Question

【題目】（11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： 。

（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(cuò)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），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(jià)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 ；

【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)。

為了測定，小明配制了20%的氫氧化鈉溶液100g。然后在燒杯中加入一定量配得的氫氧化鈉溶液，再逐滴加入該鹽酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)測得剩余物總量為45 g。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程用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。

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)？

（4）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）防止鈉和空氣中氧氣、水發(fā)生反應(yīng) （2）2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

（3）炭 ①化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變 ②方案2：Na2CO3 方案3：B 乙

③因?yàn)樘妓徕c溶液也顯堿性，也能使無色酚酞變紅

【拓展應(yīng)用】14.6% （4）鹽酸具有揮發(fā)性

【解析】

試題分析：【問題討論】（1）根據(jù)上面的資料，金屬鈉保存在煤油中的原因是：防止鈉和空氣中氧氣、水發(fā)生反應(yīng)

（2）根據(jù)資料：金屬鈉還可以與水劇烈反應(yīng)放出氫氣，待反應(yīng)結(jié)束后滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，說明還生成了一種堿，故化學(xué)方程式為：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

(3) 根據(jù)質(zhì)量守恒定律：化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，故可猜測實(shí)驗(yàn)二中生成的黑色顆粒是炭

①丁認(rèn)為是氫氧化鈉，丁的猜想是錯(cuò)誤的，理由是：因?yàn)榉磻?yīng)前沒有氫元素

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Na2CO3，因?yàn)樘妓猁}會與酸反應(yīng)生成二氧化碳

方案3：要同時(shí)證明NaOH、Na2CO3的存在，應(yīng)先將Na2CO3除去，又要不引入其他的堿性物質(zhì)；取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向?yàn)V液中加入過量的氯化鈣溶液，不能加石灰水，因?yàn)樗�與會Na2CO3會生成NaOH，也不能加硫酸銅溶液，因?yàn)樗鼤�將NaOH反應(yīng)掉，故選B；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)，說明溶液中不含NaOH，也即不含氧化鈉，故乙的猜想成立

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：因?yàn)樘妓徕c溶液也顯堿性，也能使無色酚酞變紅

【拓展應(yīng)用】根據(jù)圖②可知，當(dāng)加入鹽酸質(zhì)量為25g時(shí)，恰好完全反應(yīng)，然后根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式：NaOH+ HCl = NaCl + H2O中NaOH和HCl的質(zhì)量關(guān)系，即可求出HCl的質(zhì)量，進(jìn)而可求出該鹽酸的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)

設(shè)：此鹽酸的質(zhì)量為x

NaOH + HCl = NaCl + H2O

40 36.5

（45 g -25 g ）×20% x

40/36.5= 20g×20%/x

x= 3.65g

待測鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)=3.65g/25g×100%=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