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2024/1/15 17:31:00
>>高三化学一轮复习“氯化钠”

氯化钠是食盐的主要成分,前一阵子,日本开始向大海中排放福岛核污染水,这是一种不负责任的行为,首先对海洋中的生物造成影响,随后就会影响到人类,大自然母亲看到自己的孩子们肆意破坏自己生存的环境,一定非常心痛。

第一次排放的那几天,我关注到买菜的时候,超市开始打包很多袋食盐,10袋一起售卖,人们有了恐慌情绪,如果你了解中国食盐的来源和可再生的特点,就不会恐慌了。中国的食盐产品结构,87%是井矿盐,海盐占10%,湖盐占3%,储量丰富,完全不用担心。

氯化钠,学生们很熟悉,遇到它的情境也很多,我从以下几个方面和学生一起梳理。

一、主干知识

1氯化钠的存在和用途

常见的用途,第一,工业用途,例如,电解饱和食盐水可以制得氯气、氢气、氢氧化钠,电解熔融的氯化钠可以制备金属钠和氯气,将氯气和氢气点燃可以制取氯化氢,溶于水就是盐酸,氯气溶于氢氧化钠溶液中制备漂白液,氯气溶于石灰乳中可以制备漂白粉。

第二,调味剂,做菜的时候,放盐可以调味,腌制的腊鱼、腊肉、咸菜等,都放了食盐。这里顺便说一句,加碘食盐,我国主要是添加碘酸钾,也有碘化钾、碘化钠等,碘元素对人体的作用,可以看看专门的文献,碘酸钾不能在太高的温度下使用,否则也会分解而损失,还有抗结剂,有一种六氰合亚铁酸钾,曾有段时间也被谣言选中,你们现在学习了配合物的知识,知道配离子很稳定,很低的剂量,不会对人体造成危害,但是还是建议,做菜的时候,特别是高温爆炒,不要在最高温度下放盐,可以在起锅前放盐。

第三,我们曾两次遇到使用食盐进行盐析的情境,例如,油脂的碱性水解,油脂水解出的高级脂肪酸钠盐,是一种胶体,加入食盐,提供电解质,可以聚沉,产生肥皂浮渣;还有鸡蛋清的盐析,蛋白质遇见轻金属,溶解度下降而析出,可以实现蛋白质的提纯。

第四,静脉注射0.9%的生理盐水,用于临床治疗和生理实验,用于失钠、失水、失血的情况下。

第五,公路除雪。当温度降到0℃左右,地面结冰,会导致车轮打滑,产生危险,如果往冰雪上撒上一些电解质,如氯化钠、醋酸钠等,可以降低溶液的熔点,不过过量的使用也会有副作用,因为电解质会加速桥梁的电化学腐蚀。

还有几个应用,在实验室制备氯气的时候,使用饱和食盐水除去混在氯气中的氯化氢杂质;在电石与水反应制备乙炔的时候,使用饱和食盐水代替水,可以降低反应的剧烈程度;铁钉的电化学腐蚀,若是用饱和食盐水浸泡,则发生吸氧腐蚀,封闭环境下气压下降,导致红墨水的液面上升。

2氯化钠的结构  

氯化钠是离子晶体,氯化钠的晶胞中,钠离子有4个,分布在8个顶点(八分之一)和6个面心(二分之一),氯离子也是4个,分布在12条棱的棱心(四分之一)和体心。如果晶胞参数是a nm,距离钠离子最近的氯离子有6个,距离都是0.5a nm,而同种离子之间的距离是二分之根号二a nm。如果将后面左下方的钠离子看作三维坐标的0点,往前x轴,往右y轴,往上z轴,则每一个离子的原子坐标也很容易找,同学们可以自己选择一个离子来表达。最后,求算该晶体的密度,现在是各类试题中考试频率最高的一问,按照ρ=NM/(VNA)去计算即可,通常只需要列出计算式。这里的体积,看清楚晶胞参数的单位是nm还是pm,与cm的换算,一个数量级是-7,一个是-10

3氯化钠的物理性质

氯化钠是一种无色晶体或者白色粉末,熔点801℃,沸点1465℃,室温下,100g水中可以溶解35.9g

4氯化钠的化学性质

氯化钠的化学性质,并不算多,同学们和老师一起归纳,主要有以下几种比较常见:1)氯化钠和硝酸银反应,产生白色沉淀氯化银;2)侯氏制碱法中,向饱和食盐水中先通入氨气至饱和,再通入过量二氧化碳,即可制得碳酸氢钠沉淀;3)惰性电极电解熔融的氯化钠,阳极得到氯气,阴极得到金属钠;4)惰性电极电解饱和食盐水,阳极得到氯气,阴极得到氢气和氢氧化钠溶液;5)浓硫酸和氯化钠固体加热,利用硫酸的高沸点可以制备低沸点的氯化氢气体。

关于第5个反应,我问同学们,可以用同样的方法制备碘化氢气体吗?只需要把氯化钠换成碘化钾就可以了吧?但是考虑到碘离子的还原性和浓硫酸的强氧化性,恐怕不能得到碘化氢,倒得到了碘单质,所以,需要换一个高沸点、弱氧化性的酸,同学们通过筛选,找到了浓磷酸,这就是知识的迁移。

二、微考点

1沉淀溶解平衡

学生计算了室温下氯化银溶在水中,以及溶于饱和食盐水中的溶解度,发现在氯化钠溶液中,氯化银的溶解度小了很多,但是溶度积常数Ksp却不变。

有一道高考题,说的是:氯离子、溴离子、碘离子、铬酸根离子,都可以和银离子产生沉淀,颜色分别是白色、淡黄色、黄色和砖红色,当混合溶液中四种阴离子浓度均为0.1mol/L时,往其中滴加某浓度的硝酸银溶液,谁先沉淀呢?是不是看溶度积常数的大小就可以判断呢?同种类型的沉淀,像氯化银、溴化银、碘化银可以,但是铬酸银和它们不同,这时候,我们可以通过溶度积常数进行计算,看四种离子沉淀所需要的银离子的最低浓度,越小的越早沉淀。

接着,我们讨论了如果让氯化银的沉淀溶解平衡发生移动的方法。首先,向正向移动,可以通过升温、加水,加入氨水和银离子配位、加入溴离子、碘离子或硫离子等生成更难溶解的沉淀、加入次氯酸等强氧化剂将氯离子氧化等;而让平衡向析出沉淀的方向移动,可以蒸发浓缩、降温、通入氯化氢气体、加入硝酸银固体等。

有一种计算题,例如,沉淀转移反应后,求算两种离子的浓度之比。氯化银和溴离子转化为溴化银和氯离子, 求算氯离子和溴离子的浓度之比,其实也是该转化的平衡常数,这两种沉淀都在的情况下就比较好办,只需要将分子分母同时乘以银离子的浓度,转换为氯化银和溴化银的溶度积常数之比,自然得出一个大于1的比值,如果两种沉淀溶度积常数差别越大,则比值也越大。

沉淀滴定,也有滴定曲线,曲线上的点,都满足溶度积常数的关系,滴定突跃的中点,就是恰好反应的终点,无论用浓度还是浓度的正负对数表示,都不成问题,甚至还有和pH关联的,只要温度不变,平衡常数不表。

2海水淡化

电渗析法,可以参考氯碱工业,蒸馏法,是最古老的方法,离子交换法,使用离子交换柱,阳离子交换柱,可以将各种阳离子留下,用氢离子代替之,阴离子交换柱,将各种阴离子留下,用氢氧根代替之,注意离子交换时,电荷是守恒的,但离子数量不一定相同,如两个氢离子换一个钙离子。

3溶液的配制

以氯化钠为例,配制一定物质的量浓度的溶液,是高中重要的基础实验,每一处操作的细节,都要明了。计算,固体称质量,液体量取体积,溶解时使用烧杯和玻璃棒,不要在容量瓶中进行有热量变化的操作,也不要用玻璃棒在容量瓶中敲击,像浓硫酸、氢氧化钠固体在溶解和稀释时会放热,冷却至室温后再转移到容量瓶中,转移时也需要用玻璃棒引流,玻璃棒时刻要将下端伸到容量瓶的刻度线以下,这个容量瓶颈部很长很细,操作的时候要小心,以防容量瓶倾倒在实验台上。

转移后的烧杯,洗涤三次,每次的洗涤液也要转移到容量瓶中,最好转移后,将容量瓶振摇一下,使上下部的密度不同的溶液混合均匀,减小体积误差。

转移后,液面离刻度线还是很遥远,可以用玻璃棒引流,注入蒸馏水定容,到液面离刻度线2~3厘米的时候,再改用胶头滴管滴加,直至液面、刻度线相切。观察液面的时候,视线与刻度线、凹液面的最低处(汞则为凸液面的最高处)相切。

最后,盖好瓶塞,反复颠倒上下摇匀。发现液面下降是正常的,不要再往里面添加水。贴标签,注明配制的溶液及其浓度,还有配制时间。容量瓶不是用来长期储存溶液的,只是临时配制溶液的。

误差分析,把握实际用量和计算所用的数据之间的大小关系,在分子上还是分母上。

4粗盐提纯

粗盐过滤去掉难溶杂质后,主要涉及到镁离子、钙离子、硫酸根离子等的除杂,选择最合适的沉淀剂除杂即可,氯化钡可以除硫酸根离子,氢氧化钠可以除镁离子,碳酸钠可以除钡离子和钙离子,过滤后,加入盐酸除去碳酸根离子和氢氧根离子,蒸发结晶可以得到氯化钠。

粗盐提纯给我们一种解答工艺流程题的思路,各类杂质的分离,就是要实现同一项转移到不同项中,固液分离的过滤,液液分离的分液或蒸馏,还有萃取、反萃取,重结晶等。

5硝酸钾和氯化钠的相互除杂

硝酸钾的溶解度随温度变化很大,氯化钠的溶解度受温度影响小,如果互为杂质要怎么除杂呢?就是自己用最合适的方式离开。硝酸钾中的杂质是氯化钠,就用降温结晶法,氯化钠中的硝酸钾杂质则使用蒸发结晶、趁热过滤。

三、题型训练

我主要是选择了2007-2023年的高考题的选择题,找到所有与氯化钠相关的考点,归类进行解答。

方程式正误,主要集中在电解饱和食盐水的离子方程式或化学方程式的书写。

NA题,问氯化钠固体或溶液的离子数,电子数等。

电化学,素材很多,只要你记住最基本的电化学模型,原电池的负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应,电子流向为负极-外电路-正极,电流相反,一般,负负正正;电解池,阴得阳失,阳离子去阴极,阴离子来阳极,放电顺序强者优先。整个电路中电荷守恒,一般这样的题目,起点高,落点低。

元素化合物,也集中在氯碱工业及粗盐提纯方面考察。

化学与STSE、文化自信、科技自信、化学用语也有涉及,不难。

结构与周期,钠和氯是高频考察对象。钠元素,在短周期中,钠原子,半径最大的原子、最外层只有一个电子、最高价氧化物对应的水化物碱性最强、氢氧化钠与氢氧化铝及高氯酸的两两可以反应等;氯元素,有最强的高氯酸等。题干中原子序数依次递增,还是原子半径依次减小,看清楚。

实验题,涉及到氯化钠的非常多,大部分是配制溶液、金属的电化学腐蚀、离子检验,好几处涉及到氯化银和碘化银的Ksp大小比较,让氯离子和碘离子去竞争少量的银离子,谁先沉淀谁就小。

我们能想到的毕竟有限,世界上物质太多了,我们不用每一种都研究这么仔细。我们只是通过对氯化钠的研究,构建一个研究模型,以后碰见其他物质,也有方向可以参考。

张伟 | 阅读全文 | 回复(0) | 引用通告 | 编辑
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