Question

1．某課外活動小組為了檢驗鈉與水反應的產物，設計如圖裝置（夾持裝置省略）．首先在U形管內加入少量煤油和幾粒鈉塊，再從U形管高端加入水（含有酚酞），趕出空氣，一會兒加熱銅絲．
根據反應中觀察到的現象，回答下列問題：
（1）金屬鈉的變化現象熔成銀白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳動且逐漸變小．
（2）U形管中溶液的顏色從上到下逐漸由無色變為紅色，說明有NaOH生成．
（3）銅絲的變化現象由黑色變紅色，說明有H₂生成．
（4）若ag鈉與bmL水完全反應，則該溶液的溶質的質量分數是$\frac{40a}{22a+23b}$×100%．

Answer 1

分析 首先在U形管內加入少量煤油和幾粒鈉塊，再從U形管高端加入水（含有酚酞），趕出空氣，一會兒加熱銅絲．由于該裝置為密閉條件且增加了煤油，反應現象更加便于觀察，生成的物質便于檢驗，鈉與水的反應體現鈉的多種性質，如顏色、狀態及熔點低和密度小的特點，鈉位于水和煤油界面上，與水發生反應得到氫氧化鈉溶液，
（1）鈉熔點低，反應過程中熔成金屬小球，密度小于水，大于煤油，反應時在水和煤油界面處上下跳動；
（2）鈉和水反應生成氫氧化鈉溶液顯堿性，酚酞變紅色；
（3）生成的氫氣通過表面有氧化銅的銅絲，氫氣會和氧化銅反應生成銅和水；
（4）依據化學方程式：2Na+2H₂O=a2NaOH+H₂↑，反應中的定量關系計算，得到溶液溶質為氫氧化鈉，溶液質量等于鈉和水質量總和減去生成的氫氣質量，溶質質量分數$\frac{溶質質量}{溶液總質量}$×100%．

解答 解：由于該裝置為密閉條件且增加了煤油，反應現象更加便于觀察，生成的物質便于檢驗，鈉與水的反應體現鈉的多種性質，如顏色、狀態及熔點低和密度小的特點，鈉密度小于水，大于煤油，反應時位于水和煤油界面上，作上下跳動且逐漸變小，
（1）鈉熔點低，反應過程中熔成金屬小球，密度大于水，小于煤油，反應時在水和煤油界面處上下跳動，反應現象；熔成銀白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳動且逐漸變小，
故答案為：熔成銀白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳動且逐漸變��；
（2）鈉和水反應生成氫氧化鈉溶液顯堿性，與水發生反應的化學方程式：2Na+2H₂O=a2NaOH+H₂↑，生成的氫氧化鈉是堿遇到酚酞變紅色，U形管中溶液的顏色從上到下逐漸由無色變為紅色，
故答案為：從上到下逐漸由無色變為紅色，NaOH；
（3）生成的氫氣通過表面有氧化銅的銅絲，氫氣會和氧化銅反應生成銅和水，生成的H₂發生反應：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，反應現象由黑色變紅色，說明鈉和水反應生成氫氣，
故答案為：由黑色變紅色，H₂；
（4）依據化學方程式：鈉與水完全反應得NaOH溶液：
 2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
2×23    2×40   2
ag       $\frac{40a}{23}$g   $\frac{a}{23}$g
則w（NaOH）=$\frac{\frac{40a}{23}g}{ag+bg-\frac{a}{23}g}$×100%=$\frac{40a}{22a+23b}$×100%，
故答案為：$\frac{40a}{22a+23b}$×100%．

點評 本題裝置是鈉與水反應實驗的改進裝置，主要是鈉的物理性質和化學性質分析，化學方程式計算，題目難度中等．