Question

【題目】（20分）學習化學一年后，同學們對課本上“活動性較強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”這兩句話產生了質疑。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性質活潑，常溫下，它極易與氧氣反應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放出氫氣。

【實驗探究】

實驗一：①在實驗室中，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，觀察到溶液中出現藍色沉淀，但沒有紅色的物質析出；

③按照步驟②將金屬鈉投入水中，待反應結束后滴加酚酞溶液，發現溶液變紅。

實驗二：將燃燒的鈉迅速伸入盛有CO2的集氣瓶中，觀察到鈉在CO2中繼續燃燒，反應后冷卻，瓶內附著黑色顆粒，并粘附著白色物質。

【問題討論】

（1）金屬鈉保存在煤油中的原因是： 。

（2）根據上述資料寫出鈉塊投入水中發生反應的化學方程式： 。鈉投入硫酸銅溶液中總的化學反應方程式 。氫氧化銅受熱分解成氧化銅和水，若將24.0g剩余固體繼續高溫加熱，發現固體質量減少了2.4g后質量不再改變，寫出此過程中可能發生反應的化學方程式 。

（3）實驗二中生成的黑色顆粒是 ，而白色物質可能是什么呢？

①同學們圍繞白色物質可能是什么產生如下猜想：甲認為白色物質是氧化鈉，乙認為是碳酸鈉，丙認為是氧化鈉和碳酸鈉的混合物，丁認為是氫氧化鈉。

我認為丁的猜想是錯誤的，理由是 。

②對白色物質是什么進行實驗再探究，方案設計如下：

方案1：取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向濾液中加入無色酚酞試液，觀察到溶液變成紅色，結論：白色物質中一定有氧化鈉。

方案2：取該樣品少量于試管里，滴加足量鹽酸，溶液中有氣泡冒出，結論：白色物質中一定有 。

方案3：取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向濾液中加入過量的 溶液（供選試劑：A.石灰水B.氯化鈣溶液 C.硫酸銅溶液，填序號），出現白色沉淀，然后過濾，再向溶液里滴加無色酚酞試液，無明顯現象出現。則 （在甲、乙、丙中選）的猜想成立。

③評價與反思：小娟同學認為實驗方案1得出的結論不正確，其理由是 ；

實驗室中的金屬鈉著火時，你的滅火方法是 。

【拓展應用】測定實驗中使用的標有質量分數為16％的鹽酸（圖1）的實際質量分數。

（1）為了測定，需配制20%的氫氧化鈉溶液100g。配制步驟有：①溶解 ②計算，需氫氧化鈉 g ③裝瓶并貼標簽 ④稱取氫氧化鈉，量取水 mL（水的密度為1g/mL）。其正確的順序為 （填序號）。

配制氫氧化鈉溶液時，需要的玻璃儀器有量筒、燒杯、滴管及 。

（2）小明同學在燒杯中加入配得的氫氧化鈉溶液20g，再逐滴加入該鹽酸。用pH測定儀測定滴加過程中溶液的pH。圖2為測定儀打印出的滴加鹽酸的質量與溶液pH的關系圖。

①a點對應的溶液呈 （填“酸性”、“堿性”或“中性”）；b點對應的溶液中的溶質為 （寫化學式）。

②請以此次測定的數據，列式計算該鹽酸的實際質量分數？（2分）

（3）該鹽酸的實際質量分數與標簽上標出的質量分數不一致的可能原因 （不考慮誤差）。

Answer 1

【答案】【問題討論】（1）防止鈉與氧氣反應變質, （2）2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

2Na+CuSO4 +2H2O==Cu（OH） 2+Na2SO4+H2↑ 4CuO△2Cu2O+O2↑

（3）碳（或C） ①反應物中沒有氫元素 ②方案2：碳酸鈉（或Na2CO3） 方案3：B 乙

③碳酸鈉溶液也是堿性的 用黃沙掩埋等

【拓展應用】（1）20 80 ②④①③ 玻璃棒

（2）①酸性 NaOH、NaCl ②14.6% （3）鹽酸具有揮發性

【解析】

試題分析：【問題討論】（1）根據資料上的信息，金屬鈉保存在煤油中的原因是：防止鈉與氧氣反應變質

（2）將金屬鈉投入水中，待反應結束后滴加酚酞溶液，發現溶液變紅，說明生成一種堿，而且金屬鈉可以與水劇烈反應放出氫氣，故鈉與水反應的化學方程式：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑；故將鈉投入硫酸銅溶液中，鈉先和水反應，生成的氫氧化鈉再與硫酸銅溶液反應，故總的化學反應方程式：2Na+CuSO4 + 2H2O==Cu（OH） 2+Na2SO4+H2↑；根據將24.0g剩余固體繼續高溫加熱，發現固體質量減少了2.4g后質量不再改變，說明氧化銅能夠繼續分解，根據質量守恒定律，氧化銅分解只可能產生氧氣，故可能發生反應的化學方程式：4CuO△ 2Cu2O+O2↑

（3）根據質量守恒定律，元素的種類在反應前后不變，故實驗二中生成的黑色顆粒是碳（或C）

①丁認為是氫氧化鈉，這猜想是錯誤的，原因是：反應物中沒有氫元素；

②方案2：取該樣品少量于試管里，滴加足量鹽酸，溶液中有氣泡冒出，結論：白色物質中一定有碳酸鈉（或Na2CO3）

方案3：要證明原固體中是否還含有氧化鈉，根據信息：氧化鈉能與水反應生成氫氧化鈉，故只需證明還含有氫氧化鈉即可，但要證明氫氧化鈉的存在，應先除去碳酸鈉，故加入過量的氯化鈣溶液，選B ，不能加A 石灰水，因為反應會生成氫氧化鈉，對是否存在氫氧化鈉的判斷會形成干擾，錯誤，也不能加 C硫酸銅溶液，因為氫氧化鈉會與硫酸銅反應

③小娟同學認為實驗方案1得出的結論不正確，其理由是：碳酸鈉溶液也是堿性的 ；根據滅火的原理以及信息，故實驗室中的金屬鈉著火時，你的滅火方法是：用黃沙掩埋（其它答案合理也給分）

【拓展應用】（1）根據溶質質量分數計算的表達式，配制20%的氫氧化鈉溶液100g，需氫氧化鈉質量=20%×100g =20；故水的質量=100g-20g=80g，即80 mL；配制溶液的步驟為：計算、稱量、量取、溶解，故正確的順序為：②④①③；配制氫氧化鈉溶液時，需要的玻璃儀器有量筒、燒杯、滴管及玻璃棒

（2）①a點溶液的PH<7，故對應的溶液呈酸性；b點溶液的PH>7，說明反應堿過量，故對應的溶液中的溶質為：NaOH、NaCl

②根據圖示。溶液PH=7時，表示兩者恰好完全反應，消耗鹽酸的質量為2g，再根據化學方程式：NaOH + HCl = NaCl + H2O中NaOH與HCl的質量關系，即可求出

解：設此鹽酸的質量分數為x

NaOH + HCl = NaCl + H2O

40 36.5

20g×20% 25g×x

40/36.5= 20g×20%/（25g×x）

x= 14.6%

答：此待測鹽酸質量分數為14.6％

（3）該鹽酸的實際質量分數與標簽上標出的質量分數不一致的可能原因：鹽酸具有揮發性