Question

鈉是一種非常活潑的金屬，它可以和冷水直接反應生成氫氣：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，但是它與煤油不會發生反應．
把一小塊銀白色的金屬鈉投入盛有蒸餾水的燒杯中，如圖甲所示，可以看到鈉塊浮在水面上，與水發生劇烈反應，反應放出的熱量使鈉熔化成小球，甚至會使鈉和生成的氫氣發生燃燒．
如果在上述蒸餾水的燒杯中先注入一些煤油，再投入金屬鈉，可以看到金屬鈉懸浮在煤油和水的界面上，如圖乙所示，同樣與水發生劇烈的反應，但是不發生燃燒．
（1）鈉和水的反應類型是

 

；向第一個實驗所得溶液中滴加酚酞試液，看到溶液呈

 

色．
（2）在第二個實驗中，鈉也與水發生反應，但不發生燃燒，這是因為

 

．
（3）在第一個實驗中，鈉浮在水面上；在第二個實驗中，鈉懸浮在煤油和水的界面上，這兩個現象說明了什么？

 

（4）如果在圖乙所示實驗中，金屬鈉的質量為0.46g，水為10g，反應后得到的溶液中溶質的質量分數是多少？

Answer 1

分析：（1）2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，屬于單質+化合物→單質+化合物，故為置換反應，鈉與水可以反應生成氫氧化鈉，顯堿性，能使酚酞變紅；
（2）燃燒需同時具備三個條件，即有可燃物，可燃物與氧氣接觸，溫度達到可燃物的著火點，煤油在可燃物的上面，阻止了可燃物與氧氣接觸；
（3）煤油在最上面，鈉在中間，水在下面，是由其密度決定的；
（4）要求所得溶液的溶質質量分數，須知道溶質和溶液的質量，要注意所生成的氫氣不能算在所得溶液里面．

解答：解：（1）根據鈉與水反應的化學方程式，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，單質+化合物→單質+化合物，可以看出此反應為置換反應，生成的氫氧化鈉能使酚酞變紅，所以本題答案為：置換反應，紅；
（2）鈉與水反應產生H₂，放出的熱量可以達到氫氣的著火點，Na或H₂燃燒要同時具備兩個條件，一是溫度達到可燃物的著火點，二是可燃物與氧氣（空氣）接觸．Na與水反應放出大量熱（使其熔成小球），溫度達到Na、H₂燃燒的著火點，但是第二個實驗燒杯中加入煤油，煤油密度小于水，覆蓋在鈉的表面，隔絕了鈉與空氣接觸，所以在第二個實驗中H₂、Na不發生燃燒，所以本題答案為：可燃物未與氧氣接觸；
（3）鈉浮在水面上，說明鈉的密度比水小，煤油和水有界面，說明煤油、水不互溶，鈉懸浮在煤油和水的界面上說明鈉的密度比煤油大，所以本題答案為：ρ（水）＞ρ（Na）＞ρ（煤油），煤油、水不互溶；
（4）解：要求所得溶液的溶質質量分數，需知道溶質和溶液的質量，溶質為生成的氫氧化鈉，反應生成的氫氣不能算在溶液里，根據反應的化學方程式可以求出氫氧化鈉和氫氣的質量，進而進行求算．
  設0.46gNa與水完全反應生成NaOH的質量為x，生成H₂的質量為y．
 2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
 46       80   2
0.46g     x    y

46

0?46g

=

80

x

x=0.80g

46

0?46g

=

2

y

y=0.02g
據質量守恒定律：溶液質量=10g+0.46g-0.02g=10.44g，
故溶液中NaOH質量分數為：

0.80g

10.44g

×100%≈7.7%．
答：反應后得到的溶液中溶質的質量分數為7.7%．

點評：這是一道探究性新信息題，解決此類題目，要從題干敘述中提取有用的信息，根據已有知識，在情景相似的情況下，進行知識地大膽遷移．