Question

14．學習化學一年后，同學們對課本上“支持燃燒的氣體一般是氧氣”這句話產生了質疑．在老師的幫助下，用金屬鈉來探究下列問題：
【提出問題】金屬鈉能否在其他氣體（如：CO₂）中燃燒？
【查閱資料】金屬Na性質活潑，常溫下，它極易與氧氣反應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放出氫氣．
【實驗探究】在實驗室中，同學們發現金屬鈉保存在煤油中；
實驗：將燃燒的鈉迅速伸入盛有CO₂的集氣瓶中，觀察到鈉在CO₂中繼續燃燒，反應后冷卻，瓶內附著黑色顆粒，并粘附著白色物質．
【問題討論】
（1）金屬鈉保存在煤油中的原因是：鈉的密度比煤油大，能使鈉和空氣隔絕．
（2）根據上述資料寫出鈉塊投入水中發生反應的化學方程式：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
（3）實驗中生成的黑色顆粒是，而白色物質可能是什么呢？
①同學們圍繞白色物質可能是什么產生如下猜想：甲認為白色物質是氧化鈉，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，理由是反應物中不含有氫元素．
②對白色物質是什么進行實驗再探究，方案設計如下：

	實驗操作	實驗現象	實驗結論
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	溶液變成紅色	白色物質中一定有氧化鈉
方案2	取該樣品少量于試管里，滴加足量鹽酸，觀察	溶液中有氣泡冒出	白色物質中一定有碳酸鈉．
方案3	（1）取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向濾液中加入過量的氯化鈣溶液溶液 （供選試劑：A．石灰水B．氯化鈣溶液　C．硫酸銅溶液） （2）過濾，再向濾液里滴加無色酚酞試液．	出現白色沉淀 無明顯現象出現	乙（在甲、乙、丙中選）的猜想成立．

③評價與反思：小娟同學認為實驗方案1得出的結論不正確，其理由是碳酸鈉溶液顯堿性，也能使酚酞試液變紅色．
【拓展應用】測定實驗中使用的鹽酸（如圖）的實際質量分數．
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20g配得的氫氧化鈉溶液，再逐滴加入該鹽酸，恰好完全反應時測得消耗了25g該鹽酸．
請以此次測定的數據，計算該鹽酸的實際質量分數為14.6%，但發現測得的實際質量分數與標簽上標出的質量分數不一致，可能原因部分氯化氫揮發出去（不考慮誤差）．

Answer 1

分析 【問題討論】
鈉的密度比煤油大，能夠浸沒在煤油中，從而使鈉和空氣隔絕；
鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣；
化學反應前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數不變；
碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
碳酸鈉能和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；
碳酸鈉溶液顯堿性，能使酚酞試液變紅色；
【拓展應用】
氫氧化鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉和水，隔絕反應的化學方程式和提供的數據可以進行相關方面的計算；
鹽酸易揮發．

解答 解：【問題討論】
（1）金屬鈉保存在煤油中的原因是：鈉的密度比煤油大，能使鈉和空氣隔絕．
故填：鈉的密度比煤油大，能使鈉和空氣隔絕．
（2）鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣，反應的化學方程式為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
故填：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
（3）實驗中生成的黑色顆粒是碳．
故答案為：碳．
①丁的猜想是錯誤的，理由是反應物中不含有氫元素，因此不可能生成氫氧化鈉．
故填：反應物中不含有氫元素．
②對白色物質是什么進行實驗再探究，方案設計如下表所示：

	實驗操作	實驗現象	實驗結論
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	溶液變成紅色	白色物質中一定有氧化鈉
方案2	取該樣品少量于試管里，滴加足量鹽酸，觀察	溶液中有氣泡冒出	白色物質中一定有碳酸鈉．
方案3	（1）取該樣品少量于試管里，加入適量的水，振蕩，過濾，向濾液中加入過量的氯化鈣溶液 （供選試劑：A．石灰水B．氯化鈣溶液　C．硫酸銅溶液） （2）過濾，再向濾液里滴加無色酚酞試液．	出現白色沉淀 無明顯現象出現	乙（在甲、乙、丙中選）的猜想成立．

③小娟同學認為實驗方案1得出的結論不正確，其理由是碳酸鈉溶液顯堿性，也能使酚酞試液變紅色．
故填：碳酸鈉溶液顯堿性，也能使酚酞試液變紅色．
【拓展應用】
設稀鹽酸中氯化氫的質量為x，
NaOH+HCl═NaCl+H₂O，
40    36.5
20g×20%   x
$\frac{40}{20g×20%}$=$\frac{36.5}{x}$，
x=3.65g，
該鹽酸的實際質量分數為：$\frac{3.65g}{25g}$×100%=14.6%；
但發現測得的實際質量分數與標簽上標出的質量分數不一致，可能原因是部分氯化氫揮發出去，導致稀鹽酸溶質質量分數減小．
故填：14.6%；部分氯化氫揮發出去．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．