Question

【題目】老師在分析金屬和鹽溶液反應時指出在金屬活動性的順序里,位于前面的金屬能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來，但鉀、鈣、鈉除外。李明同學很好奇,于是做了鈉與硫酸銅溶液反應的實驗。

（進行試驗）

一塊4.6g的金屬鈉，放入盛有一定量硫酸銅溶液的燒杯中,發現金屬鈉浮在液面上不停打轉，產生大量氣體,燒杯發燙，溶液中出現了藍色絮狀沉淀,并沒有出現紫紅色的銅，一會兒，部分沉淀逐漸變黑。充分反應后,冷卻過濾，得到濾液是無色。

（提出問題）

金屬鈉與硫酸銅溶液反應后的產物是什么?無色濾液的成分是什么?

（查閱資料）

(1)①鈉能與水反應生成一種堿，同時放出氣體。

②氫氧化銅受熱至60℃ ~80℃變暗,溫度過高時分解為相應的金屬氧化物和水。

（實驗探究1）探究生成的氣體是什么?

李明同學將上述實驗藥品放入錐形瓶中，立即塞上帶導管的單孔塞,將導管通入肥皂水中，將燃著的木條靠近飄起的肥皂泡，有爆鳴聲。說明生成的氣體是____________。

（實驗探究2）探究沉淀的成分是什么?

（猜想與假設）沉淀中有Cu(OH)2和CuO，還可能含有Cu。

（實驗驗證）

實驗步驟	實驗現象	結論
將錐形瓶內反應后過濾所得濾渣放入燒杯內，并加入足量的______	_________	沉淀中沒有Cu

（實驗結論）

通過實驗,李明同學得出結論:鈉加入硫酸銅溶液會先與水反應,生成的堿再與硫酸銅反應生成氫氧化銅。寫出生成的堿與硫酸銅反應的化學方程式______________。

（實驗探究3）濾液的成分是什么?

通過分析,李明同學得出:所得的無色濾液中一定含有硫酸鈉,還可能含有______________。

若要證明是否含有該物質，只需向無色濾液中滴加______________ (填物質名稱)觀察現象即可獲得結論。

（反思與交流）

(1)出現黑色物質的可能原因是______________。

(2)設計一個簡單實驗證明硫酸銅溶液顯藍色是由Cu2+引起的。你的方案是______________。(要求寫出實驗步驟和現象)

(3)鈉完全反成后，所得無色濾液中硫酸鈉的質量若用a表示，則a的取值范圍是______________。

Answer 1

【答案】氫氣 稀鹽酸 濾渣全部溶解，溶液變成藍色 氫氧化鈉 無色酚酞試液 鈉與水反應產生大量的熱，使氫氧化銅受熱生成氧化銅 用試管取少量的藍色硫酸銅溶液，滴加適量的氫氧化鈉溶液，振蕩，靜置，產生藍色沉淀，溶液變成無色

【解析】

[實驗探究1]

將導管通入肥皂水中，將燃著的木條靠近飄起的肥皂泡，有爆鳴聲。說明該氣體密度比空氣小，且有可燃性，則生成的氣體是氫氣。

[實驗驗證]

將錐形瓶內反應后過濾所得濾渣放入燒杯內，并加入足量的稀鹽酸，已知氫氧化銅和氧化銅都能溶于鹽酸，而銅不溶于鹽酸，觀察到沉淀全部溶解，溶液變成藍色，則沉淀中沒有銅。

[實驗結論]

鈉與水反應，生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再與硫酸銅反應生成氫氧化銅和硫酸鈉。氫氧化鈉與硫酸銅反應的化學方程式為：。

[實驗探究3]

分析所得的無色濾液中一定含有生成的硫酸鈉，還可能含有剩余的反應物，由于溶液呈無色，所以溶液一定不含硫酸銅，可能還含有氫氧化鈉。如果溶液中含有氫氧化鈉，則溶液呈堿性，所以只需向無色濾液中滴加無色的酚酞試液，觀察現象即可獲得結論。

[反思與交流]

(1) 根據資料：氫氧化銅受熱至60℃ ~80℃變暗,溫度過高時分解為相應的金屬氧化物和水。鈉與水反應產生大量的熱，使氫氧化銅受熱生成氧化銅，固體變成黑色。

(2)硫酸銅溶液中含有銅離子、硫酸根離子和水分子，用實驗證明溶液顯藍色是由Cu2+引起的，實驗方案是：用試管取少量的藍色硫酸銅溶液，滴加適量的氫氧化鈉溶液，振蕩，靜置，產生藍色沉淀，溶液變成無色。溶液中銅離子轉化為沉淀，溶液中沒有銅離子，但還有水分子和硫酸根離子，溶液變成無色，證明硫酸銅溶液顯藍色是由Cu2+引起的。

(3)鈉完全反成后，所得無色濾液，說明硫酸銅溶液已完全反應，那么由鈉生成的氫氧化鈉可能完全反應，也可能沒有完全反應，還有剩余。當氫氧化鈉恰好完全反應時生成硫酸鈉的質量a為：

當氫氧化鈉沒有完全反應，則生成硫酸鈉的質量a小于14.6g，則a的取值范圍是。