【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第二章碱金属 

§2-2钠和钾

钠和钾的物理性质

【01】钠和钾的物理性质列表如下：

【02】钠和钾的银白色的美丽光泽只当新切开的表面上可以看到，通常见到的是一种淡黄色蜡状固体，这是由于钠、钾非常容易氧化，它们的表面常带有一层氧化物的缘故。钠和钾是金属中最软的，很容易切割开来.它们比水轻，所以在用来制取氢气时，能浮在水面上游动，并由于熔点低，反应热就能把它们熔化成圆珠状（参见后面图2·1）。

钠和钾的化学性质

【03】从本质上来说，一切有钠和钾参与的化学反应，都是它们放出1个电子，转移给别种元素的原子或离子的过程：

【04】钾原子比钠原子更容易放出电子，所以钾的化学活动性比钠更强。一般说来，反应都是很剧烈的。

1、跟氧的反应

【05】在常温下，钠、钾跟氧气迅速化合，生成氧化物：

【06】即使在空气里，这个反应也迅速进行，所以保存钠、钾时必须和空气隔绝。常用的方法是：大量的钠用密封钢筒存储；小量的钠则可浸在煤油里。

【07】在加热的条件下，钠、钾在空气里即燃烧，在纯氧里燃烧将更猛烈。燃烧时钠呈现黄色火焰，钾呈现紫色火焰；生成黄色粉末状的过氧化钠Na₂O₂和过氧化钾K₂O₂。这在后面一节（§2-3）里将详细讲到。

2、跟氯气及其他非金属的反应

【08】钠和钾都能跟氯气猛烈反应，在常温下就能燃烧起来，生成氯化物：

【09】钠或钾跟其他许多非金属反应也很猛烈，例如，跟硫反应时就会发生爆炸。

3、跟水的反应

【10】钠在常温就能跟水反应置换出氢气。

【11】用镊子取一小块钠（除去钠块外面的煤油），把它投入水里，钠块立即熔化成银白色小球，浮在水面上，迅速地向各个方向游动，发出嘶嘶响声，钠球逐渐变小，最后消失。这个现象，是由于因反应热而熔化成的钠小球跟水接触处发生反应而产生氢气，把钠球向上推动，但各部位所产生的氢气的量不等，推动力不均衡所导致的。有钠小球时反应过份剧烈，可能会把钠小球和水液推出容器，所以最好用一只漏斗把反应容器罩起来（如图2·1）。

【12】如果要检验所产生的氢气，可把一只试管套在漏斗管上收集。反应结束后，在溶液里加入几滴酚酞指示剂，溶液就显示红色。可以证明溶液里已生成了碱。

【13】反应的实质，可用下面的离子方程式表示：

【14】不难理解，由于钠的活动性比氢强（参见(§1-2)金属活动性顺序）【山注，化3-1-02第12段，CV21855620】，所以电子自钠原子转移给氢离子。

【15】钾跟水的反应也是这样，只是因为它比钠更活动，所以反应更猛烈，致使温度升高，往往导致生成的氢气发火燃烧。

4、跟酸的反应

【16】钠、钾跟酸溶液反应的本质和跟水反应的本质相同，但反应更猛烈得多，这是由于酸溶液里的氢离子浓度比水里大，所以电子转移得更容易的缘故。例如，钠跟盐酸溶液反应是：

【17】由于上述的一些反应里都包括电子的转移过程，所以它们都是氧化-还原反应。在这些反应里，钠和钾是还原剂，非金属原子和氢离子是氧化剂。

钠、钾在自然界的存在

【18】从上述的钠和钾的化学性质来看，它们不可能以游离态存在于自然界里，只能以化合态存在。钠的化合物在自然界里分布很广，数量也很多，主要以氯化钠的形式存在在海水、咸水湖里和岩层中。人类大量地从那里把它制取出食盐。此外，还有硫酸钠、硝酸钠等钠的盐类。钾的化合物在自然界里存在的数量也不少，但大都是组成很复杂的岩石，如长石、云母等。简单钾盐如氯化钾等的矿床不多。钾是植物体内的一种重要元素，植物从土壤的养分里吸收得到。因此陆生植物和海藻燃烧后的灰分里都含有碳酸钾。

钠、钾的制取和用途

【19】由于钠、钾本身是强还原剂，一般还原剂不可能把它们从化合物里还原出来，因此工业上用电解法制取。最初用氢氧化钠或氢氧化钾作原料，在熔融状态下电解，反应如下：

【20】合并成总的化学反应为：

【21】现在已改用氯化钠或氯化钾为原料进行电解了，在阳极同时得到氯气。

【22】钠和钾的单质现在也有多方面的用途。例如在有机物合成中作还原剂或催化剂；制造某些合金；制取某些化合物，如氰化钠NaCN、过氧化钠Na₂O₂等。

习题2-2

1、画出钠和钾的原子结构以及离子结构的图式，举出它们的原子变成离子的反应各二例。

2、根据钠和钾的原子结构，解释为什么它们都是强的还原剂？为什么钾的化学性质比钠活动？从哪些实验或事例可以证明？

3、怎样保存钠或钾？为什么？

4、金属钠或钾着火时为什么不能用水灭火？

5、现有一块金属钠和一块金属钾，怎样鉴别它们？

6、从钠和钾的化学性质推论其他碱金属的化学性质：

(1)跟氧气化合的能力；

(2)氧化物水化物的性质；

(3)跟水的置换反应。

7、金属钠跟熔融冰晶石Na₃AlF₆反应，可得到金属铝和氟化钠。试说明钠原子发生什么变化？哪一种原子或离子是氧化剂？哪一种原子或离子是还原剂？[提示：冰晶石熔化后，电离生成钠离子、铝离子和氟离子，它跟钠发生置换反应]

8、写出电解熔融氢氧化钾制取钾的化学方程式。

9、为什么制取金属钠或钾时，必须用它们的熔融状态的碱或盐进行电解，而不用它们的碱或盐的水溶液？试举例说明。

10、在100克水里加入4.6克钠，能生成多少克分子氢氧化钠？溶液的百分比浓度是多少？[提示：水跟钠起反应，消耗了一部分水，因此反应后溶液总重量是剩余的水重量和生成的氢氧化钠的重量]【0.2克分子氢氧化钠（山注，0.2mol），溶液的百分比浓度是7.65%】

11、1克钾跟水反应，放出250毫升氢气（标准状况下）。试求金属钾的纯度。【87%】