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實驗7 鈉和水的反應 鈉和水反應 1、加深對鈉活潑性的理解 2、培養(yǎng)從實驗現(xiàn)象探索實驗本質(zhì)的能力 鈉是活潑金屬，能與冷水起劇烈的化學反應生成氫氧化鈉和氫氣 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 燒杯、小刀、鑷子、濾紙、玻璃片、鈉、水、酚酞 步驟 實驗現(xiàn)象 結(jié)論及解釋 1．在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液。 2．用鑷子從煤油中夾取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，將鈉放在玻璃片上，用小刀切下綠豆大小的一塊放入水中。 3．觀察實驗現(xiàn)象。 ?。衡c塊浮在水面上 鈉的密度比水小，所以會浮在水面上 熔：迅速熔化成一個閃亮的小球 該反應是放熱反應，且鈉的熔點（97.8℃）較低 游：小球在水面上四處游動 有氣體生成 響：發(fā)出“嘶嘶”響聲，最后消失 反應劇烈 紅：溶液變成紅色 遇酚酞變紅，說明溶液顯堿性，生成了NaOH 實驗室鈉著火時我們能不能直接用水來撲滅？ 不能，可以直接拿沙子撲滅。 試從氧化還原的角度分析鈉和水反應生成什么氣體？ 可能反應有：①與水反應產(chǎn)生氧氣Na + H2O→NaOH+O2 ↑ ②與水反應產(chǎn)生氫氣Na +H2O→NaOH+H2 ↑ 鈉原子易失電子，化合價升高，因此，必有另一種元素的化合價降低，故發(fā)生的是反應②。 將一小塊鈉加入到CuSO4溶液中會有什么現(xiàn)象？ 有藍色沉淀生成，有氣泡產(chǎn)生 第一步Na與水反應 2Na+2H2O===2NaOH + H2↑ 第二步NaOH與CuSO4反應2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4 合起來總反應方程式2Na+CuSO4+2H2O===Cu(OH)2↓+Na2SO4 +H2↑ 鈉的金屬活潑性強，容易與水反應，故不是發(fā)生置換反應。 注意事項： （1）金屬鈉的密度比水小，比煤油大，且易與空氣和水反應，故保存在煤油中。 （2）鈉的取用是應用鑷子不能用手直接接觸，鈉表面的煤油要用濾紙吸干。 （3）該實驗中使用的鈉的量應為綠豆大小，因為該反應是放熱反應且反應劇烈。 （4）切割后剩余的鈉應該放回原來的試劑瓶中，不能隨意丟棄。 （5）我們可以收集一試管生成的氣體，用拇指堵住試管口，移到火焰邊緣，放開手指，如果聽到尖銳的爆鳴聲，則是氫氣。 1．在研究金屬鈉與水反應的實驗中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是（） A．將一小塊Na投入水中，鈉浮于水面，說明鈉的密度比水小 B．將一小塊Na投入滴有酚酞的水中，溶液變紅，說明反應生成了堿 C．將一小塊Na投入CuSO4溶液中，生成藍色沉淀，說明Na沒有Cu活潑 D．點燃Na與肥皂水反應產(chǎn)生的氣泡，有尖銳爆鳴聲，說明有H2生成 【答案】C 【解析】鈉比銅要活潑，將一小塊Na投入CuSO4溶液中，鈉首先與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，然后氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應生成藍色沉淀氫氧化銅，所以得不到銅，C錯誤。 2．下列關于鈉及其化合物的說法不正確的是（） A．鈉與水反應放出氫氣 B．鈉與水反應放出氧氣 C．實驗室中鈉常保存在煤油中 D．Na2O2與水反應放出氧氣 【答案】B 【解析】A．鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣，正確，不選A；B．鈉與水不產(chǎn)生氧氣，錯誤，選B；C．鈉容易與水或氧氣反應，所以通常保存在煤油中，正確，不選C；D．過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，正確，不選D。 3．下列①~④是鈉與水反應的實驗現(xiàn)象、解釋和結(jié)論，其中對應關系正確的是（） 序號 實驗現(xiàn)象 解釋和結(jié)論 ① 鈉浮在水面上 鈉的密度比水小 ② 鈉熔成小球 鈉與水反應放熱且鈉的熔點低 ③ 鈉四處游動，嘶嘶作響 產(chǎn)生了氫氣 ④ 向反應后的溶液中滴加酚酞，溶液變紅 生成了堿性物質(zhì) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 【答案】D 【解析】①鈉的密度小于水，鈉投入水中并浮在水面上，正確；②鈉與水反應放出大量熱，而且鈉的熔點較低，所以鈉會熔化成一個閃亮的小球，反應生成大量的氣體推動鈉小球四處游動，生成氫氧化鈉溶于水，正確；③鈉與水劇烈反應，生成氣體，所以會發(fā)生嘶嘶響聲，但現(xiàn)象不能說產(chǎn)生了氫氣，錯誤；④鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，其反應的化學方程式為：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑，溶液顯堿性，所以反應后溶液由無色變?yōu)榧t色，正確；答案選D。 4．根據(jù)鈉與水（滴有酚酞溶液）反應的實驗現(xiàn)象，不能得出的結(jié)論是（） A．鈉的密度比水小 B．鈉的硬度小 C．鈉很活潑，易與水反應生成堿性物質(zhì) D．鈉的熔點低 【答案】B 【解析】A、鈉浮在水面上，說明密度比水小，A正確；B、鈉與水反應不涉及硬度實驗，無法驗證其硬度，B錯誤；C、鈉與水劇烈反應置換出氫氣，溶液變紅色，說明金屬鈉化學性質(zhì)活潑，易與水反應生成堿性物質(zhì)，C正確；D、鈉與水反應放出的熱能使本身熔化成閃亮的小球，說明熔點低，D正確，答案選B。 5．下列敘述中不正確的是（） A．鈉在反應TiCl4＋4Na===Ti＋4NaCl中作還原劑 B．NaOH應密封保存，以防分解變質(zhì) C．盛放KOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞 D．當足量的CO2通入飽和NaOH溶液中，會有固體析出 【答案】B 【解析】選項B，NaOH密封保存，目的是防止空氣中的CO2與之反應而變質(zhì)。 6．研究表明：爆炸反應是反應物均勻得混合好之后才能產(chǎn)生爆炸，否則它們只會飛濺噴出。鈉與水反應會發(fā)生劇烈的爆炸，你認為關于爆炸的分析合理的是（） A．鈉與水反應放熱使其熔化而發(fā)生爆炸 B．鈉與水生成的氫氣燃燒而發(fā)生爆炸 C．鈉失去電子，正電荷堆積的斥力將鈉變?yōu)獒槧钏槠慕Y(jié)果 D．鈉與水反應產(chǎn)物使溶液堿性增強讓反應更加劇烈而發(fā)生爆炸 【答案】C 【解析】A．鈉與水反應放熱使其熔化，液態(tài)鈉在水表面亂游動，不發(fā)生爆炸，故A錯誤；B．鈉與水生成的氫氣燃燒，瞬間產(chǎn)生的大量氫氣就像一個保護層，將鈉塊與水隔開，阻止反應進行，不會發(fā)生爆炸，故B錯誤；C，金屬失去帶負電的電子后，金屬上的正電荷不斷堆積，正電荷的斥力將金屬撕碎成為針狀的碎片，這樣的碎片增大了反應的面積，是爆炸的原因，故C正確；D．反應后溶液堿性增強是生成氫氧化鈉濃度增大，不是爆炸的原因，故D錯誤； 7．鉀的金屬活動性比鈉強，根本原因是（） A．鉀的密度比鈉的小 B．鉀原子的電子層比鈉原子多一層 C．鉀與水反應比鈉與水反應更劇烈 D．加熱時，鉀比鈉更易汽化 【答案】B 【解析】鉀的金屬活動性比鈉強，根本原因為鉀原子的電子層比鈉原子多一層，則K失去電子能力強，所以鉀與水反應比鈉與水反應更劇烈，而與金屬密度、易汽化等無關。B對。 8．某化學研究性學習小組設計了如圖所示的實驗裝置，目的是做鈉與水反應的實驗并驗證①鈉的物理性質(zhì)；②鈉和水反應的產(chǎn)物．請回答下列問題： （1）實驗開始時，欲使鈉與水接觸反應，應如何操作？________________________________ ______________________________________________。 （2）反應開始后，試管中能觀察到的實驗現(xiàn)象是：_______（填寫代號） A．鈉在水層中反應熔成小球并四處游動 B．鈉在兩液體界面處反應熔成小球并可能作上下跳動 C．鈉在水層中反應熔成小球并四處游動 D．鈉不斷地減小至消失 E．鈉停留在煤油層中不反應 F．鈉和水反應生成的氫氣不溶于水和煤油，煤油中有氣泡產(chǎn)生 （3）通過上述現(xiàn)象，能夠驗證鈉的哪些物理性質(zhì)：___________________________________（4）100mL容量瓶中盛有100mL0.101molL?1的BaCl2溶液，現(xiàn)欲將其稀釋成濃度為0.100molL?1的BaCl2溶液（體積仍保持為100mL），所選用的儀器有：10mL量筒、1mL移液管（可準確移取0.10～1.00mL溶液）、膠頭滴管。其簡單的操作步驟是________________ ____________________________________________________________ 【答案】（1）按住橡皮塞，將大頭針向上抽，使鈉塊掉入水中 （2）BDF （3）熔點低，密度比水小 （4）用1mL移液管移出0.99mL0.1010molL?1的BaCl2溶液，然后用膠頭滴管向剩下的99.01mL 0.1010molL?1的BaCl2溶液中加水至刻度線，即可配制0.100molL?1的BaCl2溶液 【解析】（1）接下來的操作是讓鈉與水接觸開始反應，并觀察現(xiàn)象、收集和驗證產(chǎn)生的氣體是否是氫氣，應該按住橡皮塞，將大頭針向上提，使鈉塊從針頭脫落并落入水中；（2）A．鈉密度小于水大于煤油，鈉在兩液體界面處反應熔成小球并可能作上下跳動，故A錯誤；B．鈉密度小于水大于煤油，鈉在兩液體界面處反應熔成小球并可能作上下跳動，故B正確；C．鈉密度小于水大于煤油，鈉在煤油和水層間反應熔成小球并上下跳動，故C錯誤；D．鈉和水反應生成氫氧化鈉溶液和氫氣，不斷地減小至消失，故D正確；E．鈉在煤油和水層間反應熔成小球并上下跳動，故E錯誤；F．鈉和水反應生成的氫氣不溶于水和煤油，煤油中有氣泡產(chǎn)生，故F正確；故答案為：B、D、F；（3）熔小球、浮水面說明本實驗鈉的物理性質(zhì)有鈉熔點低，密度比水??；（4）設欲配制100mL0.100molL?1的BaCl2溶液，所需的0.1010molL?1的BaCl2溶液的體積為VmL，根據(jù)溶液稀釋定律C濃V濃=C稀V稀可知：0.1010molL?1VmL=100mL0.100molL?1，解得V=99.01mL，故用1mL移液管移出0.99mL的0.1010molL?1的BaCl2溶液，然后用膠頭滴管向剩下的99.01mL 0.1010molL?1的BaCl2溶液中加水至刻度線，即可配制得0.100molL?1的BaCl2溶液。 9．有人設計了如圖所示的實驗裝置來探究鈉與水反應(鐵架臺等儀器已略)。實驗前在橡膠塞下端打一個小孔穴，將一大小適中的鈉塊固定于針頭下端，向上抽動針頭使鈉塊藏于孔穴內(nèi)。在玻璃反應管內(nèi)裝入適量水(使鈉塊不與水接觸)。實驗時，拔去橡膠乳頭，按住橡膠塞，將針頭緩緩向上拔起，使鈉與水接觸，反應管內(nèi)的液體被產(chǎn)生的氣體壓出，流入置于下方的燒杯中，氣體則被收集在反應管內(nèi)。 （1）鈉與水反應的離子方程式為__________________________________。 （2）實驗中“鈉塊熔化為閃亮的小球”說明__________________________；向試管中的溶液中滴加____________，溶液變紅，說明鈉與水反應生成堿性物質(zhì)。 （3）如果實驗前加入反應管內(nèi)水的體積為a mL，欲使水最終全部被排出，則所取金屬鈉的質(zhì)量至少為____________g(設當時實驗條件下氣體摩爾體積為V mLmol?1)。 【答案】（1）2Na+2H2O===2Na++2OH?+H2↑ （2）鈉與水的反應過程中有熱量放出，Na熔點較低酚酞試液 （3） 【解析】（3）V(H2)=V(水)=a mL n(H2)==mol 由2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2mol 1mol n(Na) mol n(Na)=2 mol；m(Na)=mol23gmol-1=g