Question

（1）取一支试管，加入15 mL蒸馏水，再加入5 mL己烷，静置，取黄豆大的金属钠（ρ＝?0.97 g·cm^-3），轻轻放入这只装有水和己烷的试管中。试推测能观察到的实验现象是_______________。

（2）取另一支试管，加入15 mL蒸馏水和5 mL己烷，静置，取黄豆大的金属钾（ρ＝0.86 g·cm^-3）轻轻放入其中。

如（1）和（2）两个实验中金属钠和金属钾都是同时投入液体中，试推测哪种金属先消耗完？分析原因。

Answer 1

（1）钠块表面落在己烷和蒸馏水的界面上，与水接触时钠表面会有气泡产生。气泡积累到一定量时会产生较大的浮力使钠块上升，当附着在钠块表面的氢气逸出后，钠块又下沉到水和己烷的界面上，又发生反应，重复发生上述现象直到钠耗尽

（2）我们知道，若把同样大小的钠、钾分别放入水中，由于钾比钠活泼，钾跟水反应的现象明显比钠剧烈，钾消耗完的时间比钠要短。但在该题实验中，由于钾、钠的密度大小不同，在浮力的影响下，就会产生出人意料的现象。钾的密度比钠的密度小，因此钾在己烷中上浮只需较小的浮力，较少量的气泡就可使钾上浮，所以钾与水接触的时间会更短，上下运动时间会更长，反应消耗完的时间也就更长。

解析：实验现象包括反应前的现象、反应中的现象和反应后的现象。钠的密度小于水而大于己烷，所以起初应位于两种液体的界面上。当反应进行后，由于放出气体，从而使得钠粒所受液体的浮力增大，此时钠由二液体的界面进入己烷层。当气体逸出后，钠块所受的重力又大于浮力，于是又回落到界面上，再与水反应，再进入己烷层，如此反复进行，直到钠块消耗完。

若用钠块和钾块做对比实验，由于二者的体积近似相等，但二者的密度不同，所以钾块比钠块轻。这样钾块比钠块生成的气体还少时，就受浮力影响而进入己烷层，从而暂时停止与水的反应，这样钾比钠跳跃得更加频繁，虽比钠与水的反应要快，但每次与水接触的时间短，所以反应所用的时间反而长。