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鈉與不同濃度的鹽酸反應的實驗研究
【關鍵詞】鈉 鹽酸 濃度
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）03B-0084-01
在中學化學教材中，在學習鈉與水反應的同時，我們還相應地擴展學習鈉與鹽酸的反應，知道鈉與鹽酸反應會生成氯化鈉和氫氣。但是，教材上對鈉和多大濃度的鹽酸反應會生成氯化鈉溶液則沒有明確說明。理論上，鹽酸的濃度越大，反應越劇烈，生成的氯化鈉與氫氣越多。但是，通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，當鹽酸濃度達到某個值時，鈉與鹽酸反應不只生成了氯化鈉溶液，還生成了白色沉淀，且鈉一定量時，隨著鹽酸濃度的增大，生成的白色沉淀也增多。那么，生成的白色沉淀是不是氯化鈉呢？如果是，鹽酸的濃度需要多大，反應才會生成沉淀？由這個問題引發(fā)的思考，使我們做了下面的實驗探究。
一、實驗原理
1.鈉投入鹽酸溶液中，鈉會先與酸中的氯離子反應，生成氯化鈉溶液與氫氣：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑；過量的鈉會進一步與水反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。
2.氯化鈉的溶解度曲線如圖1所示。
從圖1曲線看，氯化鈉的溶解度不大，如果鈉與鹽酸反應生成氯化鈉的量多，氯化鈉會以晶體的形式析出。
二、實驗用品
100mL的小燒杯若干、50mL容量瓶若干、濾紙、鑷子、小刀、50mL的量筒、鈉粒、37%的濃鹽酸溶液、蒸餾水。
三、實驗步驟
1.量取一定量37%的濃鹽酸進行稀釋，移至50mL的容量瓶中，分別配置1mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L的鹽酸溶液。
2.用量筒量取1mol/L的鹽酸溶液20mL放入100mL的燒杯中，用玻璃片蓋住燒杯口，切黃豆大小的金屬鈉，投入鹽酸溶液當中，待反應結束后，再加一塊鈉，以保證鹽酸完全反應，觀察現(xiàn)象。
3.按步驟2讓鈉與不同濃度的鹽酸（包括37%的濃鹽酸，約為12mol/L）反應，觀察現(xiàn)象。
4.將反應后有白色晶體的溶液進行過濾，取濾渣，用適量的乙醇進行洗滌，用硝酸銀檢驗濾液，直至濾液中不含氯離子即停止洗滌。
5.將經(jīng)過洗滌后的固體烘干，取少量放入試管中配成溶液，滴加硝酸銀溶液，觀察現(xiàn)象。
6.取少量的固體進行焰色反應，觀察燃燒時火焰的顏色。
四、實驗現(xiàn)象
五、實驗注意事項
1.因濃鹽酸極易揮發(fā)，鹽酸溶液應現(xiàn)配現(xiàn)用。
2.每次投入的鈉塊不要過大，以免反應過于劇烈。
3.在投入鈉塊的時候人不要過于靠近燒杯。
4.整個實驗用的金屬鈉和濃鹽酸來源相同。
六、實驗現(xiàn)象及解釋
1.將洗滌后的晶體配成溶液，滴加硝酸銀溶液后有白色沉淀生成，說明晶體中有氯離子存在；進行焰色反應時火焰呈黃色，說明晶體中有鈉元素，由此可以知道該晶體是氯化鈉。
2.當鹽酸的濃度大于或等于8mol/L時，隨著鹽酸濃度的增大，產(chǎn)生白色晶體的速率越來越大，量也越來越多，說明鹽酸溶液中氯離子的濃度越大，氯化鈉晶體的析出越快。原因解釋：反應在室溫（30℃）進行，反應后溶液的溫度均升高7℃左右（反應放熱），此時氯化鈉的溶解度約為36.4g，而反應所取的鹽酸溶液為20mL，溶劑水約為20g，在此溫度下，20g水最多能溶解氯化鈉的質(zhì)量為36.4g×20g/100g=7.3g。當用8mol/L的鹽酸20mL時，它與鈉完全反應（鈉的量為足量），生成的氯化鈉的量為0.16mol（約為8.4g），達到了過飽和狀態(tài)，因此氯化鈉以晶體形式析出。
七、結論
鈉與一定濃度的鹽酸溶液反應，生成的氯化鈉會因為溶液中氯離子的飽和而析出，且鈉一定量時，隨著鹽酸濃度增大，氯化鈉析出的速度越快，析出的晶體越多。
（責編 王學軍）
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