Question

3．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)鈉與水的反應(yīng)進(jìn)行了研究，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫出Na與H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
（2）在點(diǎn)燃H₂之前必須先檢驗(yàn)純度，方法是用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點(diǎn)火，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈．
（3）實(shí)驗(yàn)小組在點(diǎn)燃用上述裝置制得的H₂時(shí)，①③④組獲得成功，②組卻失敗了．他們經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為失敗的原因是Na與H₂O的反應(yīng)速率太快，Na的用量太少，于是他們準(zhǔn)備增加鈉的用量，可老師說(shuō)太危險(xiǎn)，你認(rèn)為危險(xiǎn)的原因是較多的鈉與水反應(yīng)放出大量的熱，使試管內(nèi)H₂與O₂的混合氣體燃燒而發(fā)生爆炸．
（4）實(shí)驗(yàn)小組查得鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，并據(jù)此對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)（如圖）．在改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)中，H₂的生成速率減慢，原因是鈉比水輕，比苯重，落在苯、水交界處．Na與H₂O反應(yīng)產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應(yīng)停止；當(dāng)鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應(yīng)．如此反復(fù)，就可減慢Na與水的反應(yīng)速率．

Answer 1

分析 （1）鈉屬于活潑金屬，鈉和水發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸；氫氣易燃燒，不純氫氣燃燒聽到爆鳴聲；
（3）鈉和水反應(yīng)為放熱反應(yīng)，大塊的鈉與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱；
（4）根據(jù)鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1可知，鈉的密度比苯大，比水小，鈉和水反應(yīng)生成氫氣，鈉處于苯和水的交界處上下移動(dòng)．

解答 解：（1）鈉原子最外層只有1個(gè)電子，鈉單質(zhì)屬于活潑金屬，具有很強(qiáng)的還原性，能與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸，點(diǎn)燃前需要先驗(yàn)純，檢驗(yàn)方法為：用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點(diǎn)火，聽到尖銳爆鳴聲說(shuō)明不純，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈，
故答案為：檢驗(yàn)純度；用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點(diǎn)火，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈；
（3）鈉和水反應(yīng)為放熱反應(yīng)，大塊的鈉與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱，可能使試管內(nèi)H₂和O₂的混合氣點(diǎn)燃而爆炸，
故答案為：較多的鈉與水反應(yīng)放出大量的熱，使試管內(nèi)H₂與O₂的混合氣體燃燒而發(fā)生爆炸；
（4）鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，鈉比水輕，比苯重，鈉處于苯和水的交界處，鈉與水反應(yīng)2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應(yīng)停止；當(dāng)鈉表面的H₂逸出，鈉又回落水層，如此反復(fù)，減小了Na與H₂O的反應(yīng)速率，
故答案為：鈉比水輕，比苯重，落在苯、水交界處．Na與H₂O反應(yīng)產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應(yīng)停止；當(dāng)鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應(yīng)．如此反復(fù)，就可減慢Na與水的反應(yīng)速率．

點(diǎn)評(píng) 本題為探究性實(shí)驗(yàn)試題，掌握實(shí)驗(yàn)原理、靈活運(yùn)用并進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組是解題關(guān)鍵，注意鈉與水反應(yīng)時(shí)，取用的鈉塊不能太大，注意（4）要考慮題給密度的關(guān)系，確定鈉在反應(yīng)體系中的位置關(guān)系，題目難度中等．