化學系2011級化學2班羅晗 10111550218
一、實驗方程式：
1、鈉與水反應方程式：2na+h2o=2naoh+h2↑
2、鎂與水反應方程式：mg+2h2o(熱)=mg(oh)2+h2↑
3、鎂與鹽酸反應方程式：mg+2hcl=mgcl2+h2↑
4、鋁與酸反應方程式：2al+6hcl=2alcl3+3h2↑
5、鋁和鹼反應方程式：2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2↑
二、實驗現象與結論：
三、實驗思考：
1、鈉與水反應生成氫氧化鈉與氫氣，如何證明最終反應生成了這兩種產物？
答：在鈉與水反應後的溶液中滴加酚酞試劑，溶液變為紅色，由此可以證明鈉與水反應最終生成了氫氧化鈉，呈鹼性。為證明最終的實驗產物中有氫氣產生，設計了以下的實驗裝置，如圖所示：
實驗步驟：在試管中放入約半試管蒸餾水，向試管中放入一小粒鈉塊，加入試管中，在表面皿中加入洗潔精，利用氫氣通入其中使洗潔精冒出的氣泡來收集反應所產生的氣體，將點燃的火柴移動到氣泡附近，點燃氣泡，氣泡中的氣體被點燃，發出「噗」的一聲，由此實驗現象可以證明反應產生的氣體為氫氣。
實驗注意事項：（1）水量應該適當的多一點，這樣可以多排除一些試管內的空氣，讓氫氣能夠盡快由導管口排出，同時，水的比熱容較大，水量盡可能地多能夠吸收一部分的熱量，防止鈉與水反應大量放熱，炸裂試管；（2）鈉塊需要適當小一些，因為鈉與水反應劇烈，需要在大敞口的容器中進行反應，讓熱量能夠盡快散失，但是，在本實驗中，試管的敞口本身就較小，加入帶導管的橡皮塞後其散熱口徑更小，所以為防止炸裂試管，應該盡可能地加入小一些的鈉塊；（3）盛裝洗潔精的容器應該選用表面皿，不能使用小燒杯或小試管，因為在本實驗中，由於氫氣的產生量較少，不能將其收集驗純後再點燃檢驗，而氫氣等可燃性氣體在點燃前都必須驗純，防止發生**，如果採用小燒杯或小試管等容器，在點燃的過程中，由於容器的口徑太小，所以在點燃收集到的氫氣的過程中，火焰容易燒到導管口，由於導管中含有氫氣，火焰回燃，引入導管甚至試管中，發生炸裂；（4）由於表面皿的口徑較大，所以洗潔精鼓出的氣泡容易破裂，而難以收集到氣體，所以在收集氣體的時候，要不斷移動表面皿的位置，這樣可以讓氣泡產生的氣泡較小且不會破裂；（5）在用火柴點燃氣體前，應該將導管移出表面皿，防止火焰回燃，炸裂導管或試管。
實驗優點：設計本實驗的靈感**於「大象牙膏」的製作實驗中，利用洗潔精產生的氣泡來收集雙氧水產生的氧氣，此實驗一脈相承，利用了洗潔精產生的氣泡來收集氫氣，即能夠收集到實驗產生的較少量的氫氣，又由於實驗利用小氣泡收集的氣體一定是氫氣，其純度較大，所以可以不用驗純，直接點燃氫氣，從而檢驗出鈉與水反應生成的氣體為氫氣。本實驗操作簡便，且安全性得到了非常大地保證，具有很大的安全性和可行性。
2、在鈉與酸的反應中，鈉到底是與酸發生了反應，還是與酸中的水發生了反應？此反應溶液中滴加酚酞溶液的現象是什麼？實驗可以有哪些應用？
答：鈉與水反應的本質是鈉和水中氫離子的反應，將水中的氫離子置換出來，生成氫氣，所以鈉與鹽酸反應，不是先和水反應，鈉與酸溶液的反應涉及到鈉的量，如果鈉少量，則只能與酸反應，如鈉與鹽酸的反應：2na+2hcl=2nacl+h2↑；如果鈉過量，則優先與酸反應，然後再與酸溶液中的水發生反應。
在本實驗中，由於鈉和酸反應十分劇烈，發出明亮的火焰，極易產生**，在試驗中應注意鈉的量和酸的濃度。由於酚酞溶液在酸中顯無色，在鹼性溶液中才顯紅色，所以更開始將酚酞滴入酸中時，酚酞顯無色透明。在鈉與酸的反應中，生成氫氧化鈉，為一種鹼，所以會發現，隨著鈉塊在燒杯中的不斷移動，產生一條條紅色的「尾巴」，很快，紅色又消失，最終燒杯中溶液仍然呈無色溶液。
鈉與酸的酚酞溶液的反應現象十分有趣，所以，可以應用於各種化學興趣實驗中，如「水中畫畫」，同時，調節盛放容器的大小，可以調節鈉塊的反應路徑，其可以形成「五角星」、「三角形」等多種拖著尾巴的反應路徑，可以大大的提高學生對化學這一學科的興趣，增加課堂的趣味性。
3、從本實驗中，可以得到哪些實驗結論？反應了金屬的哪些性質？
答：從本實驗的實驗現象中，可以發現：鈉、鎂、鋁與水反應的程度越來越弱，說明在鈉、鎂、鋁三種金屬中，金屬性鈉》鎂》鋁，即：
同一週期內，金屬性隨核電荷數的增加而減弱。同時，也可以發現，隨著同週期元素核電荷數的增加，非金屬性逐漸增強，比如：鋁具有兩性，既能夠和酸發生反應，又能夠和鹼發生反應；在三種金屬中，鈉的金屬性最強，能與水反應產生氫氣，而鎂必須在沸水中，才能觀察到明顯的現象，鋁則不和水反應。
在與鹼的反應中，鈉和鎂其實是和鹼中的水反應，現象和與水反應基本相似，而鋁卻是能喝鹼發生氧化還原反應而產生氫氣；在與酸的反應中，鈉先和酸反應，若鈉足夠多，則還能繼續和酸中的水反應，而鎂和鋁只能和酸反應產生氫氣。
4、在鎂與熱水的反應的過程中，觀察到鎂條與水的反應速率逐漸降低，而鎂粉與水的反應速率卻逐漸加快，為什麼？
答：在鎂條與熱水發生的反應中，使用的鎂條已除去表面氧化膜，很快便有氣泡逸出，反應速率減慢的原因是生成氫氧化鎂難溶於水，逐漸沉積到鎂條表面，而隔斷了鎂與水的接觸所致，導致反應速率逐漸降低，若取出鎂條擦拭後，重新放原試管，又可產生較多氣泡，過一會兒反應又減弱。而在鎂粉與熱水的反應過程中，隨實驗溫度的公升高，鎂與水反應加劇比常溫時持續時間長，原因是氣體生成速率加快利於氫氧化鎂均勻沉積，倘若能破壞鎂表面形成氫氧化鎂層，則鎂與水的反應將會一直持續下去，試管內會有沉澱沉積。
5、鋁與鹼發生反應的實驗中，最終的氣體產物為氫氣，如何設計實驗裝置，檢驗生成的氣體為氫氣？
答：取適量一定濃度的氫氧化鈉溶液，加入一定量拭去氧化膜的鋁箔，按如下圖所示搭好實驗裝置：
加熱的酒精燈可以提高反應的反應速率，由於鋁與氫氧化鈉溶液的反應速率一般較快，所以也可以將加熱裝置移去。裝置右邊為一量氣裝置，隨著實驗的進行，量氣裝置左側頁面下降，右邊頁面上公升，此裝置不僅可以用於收集反應產生的氫氣，用於驗純、檢驗，還可以定量檢測生成氫氣的量，用於推測鋁與氫氧化鈉溶液反應的反應方程式。
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