Question

8．某化學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)金屬活動性順序后，對金屬鈉能否像鐵一樣把銅從硫酸銅溶液中置換出來產(chǎn)生了興趣，并進(jìn)行了一下探究：
【提出問題】鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)后的產(chǎn)物中是否有銅？
【查閱資料】
①鈉能與冷水劇烈反應(yīng)，放出大量熱．化學(xué)方程式為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
②難溶性堿通常遇熱時會分解，如：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O．
【分析討論】經(jīng)討論，大家認(rèn)為鈉可能會先與水反應(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．但也有可能鈉直接與硫酸銅反應(yīng)而生成銅．
【提出猜想】小組同學(xué)對鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的產(chǎn)物作出如下猜想：
猜想1：有Cu（OH）₂和H₂，無Cu；        猜想2：有Cu，無Cu（OH）₂和H₂；
猜想3：既有Cu（OH）₂和H₂，又有Cu．
【探究實(shí)驗(yàn)一】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①用鑷子夾取一小塊金屬鈉投入盛有稀CuSO4溶液的燒杯中	劇烈反應(yīng)，生成藍(lán)色沉淀和無色（無味的）氣體	猜想1不成立
②往反應(yīng)后的溶液中加入足量的稀硫酸	沉淀完全溶解，燒杯底部無殘留固體	猜想2成立

【反思質(zhì)疑】有同學(xué)認(rèn)為未能得到銅可能是（CuSO₄）溶液濃度太小的緣故，并為此作了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究．
【探究實(shí)驗(yàn)二】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
③將一小塊金屬鈉投入盛有飽和CuSO4溶液的燒杯中	反應(yīng)更劇烈．除出現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)①相同的現(xiàn)象外，還生成了少量的黑色沉淀物	黑色沉淀物是CuO（或氧化銅），鈉與CuSO4飽和溶液反應(yīng)的產(chǎn)物中也沒有銅
④向③中的燒杯中加入 足量的稀硫酸	藍(lán)色沉淀和黑色沉淀均完全溶解，燒杯底部無殘留固體

【拓展分析】金屬鈉不能將銅等金屬從其鹽溶液中置換出來．到底鐵能否和CuSO₄溶液發(fā)生置換反應(yīng)呢？請你幫助該小組設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，寫出實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論：把鐵放入硫酸銅溶液中，如果鐵絲表面出現(xiàn)一層紅色物質(zhì)，證明鐵能置換出銅．

Answer 1

分析 【探究實(shí)驗(yàn)一】
取塊狀固體用鑷子；依據(jù)氫氣是無色無味的氣體及題目的猜想和物質(zhì)性質(zhì)分析解答；
【探究實(shí)驗(yàn)二】
根據(jù)題目信息進(jìn)行分析：鈉與水反應(yīng)放出熱量，氫氧化銅分解生成黑色的氧化銅；
依據(jù)氧化銅和氫氧化銅與硫酸可以反應(yīng)，而銅與硫酸不反應(yīng)分析解答．
【拓展分析】根據(jù)鐵比銅活潑的性質(zhì)解答．

解答 解：【探究實(shí)驗(yàn)一】
取塊狀固體用鑷子；根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：生成藍(lán)色沉淀，說明有氫氧化銅生成，也就說明鈉與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，然后氫氧化鈉和硫酸銅反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅；氫氣是無色無味的氣體，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從而證明了猜想2是錯誤的；
氫氧化銅與稀硫酸可以反應(yīng)，加入稀硫酸后沉淀全部溶解，說明固體中無銅，因?yàn)殂~與硫酸不反應(yīng)，故猜想3錯誤，猜想1正確；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①鑷子	無色（無味的）氣體．	2
		1

【探究實(shí)驗(yàn)二】
根據(jù)題目信息：鈉與水反應(yīng)放出熱量，從而使生成的氫氧化銅分解而成黑色的氧化銅；
依據(jù)氧化銅和氫氧化銅與硫酸可以反應(yīng)，而銅與硫酸不反應(yīng)；可以向反應(yīng)后的燒杯中加入足量的稀硫酸觀察是否全部溶解，從而確定是否含有銅；進(jìn)而確定未能得到銅是否與（CuSO₄）溶液濃度有關(guān)；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
③將一小塊金屬鈉投入盛有飽和CuSO4溶液的燒杯中	反應(yīng)更劇烈．除出現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)①相同的現(xiàn)象外，還生成了少量的黑色沉淀物	黑色沉淀物是CuO（或氧化銅）．，鈉與CuSO4飽和溶液反應(yīng)的產(chǎn)物中也沒有銅
④向③中的燒杯中加入足量的稀硫酸	藍(lán)色沉淀和黑色沉淀均完全溶解，燒杯底部無殘留固體

【拓展分析】鐵的活潑性比銅強(qiáng)，把鐵放入硫酸銅溶液中，如果鐵絲表面出現(xiàn)一層紅色物質(zhì)，證明鐵能置換出銅，發(fā)生置換反應(yīng)．
故填：把鐵放入硫酸銅溶液中，如果鐵絲表面出現(xiàn)一層紅色物質(zhì)，證明鐵能置換出銅．

點(diǎn)評 本題重點(diǎn)考查了學(xué)生分析信息，結(jié)合相關(guān)知識及操作中的描述和反應(yīng)現(xiàn)象，分析解決問題的能力．