Question

【題目】（20分）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(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)一：①在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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： 。鈉投入硫酸銅溶液中總的化學(xué)反應(yīng)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(xù)高溫加熱，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（3）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)再探究，方案設(shè)計(jì)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?yàn)V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?yàn)V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(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(shí)驗(yàn)方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是 ；

實(shí)驗(yàn)室中的金屬鈉著火時，你的滅火方法是 。

【拓展應(yīng)用】測定實(shí)驗(yàn)中使用的標(biāo)有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16％的鹽酸（圖1）的實(shí)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(jì)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?yàn)?/span> （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(diǎn)對應(yīng)的溶液呈 （填“酸性”、“堿性”或“中性”）；b點(diǎn)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(jì)算該鹽酸的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)？（2分）

（3）該鹽酸的實(shí)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

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

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

（3）碳（或C） ①反應(yīng)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(yīng)用】（1）20 80 ②④①③ 玻璃棒

（2）①酸性 NaOH、NaCl ②14.6% （3）鹽酸具有揮發(fā)性

【解析】

試題分析：【問題討論】（1）根據(jù)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(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，說明生成一種堿，而且金屬鈉可以與水劇烈反應(yīng)放出氫氣，故鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑；故將鈉投入硫酸銅溶液中，鈉先和水反應(yīng)，生成的氫氧化鈉再與硫酸銅溶液反應(yīng)，故總的化學(xué)反應(yīng)方程式：2Na+CuSO4 + 2H2O==Cu（OH） 2+Na2SO4+H2↑；根據(jù)將24.0g剩余固體繼續(xù)高溫加熱，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了2.4g后質(zhì)量不再改變，說明氧化銅能夠繼續(xù)分解，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，氧化銅分解只可能產(chǎn)生氧氣，故可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：4CuO△ 2Cu2O+O2↑

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，元素的種類在反應(yīng)前后不變，故實(shí)驗(yàn)二中生成的黑色顆粒是碳（或C）

①丁認(rèn)為是氫氧化鈉，這猜想是錯誤的，原因是：反應(yīng)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(jié)論：白色物質(zhì)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(jù)信息：氧化鈉能與水反應(yīng)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(yīng)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?yàn)榉磻?yīng)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?yàn)闅溲趸�鈉會與硫酸銅反應(yīng)

③小娟同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是：碳酸鈉溶液也是堿性的 ；根據(jù)滅火的原理以及信息，故實(shí)驗(yàn)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(yīng)用】（1）根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算的表達(dá)式，配制20%的氫氧化鈉溶液100g，需氫氧化鈉質(zhì)量=20%×100g =20；故水的質(zhì)量=100g-20g=80g，即80 mL；配制溶液的步驟為：計(jì)算、稱量、量取、溶解，故正確的順序?yàn)椋?/span>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(diǎn)溶液的PH<7，故對應(yīng)的溶液呈酸性；b點(diǎn)溶液的PH>7，說明反應(yīng)堿過量，故對應(yīng)的溶液中的溶質(zhì)為：NaOH、NaCl

②根據(jù)圖示。溶液PH=7時，表示兩者恰好完全反應(yīng)，消耗鹽酸的質(zhì)量為2g，再根據(jù)化學(xué)方程式：NaOH + HCl = NaCl + H2O中NaOH與HCl的質(zhì)量關(guān)系，即可求出

解：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

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）該鹽酸的實(shí)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：鹽酸具有揮發(fā)性