Question

1．某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置（夹持装置省略）．首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水（含有酚酞），赶出空气，一会儿加热铜丝．
根据反应中观察到的现象，回答下列问题：
（1）金属钠的变化现象熔成银白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳动且逐渐变小．
（2）U形管中溶液的颜色从上到下逐渐由无色变为红色，说明有NaOH生成．
（3）铜丝的变化现象由黑色变红色，说明有H₂生成．
（4）若ag钠与bmL水完全反应，则该溶液的溶质的质量分数是$\frac{40a}{22a+23b}$×100%．

Answer 1

分析 首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水（含有酚酞），赶出空气，一会儿加热铜丝．由于该装置为密闭条件且增加了煤油，反应现象更加便于观察，生成的物质便于检验，钠与水的反应体现钠的多种性质，如颜色、状态及熔点低和密度小的特点，钠位于水和煤油界面上，与水发生反应得到氢氧化钠溶液，
（1）钠熔点低，反应过程中熔成金属小球，密度小于水，大于煤油，反应时在水和煤油界面处上下跳动；
（2）钠和水反应生成氢氧化钠溶液显碱性，酚酞变红色；
（3）生成的氢气通过表面有氧化铜的铜丝，氢气会和氧化铜反应生成铜和水；
（4）依据化学方程式：2Na+2H₂O=a2NaOH+H₂↑，反应中的定量关系计算，得到溶液溶质为氢氧化钠，溶液质量等于钠和水质量总和减去生成的氢气质量，溶质质量分数$\frac{溶质质量}{溶液总质量}$×100%．

解答 解：由于该装置为密闭条件且增加了煤油，反应现象更加便于观察，生成的物质便于检验，钠与水的反应体现钠的多种性质，如颜色、状态及熔点低和密度小的特点，钠密度小于水，大于煤油，反应时位于水和煤油界面上，作上下跳动且逐渐变小，
（1）钠熔点低，反应过程中熔成金属小球，密度大于水，小于煤油，反应时在水和煤油界面处上下跳动，反应现象；熔成银白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳动且逐渐变小，
故答案为：熔成银白色小球，在水和煤油的界面上作上下跳动且逐渐变小；
（2）钠和水反应生成氢氧化钠溶液显碱性，与水发生反应的化学方程式：2Na+2H₂O=a2NaOH+H₂↑，生成的氢氧化钠是碱遇到酚酞变红色，U形管中溶液的颜色从上到下逐渐由无色变为红色，
故答案为：从上到下逐渐由无色变为红色，NaOH；
（3）生成的氢气通过表面有氧化铜的铜丝，氢气会和氧化铜反应生成铜和水，生成的H₂发生反应：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，反应现象由黑色变红色，说明钠和水反应生成氢气，
故答案为：由黑色变红色，H₂；
（4）依据化学方程式：钠与水完全反应得NaOH溶液：
 2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
2×23    2×40   2
ag       $\frac{40a}{23}$g   $\frac{a}{23}$g
则w（NaOH）=$\frac{\frac{40a}{23}g}{ag+bg-\frac{a}{23}g}$×100%=$\frac{40a}{22a+23b}$×100%，
故答案为：$\frac{40a}{22a+23b}$×100%．

点评 本题装置是钠与水反应实验的改进装置，主要是钠的物理性质和化学性质分析，化学方程式计算，题目难度中等．