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专题02 常见金属及其应用
目 录
实验1 钠的性质
实验2 过氧化钠与水的反应
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
实验4 焰色试验
实验5 氢氧化亚铁的制备
实验6 铁及其化合物的性质
实验7 铝及其化合物的性质
实验1 钠的性质
1.钠的物理性质
实验装置
实验原理4Na＋O2===2Na2O；
实验用品钠；滤纸、小刀、镊子、表面皿
实验步骤用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，观察钠的表面的光泽
和颜色，并注意新切开的钠的表面所发生的变化
实验现象用小
刀
可以很轻松地切开金属钠，切口处可观察
银白色光泽，
暴露
在空气中很快变暗。
实验结论钠是银白色金属，硬度小，熔点低。常温条件下与
O 2 都容易发生反应，说明钠比铁、铝、
镁等
活泼得多。
实验说明①钠暴露在空气中很快变暗，这是因为钠迅速被空气中的氧气氧化而生成了氧化钠。
这一实验不仅说明钠具有银白色金属光泽，质软，而且极易被空中的氧气氧化。
②钠通常保存在煤油中，防止与氧气、水等反应。
③未用完的钠必须放回原试剂瓶。
2.钠的化学性质
（1）与氧气反应
1
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条件
加热
实验装置
实验步骤
将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的纳，迅速投到热坩埚中。继
续加热坩埚片刻，待纳熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。
实验现象
钠
受热后
先熔化成闪亮的小球，然后
与氧气
剧烈
反应
，
发出
黄色火焰，生成
一种
淡黄色固体
。
结论
①加热时：2Na
＋
O 2=====
Na
2O2。
②稳定性：Na2O2＞Na2O。
实验说明
钠在空气中燃烧生成的淡黄色固体是过氧化钠
分析解读
钠与氧气在常温下反应，生成的物质为氧化钠，在加热时，生成过氧化钠，
为什么反应物相同，产物却不同呢？这是因为反应条件不同，生成的产物不
同。即反应条件对反应结果有影响。因此，在化学方程式的书写中，要注意
反应条件，并遵守客观事实。
（2）与水反应
①实验探究——【钠与水的反应】p34
实验装置
实验原理2Na
＋
2H
2O===2NaOH
＋
H 2↑
实验用品钠、水、酚酞溶液；滤纸、小刀、镊子、表面皿、烧杯。
预测产物氢氧化钠和氢气
实验步骤在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块钠投入水中。你看到什么现象？
实验现象和
分析及结论
实验现象
分析及结论
浮——钠浮在水面上
钠的密度比水的小
熔——钠熔化成光亮的小球
钠与水反应放出热量，钠的熔点低
游——小球在水面上迅速游动
生成的气体推动钠球在水水面上迅速游动，球
周围有水雾出现，
响——发生“嘶嘶”的响声，逐渐减小，最后
消失
钠与水剧烈反应，有时可能有火花或伴有爆鸣
声
2
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红——加入酚酥的溶液颜色变红
反应生成的产物呈碱性
实验结论钠的密度比水小，反应放热且钠的熔点低，反应剧烈，产生H2和NaOH。
实验说明
①钠通常保存在煤油中，防止与氧气、水等反应。
②未用完的钠必须放回原试剂瓶。
③金属钠着火，不能用水（或
CO
2）灭火，必须用干燥的沙土来灭火。
②钠与水反应剧烈，生成NaOH，化学方程式是2Na
＋
2H
2O ==
=2NaOH
＋
H 2↑，还原剂：Na，氧化剂：
H2O。离子方程式为2Na
＋
2H
2O ==
=2Na
＋ ＋
OH
- ＋
H 2↑。
1．钠燃烧时不能用水灭火，应用沙土盖灭。
2．取用金属钠时，用镊子夹取金属钠，用滤纸擦干表面的煤油，放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割，
不能用手直接接触金属钠，并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
实验2 过氧化钠与水的反应
实验装置
→
→
实验原理2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
实验用品水、过氧化钠固体、pH 试纸；试管、木条、试管。
实验步骤把1-2mL 水滴入盛有1-2g 过氧化钠固体的试管中，立即把带火星的木条放在试管口，检验生成
的气体。用手轻轻摸一摸试管外壁，有什么感觉？用pH 试纸检验溶液的酸碱性。
实验现象试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃。用手轻摸试管外壁，感觉试管壁温度升高。pH 试
纸测得溶液呈碱性，且pH 试纸褪色。
实验结论过氧化钠与水反应产生 O2 和碱性物质，同时放热，过氧化钠有漂白性。
实验说明
Na
①
2O2、H2O2 有强氧化性、漂白性，可杀菌消毒，也可使有机色素（酸碱指示剂、花草等）褪
色。
②可向反应后的溶液中加入少量 MnO2，产生使带火星的木条复燃的气体，证明反应后的溶液
中还有没分解完全的 H 2O2。
③可以利用 Na2O2 与水或 H2O2 与 MnO2 反应制备少量氧气。
Na2O2使pH 试纸先变蓝后褪色的原因：将Na2O2投入滴有水中，Na2O2与水反应生成NaOH，使pH 试纸先
变蓝；同时，Na2O2与水反应过程中，还生成了不是很稳定的中间产物H2O2，具有漂白性，使变色后的pH
3
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试纸氧化褪色。
实验3 碳酸钠和碳酸氢钠性质的比较
一、碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质
在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约 1 g)，完成下列实验，并将实验现象和相应的结论填
入下表：
药品实验现象实验操作
Na2CO3
NaHCO3
①观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行
描述
白色粉末
细小的白色晶体
②向以上两支试管中分别滴入几滴水，振
荡，观察现象；将温度计分别插入其中，
温度计的示数有何变化
粉末结块变成晶体；放热，温
度计的示数明显升高
晶体部分溶解；吸
热，温度计的示数降
低
③继续向②的试管中分别加入 5 mL
水，用力振荡，有何现象
完全溶解
部分溶解
④分别向③所得的溶液中滴入1～2 滴酚
酞溶液，有何现象
溶液变红色
溶液变微红色
初步结论
遇水生成含结晶水的晶体
(Na2CO3·xH2O)，溶液碱性比
NaHCO3强
加水部分溶解，溶液
碱性比Na2CO3弱
二、碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质
1.碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性
实验装置
实验原理
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
实验用品
Na2CO3固体、NaHCO3 固体、澄清石灰水；硬质试管、试管、酒精灯、铁架台。
实验步骤
如图所示，分别加热 Na2CO3 固体和NaHCO3固体，观察实验现象，比较碳酸钠、碳酸氢钠
的热稳定性。
实验现象
刚加热Na2CO3 固体时，石灰水中有气泡，之后无气泡，澄清石灰水无明显变化；加热
NaHCO3固体时，试管口处有小液滴出现，石灰水中有气泡，澄清石灰水变浑浊。
实验结论
①Na2CO3固体很稳定，受热不易发生分解；但Na2CO3·xH2O 易风化；NaHCO3固体不稳定，受
热容易分解，化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑。
Na
②
2CO3 的热稳定性比NaHCO3强。碳酸钠很稳定，
实验说明
加热碳酸钠固体时，最初也会看到导管口有气泡，那是试管内空气受热、体积膨胀而造成
的。
4
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2.Na2CO3、NaHCO3的化学性质
（1）热稳定性
Na
①
2CO3性质稳定，受热难分解。
NaHCO
②
3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
（2）与足量盐酸反应
①实验探究——碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较
实验装置
实验操作
实验现象
离子方程式及结论
在两支试管中分别加入3
mL 稀盐酸，将两个各装
有少量等质量的
Na2CO3、NaHCO3 粉末的
小气球分别套在两支试管
的管口。将气球内的
Na2CO3 和NaHCO3 同时
倒入试管中。
两个气球均膨
胀；NaHCO3与
盐酸混合比
Na2CO3 与盐酸
混合气球膨胀
得快且大。
NaHCO3 与盐酸反应比等
质量的Na2CO3 与盐酸反应
产生气体多且剧烈。
Na2CO3、NaHCO3 分别与
盐酸反应的离子方程式为
CO
＋
2H
＋ ＝
CO
2↑ ＋
H 2O、
H CO
＋
H ＋ ＝
CO
2↑ ＋
H 2O。
实验4 焰色试验
实验原理很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
验用品
碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、盐酸；铂丝（或铁丝）、酒精灯（或煤油灯）、蓝色钴玻璃。
实验步骤①把熔嵌在玻璃棒上的铂丝（或用光洁无锈的铁丝）放在酒精灯（最好用煤气灯）外焰里灼
烧，至与原来火焰颜色相同时为止。用铂丝（或铁丝）蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观
察火焰颜色。
②将铂丝（或铁丝）用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至没有颜色时，再蘸取碳酸钾做同样的实
验，
此时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
实验现象①用铂丝（或铁丝）蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，可观察到火焰为黄色；②用铂丝(或铁
丝)蘸取碳酸钾溶液做同样的实验，透过蓝色钻玻璃可观察到火焰为紫色。
实验结论很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。
实验说明①做焰色试验前，铂丝（或铁丝）应灼烧至与原来的火焰颜色相同时为止。
②更换其他试剂进行焰色试验时，应将铂丝（或铁丝）用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至与原
来的火焰颜色相同时，再蘸取其他试剂进行焰色试验。
③观察钾元素的焰色，要透过蓝色钻玻璃，因为蓝色钴玻璃能吸收黄光，避免钠的化合物干
扰。
④焰色反应产生的火焰颜色与元素的存在状态无关，如：灼烧钠的化合物和单质时，火焰颜
色均为黄色。几种常见金属的焰色：钠：黄色，钾：紫色(透过蓝色钴玻璃)，钙：砖红色。
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⑤可以用焰色反应鉴别钠、钾等等金属或离子；利用焰色反应也可制成节日烟花。焰色反应
是物理变化而不是化学变化。
1.（1）焰色试验是物理变化，是金属元素的性质，既可以是单质，也可以是化合物，如不论灼烧
Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质，均发出黄色火焰。
（2）用稀盐酸清洗的原因：生成金属氯化物，而金属氯化物在高温时易挥发。
（3）焰色反应中所用的火焰应是无色或浅色的。
（4）灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。
（5）可用洁净
无锈
的铁丝
代替铂丝，不能用铜丝代替。
（6）观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃，目的是滤掉钠元素灼烧时产生的黄光。
2．焰色试验的应用
（1）利用焰色反应可检验某些用常规化学方法不能鉴定的金属元素。
（2）不同的金属及其化合物对应不同的焰色反应且颜色艳丽多彩，因此可用于制作节日燃放的烟花或信
号弹等。
实验5 氢氧化亚铁的制备
制备原理
Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓
成功关键
溶液中不含O2等氧化性物质和Fe3＋
制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭且隔绝空气的体系中
制备方法
方法
装置
说明
有机层隔离法
用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏
水配制的NaOH 溶液反应制备
氢气氛围中
先打开止水夹，用生成的氢气排尽装置中的
空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁溶液被
压入右侧盛有氢氧化钠溶液的试管中
电解法
利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉
淀，阳极材料为铁，阴极材料为石墨
制备Fe(OH)2应注意：
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①配制FeSO4溶液时，加入少量铁粉；
②配制溶液的蒸馏水及NaOH 溶液均需“煮沸”除氧；
③反应过程中避免和空气接触（油封）
实验6 铁及其化合物的性质
1．铁单质的还原性
实验原理CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
实验用品CuSO4溶液、铁丝、试管、胶头滴管
实验步骤
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿取出铁丝，观
察现象。
实验现象铁丝上附有红色的铜，蓝色溶液变成浅绿色。
实验结论Fe 具有还原性
实验说明Fe 与CuSO4 溶液反应置换出铜。
2．铁盐的氧化性
实验原理Cu＋2FeCl3 ===2FeCl2＋CuCl2、2FeCl3 ＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl
实验用品铜片、FeCl3稀溶液、KI 溶液、淀粉溶液、蒸馏水、试管、胶头滴管、镊子
实验步骤
1.取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。
2.在一支盛有3 mL 水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3 滴KI 溶液，观察现象。然后向
溶液中滴加2 滴淀粉溶液，观察现象。
实验现象1.黄色溶液变蓝绿色，铜片质量减少。
2.加入KI 溶液后，溶液黄色加深，加入淀粉溶液后，溶液变蓝色。
实验结论Fe3＋具有氧化性。
实验说明1.Fe3＋能将Cu、I－氧化成Cu2＋、I2。
2.KI 是常用的还原剂，能被氧化生成I2，淀粉溶液遇I2变蓝。
3．亚铁盐的氧化性和还原性
实验原理FeCl 2＋Zn===ZnCl2＋Fe、10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4== =5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋
K2SO4、
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
实验用品锌片、KMnO4酸性溶液、FeSO4溶液、KSCN 溶液、试管、胶头滴管、镊子
实验步骤
1.取3 mL FeCl2稀溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。
2.在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液
的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2 滴KSCN 溶液，观察现象。
实验现象1.锌片失去光泽变黑，溶液由浅绿色逐渐变为无色。
2.溶液紫红色褪去变黄色，滴入KSCN 后，溶液变红色。
实验结论1.Fe2＋具有氧化性。
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2.Fe2＋具有还原性，与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，使酸性KMnO4溶液褪色并生成
Fe3＋。
实验说明Fe2＋能将Zn 氧化为Zn2＋，Fe2＋与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，使酸性KMnO4溶液
褪色并生成Fe3＋。
4．铁离子的检验
实验装置
、
、
实验原理Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3、2FeCl 3＋Fe===3FeCl2。
实验用品FeCl3稀溶液、KSCN 溶液、铁粉、试管、胶头滴管
实验步骤
1.在一支试管中加入2 mL 蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN 溶液，
观察现象。
2.在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴
KSCN 溶液，观察现象。
实验现象1.溶液变为红色。
2.加入适量铁粉后溶液变为浅绿色，滴加几滴KSCN 溶液后，溶液不变红。
实验结论可用KSCN 试剂检验Fe3+是否存在
实验说明FeCl3与铁粉反应，生成了FeCl2，溶液中不再存在Fe3＋。
实验7 铝及其化合物的性质
1.铝与氧气的反应
（1）铝粉可以在纯氧中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化铝，4Al＋3O2=====2Al2O3。
（2）常温下铝在空气中极易与氧气反应，表面生成一层致密的薄膜，能阻止氧气与铝进一步反应。
2.铝与氯气、硫的反应：2Al
＋
3Cl
2=====
2AlCl
3、2Al
＋
3 S
Al2S3
3.铝与酸的反应——
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实验装置
实验原理
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
实验用品
盐酸、铝片；试管、酒精灯、木条。
实验步骤
在一支试管中加入5mL 盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察实验现象。过一段
时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？
实验现象
开始无现象，一段时间后铝片逐渐溶解，然后冒铝片表面有大量气泡产生，试管壁
有发热现象。一段时间后，将点燃的木条放在试管口，可听到爆鸣声，后气体燃烧
发出淡蓝色火焰
实验结论
氧化铝和铝均能和盐酸反应。
实验说明
铝片表面有一层致密的保护膜氧化铝，可以与盐酸发生反应：
Al2O3+6HC1=2A1C13+3H20,这个阶段没有气体生成；随着反应的进行，保护膜氧化
铝逐渐减少，铝单质直接与盐酸接触，发生反应：2A1+6HC1=2A1C13+3H2↑。因
此，铝片
与盐酸刚开始反应时没有气泡产生，一段时间后，当铝与盐酸反应产生氢气、且氢
气将试管中空气排净后，即可用点燃的木条检验氢气。试管壁发热说明反应在生成
新物质的同时，放出了热量。
说明：Al 常温下遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。
4.铝与强碱溶液的反应
实验装置
实验原理
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑；Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]
实验用品
NaOH 溶液、铝片；试管、酒精灯、木条。
实验步骤
在两支试管中分别加入少量的NaOH 溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝
片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。
观察实验现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，你观察到什么
现象？
实验现象
用砂纸打磨过的铝片表面立即剧烈反应，有大量气泡产生，试管壁有发热现象。未
经打磨过的铝片刚开始反应较慢，后逐渐加快，产生大
量气泡
，试管壁有发热现
象。一段时间后，将点燃的木条放在两支试管口，均可听到爆鸣声，后两试管气体
均燃烧发出淡蓝色火焰
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实验结论
铝表面的Al2O3可溶于NaOH
溶液
；Al 可与强碱溶液反应生成氢气
5.铝热反应
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高
温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等，
3MnO2＋4Al=====3Mn＋2Al2O3；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
用砂纸打磨过的铝片已擦除表面的保护膜氧化铝，铝单质与氢氧化钠溶液直接接触。该反应分为两步，第
一步是铝与水反应：2Al+6H2O=2A1(OH)3+3H2↑，由于生成的氢氧化铝为难溶物，会附着在铝表面，阻止
反应进一步发生，因而铝和水的反应进行程度很小。第二步是氢氧化铝与氢氧化钠反应：
Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]。由于氢氧化铝为两性氢氧化物，与强碱可以反应，氢氧化铝被消耗促进了第
一步反应的继续进行，两步加起来就是总的方程式：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[A1(OH)4]+3H2↑。试管壁发热
说明反应在生成新物质的同时，放出了热量。
未打磨的铝片表面有一层致密的保护膜氧化铝，由于氧化铝为两性氧化物既能与酸反应，又能与碱反应，
因此，将其放入氢氧化钠溶液中后，铝片上的氧化铝先与氢氧化钠反应：
Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4], 氧化铝逐渐减少，铝单质露置于氢氧化钠溶液中，发生反应：
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑。试管壁发热说明反应在生成新物质的同时，放出了热量。
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