Na与CO2反应化学方程式

Question

Na与CO2反应化学方程式

Answer 1

我们学过燃烧不一定只发生在氧气中,在没有氧气的条件下也可以发生燃烧,比如说镁条可以在二氧化碳气体里燃烧.2Mg + CO2 = 2MgO + C
镁可以与二氧化碳在点燃的条件下反应,那么钠可以不可以呢?
我们知道,在金属活动顺序表（K Ca Na Mg Al …）中,钠在镁的前面,即钠比镁活泼,那么钠当然也可以和二氧化碳在一定条件下发生反应.
中国科学技术大学科学家在440度和高压下,利用金属钠与二氧化碳作用得到了金刚石（化学式为C）和碳酸钠,且金刚石的颗粒有望达到宝石级大小,他将给天然金刚石开采业带来极大挑战.
钠和二氧化碳的化学反应方程式为：
4Na + 3CO2 =（440℃ 高压） 2Na2CO3 + C
这里的C的结构就是金刚石,但是别期望通过这个反应制的金刚石来作钻石,这个反应生成的金刚石是在纳米级别,所以是做不了钻石滴.
钠具有还原性,而二氧化碳表现氧化性,这两种物质在一起发生了氧化还原反应（这个反应也是置换反应）.在反应中,钠是还原剂,所有的钠都被氧化；二氧化碳作为氧化剂,但只有一部分的碳被还原,每3份的二氧化碳中有1份碳被还原.
需要注意的是：钠与二氧化碳的反应是在一定条件下进行的（与镁和二氧化碳的反应类似,镁和二氧化碳反应需要点燃）,在没有条件的情况下钠和二氧化碳是不容易发生反应的（就比如把镁条直接放在二氧化碳中是不反应的,需将其点燃才能反应）.
我们知道在空气中点燃钠,钠可以和空气中的氧气反应生成过氧化钠.
那么在空气中点燃钠,钠能否和空气中的二氧化碳反应呢?
答案是否定的,通过上述反应,我们知道钠和二氧化碳反应需要一定条件的（440℃和高压）,所以在空气中点燃钠,钠是不会和空气中的二氧化碳直接反应的,钠只能与空气中的水蒸汽和氧气反应.
Na + O2 = Na2O
Na + O2 =(点燃）Na2O2
Na + H2O = NaOH +H2 (这里水是水蒸气,氢气就不打气体符号了）
这三个反应的产物都能与二氧化碳发生反应,
Na2O + CO2 = Na2CO3
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
,钠燃烧的产物氧化钠（白色）、过氧化钠（淡黄色）、氢氧化钠（白色,溶液为无色）,它们与二氧化碳反应后生成的物质都有碳酸钠,碳酸钠是白色固体（水溶液是无色溶液）,
但是,当我们在做将钠在空气中点燃的时候,燃烧结束后,有时我们会发现反应产生了黑色固体（碳粒）,这是由于【Na + CO2 →(点燃）C】 ,
其实不然,我们知道,钠是保存在煤油中的（因为钠不与煤油反应,密度>煤油）,而煤油中含有的主要成分是烃类（碳氢化合物）.
如果我们取出的钠没有将其表面的煤油擦净的话,煤油不完全燃烧后就会有碳粒产生（就如蜡烛主要含有碳、氢元素,蜡烛不完全燃烧时,就会产生碳的小颗粒）,所以说钠燃烧有时候产生的黑色物,是由于没有将钠表面的煤油擦净得关系,而并非是钠与二氧化碳反应.
总之,碳可以在一定条件下（440℃和高压）和二氧化碳反应生成碳酸钠和碳,而钠在点燃的条件下是不会与空气中的二氧化碳直接反应的,只是它的燃烧产物与二氧化碳反应,是间接的.