Question

鈉原子最外層只有一個(gè)電子，在反應(yīng)中失去最外層電子形成+1價(jià)的Na⁺，為了驗(yàn)證鈉與水反應(yīng)得到的是Na⁺而不是Na²⁺，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下面兩種實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證：

第一種：稱得一盛水的燒杯總質(zhì)量為m₁ g，稱取m g鈉投入燒杯中，反應(yīng)結(jié)束后稱取燒杯及液體的總質(zhì)量為m₂ g，據(jù)此推測(cè)產(chǎn)物中鈉的化合價(jià)為+n價(jià)。

第二種：在第一種方法所得溶液中加過(guò)量CuSO₄溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量沉淀質(zhì)量為m₂ g，據(jù)此推測(cè)產(chǎn)物中鈉的化合價(jià)為+n價(jià)。

請(qǐng)列出這兩種方法的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

Answer 1

第一種 m₂－m₁＝(23－n)÷23×m     第二種m₂＝ m/23×n×1/2×98

解析:

鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生OH^－，可通過(guò)反應(yīng)后溶液使無(wú)色酚酞變紅證明，產(chǎn)生的H₂可通過(guò)收集點(diǎn)燃得到證明。這兩種都是定性的方法，即只能證明有無(wú)這種物質(zhì)，而不能說(shuō)明有多少這種物質(zhì)。要證明鈉反應(yīng)后產(chǎn)生的是Na⁺，即一個(gè)鈉原子只失去一個(gè)電子，這就涉及到定量的關(guān)系，只有通過(guò)定量的實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)密的推理才能實(shí)現(xiàn)。第一種方法中，利用了鈉與水反應(yīng)時(shí)液體質(zhì)量的差量與鈉價(jià)態(tài)的關(guān)系，即23g鈉與水反應(yīng)時(shí)，若生成+n價(jià)鈉離子，則液體增重(23－n) g，m g鈉使液體增重(23－n)÷23×m g。第二種方法中，利用了鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的OH^－去沉淀Cu²⁺的質(zhì)量與鈉價(jià)態(tài)的關(guān)系，即23g鈉與水反應(yīng)時(shí)，若生成+n價(jià)鈉離子，則生成17n g OH^－，再生成Cu(OH)₂質(zhì)量為17n÷(2×17)×98g，mg鈉反應(yīng)最終得Cu(OH)₂質(zhì)量為m/23×n×1/2×98g。