Question

20、通過“金屬和金屬材料”和“燃燒”的復(fù)習(xí)，同學(xué)們對(duì)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：
問題：金屬鈉能否置換出硫酸銅溶液中的銅？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)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

常溫下，它既極易與氧氣反應(yīng)，還可以與水劇烈反應(yīng)

．
（2）根據(jù)上述資料和 實(shí)驗(yàn)一中的現(xiàn)象寫出鈉塊投入硫酸銅溶液所發(fā)生的反應(yīng)方程式：

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

；

2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄

．
（3） 實(shí)驗(yàn)二中生成的黑色顆粒是

碳

，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)是氧化鈉，乙認(rèn)為是碳酸鈉，丙認(rèn)為是氧化鈉和碳酸鈉的混合物，丁認(rèn)為是氫氧化鈉．我認(rèn)為認(rèn)為丁的猜想是錯(cuò)誤的，理由是

反應(yīng)物中無氫元素

．
②對(duì)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)中一定有氧化鈉．
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：小娟同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是

碳酸鈉溶液也能使酚酞溶液變紅

④結(jié)論：金屬鈉在二氧化碳中燃燒的化學(xué)方程式為

4Na+3CO₂=C+2Na₂CO₃

．
[應(yīng)   用]實(shí)驗(yàn)室中的金屬鈉著火時(shí)，你的滅火方法是

沙子

．

Answer 1

分析：本題主要考查的是金屬鈉的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)，金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，易與氧氣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此要保存在煤油中．金屬鈉投入硫酸銅溶液中，鈉先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉．金屬鈉也能在二氧化碳中燃燒，二氧化碳和金屬鈉反應(yīng)生成了黑色的碳和白色的碳酸鈉，因此金屬鈉著火時(shí)，不能用水和二氧化碳滅火，要用沙子滅火．在驗(yàn)證猜想是否正確時(shí)，要注意質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)探究過程中要注意碳酸鈉溶液也顯堿性．

解答：解：（1）金屬Na性質(zhì)活潑，常溫下極易與氧氣反應(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，因此保存在煤油中．故答案為：常溫下，它既極易與氧氣反應(yīng)，還可以與水劇烈反應(yīng)．
（2）把金屬鈉投入硫酸銅溶液中，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．是因?yàn)椋衡c先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀和硫酸鈉．故答案為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：二氧化碳和金屬鈉反應(yīng)生成了黑色的碳和白色的碳酸鈉．反應(yīng)物中無氫元素，因此不可能是氫氧化鈉．碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水和二氧化碳，因此有氣泡冒出，就證明有碳酸鈉．在驗(yàn)證是否有氧化鈉時(shí)，要注意碳酸鈉溶液也顯堿性，要用氯化鈣溶液排除碳酸鈉的干擾．通過實(shí)驗(yàn)探究可知：金屬鈉燃燒時(shí)，不能用水和二氧化碳滅火，要用沙子滅火，二氧化碳和鈉反應(yīng)生成了黑色的碳和白色的碳酸鈉，要注意配平．
故答案為：①反應(yīng)物中無氫元素．②碳酸鈉；B；乙；③碳酸鈉溶液也能使酚酞溶液變紅；④4Na+3CO₂=C+2Na₂CO₃．沙子．

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)屬于新信息篩選題，在主要考查了金屬鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，以及氧氣、水和二氧化碳與鈉反應(yīng)的有關(guān)性質(zhì)和反應(yīng)的類型．還考查了質(zhì)量守恒定律中，元素的種類反應(yīng)前后不變，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行探究，于是激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，綜合性比較強(qiáng)．本考點(diǎn)主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．