有水生成的置换反应(钠和水反应的相关疑难问题

钠和水反应的相关疑难问题

——薛老师讲化学001

适用人群高一新生 一轮复习时基础薄弱的高三学生

钠与水反应的现象和解释

一般教材中关于钠和水的应的实验是这样做的，切大约黄豆粒大小的钠，投入盛有水的表面皿（或烧杯，水中提前加入酚酞）中。此时会观察到，钠浮在水面上、熔化成一个小球、四处游动并发出嘶嘶的响声、溶液变红。钠之所以浮在水面上说明钠的密度比水要小。因为反应放热且钠的熔点较低，钠才熔化成了一个小球。钠四处游动和嘶嘶的响声都说明反应过程中有气体物质生成。溶液变红则说明有碱性物质生成。

因为参与反应的物质只有钠和水，所以从元素守恒的角度很容易可以分析出碱性物质为氢氧化钠，同样可以比较快的分析出气体物质可能为氧气和氢气，那么到底是哪种气体呢？通过更细致的理论分析再去推断，反应物水中氢元素和氧元素的个数比为二比一，而产物氢氧化钠中氢和氧的个数比为一比一，若气体为氧气则会导致产物中氧原子个数比氢原子个数多，显然不符合原子守恒，气体产物不可能为氧气，而如果是氢气则不存在这个问题。也可通过用小试管收集少量该气体再点燃来观察爆鸣声（或噗的一声）来判读该气体是氧气还是氢气。（当你学习了氧化还原反应以后还可利用电子守恒来判断气体产物是氢气不是氧气。）

钠与酸溶液反应的问题

根据金属活动性顺序表可以判断出钠可以与酸反应置换出氢气，而钠又可以和水反应，那么钠在酸的水溶液反应的时候是先和水反应还是先和酸反应呢？老师肯定讲过是先和酸反应？那么怎么来证明这个结论呢？试想一下如果钠在和稀硫酸反应的过程中是先和水反应，然后氢氧化钠再和硫酸发生中和反应，那么把钠加入到稀硫酸中时反应的速度会比钠和水反应时相同或略小，实验事实是钠与酸溶液反应时比钠与水反应时剧烈的多，自然也就可以判断出钠与酸溶液反应时是先和酸反应，若酸不足则继续和水反应。（随着你后续的学习慢慢也就会明白钠与酸和水反应的本质都是和氢离子反应。）

钠与盐、碱的溶液反应

若按照初中学习的知识，你有可能推导出钠投入到硫酸铜的溶液中后会置换出铜而获得红色固体，而事实是不产生红色固体，却产生了蓝色的沉淀。由此我们可以判断出硫酸铜溶液中加入铜，反应为钠先和水反应生成氢气和氢氧化钠，氢氧化钠与硫酸铜反应生成蓝色的硫酸铜沉淀。

把钠投入到其他盐或碱的水溶液中，因为溶液中有水，钠先与水反应，反应放热、消耗水生成氢氧化钠。后续因为温度升高、水的量减少、有氢氧化钠产生导致溶液反生变化或反应。

据此我们可以推断如果把钠投入到氢氧化钙的饱和溶液中，钠会浮在液面上，四处游动发出嘶嘶的响声，熔化成一个小球，会有白色固体析出。之所以会析出白色固体，是因为钠与水反应放热导致溶液温度升高、消耗水（后续学习后还需要考虑同离子效应）而使氢氧化钙溶液过饱和而析出氢氧化钙。

【化学学科核心素养】宏观辨识和微观探析、证据推理与模型认知