Question

3．某化學實驗小組對鈉與水的反應進行了研究，他們設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．請回答下列問題：
（1）寫出Na與H₂O反應的化學方程式：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
（2）在點燃H₂之前必須先檢驗純度，方法是用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點火，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈．
（3）實驗小組在點燃用上述裝置制得的H₂時，①③④組獲得成功，②組卻失敗了．他們經(jīng)過分析認為失敗的原因是Na與H₂O的反應速率太快，Na的用量太少，于是他們準備增加鈉的用量，可老師說太危險，你認為危險的原因是較多的鈉與水反應放出大量的熱，使試管內(nèi)H₂與O₂的混合氣體燃燒而發(fā)生爆炸．
（4）實驗小組查得鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，并據(jù)此對實驗進行了改進（如圖）．在改進后的實驗中，H₂的生成速率減慢，原因是鈉比水輕，比苯重，落在苯、水交界處．Na與H₂O反應產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應停止；當鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應．如此反復，就可減慢Na與水的反應速率．

Answer 1

分析 （1）鈉屬于活潑金屬，鈉和水發(fā)生置換反應生成氫氧化鈉和氫氣；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸；氫氣易燃燒，不純氫氣燃燒聽到爆鳴聲；
（3）鈉和水反應為放熱反應，大塊的鈉與水反應劇烈，放出大量的熱；
（4）根據(jù)鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1可知，鈉的密度比苯大，比水小，鈉和水反應生成氫氣，鈉處于苯和水的交界處上下移動．

解答 解：（1）鈉原子最外層只有1個電子，鈉單質(zhì)屬于活潑金屬，具有很強的還原性，能與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，反應的化學方程式為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸，點燃前需要先驗純，檢驗方法為：用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點火，聽到尖銳爆鳴聲說明不純，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈，
故答案為：檢驗純度；用向下排空氣法收集一試管氫氣，用大拇指堵住試管口，移近火焰，移開大拇指點火，若聽到輕微的“撲哧”聲，則表明氫氣純凈；
（3）鈉和水反應為放熱反應，大塊的鈉與水反應劇烈，放出大量的熱，可能使試管內(nèi)H₂和O₂的混合氣點燃而爆炸，
故答案為：較多的鈉與水反應放出大量的熱，使試管內(nèi)H₂與O₂的混合氣體燃燒而發(fā)生爆炸；
（4）鈉、苯、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，鈉比水輕，比苯重，鈉處于苯和水的交界處，鈉與水反應2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應停止；當鈉表面的H₂逸出，鈉又回落水層，如此反復，減小了Na與H₂O的反應速率，
故答案為：鈉比水輕，比苯重，落在苯、水交界處．Na與H₂O反應產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應停止；當鈉表面的H2逸出，鈉又回落，與水反應．如此反復，就可減慢Na與水的反應速率．

點評 本題為探究性實驗試題，掌握實驗原理、靈活運用并進行知識的類比、遷移、重組是解題關(guān)鍵，注意鈉與水反應時，取用的鈉塊不能太大，注意（4）要考慮題給密度的關(guān)系，確定鈉在反應體系中的位置關(guān)系，題目難度中等．