．A．1831～1870)電解熔融的氯化鋰得到純鋰。 鈉和鉀的發(fā)現 1807年，英國化學家戴維用電解法發(fā)現了鈉和鉀元素。1806年，戴維開始進行電化學研究。他用250對金屬板制成了當時最大的伏打電堆，以便產生強大的電流。最初，他將碳酸鉀的飽和溶液進行電解，但并未電解出金屬鉀，只是把水分解了。1807年10月6日，戴維決定改變做法，電解熔融的碳酸鉀。但是干燥的碳酸鉀并不導電，所以必須將碳酸鉀放在空氣中暴露片刻，讓表面吸附少量的水分，它就有了導電能力，然后將表面濕潤的碳酸鉀放在鉑制的小盤上，并用導線將鉑制小盤與電池的陰極相連。一條與電池陽極相連的鉑絲則插在碳酸鉀中，整個裝置都暴露在空氣中，通電以后，碳酸鉀開始熔化，表面就沸騰了。戴維發(fā)現陰極上有強光產生，陰極附近產生了有金屬光澤的酷似水銀的顆粒，有的顆粒在形成后立即燃燒起來產生光亮的火焰，甚至發(fā)生爆炸；有的顆粒則被氧化，表面上形成了一層白色的薄膜。戴維將電解池中的電流倒轉過來，仍然在陰極上發(fā)現銀白色的顆粒，它也能燃燒和爆炸，戴維看到這一驚人發(fā)現，欣喜若狂。他把這種金屬顆粒投入水中，開始時它在水面上急速轉動，發(fā)出嘶嘶的聲音，然后燃燒放出淡紫色的火焰。他確認自己發(fā)現了一種新的堿金屬元素。由于這種金屬是從鉀草堿(草木灰)中制取的，所以將它命名為“鉀”。 接著，戴維采用同樣的方法電解了蘇打，獲得了另一種新的堿金屬元素，這就是“鈉”。 連續(xù)六個星期的緊張實驗，把戴維累得形容枯槁，兩眼凹陷，臉色蒼白。1807年11月19日，他支撐著在學術報告會上公布了發(fā)現鉀、鈉的經過。暴風雨般的掌聲和熱烈的祝賀，使戴維感到自己的辛勞是值得的，心中充滿了幸福感。 銣和銫的發(fā)現 1859年，本生和基爾霍夫開始共同探索通過辨別焰色進行化學分析的方法。他們決定制造一架能辨別光譜的儀器。于是，他們把一架直筒望遠鏡和三棱鏡連在一起，設法讓光線通過狹縫進入三棱鏡分光，這就是第一臺光譜分析儀。 “光譜儀’’安裝好后，他們就合作系統(tǒng)地分析各種物質。本生在接物鏡一邊灼燒各種化學物質，基爾霍夫在接目鏡上邊進行觀察、鑒別和記錄。他們發(fā)現用這種方法可以準確地鑒別出各種物質的成分。 本生認為：分析吸收光譜能夠測定天體物質和地球上的物質的化學組成，還可以用來發(fā)現地殼中含量非常少的新元素。于是，本生和基爾霍夫取來了狄克湯姆的礦泉水，將它濃縮后，再除去其中的鈣、鍶、鎂、鋰的鹽，制成的母液用來進行光譜分析。當他們將一滴試液滴在本生燈的火焰上，除了在分光鏡中看到了鈉、鉀、鋰的光譜線之外，還能看到兩條顯著的藍線。他們進行查對，發(fā)現在當時已知元素中，沒有一種元素能在光譜的這一部分顯現出這兩條藍色，因此他們確定試液中含有一種新元素，它屬于堿金屬。他們把它命名為銫，即指它的光譜像天空的藍色。 為了獲得可供分析用的含銫的試液，他們要處理幾噸的礦泉水。發(fā)現銫的這天是1860年5月10日。 1861年2月23日，本生和基爾霍夫將處理云母礦所得的溶液，加入少量氯化鉑，即產生大量沉淀，在分光鏡上鑒定這種沉淀時，只看見鉀的譜線。后來，他們用沸水洗滌這種沉淀，每洗一次，就用分光鏡檢驗一遍。他們發(fā)現，隨著洗滌次數的增加，從分光鏡中觀察到的鉀的光譜線逐漸變弱，最后終于消失，同時又出現了另外兩條深紫色的光譜線，它們逐漸加深，最后變得格外鮮明，出現了幾條深紅色、黃色、綠色的新譜線，它們不屬于任何已知元素。這又是一種新的元素。因為它能發(fā)射強烈的深紅色譜線，就命名為銣(rubidium)。 1862年，本生加熱碳酸銣和焦炭的混合物，制得了金屬銣。此后，光譜分析法被廣泛采用。門捷列夫預言且被證實的元素鎵、鈧、鍺等都是用光譜分析法發(fā)現的。 鈁的發(fā)現 鈁是由帕雷伊(Perey．M．巴1909～1975)在鈾的天然放射系中發(fā)現的。帕雷伊是法國核化學家，一個工業(yè)家的女兒，畢業(yè)于巴黎理學院。1929年在巴黎的鐳研究所做居里夫人的助手，且開始她的科學生涯。1940年遷到斯特拉斯堡大學，1949年任核化學教授，1958年成為核研究中心主任。 1939年，帕雷伊在錒—227的放射性衰變產物中發(fā)現除了意料中的p粒子外，還放出。粒子。而。粒子是相對原子質量為4的氦核，這就意味著帕雷伊已發(fā)現了質量數為223的核素。進一步的研究表明，它就是那個原子序數為87的元素。她開始叫它錒，但在1945年命名它為鈁(Francium)以紀念法蘭西。 十、專題作業(yè)參考答案 1．C 2．D 3．B 4．(1)(CN)2+2KOH==KCNO+KCN+H2O (2)2CN—+C12==(CN)2+2C1— 5．略 6、NaCl+AgNO3==AgCl↓+NaNO3 Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O MgCl2Mg+Cl2↑ Cl2+H2O=HCl+HClO 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Cl2+2HBr=2HCl+Br2 應用略 7、（1）Cl2+2I－=2Cl－+I2 （2）可用淀粉檢驗 8、（1）4.116106 L （2）21.5 t 9、（1）置換反應，是氧化還原反應　　氧化劑：CO2　還原劑：Mg ?。?）復分解反應　　CO32－+Ba2+ = BaCO3↓ 　（3）氧化還原反應　　Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O 氧化劑：Cl2　還原劑：Cl2 ?。?）復分解反應　　HCO3－+H+=H2O+CO2↑ 10、略