基础化学中的轻金属钠和铝

1.钠

钠是电和热的良导体，熔沸点低，密度为0.97g/cm3，是轻金属。钠是很有实用价值的金属，可作为还原剂，用于稀有金属的冶炼。钠也广泛应用于电光源上，如高压钠灯，它发出的黄光射程远，透雾能力强，用作路灯时，照度比高压水银灯高几倍。

钠原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很容易失去，因此钠的化学性质非常活泼。

【实验6-1】用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，然后用刀切去一端的外皮，观察其断面的颜色和光泽；放置一会儿，再观察断面的颜色和光泽在空气中会不会发生变化？

通过观察，你能不能简单地描述一下钠的物理性质？

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（1）与氧的反应

常温下，钠能与空气中的氧气化合生成氧化钠（Na2O），致使光亮的金属断面很快变暗。钠受热后，也能与氧气发生剧烈反应，发出黄色火焰，生成一种淡黄色固体——过氧化钠（Na2O2）。

■生活中的化学

呼吸面具中的供氧剂

Na2O2可用于呼吸面具中作为O2的来源，潜水艇在紧急情况下也可用Na2O2来供氧，这是因为：

反应中，人呼出的CO2与Na2O2反应转变成O2，这样可以减少因缺氧而窒息的危险。此外，人们生活中常用来消毒的“双氧水”，也可由Na2O2与H2O制得。

（2）与水的反应

【实验6-2】在盛有水的烧杯中，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块金属钠放入水中。观察钠跟水反应的情况和溶液颜色的变化。

通过对实验现象的观察，可以看出：钠的密度比水小；它的化学性质比较活泼，能与水发生剧烈的反应，反应时放出热量，放出的热量使钠块熔成小球；反应后得到的溶液呈碱性；钠与水反应有气体生成，经检验为H2。

因此，实验室里通常将钠保存在密度较小的煤油中，以隔绝氧气和水。

2.铝

■化学史话

铝的身价(www.xing528.com)

很多很多年前，我并不像现在这样普遍，不像这样被用做日常的锅碗瓢盆，在那个时候，我可是很尊贵的哦！相传在古罗马，一个陌生人从黏土中将我提炼出来，用我做成一只金属的杯子献给当时的罗马皇帝泰比里厄斯（Tiberius）。我做的杯子像银子一样闪闪发亮，但是却比银质的杯子轻多了。皇帝表面上表示感谢，而暗地里却担心我的光彩夺目会使他的金银财宝变的一钱不值，所以他下令将提炼出我的这位发明家斩首，从此许多年里，没有人再有过提炼我这种金属的念头了。也就是因为这样，我的工业化提炼也拖到了19世纪……

在19世纪以前，由于我性格活泼，在自然界也很少以单质形式存在，提炼变的极为困难，因此在19世纪以前，我就被认为是一种极其罕见的金属，价格比黄金还要昂贵。那些欧洲的君主们，都以能穿上一件有用我制成纽扣的衣服为荣；比赛中第一名的奖牌是用我制成的；我已经成为了一种等级和身份的象征：在国王举办的宴会上，只有王室的成员和贵族的来宾才可以荣幸的使用我制成的餐具用餐；而让自己的警卫部队穿上铝胸甲对于一个国王来说，也是非常有面子的事情。可是后来，随着提炼水平的发展，我的产量也飞速的增加，由此导致我的身价不断下跌：在1854年时，我每公斤要卖到1200卢布，而到19世纪末，一公斤就只要1卢布了。可悲啊，我就这么从一个身份的象征变成了厨房里的锅碗瓢盆……

铝原子的最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去而形成+3价的阳离子。

铝在自然界分布较广，在地壳中含量仅次于氧和硅。铝有良好的导电性、导热性和延展性，广泛用于电线、食品包装袋、炊具和太阳能热水器等的制造上。铝还能跟许多元素形成合金，因铝合金质轻而坚韧，它们在汽车、飞机、火箭等制造业以及日常生活中具有广泛的用途。

因此，铝具有较强的还原性。在化学反应中，常用作还原剂。

（1）与氧气的反应

在常温下，铝能够与空气中的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，这层薄膜能够阻止内部的铝不再继续氧化，因此铝制品具有一定的抗腐蚀能力，可以保存在空气中。但在点燃条件下，铝在氧气中能剧烈燃烧，发出耀眼的白光，并冒白烟。铝的这种性质在军事上常用作制造照明弹和燃烧弹的原料。

（2）与金属氧化物的反应

铝不但能跟空气中的氧气起反应，而且还能夺取某些金属氧化物中的氧，并放出大量的热。例如

通常，把用铝从金属氧化物中置换出金属的方法称为铝热法。工业上常用铝热法冶炼难熔的金属、焊接钢轨等。

■资料卡片

在自然界，绝大多数金属元素都是以化合态的形式存在的，如何将这些天然存在的元素转变成人类可利用的物质，化学知识在其中发挥着重要的作用。在化学上，通常把金属从其化合物中提炼出来的过程称为金属的冶炼。

但是，金属矿物资源毕竟是有限的，人类要学会对这些有限资源的合理开发，提高金属矿物的利用率；减少金属的使用量，防止金属制品的腐蚀，加强金属资源的回收和再利用，提高金属产品和材料的使用效率，从而实现自然资源的可持续发展。

（3）与酸和碱的反应

【实验6-3】在2支试管中分别加入5mL 2mol/L HC1溶液和5mL 2mol/L NaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察实验现象。过一段时间后，将燃着的火柴分别放在2支试管口，又看到什么现象？

从实验可以看出，反应都放出了一种可燃性气体——氢气。反应的化学方程式为

由此可见，铝既能与酸反应，又能与强碱作用，具有两性性质。

思考与交流　铝制餐具能否用来长时间盛装酸性或碱性食物？为什么？