淺談金屬鈉與酸堿鹽水溶液的反應(yīng)

張繼輝

在學(xué)習(xí)金屬鈉的時(shí)候，我們知道金屬鈉不同于初中化學(xué)學(xué)習(xí)中接觸過(guò)的那些金屬（如鐵、鎂、鋁）：金屬鈉能與水劇烈的發(fā)生反應(yīng)。教材上重點(diǎn)講了鈉與水的反應(yīng)，但是鈉與酸溶液、堿溶液、鹽溶液水溶液的反應(yīng)課本上卻沒(méi)有提，而這恰恰卻是考試過(guò)程中經(jīng)常容易涉及的地方，所以就有必要介紹一下鈉與酸溶液、堿溶液、鹽溶液的反應(yīng)。酸溶液、堿溶液、鹽溶液中有大量的水，那如果將金屬鈉投入酸、堿、鹽水溶液中將發(fā)生什么樣的反應(yīng)呢？下面分別介紹一下金屬鈉與水、酸溶液、堿溶液、鹽溶液的反應(yīng)。

一、鈉與水的反應(yīng)

鈉與水反應(yīng)是鈉與堿溶液、鹽溶液反應(yīng)的基礎(chǔ)。通過(guò)做鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，我們觀察到以下現(xiàn)象：鈉浮在水面上，熔成閃亮的小球，鈉在水面上向各個(gè)方向迅速游動(dòng)，發(fā)出“嘶嘶”的響聲，且鈉球很快消失，向水中加入酚酞試液后溶液呈紅色（可以簡(jiǎn)單記為“浮、熔、游、響、紅”）。那為什么會(huì)產(chǎn)生這些現(xiàn)象呢？

通過(guò)分析我們可以得出如下結(jié)論：（1）鈉浮在水面上（即“浮”）的原因是鈉的密度小于水的密度；（2）鈉熔成閃亮的小球（即“熔”）的原因是鈉與水反應(yīng)放熱且鈉的熔點(diǎn)低；（3）鈉在水面上向各個(gè)方向迅速游動(dòng)（即“游”）的原因是反應(yīng)中有氣體生成（經(jīng)后續(xù)檢驗(yàn)及理論分析該氣體是H2）；（4）發(fā)出“嘶嘶”的響聲（即“響”）的原因是反應(yīng)劇烈；（5）向水中加入酚酞試液后溶液呈紅色（即“紅”）的原因是反應(yīng)生成堿性物質(zhì)（根據(jù)原子守恒，判斷出該堿性物質(zhì)是NaOH）。

根據(jù)現(xiàn)象分析，我們可以判斷出來(lái)Na與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2，用化學(xué)方程式表示出來(lái)為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；對(duì)應(yīng)的離子方程式為2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。

二、鈉與酸的反應(yīng)

鈉與稀硫酸、鹽酸等非氧化性酸反應(yīng)時(shí)，鈉是先與水反應(yīng)還是先于酸反應(yīng)呢？鈉首先與酸發(fā)生置換反應(yīng)，過(guò)量的鈉再與水發(fā)生置換反應(yīng)；而不是鈉先與水發(fā)生置換反應(yīng)，生成的NaOH再與酸中和，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。鈉與酸或水的反應(yīng)，本質(zhì)上是一樣的，都是金屬鈉與電離出的H+的反應(yīng)。由于酸比水更易電離出H+，所以相同條件下，等質(zhì)量的鈉與酸或水反應(yīng)時(shí)，鈉優(yōu)先與酸反應(yīng)。例如，（1）鈉投入足量稀鹽酸中，鈉先與酸中的H+反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，離子方程式為2Na+2H+=2Na++H2↑。（2）如果鈉過(guò)量，則是鈉把酸消耗盡之后，再與水反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)有兩個(gè)，化學(xué)方程式為2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

注意：其他能在常溫下與水反應(yīng)的金屬（如K、Ca等）與酸反應(yīng)的原理與鈉相同。

三、鈉與堿溶液的反應(yīng)

由于鈉不與堿反應(yīng)，實(shí)際上是鈉與水的置換反應(yīng)。因?yàn)閴A無(wú)法電離出H+，水則很微弱地電離出H+，所以鈉優(yōu)先與水反應(yīng)，其化學(xué)方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

例如將鈉投入NaOH稀溶液中，現(xiàn)象：和鈉與水反應(yīng)現(xiàn)象相同；（2）實(shí)質(zhì)：鈉與水反應(yīng)，使溶液的堿性更強(qiáng)；（3）化學(xué)方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

需要注意的一點(diǎn)是，鈉與飽和堿溶液反應(yīng)時(shí)，雖然只是鈉與水的反應(yīng)，但是因?yàn)樗南?，?huì)使堿結(jié)晶析出。例如將一小塊金屬鈉投入盛有飽和氫氧化鈉溶液中，發(fā)生的反應(yīng)雖然是鈉與水的反應(yīng)，但是我們會(huì)看到有白色晶體析出。

四、鈉與鹽溶液的反應(yīng)

鈉與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，會(huì)置換出金屬嗎？答案是否定的。

鈉與鹽溶液反應(yīng)時(shí)先與水反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是鈉先與水反應(yīng)，再考慮生成的堿是否與鹽反應(yīng)。它包括兩種情況：（1）如果鹽溶液中的溶質(zhì)與氫氧化鈉不反應(yīng)，只發(fā)生鈉與水的反應(yīng)（如鈉與NaCl溶液等反應(yīng)）。（2）如果鹽溶液中的溶質(zhì)與氫氧化鈉反應(yīng)，則會(huì)發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)（如鈉與CuSO4溶液等反應(yīng)）。所以鈉與金屬鹽溶液反應(yīng)時(shí)，鈉只是與水發(fā)生反應(yīng)，不能置換出金屬單質(zhì)。

1.鈉與NaCl溶液反應(yīng)

由于NaCl不能電離出H+，故實(shí)際上是鈉與溶液中的水反應(yīng)，其化學(xué)方程式為：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑?，F(xiàn)象：與鈉與水反應(yīng)現(xiàn)象一樣，有氣體生成。

2.鈉與CuSO4溶液反應(yīng)

鈉與CuSO4溶液的反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是鈉先與水劇烈反應(yīng)，生成NaOH和H2；生成的NaOH再與CuSO4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成Cu（OH）2和Na2SO4。不只是鈉與水的置換反應(yīng)，更不能認(rèn)為是鈉置換出銅的反應(yīng)（2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，錯(cuò)誤）。上述反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；總反應(yīng)式為：2Na+2H2O+CuSO4=Cu（OH）2↓+H2↑+Na2SO4?，F(xiàn)象：有氣體生成，溶液中有藍(lán)色沉淀生成。

注意：當(dāng)書(shū)寫(xiě)鈉與鹽溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，可以分步書(shū)寫(xiě)，也可以寫(xiě)總反應(yīng)的化學(xué)方程式。

3.鈉與NaHSO4溶液反應(yīng)

在水溶液中NaHSO4完全電離：NaHSO4=Na++H++SO4，NaHSO4溶液顯酸性，即強(qiáng)酸酸式鹽電離產(chǎn)生的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水電離產(chǎn)生的濃度，故鈉與強(qiáng)酸酸式鹽反應(yīng)實(shí)際上是鈉直接與強(qiáng)酸酸式鹽電離出的發(fā)生置換反應(yīng)。其化學(xué)方程式為2Na+2NaHSO4=2Na2SO4+H2↑。離子方程式為2Na+2H+=2Na++H2↑。

4.較不活潑金屬的熔融鹽

由于溶液中都含有水，通常鈉不能從金屬的鹽溶液中直接置換出金屬單質(zhì)；但是，當(dāng)鹽處于熔融狀態(tài)時(shí)，鈉可以直接置換出較不活潑的金屬，例如4Na+TiCl4熔融4NaCl+Ti（金屬鈉用于制取較不活潑的金屬單質(zhì)）。

解答有關(guān)酸、堿、鹽溶液與金屬鈉的反應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)上述規(guī)律分析；在分析鈉與酸、堿、鹽溶液的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，生成H2的量均應(yīng)按鈉與水的反應(yīng)計(jì)算，這樣能簡(jiǎn)化計(jì)算。

（作者單位：河南省永城實(shí)驗(yàn)高中）

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