Question

同學(xué)們對課本上“活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬一般可以將位于其后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來”以及“支持燃燒的氣體一般是氧氣”這兩句話產(chǎn)生了質(zhì)疑．在老師的幫助下，用金屬鈉來探究下列問題：
[提出問題]1．金屬鈉能否置換出硫酸銅溶液中的銅？2．金屬鈉能否在其他氣體（如：CO₂）中燃燒？
[查閱資料]金屬Na性質(zhì)活潑，常溫下，它極易與氧氣反應(yīng)生成白色固體氧化鈉，氧化鈉溶于水生成氫氧化鈉．金屬鈉還可以與水劇烈反應(yīng)放出氫氣．
[實(shí)驗(yàn)探究]實(shí)驗(yàn)一：①在實(shí)驗(yàn)室中，金屬鈉保存在煤油中；②用鑷子從煤油中取出一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面煤油后投入硫酸銅溶液中，觀察到溶液中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，但沒有紅色的物質(zhì)析出；
③按照步驟②將金屬鈉投入水中，待反應(yīng)結(jié)束后滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變紅．
實(shí)驗(yàn)二：將燃燒的鈉迅速伸入盛有CO₂的集氣瓶中，觀察到鈉在CO₂中繼續(xù)燃燒，反應(yīng)后冷卻，瓶內(nèi)附著黑色顆粒，并粘附著白色物質(zhì)．
[問題討論]（1）金屬鈉保存在煤油中的原因

鈉易與氧氣反應(yīng)變質(zhì)

．
（2）根據(jù)上述資料寫出鈉塊投入水中所發(fā)生的反應(yīng)方程式：

2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑

；鈉投入硫酸銅溶液中總的反應(yīng)方程式：

2Na+2H₂O+CuSO₄=H₂↑+Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄

．氫氧化銅受熱分解成氧化銅和水，若將24.0g剩余固體繼續(xù)高溫加熱，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑

．
（3）實(shí)驗(yàn)二中生成的黑色顆粒是

C

，而白色物質(zhì)可能是什么呢？
①同學(xué)們圍繞白色物質(zhì)可能是什么產(chǎn)生如下猜想：甲認(rèn)為白色物質(zhì)是Na₂O，乙認(rèn)為是Na₂CO₃，丙認(rèn)為是Na₂O和Na₂CO₃的混合物，丁認(rèn)為是NaOH．
我認(rèn)為認(rèn)為丁的猜想是錯(cuò)誤的，理由是

反應(yīng)物中沒有氫元素

．
②對白色物質(zhì)是什么進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再探究，方案設(shè)計(jì)如下：
方案1：取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向?yàn)V液中加入無色酚酞試液，觀察到溶液變成紅色，結(jié)論：白色物質(zhì)中一定有Na₂O．
方案2：取該樣品少量于試管里，滴加足量稀鹽酸，溶液中有氣泡冒出，結(jié)論：白色物質(zhì)中一定有

碳酸鈉

．
方案3：取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向?yàn)V液中加入過量的

B

溶液（供選試劑：A．石灰水B．氯化鈣溶液 C．硫酸銅溶液），出現(xiàn)白色沉淀，然后過濾，再向溶液里滴加無色酚酞試液，無明顯現(xiàn)象出現(xiàn)．則

乙

（在甲、乙、丙中選）的猜想成立．
③評(píng)價(jià)與反思：大家認(rèn)為實(shí)驗(yàn)方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是

碳酸鈉溶液也是堿性的

；
實(shí)驗(yàn)室中的金屬鈉著火時(shí)，你的滅火方法是

用黃沙掩埋

．
[拓展應(yīng)用]小明同學(xué)為測定實(shí)驗(yàn)過程中所用的標(biāo)示質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的鹽酸 （圖1）的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)，他與小組的其他同學(xué)用pH測定儀組成實(shí)驗(yàn)裝置（圖2）．實(shí)驗(yàn)時(shí)先在燒杯中加入20g  40%的氫氧化鈉溶液，再逐滴加人該鹽酸，測定儀打印出加入鹽酸的質(zhì)量與燒杯中溶液pH的關(guān)系圖（圖3）．

①發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

HCl+NaOH=NaCl+H₂O

_．
②請以此次測定的結(jié)果，可計(jì)算出該鹽酸的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

29.2%

．
③請分析你的計(jì)算結(jié)果與標(biāo)簽標(biāo)示的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一致的可能原因：

濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小

．

Answer 1

分析：仔細(xì)閱讀材料后，發(fā)現(xiàn)是圍繞著金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究與分析，由于鈉是一種化學(xué)性質(zhì)非�；顫姷慕饘伲�因此就表現(xiàn)出一些特殊性質(zhì)，同學(xué)們要拋卻思維定勢，從資料查閱和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象入手大膽分析猜想，從而得出正確答案．
[拓展應(yīng)用]①正確書寫化學(xué)方程式．
②鹽酸與氫氧化鈉恰好反應(yīng)時(shí)，PH=7有圖象知道此時(shí)鹽酸溶液的質(zhì)量是25g，再利用氫氧化鈉的質(zhì)量利用化學(xué)方程式的計(jì)算鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
③濃鹽酸易揮發(fā)，放置時(shí)間過長會(huì)使自身溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減�。�

解答：解：（1）常溫下，鈉極易與氧氣反應(yīng)生成白色固體氧化鈉，所以要保存在煤油中．答案為：鈉易與氧氣反應(yīng)；
（2）金屬鈉可以與水劇烈反應(yīng)放出氫氣，可以理解為鈉置換出水中的氫，把水看做HOH就比較好理解了．答案為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；2Na+2H₂O+CuSO₄=H₂↑+Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會(huì)減少，根據(jù)氧化銅中所含的兩種元素可猜想可能是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計(jì)算會(huì)發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．氧化銅加熱后質(zhì)量又會(huì)減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=24g×

16

80

=4.8g，大于2.4g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣．故答案為：4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．
（3）鈉在CO₂中燃燒后瓶內(nèi)附著黑色顆粒，從反應(yīng)物的元素組成來分析，黑色顆粒只能是碳，而白色物質(zhì)可能是氧化鈉或碳酸鈉或二者的混合物，但不能是氫氧化鈉，因?yàn)榉磻?yīng)物中沒有氫元素．氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉，所以其水溶液呈堿性，碳酸鈉溶液也呈堿性，鑒別它們時(shí)不能只用酚酞，要鑒別碳酸根離子，
故答案為：碳 ①反應(yīng)物中沒有氫元素，②碳酸鈉  B 乙   
③碳酸鈉溶液和氫氧化鈉溶液都呈堿性，故用酚酞不能鑒別，金屬鈉與水反應(yīng)放出氫氣，也能和二氧化碳反應(yīng)，故金屬鈉著火時(shí)不能有水和二氧化碳滅火器，最好是用黃沙掩埋．
答案為：碳酸鈉溶液也是堿性的，用黃沙掩埋．
[拓展應(yīng)用]①正確書寫化學(xué)方程式HCl+NaOH=NaCl+H₂O；②
設(shè)該鹽酸的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x、
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5  40
25g x  20g×40%

36.5

25gx

=

40

20g×40%

解得x=29.2%
答：該鹽酸的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)是29.2%．
③濃鹽酸易揮發(fā)，放置時(shí)間過長會(huì)使因會(huì)發(fā)出氯化氫氣體而使自身溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小．
故答案為：濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質(zhì)量分?jǐn)?shù)減�。�
故答案為：[問題討論]（1）鈉易與氧氣反應(yīng)
（2）2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑； 2Na+2H₂O+CuSO₄=H₂↑+Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．
（3）C，①反應(yīng)物中沒有氫元素．②方案2：碳酸鈉．方案3：B，乙．
③評(píng)價(jià)與反思：碳酸鈉溶液也是堿性的；用黃沙掩埋．
[拓展應(yīng)用]①HCl+NaOH=NaCl+H₂O．②29.2%．③濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質(zhì)量分?jǐn)?shù)減�。�

點(diǎn)評(píng)：本題在同學(xué)們原有的知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對鈉的性質(zhì)進(jìn)行探究，既培養(yǎng)了同學(xué)們的分析能力，又與高中知識(shí)進(jìn)行接軌．在解此類題時(shí)，首先要將題中的知識(shí)認(rèn)知透，然后結(jié)合學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行解答，此類題難度較大，要細(xì)心進(jìn)行分析解答．