2019-2020年高中化學(xué)《鈉、鎂及其化合物》教案10 蘇教版必修1.doc

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2019-2020年高中化學(xué)《鈉、鎂及其化合物》教案10 蘇教版必修1 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解鈉、鎂單質(zhì)的生產(chǎn)原理。 2．能用實(shí)驗(yàn)的方法探索和認(rèn)識(shí)鈉、鎂及其化合物的性質(zhì)。 3．知道離子反應(yīng)的本質(zhì)，學(xué)會(huì)用離子方程式表示溶液中的離子反應(yīng) 4．通過經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，了解實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)物質(zhì)的一般方法。 二、課時(shí)建議 金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用 1課時(shí) 碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用 2課時(shí) 鎂的提取及應(yīng)用 1課時(shí) 三、編寫思路 本單元仍然以海水中的化學(xué)物質(zhì)為研究對(duì)象，著重介紹典型的金屬元素——鈉、鎂的性質(zhì)。通過系列探究實(shí)驗(yàn)，在認(rèn)識(shí)鈉、鎂的性質(zhì)時(shí)，突出了它們之間的性質(zhì)差異，如鈉的金屬活動(dòng)性比鎂強(qiáng)，鈉的還原性比鎂強(qiáng)等。鑒于許多反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的，本單元以鈉、鎂及其化合物的性質(zhì)為載體，引入離子反應(yīng)的概念，并指出溶液中離子濃度的減小使離子反應(yīng)能夠進(jìn)行。 通過本專題第一單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解到從海水中可以得到氯、溴、碘單質(zhì)，氯、溴、碘都是活潑的非金屬。在此基礎(chǔ)上，本單元安排學(xué)生學(xué)習(xí)從海水中得到的金屬鈉和金屬鎂，通過實(shí)驗(yàn)探究鈉、鎂及其化合物的性質(zhì)，使學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)《化學(xué)2》中的元素周期表的知識(shí)提供了一定的基礎(chǔ)，也使學(xué)生感受到化學(xué)物質(zhì)的豐富多彩。 由于鈉、鎂化合物所發(fā)生的反應(yīng)絕大多數(shù)是在溶液中進(jìn)行的，反應(yīng)的本質(zhì)是離子反應(yīng)，如氯化鈉與硝酸銀的反應(yīng)、氯化鎂與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)等。為了使學(xué)生更好地理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，本單元在引導(dǎo)學(xué)生探究鈉、鎂及其化合物性質(zhì)的同時(shí)，向?qū)W生介紹離子反應(yīng)的概念和離子反應(yīng)發(fā)生的條件。這樣安排，既有利于學(xué)生了解鈉、鎂及其化合物的性質(zhì)，又有利于學(xué)生理解離子反應(yīng)的本質(zhì)。 在介紹金屬鈉、鎂的性質(zhì)時(shí)，充分利用第1專題介紹的原子結(jié)構(gòu)的簡單知識(shí)，將鈉、鎂單質(zhì)的金屬活潑性與鈉、鎂的原子最外層的電子排布結(jié)合起來。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到鈉、鎂的金屬活潑性和其性質(zhì)的差異，都是由其原子結(jié)構(gòu)所致的，從而初步形成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)的觀點(diǎn)。 四、教學(xué)建議 《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中與本單元有關(guān)的要求主要有以下幾條： (1)根據(jù)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)，能列舉合金材料的重要應(yīng)用。 (2)知道酸、堿、鹽在溶液中能發(fā)生電離，通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件，了解常見離子的檢驗(yàn)方法。 在本單元的教學(xué)中，首先要充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究這一認(rèn)識(shí)和研究化學(xué)物質(zhì)的方法，引導(dǎo)學(xué)生探究鈉、鎂及其化合物的性質(zhì)，幫助學(xué)生理解電解質(zhì)、離子反應(yīng)等重要的化學(xué)概念。鈉與水的反應(yīng)和金屬鎂與酸的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)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(qiáng)”的結(jié)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(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生感知電解質(zhì)和非電解質(zhì)的區(qū)別，加深對(duì)電解質(zhì)的理解。 在本單元的教學(xué)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生分析推理、綜合歸納的能力。鈉在化學(xué)反應(yīng)中易失去1個(gè)電子，鎂在化學(xué)反應(yīng)中易失去2個(gè)電子，鈉、鎂的原子核外最外層的電子數(shù)分別是1、2，將鈉、鎂在化學(xué)反應(yīng)中失去的電子數(shù)目與鈉、鎂的原子核外最外層的電子數(shù)目建立關(guān)系，需要學(xué)生具有一定的分析推理能力。離子反應(yīng)發(fā)生的條件是離子濃度的減少，建立“離子反應(yīng)的條件”與“離子反應(yīng)中生成沉淀、氣體和難電離的物質(zhì)如水等”的具體離子反應(yīng)的關(guān)系，同樣需要學(xué)生有較強(qiáng)的綜合歸納能力。因此，讓學(xué)生初步形成一定的分析推理、綜合歸納能力是本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)之一。 1．教學(xué)設(shè)計(jì)思路 在“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真設(shè)計(jì)好鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)探究要能達(dá)到下列教學(xué)目標(biāo)：(1)了解鈉的物理性質(zhì)，(2)分析鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物，寫出鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，(3)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析形成結(jié)論。 教材中“鈉與水的反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)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(yīng)的現(xiàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析所得到的結(jié)論記錄下來。 (4)根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，你能確定鈉與水反應(yīng)的生成物嗎?請(qǐng)將你的分析與同學(xué)討論，寫出鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式。 在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)探究方案，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，得到探究的結(jié)論。如圍繞下列表格內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，就能達(dá)到上述要求。 項(xiàng) 目 實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象 結(jié) 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(yīng)的情況： ①反應(yīng)的劇烈程度 ②反應(yīng)中鈉的狀態(tài) ③反應(yīng)中溶液溫度的變化 ④反應(yīng)中溶液顏色的變化 ⑤生成物的狀態(tài) “碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)要處理好以下關(guān)系：一是鈉單質(zhì)與碳酸鈉的關(guān)系，雖然通過化學(xué)反應(yīng)可以將單質(zhì)鈉轉(zhuǎn)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(chǎn)碳酸鈉和金屬鈉的原料都是氯化鈉。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)要緊緊圍繞這一線索進(jìn)行。二是離子反應(yīng)與碳酸鈉的性質(zhì)的關(guān)系，在本單元所介紹的碳酸鈉的性質(zhì)和應(yīng)用中，大多數(shù)都是在水溶液中進(jìn)行的，如碳酸鈉與水的反應(yīng)、碳酸鈉與酸的反應(yīng)、碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鹽沉淀的反應(yīng)等，而這些反應(yīng)的本質(zhì)都是離子反應(yīng)。因此，以碳酸鈉的性質(zhì)探究為載體，在研究碳酸鈉的性質(zhì)的同時(shí)，形成離子反應(yīng)的概念，學(xué)會(huì)離子方程式的書寫，是這一部分內(nèi)容的教材編寫思路，也是教學(xué)設(shè)計(jì)必須遵循的思路。 “鎂的提取及應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以海水中鎂的提取為線索，讓學(xué)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(yīng)和鎂在二氧化碳中的燃燒反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)為載體，讓學(xué)生了解鎂是較活潑的金屬，具有較強(qiáng)的還原性。通過鎂合金的應(yīng)用的信息的收集，讓學(xué)生初步掌握查閱資料的途徑和方法。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)還要注意應(yīng)用學(xué)生已有的鈉原子在化學(xué)反應(yīng)中失去電子的數(shù)目與鈉原子核外最外層電子數(shù)目的關(guān)系的知識(shí)，認(rèn)識(shí)鎂在化學(xué)反應(yīng)中一般都是失去2個(gè)電子的原因。引導(dǎo)學(xué)生將鈉、鎂的性質(zhì)進(jìn)行比較，并分析其性質(zhì)差異，使學(xué)生知道鈉的金屬活潑性比鎂強(qiáng)，這對(duì)學(xué)生以后學(xué)習(xí)元素周期律的知識(shí)是十分有幫助的。 2．教學(xué)設(shè)計(jì)片斷 片斷1 金屬鈉的性質(zhì) [教師活動(dòng)]教師表演化學(xué)小魔術(shù)：“滴水點(diǎn)燈”(課前在酒精燈燈芯里暗藏一小塊鈉，實(shí)驗(yàn)時(shí)用膠頭滴管在燈芯內(nèi)滴一滴水)。 [教師活動(dòng)]教師引導(dǎo)：在剛才的魔術(shù)中，奇妙現(xiàn)象的產(chǎn)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(yīng)，請(qǐng)大家寫出這一化學(xué)方程式，并用單線橋法標(biāo)明反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向。 [學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生書寫電解熔融氯化鈉的過程中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式： [教師活動(dòng)]教師引導(dǎo)：在剛才的小魔術(shù)中，為什么能滴水點(diǎn)燈呢?在小魔術(shù)中金屬鈉的作用是什么?鈉具有哪些性質(zhì)呢?要想知道其中的奧秘，請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)。 [學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。 1．實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)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(tuán)玻璃棉上，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 2．實(shí)驗(yàn)記錄 3．形成結(jié)論 實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象 結(jié)論或化學(xué)方程式 金屬鈉的物理性質(zhì)和在空氣中顏色的變化 金屬鈉與水的反應(yīng) 金屬鈉與氯氣的反應(yīng) 同學(xué)間交流討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)歸納鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。將自己的觀點(diǎn)與同學(xué)交流討論，將與同學(xué)形成的共識(shí)寫下來。 鈉的物理性質(zhì)： 。 鈉的化學(xué)性質(zhì)： 。 [教師活動(dòng)]教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，應(yīng)及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究，并指出學(xué)生的錯(cuò)誤操作，提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)中剩余的鈉必須放回原瓶。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中，分析思考下列問題： (1)金屬鈉為什么應(yīng)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(huì)發(fā)生變化? (3)金屬鈉與水反應(yīng)時(shí)，生成的氣體是什么?用什么樣的實(shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)⑩c與水反應(yīng)生成的氣體收集起來并進(jìn)行檢驗(yàn)? (4)金屬鈉與水反應(yīng)時(shí)為什么滴有酚酞的水溶液的顏色會(huì)變紅? (5)金屬鈉與水的反應(yīng)和金屬鈉與氯氣的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)嗎? [學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生暢所欲言，交流實(shí)驗(yàn)感受，大膽發(fā)表自己的意見。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、推測鈉的性質(zhì). 片斷2 鎂的提取及應(yīng)用 [教師活動(dòng)]向?qū)W生展示或讓學(xué)生觀看有關(guān)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(xué)生活動(dòng)]觀看圖片或錄像，在老師的引導(dǎo)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?nèi)绾螐暮Ｋ刑崛℃V? (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(xué)原理是什么?如何用化學(xué)方程式表示制取鎂的過程? [教師活動(dòng)1教師引導(dǎo)：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(zhì)?請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證你的想法是否正確，并完成你設(shè)計(jì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。 [學(xué)生活動(dòng)]完成在海水中加入石灰乳后得到生成物的實(shí)驗(yàn)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(dòng)]教師啟發(fā)、引導(dǎo)，幫助學(xué)生正確書寫化學(xué)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(dòng)]教師提問：既然我們已經(jīng)提取出了鎂，那么它有哪些性質(zhì)呢? [學(xué)生活動(dòng)]實(shí)驗(yàn)探究鎂的性質(zhì)。 實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象 結(jié)論或化學(xué)方程式 實(shí)驗(yàn)1．取一根擦去氧化膜的鎂條(4～5cm長)，點(diǎn)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(qiáng)光，集氣瓶壁發(fā)燙，瓶內(nèi)壁附著有黑色物質(zhì)和白色物質(zhì)。 2Mg+CO22MgO+C 實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生大量氣泡。 Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ 實(shí)驗(yàn)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(xiàn)像鈉與水反應(yīng)的劇烈現(xiàn)象。 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ [教師活動(dòng)]教師巡視，及時(shí)規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,激發(fā)疑問并將問題做適當(dāng)記錄。 [學(xué)生活動(dòng)]根據(jù)現(xiàn)象推測性質(zhì)，教師參與其中，共同討論。 [教師活動(dòng)]教師引導(dǎo)學(xué)生將鎂與水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及鈉與水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行比較，比較金屬鈉、鎂的金屬活潑性。 [學(xué)生活動(dòng)]學(xué)生交流討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)。 五、疑難解析 1．電解質(zhì) 電解質(zhì)是一類重要的化合物。根據(jù)化合物在熔融狀態(tài)下或水溶液中能否導(dǎo)電，將化合物分成電解質(zhì)和非電解質(zhì)兩大類。電解質(zhì)是在熔融狀態(tài)下或水溶液中能導(dǎo)電的化合物。從本質(zhì)上看，電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離，產(chǎn)生可以自由移動(dòng)的離子，自由移動(dòng)的離子在電場的作用下，能夠產(chǎn)生定向的移動(dòng)。因此，電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷谋举|(zhì)原因是電解質(zhì)能發(fā)生電離。 根據(jù)電解質(zhì)電離程度的不同，可將電解質(zhì)分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。強(qiáng)電解質(zhì)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(qiáng)電解質(zhì)。 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(zhì)。 CH3COOH CH3COO－+H+ 對(duì)電解質(zhì)概念的理解和應(yīng)用，要注意： (1)強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)是相對(duì)的。例如，在一般濃度的水溶液中，醋酸是弱電解質(zhì)，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(shí)，氫氧化鈉是強(qiáng) 電解質(zhì)，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(qiáng)電解質(zhì)，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(yīng) 在水溶液中，有電解質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)一般都是離子反應(yīng)。在水溶液中，電解質(zhì)發(fā)生電離 產(chǎn)生的離子與其他化學(xué)物質(zhì)(或離子)發(fā)生反應(yīng)。如在水溶液中氯化鈉與硝酸銀的反應(yīng)，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(yīng)： Ag++Cl－=AgCl↓ 離子反應(yīng)進(jìn)行的條件是使體系中離子的濃度減小。離子反應(yīng)生成沉淀、產(chǎn)生氣體、生成水等弱電解質(zhì)等能使溶液中離子的濃度減小。 六、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 離子反應(yīng)特點(diǎn) 反應(yīng)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(zhì) 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(yīng) 鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究中，要讓學(xué)生更清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：“浮”(鈉浮在水面上)， “熔”(熔為小球)，“游”(迅速游動(dòng))，“紅”(滴有酚酞的水溶液變紅)。 為了便于收集鈉與水反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用其他的實(shí)驗(yàn)裝置。如用礦泉水瓶、 試管收集，并檢驗(yàn)氫氣。 2．鈉與氯氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) 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?qǐng)D2—7安裝好，加熱金屬鈉。到鈉熔化成光亮的球狀時(shí)，立即通入氯氣，并停止加熱，此時(shí)可看到鈉劇烈燃燒并生成大量白煙，片刻，試管內(nèi)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(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。 反應(yīng)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(jìn)行焰色反應(yīng)，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(xiàn)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(shí)是NaCl。 對(duì)此改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有幾點(diǎn)需要說明：(1)有時(shí)候熔融的鈉跟氯氣接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生黑煙，這是因?yàn)殁c表面的煤油沒除盡，煤油中的碳?xì)浠衔锔葰夥磻?yīng)，游離出了碳。(2)具支試管的支管應(yīng)通到10％的NaOH溶液中，防止過多的氯氣逸散到空氣中。(3)鈉剛?cè)刍瘯r(shí)就要通入氯氣，如果鈉熔化前通入氯氣，鈉的表面會(huì)生成一層氯化鈉；如果鈉熔化后還不通氯氣，鈉的表面會(huì)蒙上一層氧化物薄膜。這兩種情況都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。(4)氯氣最好經(jīng)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(yīng) 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(yīng)完全后，用磁鐵靠在試管壁上，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 該實(shí)驗(yàn)過程中可觀察到下列現(xiàn)象：(1)亞鐵離子的顏色變淺；(2)有大量的氣體產(chǎn)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(jié)果)，鎂與硫酸亞鐵溶液中的氫離子反應(yīng)放出氫氣，但放出氫氣的同時(shí)，鎂也與硫酸亞鐵溶液中的亞鐵離子反應(yīng)而置換出單質(zhì)鐵?；瘜W(xué)方程式如下： Fe+2H+=Fe2+十H2↑ Fe2++Mg=Mg2++Fe 七、習(xí)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)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(yàn)方法。 4．根據(jù)從海水中提取鎂的原理，你認(rèn)為制鎂工廠‘的廠址應(yīng)選在何處? 八、教材習(xí)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(yīng)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(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。Na的熔點(diǎn)為98℃、沸點(diǎn)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(yīng)堆的載熱劑。 (2)鈉單質(zhì)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(duì)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?yàn)檫@種黃光不會(huì)使相紙曝光。 (4)制備鈉的化合物。 2．鎂的用途 在現(xiàn)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(jī)械制造工業(yè)、航運(yùn)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(chǎn)50萬噸鎂仍然滿足不了需要，所以鎂產(chǎn)品開發(fā)的前景是廣闊的。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及鎂用途的不斷擴(kuò)展，有關(guān)專家認(rèn)為鎂今后有可能取代鋁的部分用途，鎂的需求量會(huì)越來越大。電解鎂由于純度高、質(zhì)量好，近十年來，市場價(jià)一直很穩(wěn)定，供不應(yīng)求。 3．食鹽 在日常生活中，習(xí)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(jì)局的統(tǒng)計(jì)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(xiàn)代鹽湖礦加工制得的鹽叫做“湖鹽”；運(yùn)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(shí)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(chǎn)鹽大國，以海水為原料生產(chǎn)的海鹽產(chǎn)量居世界第一位；海鹽、湖鹽和井礦鹽的總產(chǎn)量居世界第二位，僅次于美國。中國的鹽產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)的均衡協(xié)調(diào)，近10余年來內(nèi)地的井礦鹽和湖鹽生產(chǎn)得到較快的發(fā)展，因此海鹽在鹽產(chǎn)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(xué)工業(yè)的基本原料，在農(nóng)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(zhì)，成人體內(nèi)一般約含鈉90g、氯85g，大部分存在于體液中。鈉對(duì)肌肉的收縮、心臟的搏動(dòng)、血液的流通、神經(jīng)信息的傳遞、碳水化合物和蛋白質(zhì)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(nèi)酸堿平衡和滲透壓平衡的作用，又是胃液中電解質(zhì)的主要陰離子，能促生鹽酸，幫助消化。為補(bǔ)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(shí)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(jìn)一步下降或不可測知。食鹽除做調(diào)味品外，尚有調(diào)理作用和藥理功能：食鹽水浴可治療皮疹、風(fēng)濕、慢性貧血；肺出血時(shí)可服數(shù)克鹽水止血；在水銀、溴、碘、鉻等中毒時(shí)，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(guān)物質(zhì)，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(diào)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(xué)工業(yè)最基本的原料之一，被譽(yù)為“化學(xué)工業(yè)之母”。工業(yè)用鹽大部分用于生產(chǎn)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(jī)化合物，還可用于制造各種有機(jī)氯化合物及有機(jī)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(fù)雜有機(jī)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(jìn)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(nóng)業(yè)上可用于選種、施肥等，增加作物產(chǎn)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(chǔ)備必不可少的物質(zhì)，又是換取外匯的重要出口產(chǎn)品。利用鹽水溶液冰點(diǎn)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(nóng)藥等行業(yè)的基本原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)和農(nóng)業(yè)中應(yīng)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(jié)合。據(jù)《世界經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)》報(bào)道，科學(xué)家充滿信心地預(yù)言，在不久的將來以鹽作為新能源的“鹽坡太陽能電池”將會(huì)遍地開花。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，鹽的應(yīng)用范圍愈來愈廣，新的用途將不斷出現(xiàn)。 4．鈉的化合物中的“蘇氏三姐妹” 在奇妙的化學(xué)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(zhì))卻不一樣，對(duì)人類的貢獻(xiàn)(用途)也各不相同。 蘇打是Soda的音譯，化學(xué)式為Na2CO3。它的名字頗多，學(xué)名叫碳酸鈉，俗名除叫蘇打外，又稱純堿或蘇打粉。帶有結(jié)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(xì)粒，易溶于水，水溶液呈堿性。它有很強(qiáng)的吸濕性，在空氣中能吸收水分而結(jié)成硬塊。十水碳酸鈉是無色晶體，室溫下放置在空氣中，會(huì)失去結(jié)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(huì)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(chǎn)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(jì)，它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿并列為基礎(chǔ)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(shí)加一些蘇打可以中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。 小蘇打的化學(xué)式是NaHCO3。它的名字也有多個(gè)，學(xué)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(shí)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(zhì)，使它在生產(chǎn)和生活中有許多重要的用途。在滅火器里，它是產(chǎn)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(shí)，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(gè)結(jié)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(fēng)化而失去結(jié)晶水。在中性、堿性溶液中較穩(wěn)定，在酸性溶液中會(huì)迅速分解： Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2O 大蘇打具有很強(qiáng)的配合能力，能跟溴化銀形成配合物?；瘜W(xué)方程式為： AgBr+2Na2S2O3=NaBr+Na3[Ag(S2O3)2] 根據(jù)這一性質(zhì)，它可以作定影劑。沖洗相片時(shí)，過量的大蘇打跟底片上未感光部分的溴化銀反應(yīng)，轉(zhuǎn)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(qiáng)的還原性，能將氯氣等物質(zhì)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(qū) 在中國化學(xué)工業(yè)史上，有一位杰出的科學(xué)家，他為祖國的化工事業(yè)奮斗終生，并以獨(dú)創(chuàng)的制堿工藝聞名于世界，他就像一塊堅(jiān)硬的基石，托起了中國現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈，這位先驅(qū)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(gè)普通農(nóng)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(xué)校，并到津浦鐵路當(dāng)施工練習(xí)生；1911年，考入北京清華留美學(xué)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(xué)院，1916年畢業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；1919年，他在哥倫比亞大學(xué)獲碩士學(xué)位；1921年，他以《鐵鹽鞣革》的論文獲該校博士學(xué)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(shí)業(yè)家范旭東先生。當(dāng)時(shí)，正值第一次世界大戰(zhàn)后的歐亞交通受阻時(shí)期，中國一向依賴進(jìn)口的洋堿斷了來源，國計(jì)民生受到嚴(yán)重影響。范旭東先生決心在塘沽久大精鹽公司的基礎(chǔ)上創(chuàng)辦永利制堿公司并進(jìn)一步發(fā)展中國自己的制堿工業(yè)，可是苦于當(dāng)時(shí)國內(nèi)沒有專業(yè)人才，于是他發(fā)信給在美國留學(xué)的侯德榜，懇請(qǐng)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(yuǎn)大抱負(fù)，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(shí)現(xiàn)中國人自己制堿的夢(mèng)想，揭開蘇爾維法生產(chǎn)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(jìn)制堿工藝上，經(jīng)過5年艱苦的摸索，終于在1926年生產(chǎn)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(fèi)城舉辦的萬國博覽會(huì)上獲得金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，并被譽(yù)為“中國工業(yè)進(jìn)步的象征”，在1930年瑞士舉辦的國際商品展覽會(huì)上，“紅三角”再獲金獎(jiǎng)，享譽(yù)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(dāng)時(shí)內(nèi)地鹽價(jià)昂貴，用傳統(tǒng)的蘇爾維法制堿成本太高，無法維持生產(chǎn)。為尋找適合內(nèi)地條件的制堿工藝，永利公司準(zhǔn)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(jié)，除了向侯德榜一行高價(jià)勒索外，還提出了種種對(duì)中國人來說是喪權(quán)辱國的條件。為了維護(hù)民族尊嚴(yán)，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(shù)人員一道，認(rèn)真剖析了察安法流程，終于確定了具有自己獨(dú)立特點(diǎn)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(duì)到上?；ぱ芯吭?，與技術(shù)人員一道，研究碳化法氮肥生產(chǎn)新流程并獲得成功，侯德榜是首席發(fā)明人。當(dāng)時(shí)的這種小氮肥廠，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 侯德榜在化工技術(shù)上有三大貢獻(xiàn)。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(xué)，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(xué)會(huì)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(rèn)為制堿工業(yè)的權(quán)威專著，同時(shí)被相繼譯成多種文字出版，對(duì)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(xué)家對(duì)世界文明所作的重大貢獻(xiàn)”。《制堿工學(xué)》是侯德榜晚年的著作，也是他從事制堿工業(yè)40年經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。全書在科學(xué)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(xiàn)給讀者，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界引起強(qiáng)烈反響。 侯德榜為世界化學(xué)工業(yè)事業(yè)所作的杰出貢獻(xiàn)受到各國人民的尊敬和愛戴，英國皇家學(xué)會(huì)聘他為名譽(yù)會(huì)員(當(dāng)時(shí)其國外會(huì)員僅12人，亞洲僅中國、日本兩國各一名)，美國化學(xué)工程師學(xué)會(huì)和美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)，也先后聘他為榮譽(yù)會(huì)員。 6．強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì) 在討論電解質(zhì)溶液時(shí)，常把電解質(zhì)分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。通常認(rèn)為強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中能全部電離為相應(yīng)的離子，而弱電解質(zhì)分子在溶液中部分電離為相應(yīng)的離子，這些離子在溶液中又能結(jié)合成為分子，結(jié)果弱電解質(zhì)在水溶液中建立起電離平衡，這是一種動(dòng)態(tài)平衡。 必須指出的是，強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)都是指在水溶液中。因?yàn)閷?duì)于同一種電解質(zhì)，在水溶液中可能是強(qiáng)電解質(zhì)，在其他溶液中則可能是弱電解質(zhì)。例如，氯化鋰和氯化鉀都是離子晶體，它們?cè)谒芤褐斜憩F(xiàn)為強(qiáng)電解質(zhì)的性質(zhì)，而當(dāng)溶于醋酸或丙酮時(shí)，則表現(xiàn)為弱電解質(zhì)的性質(zhì)。 7．鹽類是否都是強(qiáng)電解質(zhì) 大多數(shù)鹽類是強(qiáng)電解質(zhì)，少數(shù)的鹽有形成共價(jià)鍵的傾向，電離度很小，屬于弱電解質(zhì)。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(chǎn)生較大的變形，引起了鍵的性質(zhì)的變化，它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)不如離子晶體那樣高。 HgCl2 CdI2 熔點(diǎn)／℃ 276 388 沸點(diǎn)／℃ 302 713 實(shí)驗(yàn)證明，氯化汞的水溶液幾乎不導(dǎo)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(xiàn) 鋰的發(fā)現(xiàn) 1817年，瑞典的化學(xué)家阿爾費(fèi)德森(Arfvedson．J．A．1792～1841)在分析一種礦物時(shí)發(fā)現(xiàn)，得出的已知成分只有96％，那么其余的4％到哪兒去了呢?他經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，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(xiàn)的，他就取名為“鋰”(希臘文“巖石”之意)。不久，阿爾費(fèi)德森又在其他礦物中發(fā)現(xiàn)了這種元素。另一位著名的瑞典化學(xué)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(xiàn)了鋰。 1855年，德國化學(xué)家本生(Bunsen．R．W．1811—1899)和英國化學(xué)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(xiàn) 1807年，英國化學(xué)家戴維用電解法發(fā)現(xiàn)了鈉和鉀元素。1806年，戴維開始進(jìn)行電化學(xué)研究。他用250對(duì)金屬板制成了當(dāng)時(shí)最大的伏打電堆，以便產(chǎn)生強(qiáng)大的電流。最初，他將碳酸鉀的飽和溶液進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(gè)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(xiàn)陰極上有強(qiáng)光產(chǎn)生，陰極附近產(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)過來，仍然在陰極上發(fā)現(xiàn)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(xiàn)，欣喜若狂。他把這種金屬顆粒投入水中，開始時(shí)它在水面上急速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出嘶嘶的聲音，然后燃燒放出淡紫色的火焰。他確認(rèn)自己發(fā)現(xiàn)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(gè)星期的緊張實(shí)驗(yàn)，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(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上公布了發(fā)現(xiàn)鉀、鈉的經(jīng)過。暴風(fēng)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(xiàn) 1859年，本生和基爾霍夫開始共同探索通過辨別焰色進(jìn)行化學(xué)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(yuǎn)鏡和三棱鏡連在一起，設(shè)法讓光線通過狹縫進(jìn)入三棱鏡分光，這就是第一臺(tái)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(zhì)。本生在接物鏡一邊灼燒各種化學(xué)物質(zhì)，基爾霍夫在接目鏡上邊進(jìn)行觀察、鑒別和記錄。他們發(fā)現(xiàn)用這種方法可以準(zhǔn)確地鑒別出各種物質(zhì)的成分。 本生認(rèn)為：分析吸收光譜能夠測定天體物質(zhì)和地球上的物質(zhì)的化學(xué)組成，還可以用來發(fā)現(xiàn)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(jìn)行光譜分析。當(dāng)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(lán)線。他們進(jìn)行查對(duì)，發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)已知元素中，沒有一種元素能在光譜的這一部分顯現(xiàn)出這兩條藍(lán)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(lán)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(xiàn)銫的這天是1860年5月10日。 1861年2月23日，本生和基爾霍夫?qū)⑻幚碓颇傅V所得的溶液，加入少量氯化鉑，即產(chǎn)生大量沉淀，在分光鏡上鑒定這種沉淀時(shí)，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(yàn)一遍。他們發(fā)現(xiàn)，隨著洗滌次數(shù)的增加，從分光鏡中觀察到的鉀的光譜線逐漸變?nèi)?，最后終于消失，同時(shí)又出現(xiàn)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(xiàn)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?yàn)樗馨l(fā)射強(qiáng)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(yù)言且被證實(shí)的元素鎵、鈧、鍺等都是用光譜分析法發(fā)現(xiàn)的。 鈁的發(fā)現(xiàn) 鈁是由帕雷伊(Perey．M．巴1909～1975)在鈾的天然放射系中發(fā)現(xiàn)的。帕雷伊是法國核化學(xué)家，一個(gè)工業(yè)家的女兒，畢業(yè)于巴黎理學(xué)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(xué)生涯。1940年遷到斯特拉斯堡大學(xué)，1949年任核化學(xué)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(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)除了意料中的p粒子外，還放出。粒子。而。粒子是相對(duì)原子質(zhì)量為4的氦核，這就意味著帕雷伊已發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)為223的核素。進(jìn)一步的研究表明，它就是那個(gè)原子序數(shù)為87的元素。她開始叫它錒，但在1945年命名它為鈁(Francium)以紀(jì)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(yīng)用略 7、（1）Cl2+2I－=2Cl－+I2 （2）可用淀粉檢驗(yàn) 8、（1）4.116106 L （2）21.5 t 9、（1）置換反應(yīng)，是氧化還原反應(yīng)　　氧化劑：CO2　還原劑：Mg ?。?）復(fù)分解反應(yīng)　　CO32－+Ba2+ = BaCO3↓ 　（3）氧化還原反應(yīng)　　Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O 氧化劑：Cl2　還原劑：Cl2 ?。?）復(fù)分解反應(yīng)　　HCO3－+H+=H2O+CO2↑ 10、略