淺談金屬鈉與酸堿鹽水溶液的反應

張繼輝

在學習金屬鈉的時候，我們知道金屬鈉不同于初中化學學習中接觸過的那些金屬（如鐵、鎂、鋁）：金屬鈉能與水劇烈的發生反應。教材上重點講了鈉與水的反應，但是鈉與酸溶液、堿溶液、鹽溶液水溶液的反應課本上卻沒有提，而這恰恰卻是考試過程中經常容易涉及的地方，所以就有必要介紹一下鈉與酸溶液、堿溶液、鹽溶液的反應。酸溶液、堿溶液、鹽溶液中有大量的水，那如果將金屬鈉投入酸、堿、鹽水溶液中將發生什么樣的反應呢？下面分別介紹一下金屬鈉與水、酸溶液、堿溶液、鹽溶液的反應。

一、鈉與水的反應

鈉與水反應是鈉與堿溶液、鹽溶液反應的基礎。通過做鈉與水反應的實驗，我們觀察到以下現象：鈉浮在水面上，熔成閃亮的小球，鈉在水面上向各個方向迅速游動，發出“嘶嘶”的響聲，且鈉球很快消失，向水中加入酚酞試液后溶液呈紅色（可以簡單記為“浮、熔、游、響、紅”）。那為什么會產生這些現象呢？

通過分析我們可以得出如下結論：（1）鈉浮在水面上（即“浮”）的原因是鈉的密度小于水的密度；（2）鈉熔成閃亮的小球（即“熔”）的原因是鈉與水反應放熱且鈉的熔點低；（3）鈉在水面上向各個方向迅速游動（即“游”）的原因是反應中有氣體生成（經后續檢驗及理論分析該氣體是H2）；（4）發出“嘶嘶”的響聲（即“響”）的原因是反應劇烈；（5）向水中加入酚酞試液后溶液呈紅色（即“紅”）的原因是反應生成堿性物質（根據原子守恒，判斷出該堿性物質是NaOH）。

根據現象分析，我們可以判斷出來Na與H2O反應生成NaOH和H2，用化學方程式表示出來為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；對應的離子方程式為2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。

二、鈉與酸的反應

鈉與稀硫酸、鹽酸等非氧化性酸反應時，鈉是先與水反應還是先于酸反應呢？鈉首先與酸發生置換反應，過量的鈉再與水發生置換反應；而不是鈉先與水發生置換反應，生成的NaOH再與酸中和，發生復分解反應。鈉與酸或水的反應，本質上是一樣的，都是金屬鈉與電離出的H+的反應。由于酸比水更易電離出H+，所以相同條件下，等質量的鈉與酸或水反應時，鈉優先與酸反應。例如，（1）鈉投入足量稀鹽酸中，鈉先與酸中的H+反應。發生反應的化學方程式為2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，離子方程式為2Na+2H+=2Na++H2↑。（2）如果鈉過量，則是鈉把酸消耗盡之后，再與水反應。發生的反應有兩個，化學方程式為2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

注意：其他能在常溫下與水反應的金屬（如K、Ca等）與酸反應的原理與鈉相同。

三、鈉與堿溶液的反應

由于鈉不與堿反應，實際上是鈉與水的置換反應。因為堿無法電離出H+，水則很微弱地電離出H+，所以鈉優先與水反應，其化學方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

例如將鈉投入NaOH稀溶液中，現象：和鈉與水反應現象相同；（2）實質：鈉與水反應，使溶液的堿性更強；（3）化學方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

需要注意的一點是，鈉與飽和堿溶液反應時，雖然只是鈉與水的反應，但是因為水的消耗，會使堿結晶析出。例如將一小塊金屬鈉投入盛有飽和氫氧化鈉溶液中，發生的反應雖然是鈉與水的反應，但是我們會看到有白色晶體析出。

四、鈉與鹽溶液的反應

鈉與鹽溶液反應時，會置換出金屬嗎？答案是否定的。

鈉與鹽溶液反應時先與水反應，實質是鈉先與水反應，再考慮生成的堿是否與鹽反應。它包括兩種情況：（1）如果鹽溶液中的溶質與氫氧化鈉不反應，只發生鈉與水的反應（如鈉與NaCl溶液等反應）。（2）如果鹽溶液中的溶質與氫氧化鈉反應，則會發生兩個反應（如鈉與CuSO4溶液等反應）。所以鈉與金屬鹽溶液反應時，鈉只是與水發生反應，不能置換出金屬單質。

1.鈉與NaCl溶液反應

由于NaCl不能電離出H+，故實際上是鈉與溶液中的水反應，其化學方程式為：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。現象：與鈉與水反應現象一樣，有氣體生成。

2.鈉與CuSO4溶液反應

鈉與CuSO4溶液的反應，實質上是鈉先與水劇烈反應，生成NaOH和H2；生成的NaOH再與CuSO4發生復分解反應，生成Cu（OH）2和Na2SO4。不只是鈉與水的置換反應，更不能認為是鈉置換出銅的反應（2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu，錯誤）。上述反應的化學方程式分別為：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；總反應式為：2Na+2H2O+CuSO4=Cu（OH）2↓+H2↑+Na2SO4。現象：有氣體生成，溶液中有藍色沉淀生成。

注意：當書寫鈉與鹽溶液反應的化學方程式時，可以分步書寫，也可以寫總反應的化學方程式。

3.鈉與NaHSO4溶液反應

在水溶液中NaHSO4完全電離：NaHSO4=Na++H++SO4，NaHSO4溶液顯酸性，即強酸酸式鹽電離產生的濃度遠遠大于水電離產生的濃度，故鈉與強酸酸式鹽反應實際上是鈉直接與強酸酸式鹽電離出的發生置換反應。其化學方程式為2Na+2NaHSO4=2Na2SO4+H2↑。離子方程式為2Na+2H+=2Na++H2↑。

4.較不活潑金屬的熔融鹽

由于溶液中都含有水，通常鈉不能從金屬的鹽溶液中直接置換出金屬單質；但是，當鹽處于熔融狀態時，鈉可以直接置換出較不活潑的金屬，例如4Na+TiCl4熔融4NaCl+Ti（金屬鈉用于制取較不活潑的金屬單質）。

解答有關酸、堿、鹽溶液與金屬鈉的反應時，應根據上述規律分析；在分析鈉與酸、堿、鹽溶液的計算問題時，生成H2的量均應按鈉與水的反應計算，這樣能簡化計算。

（作者單位：河南省永城實驗高中）

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