碳酸钠 (Na2CO3) 的全面解析

源内容(英文)

碳酸钠是一种碱性无机化合物。我们的周围存在着许多具有不同物理和化学性质以及不同用途的化学物质和化合物。我们周围看到的所有事物都是由某些化合物组成的。

在本文中,我们将深入探讨碳酸钠,包括它的常用名、碳酸钠化学式、摩尔质量等。除此之外,我们还将学习如何在实验室中制备碳酸钠(碳酸钠的合成),以及碳酸钠的化学和物理性质。

目录

  • 什么是碳酸钠?
  • 碳酸钠化学式
  • 碳酸钠分子结构
  • 无水碳酸钠
  • 碳酸钠的性质
  • 碳酸钠的用途

什么是碳酸钠?

碳酸钠是一种离子无机化合物,因为它不含碳氢化合物。我们知道氢氧化钠具有腐蚀性,而这种钠盐不具有腐蚀性,因此可以安全处理。在化学上,碳酸钠被认为是碳酸的二钠盐。它以粉末形式存在且呈白色。在许多反应中,它充当强碱。在本文中,我们将详细讨论碳酸钠。

碳酸钠常用名

碳酸钠通常被称为纯碱、洗涤碱或苏打晶体,因为它用于制造洗衣粉、肥皂和清洁剂。

碳酸钠化学式

碳酸钠是一种离子化合物,带有净零电荷,其结构在下面的标题中进行了说明。正如我们在下图中看到的,它由2个钠原子、1个碳原子和3个氧原子组成。因此,碳酸钠的化学式为 Na2CO3。

碳酸钠分子结构

碳原子与三个氧原子形成共价键。其中一个氧原子通过双键连接,而两个氧原子通过单键连接并带有-1的电荷,从而导致形成净电荷为-2的碳酸根离子。这个-2的电荷通过与带有+1电荷的钠离子形成离子键来平衡,从而平衡-2的电荷。因此,分子的净电荷为零。

!碳酸钠分子结构

碳酸钠的摩尔质量

我们知道,任何化合物的摩尔质量都是组成原子的摩尔质量与其在分子中数量的乘积之和。因此,Na2CO3 的摩尔质量将等于两个钠原子、一个碳原子和三个氧原子的摩尔质量之和。

Na 的摩尔质量 = 23 g/mol

C 的摩尔质量 = 12 g/mol

O 的摩尔质量 = 16 g/mol

因此,Na2CO3 的摩尔质量 = 2 × Na 的摩尔质量 + C 的摩尔质量 + 3 × O 的摩尔质量

⇒ Na2CO3 的摩尔质量 = 2 × 23 + 12 + 3 × 16

⇒ Na2CO3 的摩尔质量 = 46 + 12 + 48

⇒ Na2CO3 的摩尔质量 = 106 g/mol

无水碳酸钠

碳酸钠通常以含有10个水分子的水合物形式存在。其化学式为 Na2CO3.10H2O。当这种水合碳酸钠被强热时,结晶水会流失,我们只剩下碳酸钠。这被称为无水碳酸钠。

碳酸钠与盐酸的反应

  • 碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠和碳酸氢钠。
  • 这是一个酸碱反应,其中碳酸钠作为碱,而盐酸作为酸,导致盐的形成。这个反应被称为中和反应。

碳酸钠和 HCl 反应生成:

> Na2CO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

碳酸钠与碳酸氢钠的对比

碳酸钠和碳酸氢钠之间存在一些关键区别,下表列出了其中的一些区别:

属性

碳酸钠

碳酸氢钠 —

— 化学式

Na2CO3

NaHCO3 常用名

纯碱

小苏打 摩尔质量

105.99 g/mol

84.01 g/mol 外观

白色粉末

白色结晶粉末 pH

碱性 (pH 11-12)

弱碱性 (pH 8.2) 用途

制造玻璃、清洁剂和肥皂

烘焙、烹饪、抗酸剂、家庭清洁 分解

在高温下分解(高于 851°C 或 1564°F)

加热时分解(高于 50°C 或 122°F) 与酸的反应

反应剧烈,释放二氧化碳气体

反应缓慢,释放二氧化碳气体 溶解性

可溶于水

可溶于水 健康隐患

对皮肤和眼睛有刺激性,大量摄入有害

通常用于常见用途是安全的,但大量摄入可能导致胃部不适

我们可以看到,碳酸钠和碳酸氢钠虽然名称相似,但在性质和用途上有着明显的区别。了解这些差异有助于我们在实际应用中正确选择和使用这两种化合物。

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