Question

【題目】小耿同學在某門戶網站上看到一段震撼的視頻，將大塊的鈉扔入湖水中瞬間產 生爆炸。于是，他對鈉和水的反應產生了強烈的好奇，并在老師和同學的幫助下進行相關探究。

（查閱資料）

①鈉是一種活潑金屬，常溫下不與煤油反應，能與氧氣、水等物質發生反應，與水劇烈反應能生成一種可燃性氣體。

②鈉的密度是0.97g/cm3，煤油的密度是0.8g/cm3，水的密度是1g/cm3。

（實驗探究）

在小扈同學的啟發下，小耿同學設計了如圖1所示的一套鈉與水反應的實驗裝置(夾持儀器 已略)。

（實驗步驟）

①檢查裝置氣密性；

②向大試管中加入一定體積煤油；

③用小刀切一小塊鈉，放入大試管，塞上橡皮塞；

④打開活塞，通過長頸漏斗向試管中加入水，使煤油的液面升至膠塞，關閉活塞，觀察現象。

請回答下列問題：

(1)步驟①中檢查該裝置氣密性的方法是___。

(2)步驟②中煤油的作用是___。

(3)實驗中長頸漏斗的作用除了可以方便添加液體，還能___。

（實驗反思）實驗結束后，小戴同學對于剩余溶液的溶質成分產生了好奇，并在老師的指導下運用如圖2所示的裝置進行探究，在此基礎上，繪出了如圖3所示的圖象。

根據圖3回答下列問題：

(4)鈉和水的反應屬于___反應(填“吸熱”或者“放熱”)。

(5)小樂同學認為通過圖3就可以初步判斷剩余溶液的溶質為___，理由是___。

（實驗拓展）

(6)寫出鈉和水反應的化學方程式為___。

(7)小季同學將圖1試管中的水換成足量的硫酸銅溶液，觀察到產生了氣泡和一種藍色沉淀，反應后，溶液中SO42﹣的質量分數___(填“變大”、“不變”或者“變小”)。

Answer 1

【答案】向長頸漏斗中加水至液封，關閉活塞，繼續加水，若長頸漏斗內能形成一段穩定的水柱，則氣密性良好 防止 Na 與空氣中的氧氣反應 形成液封，防止氣體從加液口逸出；防止壓強過大沖開活塞 放熱 NaOH 溶液最終呈強堿性，反應物中只有 Na、O、H 三種元素，故溶質為 NaOH 2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ 變大

【解析】

（1）步驟①中檢查該裝置氣密性的方法是向長頸漏斗中加水形成液封，關閉活塞，繼續加水，若長頸漏斗內能形成一段穩定的水柱，則氣密性良好；

（2）根據“鈉是一種活潑金屬，常溫下不與煤油反應，能與氧氣、水等物質發生反應，與水劇烈反應能生成一種可燃性氣體”可知，步驟②中煤油的作用是防止 Na 與空氣中的氧氣反應。

（3）實驗中長頸漏斗的作用除了可以方便添加液體，還能形成液封，防止氣體從加液口逸出；長頸漏斗可以容納一定量的水，反應生成氣體時氣壓增大，水流回長頸漏斗，減小時水重新流回試管，可以緩沖平衡氣壓，防止壓強過大沖開活塞；

（4）根據圖3可知，反應過程溶液的溫度不斷升高，鈉和水的反應屬于放熱反應；

（5）根據圖3可知，反應后溶液的pH大于7，呈堿性，結合質量守恒定律初步判斷剩余溶液的溶質為氫氧化鈉，理由是溶液最終呈強堿性，反應物中只有 Na、O、H 三種元素，故溶質為 NaOH；

（6）根據上述分析可知，鈉和水生成氫氧化鈉和氫氣，反應的化學方程式為：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑；

（7）小季同學將如圖試管中的水換成足量的硫酸銅溶液，觀察到產生了氣泡和一種藍色沉淀，反應后硫酸根在水中不發生變化，但水被 Na 消耗，溶劑的質量減小，溶液中SO4的質量分數變大。