Question

通过“金属和金属材料”和“燃烧”的复习，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：
问题：金属钠能否置换出硫酸铜溶液中的铜？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______．
（2）根据上述资料和 实验一中的现象写出钠块投入硫酸铜溶液所发生的反应方程式：
______；______．
（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，滴加足量稀盐酸，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______
④结论：金属钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为______．
【应   用】实验室中的金属钠着火时，你的灭火方法是______．

Answer

本题主要考查的是金属钠的有关化学性质，金属钠的化学性质非常活泼，易与氧气和水发生化学反应，因此要保存在煤油中．金属钠投入硫酸铜溶液中，钠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蓝色沉淀和硫酸钠．金属钠也能在二氧化碳中燃烧，二氧化碳和金属钠反应生成了黑色的碳和白色的碳酸钠，因此金属钠着火时，不能用水和二氧化碳灭火，要用沙子灭火．在验证猜想是否正确时，要注意质量守恒定律的应用，在实验探究过程中要注意碳酸钠溶液也显碱性．
【解析】
（1）金属Na性质活泼，常温下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，因此保存在煤油中．故答案为：常温下，它既极易与氧气反应，还可以与水剧烈反应．
（2）把金属钠投入硫酸铜溶液中，观察到溶液中出现蓝色沉淀，但没有红色的物质析出．是因为：钠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蓝色沉淀和硫酸钠．故答案为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4．
（3）根据质量守恒定律可知：二氧化碳和金属钠反应生成了黑色的碳和白色的碳酸钠．反应物中无氢元素，因此不可能是氢氧化钠．碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠和水和二氧化碳，因此有气泡冒出，就证明有碳酸钠．在验证是否有氧化钠时，要注意碳酸钠溶液也显碱性，要用氯化钙溶液排除碳酸钠的干扰．通过实验探究可知：金属钠燃烧时，不能用水和二氧化碳灭火，要用沙子灭火，二氧化碳和钠反应生成了黑色的碳和白色的碳酸钠，要注意配平．
故答案为：①反应物中无氢元素．②碳酸钠；B；乙；③碳酸钠溶液也能使酚酞溶液变红；④4Na+3CO2=C+2Na2CO3．沙子．