化学必修一笔记 2——Na 与 Cl 相关物质的性质

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update on 2026-10-11：增加了关于 \mathrm{Na} 与水溶液的反应顺序的知识点。

标橙的化学方程式记记就行，标红的方程式比较重要，标紫的方程式极其重要。把等号优化了一下，应该会好看一些。

前置知识：歧化与归中的概念。

\mathrm{Na} 及其化合物的性质

常温，\mathrm{Na}

### 加热，$\mathrm{Na}

在加热条件下，\mathrm{Na} 会剧烈燃烧，产生黄色火焰，放热，生成淡黄色（高中阶段可以这么认为）固体 \mathrm{Na_2O_2}（过氧化钠）。方程式为 \color{purple}\mathrm{2Na+O_2 \xlongequal{点燃}Na_2O_2}。需要注意 \mathrm{Na_2O_2} 中的阴离子是 \mathrm{O_2^{2-}}，阳阴离子个数比是 2 : 1。\mathrm{Na_2O} 中阳离子仍然是 \mathrm{Na^+}，而阴离子变成了一个 \mathrm{O^{2-}}，阳阴离子的个数比也是 2:1。这个是常考的。

\mathrm{Na_2O}

### $\mathrm{Na_2O_2} ### $\mathrm{H_2O,aq}$，$\mathrm{Na} - 浮：$\mathrm{Na}$ 浮在水上，这是因为 $\mathrm{\rho_{Na}<\rho_{H_2O}}$。 - 熔：$\mathrm{Na}$ 迅速熔化成白色小球。这是因为 $\mathrm{Na}$ 的熔点低，同时表明 $\mathrm{Na}$ 与水反应放热。 - 游：$\mathrm{Na}$ 在水面上快速游动。这是因为反应产生 $\mathrm{H_2}$ 推动 $\mathrm{Na}$ 进行游动。 - 响：发出“嘶嘶”的响声，表明反应剧烈。 - 红：酚酞溶液变成红色，表明生成了碱性物质，也就是 $\mathrm{NaOH}$。 需要注意的是，实验结束后没有使用完的 $\mathrm{Na}$ 要放回原试剂瓶中，因为 $\mathrm{Na}$ 过于活泼，很危险。这是一个特例。正常情况下都要倒入废液缸。 $\mathrm{Na}$ 与酸反应的优先级比 $\mathrm{Na}$ 与水反应的优先级高。$\mathrm{Na}$ 与 $\mathrm{HCl}$ 的反应离子方程式为 $\mathrm{2Na+2H^+ \xlongequal{\hspace{2em}}2Na^+ + H_2 \uparrow}$。 $\mathrm{Na}$ 在盐溶液中并不能直接置换出金属，而是先与水反应生成 $\mathrm{NaOH}$，再进行后续反应。农安实验中学的著名大片《化学实验事故》中，有 $\mathrm{Na}$ 和 $\mathrm{CuSO_4}$ 溶液的反应。事实上，在干燥条件下，$\mathrm{Na}$ 确实能够置换 $\mathrm{CuSO_4}$ 中的 $\mathrm{Cu}$，然而在水溶液中，$\mathrm{Na}$ 会优先和水反应生成 $\mathrm{NaOH}$，随后 $\color{red}\mathrm{NaOH+CuSO_4 \xlongequal{\hspace{2em}} Na_2SO_4 + Cu(OH)_2 \downarrow}$，也即生成蓝色沉淀。~~这是非常维险的。~~ ### $\mathrm{Na_2CO_3}$ 和 $\mathrm{NaHCO_3}$ 的对比 | | $\mathrm{Na_2CO_3}$ | $\mathrm{NaHCO_3}$ | |:-:|:-:|:-:| |俗称|苏打、纯碱|小苏打| |类型|正盐|酸式盐| |酸根对应阳离子是否都可溶|否，只有 $\mathrm{Na^+,K^+}$ 可溶|是| |溶于水|放热，同时可能发生反应 $\color{purple}\mathrm{Na_2CO_3+CO_2 + H_2O\xlongequal{\hspace{2em}}2NaHCO_3}$|吸热| |热稳定性|好|差，受热易分解 $\color{purple}\mathrm{2NaHCO_3\xlongequal{\Delta}Na_2CO_3+CO_2 \uparrow + H_2O}$| |与 $\mathrm{HCl}$ 反应|一开始不产生气体，$\color{purple}\mathrm{Na_2CO_3+HCl \xlongequal{\hspace{2em}}NaHCO_3+NaCl}$。过一段时间开始产生气体，$\color{purple}\mathrm{NaHCO_3+HCl \xlongequal{\hspace{2em}}NaCl+H_2O+CO_2 \uparrow}$|立刻开始产生气体，$\color{purple}\mathrm{NaHCO_3+HCl \xlongequal{\hspace{2em}}NaCl+H_2O+CO_2 \uparrow}$| |与 $\mathrm{NaOH}$|不反应|$\color{red}\mathrm{NaHCO_3+NaOH \xlongequal{\hspace{2em}}Na_2CO_3+H_2O}$，本质是 $\mathrm{HCO_3^- + OH^- \xlongequal{\hspace{2em}}CO_3^{2-}+H_2O}$| |与 $\mathrm{Ca(OH)_2}$ 反应 |$\color{red}\mathrm{Na_2CO_3+Ca(OH)_2 \xlongequal{\hspace{2em}} CaCO_3 \downarrow + 2NaOH}$|$\mathrm{Ca(OH)_2}$ 少量：$\color{red}\mathrm{2NaHCO_3+Ca(OH)_2 \xlongequal{\hspace{2em}} CaCO_3 \downarrow + Na_2CO_3+H_2O}$ $\mathrm{Ca(OH)_2}$ 过量：$\color{red}\mathrm{NaHCO_3+Ca(OH)_2 \xlongequal{\hspace{2em}} CaCO_3 \downarrow + NaOH + H_2O}$| ## $\mathrm{Cl}$ 与 $\mathrm{HClO}

\mathrm{Cl_2}

与 $\mathrm{O_2}$ 的性质类似，$\mathrm{Cl_2}$ 作为一种活泼的非金属单质，喜欢和各种金属点燃。 - 和 $\mathrm{Na}$ 时，有 $\color{orange}\mathrm{2Na + Cl_2 \xlongequal{点燃}2NaCl}$，这个反应的现象是剧烈燃烧，产生明亮黄色火焰，生成白烟，也即 $\mathrm{NaCl}$。 - $\mathrm{Fe}$ 也可以在 $\mathrm{Cl_2}$ 中燃烧，方程式为 $\color{orange}\mathrm{2Fe+3Cl_2 \xlongequal{点燃}2FeCl_3}$，这个反应会生成**棕红色**烟，也即 $\mathrm{FeCl_3}$。需要注意的是，$\mathrm{Fe}$ 与酸反应并不能生成 $\mathrm{FeCl_3}$，因为氢离子的氧化性没有那么强，只能把 $\mathrm{Fe}$ 氧化到 $+2$ 价，生成 $\mathrm{FeCl_2}$，这个例子会拿来做辨析。 - $\mathrm{Cu}$ 也可以在 $\mathrm{Cl_2}$ 中燃烧，方程式为 $\color{orange}\mathrm{Cu+Cl_2 \xlongequal{点燃}CuCl_2}$，现象是生成**棕黄色**烟，要和 $\mathrm{Fe}$ 的区分开。与 $\mathrm{Fe}$ 类似，$\mathrm{CuCl_2}$ 并不能由 $\mathrm{Cu}$ 和 $\mathrm{HCl}$ 反应生成，因为 $\mathrm{Cu}$ 过于不活泼了。 - $\mathrm{H_2}$ 也可以在 $\mathrm{Cl_2}$ 中燃烧，方程式为 $\color{orange}\mathrm{H_2+Cl_2 \xlongequal{点燃}2HCl}$，现象是产生**苍白色**火焰。此外，$\mathrm{H_2}$ 和 $\mathrm{Cl_2}$ 在光照条件下会爆炸，所以反应应该避光进行。 $\mathrm{Cl_2}$ 可以与水反应，发生歧化，$0 \to +1,-1$，反应方程式为 $\color{purple}\mathrm{Cl_2+H_2O \xrightleftharpoons{\hspace {2em}}HCl+HClO }$。这是一个可逆反应。 ### $\mathrm{HClO} :::success[为什么？] 一开始 $\mathrm{c(HCl)=c(HClO)}$。$\mathrm{HClO}$ 分解，产生 $\mathrm{HCl}$ 和 $\mathrm{O_2}$。设一开始 $\mathrm{c(HCl)=c(HClO)}=c_0$，达成反应平衡。分解的 $\mathrm{c(HClO)}=c_1$，则 $c_0^2 \to c_0^2-c_1^2$，浓度商分母变小，整体变大，平衡正移。 ::: ### 84 消毒液与漂白粉 84 消毒液的成分是 $\mathrm{NaCl}$ 和 $\mathrm{NaClO}$，有效成分为 $\mathrm{NaClO}$，制备原理为 $\mathrm{Cl_2}$ 和水反应，方程式为 $\color{purple}\mathrm{Cl_2 + 2NaOH \xlongequal{\hspace{2em}} NaCl + NaClO + H_2O}$。 84 消毒液生效的原理是与水和空气中的 $\mathrm{CO_2}$ 反应，$\color{purple}\mathrm{NaClO+CO_2+H_2O \xlongequal{\hspace{2em}}NaHCO_3+HClO}$。需要注意这里不是直接生成 $\mathrm{Na_2CO_3}$，而是生成 $\mathrm{NaHCO_3}$。 漂白粉的成分是 $\mathrm{CaCl_2}$ 和 $\mathrm{Ca(ClO)_2}$，有效成分是 $\mathrm{Ca(ClO)_2}$。制备原理为 $\mathrm{Cl_2}$ 与 $\mathrm{Ca(OH)_2}$ 反应，方程式为 $\color{purple}\mathrm{2Cl_2+2Ca(OH)_2 \xlongequal{\hspace{2em}} CaCl_2 + Ca(ClO)_2+2H_2O} $。 漂白粉生效的原理是与水和 $\mathrm{CO_2}$ 反应，$\color{purple}\mathrm{Ca(ClO)_2+CO_2+H_2O \xlongequal{\hspace{2em}} CaCO_3+2HClO}$。 84 消毒液和漂白粉失效的原理都是 $\mathrm{HClO}$ 分解，即 $\color{purple}\mathrm{2HClO \xlongequal{\hspace{2em}} 2HCl+O_2 \uparrow}$。