鈉和水反應的相關疑難問題

——薛老師講化學001

适用人群：高一新生 一輪複習時基礎薄弱的高三學生

鈉與水反應的現象和解釋

一般教材中關于鈉和水的應的實驗是這樣做的，切大約黃豆粒大小的鈉，投入盛有水的表面皿（或燒杯，水中提前加入酚酞）中。此時會觀察到，鈉浮在水面上、熔化成一個小球、四處遊動并發出嘶嘶的響聲、溶液變紅。鈉之所以浮在水面上說明鈉的密度比水要小。因為反應放熱且鈉的熔點較低，鈉才熔化成了一個小球。鈉四處遊動和嘶嘶的響聲都說明反應過程中有氣體物質生成。溶液變紅則說明有堿性物質生成。

因為參與反應的物質隻有鈉和水，所以從元素守恒的角度很容易可以分析出堿性物質為氫氧化鈉，同樣可以比較快的分析出氣體物質可能為氧氣和氫氣，那麼到底是哪種氣體呢？通過更細緻的理論分析再去推斷，反應物水中氫元素和氧元素的個數比為二比一，而産物氫氧化鈉中氫和氧的個數比為一比一，若氣體為氧氣則會導緻産物中氧原子個數比氫原子個數多，顯然不符合原子守恒，氣體産物不可能為氧氣，而如果是氫氣則不存在這個問題。當然也可通過用小試管收集少量該氣體再點燃來觀察爆鳴聲（或噗的一聲）來判讀該氣體是氧氣還是氫氣。（當你學習了氧化還原反應以後還可利用電子守恒來判斷氣體産物是氫氣不是氧氣。）

鈉與酸溶液反應的問題

根據金屬活動性順序表可以判斷出鈉可以與酸反應置換出氫氣，而鈉又可以和水反應，那麼鈉在酸的水溶液反應的時候是先和水反應還是先和酸反應呢？老師肯定講過是先和酸反應？那麼怎麼來證明這個結論呢？試想一下如果鈉在和稀硫酸反應的過程中是先和水反應，然後氫氧化鈉再和硫酸發生中和反應，那麼把鈉加入到稀硫酸中時反應的速度會比鈉和水反應時相同或略小，然而實驗事實是鈉與酸溶液反應時比鈉與水反應時劇烈的多，自然也就可以判斷出鈉與酸溶液反應時是先和酸反應，若酸不足則繼續和水反應。（随着你後續的學習慢慢也就會明白鈉與酸和水反應的本質都是和氫離子反應。）

鈉與鹽、堿的溶液反應

若按照初中學習的知識，你有可能推導出鈉投入到硫酸銅的溶液中後會置換出銅而獲得紅色固體，而事實是不産生紅色固體，卻産生了藍色的沉澱。由此我們可以判斷出硫酸銅溶液中加入銅，反應為鈉先和水反應生成氫氣和氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸銅反應生成藍色的硫酸銅沉澱。

把鈉投入到其他鹽或堿的水溶液中，因為溶液中有水，鈉先與水反應，反應放熱、消耗水同時生成氫氧化鈉。後續因為溫度升高、水的量減少、有氫氧化鈉産生導緻溶液反生變化或反應。

據此我們可以推斷如果把鈉投入到氫氧化鈣的飽和溶液中，鈉會浮在液面上，四處遊動發出嘶嘶的響聲，熔化成一個小球，同時會有白色固體析出。之所以會析出白色固體，是因為鈉與水反應放熱導緻溶液溫度升高、消耗水（後續學習後還需要考慮同離子效應）而使氫氧化鈣溶液過飽和而析出氫氧化鈣。

【化學學科核心素養】宏觀辨識和微觀探析、證據推理與模型認知

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