Question

（1）取一支試管，加入15 mL蒸餾水，再加入5 mL己烷，靜置，取黃豆大的金屬鈉（ρ＝?0.97 g·cm^-3），輕輕放入這只裝有水和己烷的試管中。試推測(cè)能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_______________。

（2）取另一支試管，加入15 mL蒸餾水和5 mL己烷，靜置，取黃豆大的金屬鉀（ρ＝0.86 g·cm^-3）輕輕放入其中。

如（1）和（2）兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中金屬鈉和金屬鉀都是同時(shí)投入液體中，試推測(cè)哪種金屬先消耗完？分析原因。

Answer 1

（1）鈉塊表面落在己烷和蒸餾水的界面上，與水接觸時(shí)鈉表面會(huì)有氣泡產(chǎn)生。氣泡積累到一定量時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的浮力使鈉塊上升，當(dāng)附著在鈉塊表面的氫氣逸出后，鈉塊又下沉到水和己烷的界面上，又發(fā)生反應(yīng)，重復(fù)發(fā)生上述現(xiàn)象直到鈉耗盡

（2）我們知道，若把同樣大小的鈉、鉀分別放入水中，由于鉀比鈉活潑，鉀跟水反應(yīng)的現(xiàn)象明顯比鈉劇烈，鉀消耗完的時(shí)間比鈉要短。但在該題實(shí)驗(yàn)中，由于鉀、鈉的密度大小不同，在浮力的影響下，就會(huì)產(chǎn)生出人意料的現(xiàn)象。鉀的密度比鈉的密度小，因此鉀在己烷中上浮只需較小的浮力，較少量的氣泡就可使鉀上浮，所以鉀與水接觸的時(shí)間會(huì)更短，上下運(yùn)動(dòng)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，反應(yīng)消耗完的時(shí)間也就更長(zhǎng)。

解析：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象包括反應(yīng)前的現(xiàn)象、反應(yīng)中的現(xiàn)象和反應(yīng)后的現(xiàn)象。鈉的密度小于水而大于己烷，所以起初應(yīng)位于兩種液體的界面上。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行后，由于放出氣體，從而使得鈉粒所受液體的浮力增大，此時(shí)鈉由二液體的界面進(jìn)入己烷層。當(dāng)氣體逸出后，鈉塊所受的重力又大于浮力，于是又回落到界面上，再與水反應(yīng)，再進(jìn)入己烷層，如此反復(fù)進(jìn)行，直到鈉塊消耗完。

若用鈉塊和鉀塊做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，由于二者的體積近似相等，但二者的密度不同，所以鉀塊比鈉塊輕。這樣鉀塊比鈉塊生成的氣體還少時(shí)，就受浮力影響而進(jìn)入己烷層，從而暫時(shí)停止與水的反應(yīng)，這樣鉀比鈉跳躍得更加頻繁，雖比鈉與水的反應(yīng)要快，但每次與水接觸的時(shí)間短，所以反應(yīng)所用的時(shí)間反而長(zhǎng)。