Question

【題目】金屬鈉與水的反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)重要反應(yīng)。高一化學(xué)教材中該實(shí)驗(yàn)曾出現(xiàn)過(guò)幾種不同的演示方法。分別如下圖中(A)(B)(C)所示：

（1）現(xiàn)按圖(A)所示的方法,在室溫時(shí),向盛有飽和Na2CO3溶液(滴有幾滴酚酞)的燒杯中，加入一小塊金屬鈉。

①下列現(xiàn)象描述正確的是_______(填字母代號(hào))。

A．鈉浮在液面上,并四處游動(dòng),最后消失 B．反應(yīng)過(guò)程中鈉熔化成一個(gè)光亮的小球

C．反應(yīng)開(kāi)始后,溶液由無(wú)色變紅色 D．恢復(fù)到室溫時(shí),燒杯底部有固體物質(zhì)析出

②請(qǐng)補(bǔ)充并完成該實(shí)驗(yàn)從試劑瓶中取出鈉到向燒杯中投入鈉的有關(guān)操作：

用鑷子從試劑瓶中取出一小塊鈉→_______________→用鑷子夾取切好的金屬鈉投入到盛有飽和Na2CO3溶液的燒杯中。

（2）按圖(C)所示的方法進(jìn)行該實(shí)驗(yàn),若500mL的礦泉水瓶開(kāi)始時(shí)裝有477.6mL水,要使倒置的礦泉水瓶正好恢復(fù)原狀,假設(shè)礦泉水瓶?jī)?nèi)外均為標(biāo)準(zhǔn)狀況,則大頭針上扎著的鈉粒質(zhì)量為_______g。

（3）1998年全國(guó)高考試題中的實(shí)驗(yàn)題就是根據(jù)圖(B)的原理設(shè)計(jì)的。題目及部分答案如下：

測(cè)定一定質(zhì)量的鋁鋅合金與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的體積,可以求得合金中鋁和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)用品：中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器、800毫升燒杯、100毫升量筒、短頸玻璃漏斗、長(zhǎng)頸漏斗、玻璃棒、銅網(wǎng)、鋁鋅合金樣品、濃鹽酸(密度1.19克/毫升)、水。按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題。(設(shè)合金樣品完全反應(yīng),產(chǎn)生的氣體體積不超過(guò)100毫升)

Ⅰ．補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)步驟，直到反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行(鐵架臺(tái)和鐵夾的安裝可省略)：

①將稱(chēng)量后的合金樣品用銅網(wǎng)小心包裹好，放在800毫升燒杯底部,把短頸漏斗倒扣在樣品上面。……

[答案]

Ⅰ．②往燒杯中注入水，直至水面沒(méi)過(guò)漏斗頸。[評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，凡加水改為加酸者，不論其他后續(xù)步驟是否正確,本小題一律0分]

③在100毫升量筒中裝滿水,倒置在盛水的燒杯中(量筒中不應(yīng)留有氣泡),使漏斗頸插入量筒中。燒杯中水面到杯口至少保留約100毫升空間。

④將“僅器A”插入燒杯并接近燒杯底部，通過(guò)它慢慢加入濃鹽酸，至有氣體產(chǎn)生。

回答下列問(wèn)題：

a．為什么在“②往燒杯中注入水,直至水面沒(méi)過(guò)調(diào)斗頸”這一步中改加水為加酸會(huì)得0分：______________________________________________________________________________。

b．“儀器A”可以是________________________。

c．合金樣品用銅網(wǎng)包裹的目的是____________________________________。

Answer 1

【答案】 ABD 用濾紙吸干表面的煤油,在玻璃片上用小刀切下一顆綠豆大小的表面無(wú)氧化物的鈉粒,并將多余的鈉放回試劑瓶中(關(guān)鍵詞：“吸”“切”“放回”) 0.046 ①先加酸會(huì)導(dǎo)致有部分H2 逸出而無(wú)法收集,影響測(cè)定準(zhǔn)確度;②不安全或?qū)嶒?yàn)者沒(méi)有自我保護(hù)意識(shí)(因?qū)⑹⑺�的量筒倒插入燒杯中時(shí)，手會(huì)與燒杯中的酸接觸);③酸的用量太大,浪費(fèi)試劑( 關(guān)鍵詞：“準(zhǔn)確”“安全”節(jié)約”) 長(zhǎng)頸漏斗(或答玻璃棒) 使樣品在反應(yīng)時(shí)能保持在燒杯底適當(dāng)?shù)奈恢?或答避免反應(yīng)時(shí)樣品漂浮,即起鑷子夾持的作用)

【解析】（1）①將鈉放入鹽溶液中，鈉直接和水反應(yīng)生成NaOH和氫氣，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是：鈉浮在水面上,熔化成一個(gè)光亮的小球，四處游動(dòng)，最后消失。鈉與水反應(yīng)消耗水，飽和Na2CO3溶液中有Na2CO3晶體析出。故答案為：ABD；

②做鈉和水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用濾紙吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切成綠豆大小的鈉粒，并將多余的鈉放回試劑瓶中。

（2）500mL的礦泉水瓶裝有477.6mL水,則有500-477.6=22.4mL的空氣被擠出瓶子，使得瓶子變癟，若要使瓶子復(fù)原，需要22.4mL氫氣，使瓶子膨脹。設(shè)消耗的鈉的質(zhì)量是x，則有：

2Na + 2H2O ═ 2NaOH + H2↑

2×23g22400mL

x 224mL

解得，x=0.046g，即大頭針上扎著的鈉粒質(zhì)量為0.046g。

故答案為：0.046；

（3）實(shí)驗(yàn)思路分析：向一定質(zhì)量的合金中加強(qiáng)酸，反應(yīng)生成氫氣；用排水法量氣體的體積，量筒中裝滿水，產(chǎn)生的氫氣將水排出，排出水的體積等于氫氣的體積。

實(shí)驗(yàn)步驟分析：第①步，將一定質(zhì)量的合金放置于燒杯中，把短頸漏斗倒扣在樣品上面，這樣就組成了一個(gè)簡(jiǎn)易的發(fā)生裝置，可以讓合金與酸在漏斗中反應(yīng)；第②步，向漏斗中加水，浸沒(méi)漏斗頸，此時(shí)水液面要比較高，否則，后面量筒中的水會(huì)直接流入燒杯。這一步中不能夠加酸，否則金屬會(huì)馬上與酸反應(yīng)。因?yàn)槭占�裝置還沒(méi)有安裝好，無(wú)法收集并準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)生的氣體的體積；并且在進(jìn)行后續(xù)操作“將盛水的量筒倒插入燒杯中”時(shí)，手會(huì)與燒杯中的酸接觸時(shí)手會(huì)受到腐蝕；從藥品用量的角度來(lái)看，需要大量的酸，才能浸沒(méi)漏斗頸。第③步，將裝滿水的100mL量筒倒置于盛水的燒杯中，裝置組裝完成。第④步，加酸，合金開(kāi)始反應(yīng)。

a、為什么在“②往燒杯中注入水,直至水面沒(méi)過(guò)調(diào)斗頸”這一步中改加水為加酸會(huì)得0分：根據(jù)上述步驟分析，可以從三個(gè)方面來(lái)解答，“準(zhǔn)確性”、“安全性”、“節(jié)約型”。

故答案為：①先加酸會(huì)導(dǎo)致有部分H2逸出而無(wú)法收集,影響測(cè)定準(zhǔn)確度；②不安全或?qū)嶒?yàn)者沒(méi)有自我保護(hù)意識(shí)；③酸的用量太大,浪費(fèi)試劑。

b、裝置組裝完成后，可以將長(zhǎng)頸漏斗插入燒杯并接近燒杯底部（靠近漏斗），通過(guò)它慢慢加入鹽酸，至有氣體產(chǎn)生；也可以使用玻璃棒引流。

故答案為：長(zhǎng)頸漏斗或玻璃棒；

c、由于金屬是鋁鋅合金，密度較小，在跟鹽酸反應(yīng)時(shí)可以上下浮動(dòng)，鋁屑或鋁片易順著漏斗漂浮而出，給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成相當(dāng)大的誤差，所以用不與鹽酸反應(yīng)的銅網(wǎng)包裹，可以使樣品在反應(yīng)時(shí)能保持在燒杯底部的位置，使之不致漂浮，起到了鑷子夾持的作用。