Question

（11分）学习化学一年后，同学们对课本上“活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”以及“支持燃烧的气体一般是氧气”这两句话产生了质疑。在老师的帮助下，用金属钠来探究下列问题：

【提出问题】

1.金属钠能否置换出硫酸铜溶液中的铜？

2.金属钠能否在其他气体（如：CO2）中燃烧？

【查阅资料】金属Na性质活泼，常温下，它极易与氧气反应生成白色固体氧化钠，氧化钠溶于水生成氢氧化钠。金属钠还可以与水剧烈反应放出氢气。

【实验探究】

实验一：①在实验室中，金属钠保存在煤油中；

②用镊子从煤油中取出一小块金属钠，用滤纸吸干表面煤油后投入硫酸铜溶液中，观察到溶液中出现蓝色沉淀，但没有红色的物质析出；

③按照步骤②将金属钠投入水中，待反应结束后滴加酚酞溶液，发现溶液变红。

实验二：将燃烧的钠迅速伸入盛有CO2的集气瓶中，观察到钠在CO2中继续燃烧，反应后冷却，瓶内附着黑色颗粒，并粘附着白色物质。

【问题讨论】

（1）金属钠保存在煤油中的原因是： 。

（2）根据上述资料写出钠块投入水中发生反应的化学方程式： 。

（3）实验二中生成的黑色颗粒是 ，而白色物质可能是什么呢？

①同学们围绕白色物质可能是什么产生如下猜想：甲认为白色物质是氧化钠，乙认为是碳酸钠，丙认为是氧化钠和碳酸钠的混合物，丁认为是氢氧化钠。

我认为丁的猜想是错误的，理由是 。

②对白色物质是什么进行实验再探究，方案设计如下：

方案1：取该样品少量于试管里，加入适量的水，振荡，过滤，向滤液中加入无色酚酞试液，观察到溶液变成红色，结论：白色物质中一定有氧化钠。

方案2：取该样品少量于试管里，滴加足量盐酸，溶液中有气泡冒出，结论：白色物质中一定有 。

方案3：取该样品少量于试管里，加入适量的水，振荡，过滤，向滤液中加入过量的 溶液（供选试剂：A.石灰水B.氯化钙溶液 C.硫酸铜溶液），出现白色沉淀，然后过滤，再向溶液里滴加无色酚酞试液，无明显现象出现。则 （在甲、乙、丙中选）的猜想成立。

③评价与反思：小娟同学认为实验方案1得出的结论不正确，其理由是 ；

【拓展应用】测定实验中使用的标有质量分数为16％的盐酸(图1)的实际质量分数。

为了测定，小明配制了20%的氢氧化钠溶液100g。然后在烧杯中加入一定量配得的氢氧化钠溶液，再逐滴加入该盐酸，恰好完全反应时测得剩余物总量为45 g。整个实验过程用pH测定仪测定滴加过程中溶液的pH。图2为测定仪打印出的滴加盐酸的质量与溶液pH的关系图。

请以此次测定的数据，列式计算该盐酸的实际质量分数？

（4）该盐酸的实际质量分数与标签上标出的质量分数不一致的可能原因 （不考虑误差）。

Answer 1

【问题讨论】（1）防止钠和空气中氧气、水发生反应 （2）2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

（3）炭 ①化学反应前后元素种类不变 ②方案2：Na2CO3 方案3：B 乙

③因为碳酸钠溶液也显碱性，也能使无色酚酞变红

【拓展应用】14.6% （4）盐酸具有挥发性

【解析】

试题分析：【问题讨论】（1）根据上面的资料，金属钠保存在煤油中的原因是：防止钠和空气中氧气、水发生反应

（2）根据资料：金属钠还可以与水剧烈反应放出氢气，待反应结束后滴加酚酞溶液，发现溶液变红，说明还生成了一种碱，故化学方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

(3) 根据质量守恒定律：化学反应前后元素种类不变，故可猜测实验二中生成的黑色颗粒是炭

①丁认为是氢氧化钠，丁的猜想是错误的，理由是：因为反应前没有氢元素

②方案2：取该样品少量于试管里，滴加足量盐酸，溶液中有气泡冒出，结论：白色物质中一定有Na2CO3，因为碳酸盐会与酸反应生成二氧化碳

方案3：要同时证明NaOH、Na2CO3的存在，应先将Na2CO3除去，又要不引入其他的碱性物质；取该样品少量于试管里，加入适量的水，振荡，过滤，向滤液中加入过量的氯化钙溶液，不能加石灰水，因为它与会Na2CO3会生成NaOH，也不能加硫酸铜溶液，因为它会将NaOH反应掉，故选B；然后过滤，再向溶液里滴加无色酚酞试液，无明显现象出现，说明溶液中不含NaOH，也即不含氧化钠，故乙的猜想成立

③小娟同学认为实验方案1得出的结论不正确，其理由是：因为碳酸钠溶液也显碱性，也能使无色酚酞变红

【拓展应用】根据图②可知，当加入盐酸质量为25g时，恰好完全反应，然后根据化学反应方程式：NaOH+ HCl = NaCl + H2O中NaOH和HCl的质量关系，即可求出HCl的质量，进而可求出该盐酸的实际质量分数

设：此盐酸的质量为x

NaOH + HCl = NaCl + H2O

40 36.5

（45 g -25 g ）×20% x

40/36.5= 20g×20%/x

x= 3.65g

待测盐酸质量分数=3.65g/25g×100%=14.6%

（3）该盐酸的实际质量分数与标签上标出的质量分数不一致的可能原因：盐酸具有挥发性

考点：质量守恒定律，NaOH、Na2CO3的化学性质，根据化学方程式计算等