一、鈉的性質

⒈ 實驗原理：

金屬鈉的物理性質，金屬鈉的化學性質——還原性。

⒉ 實驗過程：

⑴ 用鑷子取一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，置于濾紙上。用小刀切去一端的表層，迅速讓學生觀察切面的顏色。

⑵ 向一只盛有水的培養皿中滴加幾滴酚酞溶液，然后把切去表層的小塊(約綠豆粒般大小)金屬鈉投入水中，觀察反應的現象和溶液顏色的變化。

⑶ 將切好的金屬鈉一小塊放在石棉網上加熱，使其與氧氣反應。

⒊ 實驗現象及結論：

⑴ 鈉沉于煤油的底部。

說明鈉的密度比煤油大，保存在煤油中可以隔絕空氣和水。

鈉很容易用小刀切開。

說明鈉的質地軟，鈉是銀白色固體、質軟。

鈉的切面迅速從光亮的銀白色變暗了，失去了金屬光澤。

鈉露置在空氣中很快就會被空氣中的氧氣氧化生成Na2O：

4Na＋O2＝2Na2O。

⑵ 鈉浮在水面上。

說明鈉的密度小于水。

鈉熔化成小球。

說明反應放熱，鈉的熔點低。

鈉在水面上會游動。

說明鈉與水接觸部位發生反應產生了氣體，氣體推動小球迅速游動。由于氣體、小球、水相互撞擊而發出嘶嘶聲。

鈉逐漸消失。

說明反應劇烈，速率很快。

加入酚酞的水溶液會變紅。

說明反應生成了堿，鈉與水的反應：

2Na＋2H2O==2NaOH＋H2↑

⑶ 鈉在空氣中加熱會劇烈燃燒，發出明亮的黃色火焰，得到淡黃色的產物。

2Na＋O2＝Na2O2

⒋ 問題：

⑴ 未用完的鈉要及時放回原試劑瓶，為什么？

⑵ 取用鈉要用鑷子，不要用手直接接觸，為什么？

⑶ 比較鈉在常溫下、加熱條件下分別與氧氣反應生成的產物。鈉的兩種氧化物有何相似的化學性質？寫出有關反應的化學方程式。

⑷ 比較等量且大小形狀均相同的金屬鈉分別與水、鹽酸、乙醇、氯化銨溶液中反應，觀察到的現象有何不同？為什么？寫出有關反應的化學方程式。

⑸ 將金屬鈉分別投入到CuSO4、MgCl2、FeCl3、AlCl3、Ca(HCO3)2等溶液中，觀察到的現象是什么？寫出有關反應的離子方程式。

⑹ 為什么鈉能把四氯化鈦中鈦置換出來，而不能把CuSO4溶液中Cu置換出來呢？

二、探究鈉、鎂、鋁單質的金屬性強弱

⒈實驗原理：

鈉、鎂、鋁的金屬性強弱順序是：鈉＞鎂＞鋁。

判斷金屬性強弱的依據：

⑴ 單質跟水(或酸)反應置換出氫的難易程度；

⑵ 最高價氧化物對應水化物的堿性強弱；

⑶ 單質與鹽溶液的置換反應。

⒉ 實驗操作：

⑴ Na與冷水(水中滴加酚酞試液)的反應。

注意：①固體鈉的取用；②滴管的使用。

⑵ Mg分別與冷水、熱水(水中滴加酚酞試液)的反應。

注意：①用砂紙擦除鎂帶表面的氧化膜；②滴管的使用；③液體的加熱。

⑶ Mg、Al分別與鹽酸的反應。

注意：①用砂紙擦除鎂條和鋁片表面的氧化膜；②液體藥品的取用。

⑷ MgCl2溶液、AlCl3溶液中滴加過量的NaOH溶液。

注意：①液體藥品的取用；②滴管的使用。

⒊ 實驗現象及結論：

⑴ Na與冷水劇烈反應，放出無色氣體，溶液變紅。

2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑

Na的金屬性很強，與冷水劇烈反應，生成的NaOH是強堿，能使酚酞試液變紅。

⑵ Mg與冷水緩慢、與沸水迅速反應，鎂帶表面有少許氣泡，鎂帶表面變微紅。

Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑

Mg的金屬性不如Na強，要與沸水反應，生成的Mg(OH)2是中強堿，能使酚酞試液變淺紅。

⑶ Mg、Al與鹽酸劇烈反應，放出無色氣體，但Mg比Al更劇烈。

Mg＋2HCl＝MgCl2＋H2↑

2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑

Mg為活潑金屬，與鹽酸反應劇烈；Al的金屬性不如Mg強，與鹽酸反應不如Mg劇烈。

⑷ MgCl2溶液、AlCl3溶液中均生成白色沉淀，加過量NaOH溶液時，AlCl3溶液中生成的白色沉淀又溶解消失。

MgCl2＋2NaOH＝Mg(OH)2↓＋2NaCl

AlCl3＋3NaOH＝A1(OH)3↓＋3NaCl

A1(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4]

根據強制弱的反應規律知堿性強順序為：

NaOH(強堿)＞Mg(OH)2(中強堿)＞A1(OH)3(兩性氫氧化物)。

金屬性強弱順序為：Na＞Mg＞Al

⒋ 問題：

⑴ 以上實驗是如何說明鈉、鎂、鋁金屬性的強弱？為什么會有這樣的遞變規律？

⑵ 如何設計實驗判斷金屬的活動性順序呢？以判斷鎂、鋁、鐵、銅的金屬活動性順序為例說明。

⑶ 以鎂和鋁為電極，在酸性或中性介質中構成原電池，鎂為負極，鋁為正極，若在強堿性介質中構成原電池，則鋁為負極，鎂為正極。不同的結果對于判斷鎂、鋁金屬性強弱是否矛盾呢？為什么？

⑷ 請小結可根據哪些實驗事實來判斷金屬性強弱？

三、碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質

⒈ 實驗原理：

碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與強酸或強堿的反應；

碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液的弱堿性；

碳酸氫鈉的不穩定性。

⑴ 實驗一：碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應

① 實驗操作：

各取少量碳酸鈉、碳酸氫鈉固體于兩試管中，分別滴入鹽酸，觀察實驗現象。

各取飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液5mL放入兩根試管中，分別向其中逐滴慢慢地加入0.05mol/L的稀鹽酸溶液，觀察反應現象。

⑵ 實驗現象及結論：

碳酸鈉、碳酸氫鈉固體加入鹽酸均產生無色氣體，碳酸氫鈉遇到鹽酸放出氣體比碳酸鈉劇烈得多。

飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液逐滴滴入鹽酸，碳酸氫鈉溶液就有氣體生成，飽和碳酸鈉溶液先無現象后生成氣體。

說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與鹽酸等酸反應產生CO2氣體。碳酸氫鈉與鹽酸反應放出CO2比碳酸鈉與鹽酸反應放出快，是因為加入鹽酸后，HCO3－直接與H+結合生成不穩定的H2CO3分解生成CO2。而碳酸鈉溶液中存在大量CO32－，加入鹽酸后，CO32－先與H+結合生成HCO3－，再與H+結合才能生成H2CO3，所以放出CO2速度慢。

Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋CO2↑＋H2O

NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O

Na2CO3＋HCl＝NaHCO3＋NaCl

NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O

⑶ 實驗二：碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別與澄清石灰水反應

① 實驗操作：在兩支試管中分別加入2～3mL澄清石灰水，分別向其中加入少量的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液，觀察實驗現象。

② 實驗現象及結論：

兩支試管中均有白色沉淀生成。

說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與氫氧化鈣等堿反應。

Na2CO3＋Ca(OH)2＝2NaOH＋CaCO3↓

NaHCO3＋Ca(OH)2＝NaOH＋CaCO3↓＋H2O

⑷ 實驗三：碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別測pH

① 實驗操作：

分別測量0.1mol/L的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH，比較其大小。

② 實驗現象及結論：

碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH均大于7，且碳酸鈉溶液的pH大于碳酸氫鈉溶液的pH。

說明碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液均可水解呈堿性，且碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度。

CO32－＋H2O＝OH－＋HCO3－

HCO3－＋H2O＝OH－＋H2CO3

⑸ 實驗四：碳酸氫鈉不穩定性質實驗

① 實驗操作：

在一干燥的試管里放入碳酸氫鈉粉末，約占試管體積的1/6。試管口用帶有導管的單孔膠塞塞緊，并把試管用鐵夾固定在鐵架臺上，使管口略向下傾斜。導管的一端浸在盛有澄清石灰水的燒杯里。加熱試管，觀察實驗現象。

② 實驗現象及結論：

燒杯中澄清石灰水變渾濁，試管口有水珠產生。

說明碳酸氫鈉不穩定，受熱分解生成水和二氧化碳等。

2NaHCO3＝Na2CO3＋CO2↑＋H2O

⒉ 問題：

⑴ 如何鑒別Na2CO3和NaHCO3？有幾種方法？如果是Na2CO3溶液和NaHCO3溶液又如何鑒別？如果是Na2CO3溶液和稀鹽酸，不用試劑如何鑒別？

⑵ 泡沫滅火器中使用小蘇打而不使用蘇打，為什么？做面條時，為了防止面粉較長時間儲存變酸，加入適量面堿選用蘇打而不選用小蘇打，為什么？洗滌餐具及實驗室里的玻璃儀器時，選用蘇打而不選用小蘇打，為什么？治療胃酸過多時，選用小蘇打而不選用蘇打，為什么？

⑶ 向蘇打飽和溶液中通入足量的二氧化碳氣體會觀察到有晶體析出，為什么？

⑷ 如何實現Na2CO3和NaHCO3的相互轉化？

⑸ 如何除去碳酸鈉固體中少量的碳酸氫鈉？如何除去碳酸氫鈉溶液中少量的碳酸鈉？

⑹ 侯氏制堿法的原理是將二氧化碳通入氨水的氯化鈉飽和溶液中，反應生成小蘇打，過濾后將小蘇打加熱分解得到純堿，請用化學方程式表示其反應原理。

四、氫氧化鋁的兩性

⒈ 實驗原理：

氫氧化鋁為兩性氫氧化物，能與強酸反應生成鹽和水，又能與強堿反應生成鹽和水。

⒉ 實驗過程：

在一支大試管中放入一定量的0.5mol/L硫酸鋁溶液，滴加氨水直到不再產生沉淀為止。將沉淀分成兩份：一份滴加鹽酸，一份滴加氫氧化鈉溶液，觀察發生的現象。

⒊ 實驗現象及結論：

硫酸鋁溶液與足量氨水反應產生白色膠狀沉淀。

說明氫氧化鋁不溶于弱堿氨水，

Al2(SO4)3＋6NH3·H2O＝2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4

一份氫氧化鋁沉淀中加入鹽酸，觀察到白色沉淀逐漸溶解直至消失。

說明氫氧化鋁具有堿性，可與強酸發生中和反應生成鹽和水，

Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O

一份沉淀中加入氫氧化鈉溶液，觀察到白色沉淀逐漸溶解直至消失。

說明氫氧化鋁具有酸性，可與強堿發生中和反應生成鹽和水，

Al(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4]

⒋ 問題：

⑴ 實驗室中制備氫氧化鋁時，一般不用氫氧化鈉等強堿代替氨水與鋁鹽反應，為什么？實驗室中制備氫氧化鋁時，一般不用鹽酸等強酸代替二氧化碳與四羥基合鋁酸鹽溶液反應，為什么？

⑵ 如何鑒定明礬中的確有鋁離子存在？

⑶ 向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液的現象與向氫氧化鈉溶液中滴加氯化鋁溶液的現象有何不同？為什么？用離子方程式表示原因。若四羥基合鋁酸鹽溶液與鹽酸滴加順序不同，現象會不同嗎？為什么？用離子方程式表示原因。若氯化鋁溶液與四羥基合鋁酸鹽溶液滴加順序不同，現象會不同嗎？為什么？用離子方程式表示原因。

⑷ 既能與強酸反應又能與強堿反應的常見物質有哪些？請小結之。并寫出有關反應的化學方程式。

⑸ 氫氧化鋁具有兩性的本質原因是因為存在酸式電離和堿式電離，請結合電離平衡移動的原理解釋氫氧化鋁的兩性。

⑹ 鋁土礦的主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質，請設計實驗方案從鋁土礦中提取純凈的氧化鋁。并寫出有關反應的離子方程式。