Question

3．某化学实验小组对钠与水的反应进行了研究，他们设计了如图所示的实验装置．请回答下列问题：
（1）写出Na与H₂O反应的化学方程式：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．
（2）在点燃H₂之前必须先检验纯度，方法是用向下排空气法收集一试管氢气，用大拇指堵住试管口，移近火焰，移开大拇指点火，若听到轻微的“扑哧”声，则表明氢气纯净．
（3）实验小组在点燃用上述装置制得的H₂时，①③④组获得成功，②组却失败了．他们经过分析认为失败的原因是Na与H₂O的反应速率太快，Na的用量太少，于是他们准备增加钠的用量，可老师说太危险，你认为危险的原因是较多的钠与水反应放出大量的热，使试管内H₂与O₂的混合气体燃烧而发生爆炸．
（4）实验小组查得钠、苯、水的密度分别为0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，并据此对实验进行了改进（如图）．在改进后的实验中，H₂的生成速率减慢，原因是钠比水轻，比苯重，落在苯、水交界处．Na与H₂O反应产生的H₂使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应．如此反复，就可减慢Na与水的反应速率．

Answer 1

分析 （1）钠属于活泼金属，钠和水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气；
（2）可燃性气体与空气混合可能发生爆炸；氢气易燃烧，不纯氢气燃烧听到爆鸣声；
（3）钠和水反应为放热反应，大块的钠与水反应剧烈，放出大量的热；
（4）根据钠、苯、水的密度分别为0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1可知，钠的密度比苯大，比水小，钠和水反应生成氢气，钠处于苯和水的交界处上下移动．

解答 解：（1）钠原子最外层只有1个电子，钠单质属于活泼金属，具有很强的还原性，能与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的化学方程式为：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
故答案为：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑；
（2）可燃性气体与空气混合可能发生爆炸，点燃前需要先验纯，检验方法为：用向下排空气法收集一试管氢气，用大拇指堵住试管口，移近火焰，移开大拇指点火，听到尖锐爆鸣声说明不纯，若听到轻微的“扑哧”声，则表明氢气纯净，
故答案为：检验纯度；用向下排空气法收集一试管氢气，用大拇指堵住试管口，移近火焰，移开大拇指点火，若听到轻微的“扑哧”声，则表明氢气纯净；
（3）钠和水反应为放热反应，大块的钠与水反应剧烈，放出大量的热，可能使试管内H₂和O₂的混合气点燃而爆炸，
故答案为：较多的钠与水反应放出大量的热，使试管内H₂与O₂的混合气体燃烧而发生爆炸；
（4）钠、苯、水的密度分别为0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，钠比水轻，比苯重，钠处于苯和水的交界处，钠与水反应2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，产生的H₂使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H₂逸出，钠又回落水层，如此反复，减小了Na与H₂O的反应速率，
故答案为：钠比水轻，比苯重，落在苯、水交界处．Na与H₂O反应产生的H₂使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H2逸出，钠又回落，与水反应．如此反复，就可减慢Na与水的反应速率．

点评 本题为探究性实验试题，掌握实验原理、灵活运用并进行知识的类比、迁移、重组是解题关键，注意钠与水反应时，取用的钠块不能太大，注意（4）要考虑题给密度的关系，确定钠在反应体系中的位置关系，题目难度中等．