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：甲認為白色物質(zhì)是氧化鈉，乙認為是碳酸鈉，丙認為是氧化鈉和碳酸鈉的混合物，丁認為是氫氧化鈉。

我認為丁的猜想是錯誤的，理由是 。

②對白色物質(zhì)是什么進行實驗再探究，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)認為實驗方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是 ；

【拓展應(yīng)用】測定實驗中使用的標有質(zhì)量分數(shù)為16％的鹽酸(圖1)的實際質(zhì)量分數(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)時測得剩余物總量為45 g。整個實驗過程用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)，列式計算該鹽酸的實際質(zhì)量分數(shù)？

（4）該鹽酸的實際質(zhì)量分數(shù)與標簽上標出的質(zhì)量分數(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因為碳酸鈉溶液也顯堿性，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，故可猜測實驗二中生成的黑色顆粒是炭

①丁認為是氫氧化鈉，丁的猜想是錯誤的，理由是：因為反應(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，因為碳酸鹽會與酸反應(yīng)生成二氧化碳

方案3：要同時證明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，向濾液中加入過量的氯化鈣溶液，不能加石灰水，因為它與會Na2CO3會生成NaOH，也不能加硫酸銅溶液，因為它會將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)認為實驗方案1得出的結(jié)論不正確，其理由是：因為碳酸鈉溶液也顯堿性，也能使無色酚酞變紅

【拓展應(yīng)用】根據(jù)圖②可知，當加入鹽酸質(zhì)量為25g時，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，進而可求出該鹽酸的實際質(zhì)量分數(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)量分數(shù)=3.65g/25g×100%=14.6%

（3）該鹽酸的實際質(zhì)量分數(shù)與標簽上標出的質(zhì)量分數(shù)不一致的可能原因：鹽酸具有揮發(fā)性