Question

學(xué)習(xí)化學(xué)一年后，同學(xué)們對課本上“活動性較強(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(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(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是：______．
（2）根據(jù)上述資料寫出鈉塊投入水中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______．
（3）實驗二中生成的黑色顆粒是______，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)為丁的猜想是錯誤的，理由是______．
②對白色物質(zhì)是什么進(jìn)行實驗再探究，方案設(shè)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(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，滴加足量鹽酸，溶液中有氣泡冒出，結(jié)論：白色物質(zhì)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），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
______（在甲、乙、丙中選）的猜想成立．
③評價與反思：小娟同學(xué)認(rèn)為實驗方案1得出的結(jié)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(yīng)用】
測定實驗中使用的標(biāo)有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的鹽酸（圖1）的實際質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（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(biāo)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(xué)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(zhì)量與溶液pH的關(guān)系圖．
①a點對應(yīng)的溶液呈______（填“酸性”、“堿性”或“中性”）；
b點對應(yīng)的溶液中的溶質(zhì)為______（寫化學(xué)式）．
②請以此次測定的數(shù)據(jù)，列式計算該鹽酸的實際質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
（3）該鹽酸的實際質(zhì)量分?jǐn)?shù)與標(biāo)簽上標(biāo)出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一致的可能原因______（不考慮誤差）．

Answer 1

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：防止鈉與氧氣和水反應(yīng)變質(zhì)；
（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，說明產(chǎn)生了堿性的物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)前后元素的種類不變，因此是氫氧化鈉；結(jié)合資料提供的還產(chǎn)生氫氣，因此氧氣還能和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣；
故答案為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變可知：二氧化碳和金屬鈉反應(yīng)生成了黑色的物質(zhì)應(yīng)該是碳和白色的物質(zhì)不可能是氫氧化鈉，因為反應(yīng)物中無氫元素，因此不可能是氫氧化鈉；
方案2：因為滴加足量鹽酸，溶液中有氣泡冒出，可證明有碳酸鈉．
方案3：向濾液中加入過量的某試劑后出現(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，說明該試劑能夠和碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，且反應(yīng)后的溶液不顯堿性，故不能是石灰水和硫酸銅溶液；也說明了白色固體沒有水溶液顯堿性的氧化鈉；故乙的猜想成立；
③評價與反思 向濾液中加入無色酚酞試液，觀察到溶液變成紅色，不能說明白色物質(zhì)中一定有氧化鈉，因為碳酸鈉也顯堿性；
結(jié)合鈉的性質(zhì)，實驗室中的金屬鈉著火時，不能用水和二氧化碳等棉花，可以采用的滅火方法是用沙子覆蓋，與氧氣隔絕；
故答案為：碳；①反應(yīng)物中沒有氫元素； ②碳酸鈉 B 乙； ③碳酸鈉溶液也是堿性的 用沙子覆蓋（其它答案合理也可）；
【拓展應(yīng)用】（1）配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液100g，需要氫氧化鈉固體的質(zhì)量為100g×20%=20g，水的質(zhì)量為：100g-20g=80g，體積為80ml；配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的步驟：計算、稱量（量取）、溶解、裝瓶存放，故順序為：②④①③；需要用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、托盤天平，
故答案為：20；80；②④①③；玻璃棒；
（2）①由圖示可知，當(dāng)?shù)渭欲}酸到圖象中a點時，pH＜7，說明鹽酸的量過量，溶液呈現(xiàn)酸性；當(dāng)?shù)渭欲}酸到圖象中b點時，pH＞7，說明鹽酸的量不足，溶液呈現(xiàn)堿性，部分氫氧化鈉參加反應(yīng)生成了氯化鈉，還有剩余的氫氧化鈉，所以溶液中的溶質(zhì)是：NaCl、NaOH；
故答案為：酸；NaCl、NaOH；
②設(shè)：此鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40 36.5
20g×20% 25g×x
=
x=14.6%
答：此待測鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%
（3）鹽酸具有揮發(fā)性，是導(dǎo)致鹽酸溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少的原因；
故答案為：鹽酸具有揮發(fā)性．

故答案為：【問題討論】（1）防止鈉與氧氣反應(yīng)變質(zhì)；（2）2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑； （3）碳；①反應(yīng)物中沒有氫元素； ②碳酸鈉 B 乙； ③碳酸鈉溶液也是堿性的 用沙子覆蓋（其它答案合理也可）
【拓展應(yīng)用】（1）20 80 ②④①③玻璃棒 （2）①酸性 NaCl、NaOH
②設(shè)：此鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40 36.5
20g×20% 25g×x
=
x=14.6%
答：此待測鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%
（3）鹽酸具有揮發(fā)性．
分析：（1）根據(jù)金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)非�；顫姡�易與氧氣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分析；
（2）金屬鈉投入硫酸銅溶液中，根據(jù)酚酞試液變紅及元素守恒的角度分析鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物并寫出方程式；
（3）根據(jù)金屬鈉也能在二氧化碳中燃燒，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變分析黑色固體的成分和白色物質(zhì)的成分；
方案2：依據(jù)滴加足量鹽酸，溶液中有氣泡冒出，推測白色物質(zhì)的成分；
方案3：根據(jù)加入的試劑與碳酸鈉反應(yīng)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)，得出合理的猜想的結(jié)論，注意在驗證是否有氧化鈉時，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；
③評價與反思 根據(jù)碳酸鈉也顯堿性分析；
根據(jù)金屬鈉的性質(zhì)選擇合適的滅火方法；
【拓展應(yīng)用】（1）利用溶質(zhì)質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算配制溶液所需要的溶質(zhì)的質(zhì)量和溶劑的質(zhì)量；由配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的步驟進(jìn)行排序；
（2））①根據(jù)滴加鹽酸到圖象中a點和b點時溶液發(fā)生的反應(yīng)以及剩余的反應(yīng)物分析．
②觀察圖示，當(dāng)?shù)渭欲}酸到C點時，溶液的pH=7，25g的鹽酸與20g20%的氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，根據(jù)鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)，由氫氧化鈉的質(zhì)量求出所消耗的鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量；再根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的公式計算該鹽酸的實際質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)鹽酸的揮發(fā)性分析．
點評：本考點屬于信息給與題，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)計實驗，進(jìn)行探究，能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，綜合性比較強(qiáng)．