Question

8．某化学兴趣小组在学习金属活动性顺序后，对金属钠能否像铁一样把铜从硫酸铜溶液中置换出来产生了兴趣，并进行了一下探究：
【提出问题】钠与硫酸铜溶液反应后的产物中是否有铜？
【查阅资料】
①钠能与冷水剧烈反应，放出大量热．化学方程式为：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
②难溶性碱通常遇热时会分解，如：Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O．
【分析讨论】经讨论，大家认为钠可能会先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜．但也有可能钠直接与硫酸铜反应而生成铜．
【提出猜想】小组同学对钠与硫酸铜溶液反应的产物作出如下猜想：
猜想1：有Cu（OH）₂和H₂，无Cu；        猜想2：有Cu，无Cu（OH）₂和H₂；
猜想3：既有Cu（OH）₂和H₂，又有Cu．
【探究实验一】

实验步骤	实验现象	结论
①用镊子夹取一小块金属钠投入盛有稀CuSO4溶液的烧杯中	剧烈反应，生成蓝色沉淀和无色（无味的）气体	猜想1不成立
②往反应后的溶液中加入足量的稀硫酸	沉淀完全溶解，烧杯底部无残留固体	猜想2成立

【反思质疑】有同学认为未能得到铜可能是（CuSO₄）溶液浓度太小的缘故，并为此作了进一步的实验探究．
【探究实验二】

实验步骤	实验现象	结论
③将一小块金属钠投入盛有饱和CuSO4溶液的烧杯中	反应更剧烈．除出现与实验①相同的现象外，还生成了少量的黑色沉淀物	黑色沉淀物是CuO（或氧化铜），钠与CuSO4饱和溶液反应的产物中也没有铜
④向③中的烧杯中加入 足量的稀硫酸	蓝色沉淀和黑色沉淀均完全溶解，烧杯底部无残留固体

【拓展分析】金属钠不能将铜等金属从其盐溶液中置换出来．到底铁能否和CuSO₄溶液发生置换反应呢？请你帮助该小组设计一个实验，写出实验方案、现象和结论：把铁放入硫酸铜溶液中，如果铁丝表面出现一层红色物质，证明铁能置换出铜．

Answer 1

分析 【探究实验一】
取块状固体用镊子；依据氢气是无色无味的气体及题目的猜想和物质性质分析解答；
【探究实验二】
根据题目信息进行分析：钠与水反应放出热量，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜；
依据氧化铜和氢氧化铜与硫酸可以反应，而铜与硫酸不反应分析解答．
【拓展分析】根据铁比铜活泼的性质解答．

解答 解：【探究实验一】
取块状固体用镊子；根据反应现象：生成蓝色沉淀，说明有氢氧化铜生成，也就说明钠与水反应生成氢气和氢氧化钠，然后氢氧化钠和硫酸铜反应生成蓝色沉淀氢氧化铜；氢气是无色无味的气体，通过实验现象从而证明了猜想2是错误的；
氢氧化铜与稀硫酸可以反应，加入稀硫酸后沉淀全部溶解，说明固体中无铜，因为铜与硫酸不反应，故猜想3错误，猜想1正确；
故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
①镊子	无色（无味的）气体．	2
		1

【探究实验二】
根据题目信息：钠与水反应放出热量，从而使生成的氢氧化铜分解而成黑色的氧化铜；
依据氧化铜和氢氧化铜与硫酸可以反应，而铜与硫酸不反应；可以向反应后的烧杯中加入足量的稀硫酸观察是否全部溶解，从而确定是否含有铜；进而确定未能得到铜是否与（CuSO₄）溶液浓度有关；
故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
③将一小块金属钠投入盛有饱和CuSO4溶液的烧杯中	反应更剧烈．除出现与实验①相同的现象外，还生成了少量的黑色沉淀物	黑色沉淀物是CuO（或氧化铜）．，钠与CuSO4饱和溶液反应的产物中也没有铜
④向③中的烧杯中加入足量的稀硫酸	蓝色沉淀和黑色沉淀均完全溶解，烧杯底部无残留固体

【拓展分析】铁的活泼性比铜强，把铁放入硫酸铜溶液中，如果铁丝表面出现一层红色物质，证明铁能置换出铜，发生置换反应．
故填：把铁放入硫酸铜溶液中，如果铁丝表面出现一层红色物质，证明铁能置换出铜．

点评 本题重点考查了学生分析信息，结合相关知识及操作中的描述和反应现象，分析解决问题的能力．