钠及不同浓度盐酸反应实验研究
甘庆华
(广西柳州市铁二中学 545007)
摘要 钠及不同浓度盐酸反应,当盐酸浓度达到一定值时,会生成白色晶体,且钠一定量时,随着盐酸浓度增大,白色晶体量也随之增多。 关键词 钠 盐酸 白色晶体
在中学化学教材中,在学习钠及水反应同时我们还相应地扩展学习钠及盐酸反应,知道钠及盐酸反应会生成氯化钠和氢气。但对钠和多大浓度盐酸反应会生成氯化钠溶液则没有明确说明。理论上,盐酸浓度越大反应越剧烈,生成氯化钠及氢气越多,但通过实验我们发现,当盐酸浓度达到某个值时,钠及盐酸反应时不只生成了氯化钠溶液,还生成了白色沉淀,且钠一定量时,随着盐酸浓度增大,生成白色沉淀越来越多,那生成白色沉淀是不是氯化钠呢?如果是,盐酸浓度需要多大才会生成沉淀?由这个问题引发思考我们做了下面实验探究。
一、实验原理
1.钠投入到盐酸性溶液中,钠会先及酸中氢离子反应,钠及盐酸反应生成氯化钠溶液及氢气:2Na+2HCl=2NaCl+ H2↑,过量钠会进一步及水反应:2Na+2H2O=2NaOH+ H2↑。
2.氯化钠溶解度曲线
图1 氯化钠溶解度曲线图
从上图曲线看,氯化钠溶解度不大,如果钠及盐酸反应生成氯化钠量多,氯化钠会以晶体形式析出。 二、实验用品
100mL小烧杯若干、50mL容量瓶若干、滤纸、镊子、小刀、50mL量筒、
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钠粒、37%浓盐酸溶液、蒸馏水。 三、实验步骤
1.量取一定量37%浓盐酸进行稀释,移至50mL容量瓶中,分别配置1mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L盐酸溶液。
2.用量筒量取1mol/L盐酸溶液20mL放于100mL烧杯中,用玻璃片盖住烧杯口,切黄豆大小金属Na,投入盐酸溶液当中,待反应结束后,再加一块钠,以保证盐酸完全反应,观察现象。
3.按步骤(2)进行钠及不同浓度盐酸(包括37%浓盐酸,约为12mol/L)反应,观察现象。
4.将反应后有白色晶体溶液进行过滤,取滤渣,用适量乙醇进行洗涤,用硝酸银检验滤液,直至滤液中不含氯离子即停止洗涤。
5.将经过洗涤后固体进行烘干,取少量试管中配成溶液,滴加硝酸银溶液,观察现象。
6.取少量固体进行焰色反应,观察燃烧时火焰颜色。 四、实验现象
表1 钠及不同浓度盐酸反应实验现象
盐酸浓度/(mol/L) 1 3 4 6 7 8-12 有少量白色晶体出现,震荡后消失,其余现象同上 均有白色晶体生成,且随盐酸浓度增加,生成晶体速率增加,量增多;反应后震荡,晶体不溶解;其余现象同上。 (注:每次所用钠块大小都约相等,方便比较;——表示没有这步操作)
均有白色沉淀 火焰为黄色 钠及盐酸反应 浮、游、熔、响、Na块着火,产生大量白烟,反应后溶液为澄清无色 实验现象 滤液滴加AgNO3 —— —— 焰色反应 五、实验注意事项
1.因浓盐酸极易挥发,各体系盐酸溶液应现配现用。 2.每次投入钠块不要过大,以免反应过于剧烈。 3.在投入钠块时候不要过于靠近烧杯。 4.整个实验用金属钠和浓盐酸来源相同。
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六、实验现象及解释
1.将洗涤后晶体配成溶液,滴加硝酸银溶液有白色沉淀生成,说明固体中有氯离子存在;进行焰色反应时火焰呈黄色,说明晶体中有钠元素,由此可以知道该固体是氯化钠。
2.当盐酸浓度大于或等于8mol/L时,随着盐酸浓度增大,产生白色晶体速率越来越快,量也越来越多,说明盐酸溶液中氯离子浓度越大,氯化钠晶体析出越快。原因解释:反应在室温(30℃)进行,反应后溶液温度均升高7℃左右(反应放热),此时氯化钠溶解度约为36.4g,而反应所取盐酸溶液为20mL,溶剂水约为20g,在此温度下,20g水最多能溶解氯化钠质量为36.4g×20g /100g=7.3g。当所用盐酸为20mL,8mol/L时,及钠完全反应(钠量为足量),生成氯化钠量为0.16mol(约为8.4g),达到了过饱和状态,因此氯化钠以晶体形式析出。
七、结论
钠及一定浓度盐酸溶液反应,生成氯化钠会因为溶液中氯离子饱和而析出,且钠一定量时,随着盐酸浓度增大,氯化钠析出速度越快,析出晶体越多。
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钠和盐酸的反应
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