Question

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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(xù)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

鈉易與氧氣反應變質

．
（2）根據(jù)上述資料寫出鈉塊投入水中所發(fā)生的反應方程式：

2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑

；鈉投入硫酸銅溶液中總的反應方程式：

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)固體質量減少了2.4g后質量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應的化學方程式：

4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑

．
（3）實驗二中生成的黑色顆粒是

C

，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Na₂O，乙認為是Na₂CO₃，丙認為是Na₂O和Na₂CO₃的混合物，丁認為是NaOH．
我認為認為丁的猜想是錯誤的，理由是

反應物中沒有氫元素

．
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，結論：白色物質中一定有

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，向濾液中加入過量的

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評價與反思：大家認為實驗方案1得出的結論不正確，其理由是

碳酸鈉溶液也是堿性的

；
實驗室中的金屬鈉著火時，你的滅火方法是

用黃沙掩埋

．
[拓展應用]小明同學為測定實驗過程中所用的標示質量分數(shù)為32%的鹽酸 （圖1）的實際質量分數(shù)，他與小組的其他同學用pH測定儀組成實驗裝置（圖2）．實驗時先在燒杯中加入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量與燒杯中溶液pH的關系圖（圖3）．

①發(fā)生反應的化學方程式為：

HCl+NaOH=NaCl+H₂O

_．
②請以此次測定的結果，可計算出該鹽酸的實際質量分數(shù)是

29.2%

．
③請分析你的計算結果與標簽標示的質量分數(shù)不一致的可能原因：

濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質量分數(shù)減小

．

Answer 1

分析：仔細閱讀材料后，發(fā)現(xiàn)是圍繞著金屬鈉的化學性質進行探究與分析，由于鈉是一種化學性質非常活潑的金屬，因此就表現(xiàn)出一些特殊性質，同學們要拋卻思維定勢，從資料查閱和實驗現(xiàn)象入手大膽分析猜想，從而得出正確答案．
[拓展應用]①正確書寫化學方程式．
②鹽酸與氫氧化鈉恰好反應時，PH=7有圖象知道此時鹽酸溶液的質量是25g，再利用氫氧化鈉的質量利用化學方程式的計算鹽酸的溶質質量分數(shù)．
③濃鹽酸易揮發(fā)，放置時間過長會使自身溶質質量分數(shù)減小．

解答：解：（1）常溫下，鈉極易與氧氣反應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；
（2）金屬鈉可以與水劇烈反應放出氫氣，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量又會減少，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化為氧氣，根據(jù)計算會發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質量大于固體減少的質量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉化為氧氣．氧化銅加熱后質量又會減少，應該是氧化銅中的氧元素轉化為氧氣，24g氧化銅的氧元素的質量=24g×

16

80

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

△   .

2Cu₂O+O₂↑．
（3）鈉在CO₂中燃燒后瓶內附著黑色顆粒，從反應物的元素組成來分析，黑色顆粒只能是碳，而白色物質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，因為反應物中沒有氫元素．氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉，所以其水溶液呈堿性，碳酸鈉溶液也呈堿性，鑒別它們時不能只用酚酞，要鑒別碳酸根離子，
故答案為：碳 ①反應物中沒有氫元素，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，金屬鈉與水反應放出氫氣，也能和二氧化碳反應，故金屬鈉著火時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．
[拓展應用]①正確書寫化學方程式HCl+NaOH=NaCl+H₂O；②
設該鹽酸的實際質量分數(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：該鹽酸的實際質量分數(shù)是29.2%．
③濃鹽酸易揮發(fā)，放置時間過長會使因會發(fā)出氯化氫氣體而使自身溶質質量分數(shù)減小．
故答案為：濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質量分數(shù)減小．
故答案為：[問題討論]（1）鈉易與氧氣反應
（2）2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑； 2Na+2H₂O+CuSO₄=H₂↑+Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄．4CuO

△   .

2Cu₂O+O₂↑．
（3）C，①反應物中沒有氫元素．②方案2：碳酸鈉．方案3：B，乙．
③評價與反思：碳酸鈉溶液也是堿性的；用黃沙掩埋．
[拓展應用]①HCl+NaOH=NaCl+H₂O．②29.2%．③濃鹽酸具有揮發(fā)性，長期放置質量分數(shù)減小．

點評：本題在同學們原有的知識基礎上，進一步對鈉的性質進行探究，既培養(yǎng)了同學們的分析能力，又與高中知識進行接軌．在解此類題時，首先要將題中的知識認知透，然后結合學過的知識進行解答，此類題難度較大，要細心進行分析解答．