例談化學實驗室中常見鈉\\鉀化合物的選用

　　摘要：一些組成類似的鈉、鉀化合物，其性質也具有相似性。本文試圖通過比較常見鈉、鉀化合物性質的差異性，來說明這些化合物在中學化學實驗中的使用情況。希望能對廣大同行在認識物質共性的同時了解物質的特性提供一些幫助。
　　關鍵詞：化學實驗；常見鈉鹽；常見鉀鹽
　　文章編號：1005－6629(2012)2－0043－02　中圖分類號：G633.8　文獻標識碼：B
　　鈉和鉀同為IA族的元素，而且兩者在元素周期表中的位置相鄰，它們的單質及其同類化合物之間的理化性質都比較相似，在中學階段會用到多種鈉和鉀的化合物來進行實驗。但筆者不禁要問：為什么在中學化學實驗室常備有高錳酸鉀而不易找到高錳酸鈉?為什么中學化學實驗中常用到氯酸鉀而很少用到氯酸鈉?……
　　本文試通過分析鈉、鉀的化合物性質的相似性和差異性，來揭秘它們在中學化學實驗中的應用情況，以回答開篇提出的問題，供同行參考。
　　1、常用高錳酸鉀而少用高錳酸鈉
　　高錳酸鉀是中學化學實驗中應用十分廣泛的藥品。它主要用于實驗室制取氧氣、配制具有強氧化性的酸性高錳酸鉀溶液等等。高錳酸鈉和高錳酸鉀一樣是紅紫色到暗紫色的結晶或粉末，兩者化學性質相似。
　　高錳酸鉀的在240℃就會發生分解，比較適合于實驗室制取氧氣。但高錳酸鈉易潮解，不容易得到無水化合物，常以NaMnO·3HO的形式存在，因其熔點只有36℃，稍微加熱便會熔化。室溫下加熱高錳酸鈉固體時，一開始試管口應略低于試管底部，很快當固體開始熔化時又要立刻改變試管擺放方式，使試管口高于試管底部，操作較為麻煩，而這種非常規的操作不利于學生掌握固體藥品加熱的操作要領。
　　所以，實驗室制取氧氣時常用高錳酸鉀固體而很少用高錳酸鈉固體，但在用于強氧化劑時，通常情況下可用高錳酸鈉替代高錳酸鉀。
　　2、常用氯酸鉀而少用氯酸鈉
　　氯酸鉀、氯酸鈉的化學性質十分相似，兩者在加熱時、在酸性溶液中或用硫酸銅等作催化劑時都是強氧化劑。氯酸鉀的熔點是368℃，加熱到400℃以上時發生分解產生氧氣(有催化劑時分解溫度更低)；氯酸鈉的熔點為261℃，加熱到300℃以上時發生分解產生氧氣，似乎兩者都適合于實驗室制取氧氣。
　　但氯酸鈉很容易吸收空氣中的水分而潮解、進而結塊，一旦藥品結塊后取用較為不便、若結塊較大使用前還應將藥品粉碎(粉碎時若操作不當可能有爆炸的危險)，這應該是導致氯酸鈉晶體很少用于實驗室制取氧氣的主要原因。
　　3、常用重鉻酸鉀而少用重鉻酸鈉
　　重鉻酸鉀和重鉻酸鈉都是強氧化劑，兩者的其他化學性質也十分相似。
　　重鉻酸鉀在低溫下的溶解度極小，又不含結晶水，很容易通過重結晶法制得極純的重鉻酸鉀，故常作為分析化學中的基準試劑。而重鉻酸鈉在水中的溶解度很大，并易潮解而形成結晶水合物NaCrO·2HO，在工業中還依據重鉻酸鉀和重鉻酸鈉在同一溫度下溶解度的差異，用重鉻酸鈉與氯化鉀或硫酸鉀進行復分解反應而制得重鉻酸鉀。因而，在實驗室中重鉻酸鉀比重鉻酸鈉應用廣泛。
　　4、碳酸鈉與碳酸鉀的使用
　　教師在講解氯離子檢驗時，往往會演示以下對比實驗：取兩支潔凈的試管，分別取等體積的氯化鈉溶液和碳酸鈉溶液，在兩支試管中分別先滴入硝酸銀溶液后，再滴入足量稀硝酸。在碳酸鈉溶液與硝酸銀溶液反應生成的淡黃色沉淀中逐滴加入過量稀硝酸時，只有部分沉淀溶解，總會剩下一些不能溶解的白色渾濁物，就算用分析純的碳酸鈉和蒸餾水配制成的碳酸鈉溶液進行實驗，也會有少許可見的沉淀物。若改用分析純的碳酸鉀代替碳酸鈉做對比實驗，生成的淡黃色碳酸銀沉淀可以完全溶解，使溶液變得澄清。這主要是因為碳酸鈉和碳酸鉀的生產工藝不同。
　　當前，碳酸鈉的生產工藝主要有兩種。一種是候氏制堿法：用食鹽、氨水、二氧化碳為原料，于室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉，將它加熱，即分解為碳酸鈉，這是當前生產碳酸鈉的最主要方法。另一種是重結晶法：從自然界的一些富含碳酸鈉的水體中，通過重結晶法得到碳酸鈉。這兩種方法制得的碳酸鈉中都會含有氯化鈉，就算是分析純的碳酸鈉中也難以避免的混有少量氯化鈉。硝酸銀是一種靈敏試劑，只要有微量氯離子存在，就有明顯的渾濁現象(氯化銀的溶度積常數K＝1.6×10^－10)。目前碳酸鉀的生產主要采用呂布蘭法、電解法、離子交換法等，其中一些方法可制得含氯化物更少的碳酸鉀。
　　所以，建議在演示氯離子檢驗的對比實驗時選用分析純的碳酸鉀來代替碳酸鈉。
　　5、氫氧化鈉和氫氧化鉀的使用
　　從堿的通性來講，氫氧化鈉和氫氧化鉀具有很大程度的相似性，兩者在大多數情況下可以互換使用。而在中學化學實驗中氫氧化鈉通常比氫氧化鉀使用得多一些，主要原因是：其一，氫氧化鈉通常比氫氧化鉀便宜；再者，氫氧化鉀的固體具有極強的吸水性，在空氣中極易潮解，其吸收二氧化碳的能力也強于氫氧化鈉。所以，氫氧化鉀固體的保存條件比氫氧化鈉固體更為苛刻。這些原因導致氫氧化鉀在中學化學實驗中的應用受到一些限制。
　　6、硝酸鉀和硝酸鈉的使用
　　硝酸鉀和硝酸鈉都是易溶于水的鹽類物質。在九年級下冊(人教版，2006年版)教材中，講解溶解度這一課題時有如下的實驗：把較多量硝酸鉀溶于室溫時的水中，將制得的硝酸鉀飽和溶液升溫，集聚在溶液底部的大量硝酸鉀會完全溶解。該實驗有助于學生從感性的角度建立(不)飽和溶液的概念，為后繼課程中講解溶解度的概念及溶解度曲線埋下伏筆。
　　查閱教材可知，0℃時硝酸鉀的溶解度為13.3 g/100克水，在100℃時硝酸鉀的溶解度為246 g/100克水，溶解度幾乎增大了20倍，而硝酸鈉的溶解度受溫度影響相對較小，不宜用于上述實驗。
　　所以，教材中選用硝酸鉀作為代表性的物質來說明一些物質的溶解度受溫度影響很大。
　　7、氯化鈉和氯化鉀的使用
　　氯化鈉是人們最常用的化學物質之一，它在地殼中儲量豐富，來源十分廣泛，價格低廉。人體攝人的食鹽通過新陳代謝又回歸大自然，因而自然界的氯化鈉可供人類長時間使用。所以，在實驗中可不用氯化鉀的地方盡可能用氯化鈉代替。
　　化學物質種類的多樣性和性質的差異性將吸引著人們去不斷的探索，也希望通過本文能與同行在更廣闊的層面進行深入的學習和交