Question

钠是一种非常活泼的金属，它可以和冷水直接反应生成氢气：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，但是它与煤油不会发生反应．
把一小块银白色的金属钠投入盛有蒸馏水的烧杯中，如图甲所示，可以看到钠块浮在水面上，与水发生剧烈反应，反应放出的热量使钠熔化成小球，甚至会使钠和生成的氢气发生燃烧．
如果在上述蒸馏水的烧杯中先注入一些煤油，再投入金属钠，可以看到金属钠悬浮在煤油和水的界面上，如图乙所示，同样与水发生剧烈的反应，但是不发生燃烧．
（1）钠和水的反应类型是________；向第一个实验所得溶液中滴加酚酞试液，看到溶液呈________色．
（2）在第二个实验中，钠也与水发生反应，但不发生燃烧，这是因为________．
（3）在第一个实验中，钠浮在水面上；在第二个实验中，钠悬浮在煤油和水的界面上，这两个现象说明了什么？________
（4）如果在图乙所示实验中，金属钠的质量为0.46g，水为10g，反应后得到的溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

解：（1）根据钠与水反应的化学方程式，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，单质+化合物→单质+化合物，可以看出此反应为置换反应，生成的氢氧化钠能使酚酞变红，所以本题答案为：置换反应，红；
（2）钠与水反应产生H₂，放出的热量可以达到氢气的着火点，Na或H₂燃烧要同时具备两个条件，一是温度达到可燃物的着火点，二是可燃物与氧气（空气）接触．Na与水反应放出大量热（使其熔成小球），温度达到Na、H₂燃烧的着火点，但是第二个实验烧杯中加入煤油，煤油密度小于水，覆盖在钠的表面，隔绝了钠与空气接触，所以在第二个实验中H₂、Na不发生燃烧，所以本题答案为：可燃物未与氧气接触；
（3）钠浮在水面上，说明钠的密度比水小，煤油和水有界面，说明煤油、水不互溶，钠悬浮在煤油和水的界面上说明钠的密度比煤油大，所以本题答案为：ρ（水）＞ρ（Na）＞ρ（煤油），煤油、水不互溶；
（4）解：要求所得溶液的溶质质量分数，需知道溶质和溶液的质量，溶质为生成的氢氧化钠，反应生成的氢气不能算在溶液里，根据反应的化学方程式可以求出氢氧化钠和氢气的质量，进而进行求算．
设0.46gNa与水完全反应生成NaOH的质量为x，生成H₂的质量为y．
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
46 80 2
0.46g x y
=
x=0.80g
=
y=0.02g
据质量守恒定律：溶液质量=10g+0.46g-0.02g=10.44g，
故溶液中NaOH质量分数为：×100%≈7.7%．
答：反应后得到的溶液中溶质的质量分数为7.7%．
分析：（1）2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，属于单质+化合物→单质+化合物，故为置换反应，钠与水可以反应生成氢氧化钠，显碱性，能使酚酞变红；
（2）燃烧需同时具备三个条件，即有可燃物，可燃物与氧气接触，温度达到可燃物的着火点，煤油在可燃物的上面，阻止了可燃物与氧气接触；
（3）煤油在最上面，钠在中间，水在下面，是由其密度决定的；
（4）要求所得溶液的溶质质量分数，须知道溶质和溶液的质量，要注意所生成的氢气不能算在所得溶液里面．
点评：这是一道探究性新信息题，解决此类题目，要从题干叙述中提取有用的信息，根据已有知识，在情景相似的情况下，进行知识地大胆迁移．