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1.下列关于研究物质性质的方法的描述正确的是( )
A.观察法只能通过视觉来完成
B.将NaCl固体放入水中,从而获取NaCl的某些性质,这只涉及实验法
C.银、铁、铜、锌等均为金属,具有金属光泽和导电性,这是物质性质研究方法中的比较法
D.研究物质的性质时,往往同时采用观察、实验、分类、比较等方法中的多种方法
答案 D
解析 观察法可通过视觉、嗅觉、触觉、听觉或实验仪器来完成,A项错误;
将NaCl固体放入水中是实验法,还需通过观察才能获取实验现象,B项错误;
C项的描述为分类法,错误;
研究物质的性质时,往往不单独采用一种方法,而是多种方法综合使用,D项正确。
2.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。
通过化学实验进行科学探究,是认识物质及其变化的重要方法。
一元硬币的外观有银白色的金属光泽,一些同学认为它可能是铁制成的。
在讨论时,有同学提出“我们可以先拿磁铁来吸一下”。
就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言,属于科学探究中的( )
A.实验B.假设
C.观察D.做结论
答案 A
解析 磁铁有磁性,铁能被磁铁吸引。
“拿磁铁来吸一下”,即用手拿着磁铁去与一元硬币接触。
它属于科学探究中的实验。
二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应
1.观察法认识钠的物理性质
操作
观察试剂瓶里面的钠
用镊子从煤油中取出金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,在干燥玻璃片上用小刀切下一小块金属钠,观察钠块的切面,剩余钠块放回原试剂瓶
结论
钠性质活泼,需隔绝空气和水保存,实验室里保存在煤油中
钠具有银白色金属光泽,质软,硬度小,密度比煤油大,常温下是固体
2.实验探究钠与水的反应
(1)现象与分析
现象
分析
浮:
钠块浮在水面上
钠的密度比水的小
熔:
钠块熔化成闪亮的小球
钠的熔点低,反应放热
游:
钠在水面上四处游动
产生的气体推动钠运动
响:
与水反应发出“嘶嘶”的响声
产生的气体与水摩擦产生响声
红:
反应后溶液变为红色
生成碱性物质
(2)实验结论
钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。
该反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(3)注意事项
在探究钠单质与水反应的实验中,所取用的钠块一般为绿豆粒大小,体积过大,反应放热过多易引燃氢气而爆炸。
3.钠与盐溶液的反应
(1)若盐溶液中的溶质不与NaOH反应,则反应的实质是Na与水反应。
(2)若盐溶液中的溶质与NaOH反应,则反应的实质是Na先与水反应生成NaOH,NaOH再与盐溶液中的溶质反应。
①如钠与CuSO4溶液的反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
总反应为2Na+CuSO4+2H2O===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。
现象:
有无色无味气体放出并产生蓝色沉淀。
②钠与NaHSO4溶液的反应:
2Na+2NaHSO4===2Na2SO4+H2↑;
故钠与盐溶液反应时,不能置换出盐中的金属。
4.钠的用途
(1)钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂。
(2)高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强,常用作路灯。
(3)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
(1)金属钠着火时,可以用水灭火(×
(2)取用金属钠时,剩余的钠放入废液缸(×
(3)钠与皮肤接触会腐蚀皮肤,应用干燥的镊子夹取,不能用手直接接触(√)
(4)钠投入CuSO4溶液中,会生成红色固体,发生反应2Na+CuSO4===Cu+Na2SO4(×
(5)钠与水反应的化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑(√)
(6)钠投入饱和氢氧化钠溶液中有沉淀产生(√)
1.
(1)探究钠的物理性质的过程中,运用了研究物质性质的哪些方法?
(2)钠与水反应的探究过程运用了哪些方法?
提示
(1)探究钠的物理性质的过程中,运用了观察法和比较法。
(2)钠与水反应的探究过程运用了观察法、实验法、比较法。
2.从元素守恒的角度看,Na和H2O反应的气体产物可能是什么?
为什么?
提示 根据元素守恒,除生成NaOH外,还剩一个氢原子,只能生成H2。
3.(2020·
辽宁大连高一期中考试)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生,又有沉淀产生的是________。
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液
答案 ①④⑤
解析 Na投入盐溶液中,钠和水反应生成NaOH和H2,NaOH和部分盐能发生反应。
①Na与MgSO4溶液反应能生成H2和Mg(OH)2沉淀,正确;
②Na与NaCl溶液反应能生成H2,得不到沉淀,错误;
③Na与Na2SO4溶液反应能生成H2,得不到沉淀,错误;
④Na与H2O反应生成NaOH和H2,反应放热,Ca(OH)2的溶解度降低,又消耗了溶剂水,故饱和澄清石灰水中有白色沉淀产生,正确;
⑤Na与H2O反应生成NaOH和H2,NaOH与Ca(HCO3)2反应生成碳酸钙沉淀,正确。
1.将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水的烧杯中,甲同学认为可观察到下列现象,其中正确的有( )
①钠投入水中,先沉入水底,后浮出水面
②钠立即与水反应,并有气体产生
③反应后溶液变红
④钠熔成闪亮的小球
⑤小球在水面上四处游动
⑥有“嘶嘶”的响声发出
A.①②③④B.②③④⑤
C.②④⑤⑥D.③④⑥
答案 C
解析 钠的密度小于水的密度,钠投入水中,不会沉入水底,应浮在水面上;
钠与水反应有NaOH生成,使紫色石蕊溶液变蓝色,而不是变红色,故①③不正确。
2.实验室中,用镊子从煤油中取出一小块金属钠,然后用滤纸吸干表面的煤油,再用小刀切开观察。
在这一实验过程中不能得出钠的物理性质是( )
A.钠在常温下是固体
B.钠的熔点很低
C.钠具有银白色的金属光泽
D.金属钠很软
答案 B
解析 从题干中“取出一小块金属钠”知钠在常温下是固体;
“用小刀切开”说明钠很软;
切开后可看到钠具有银白色的金属光泽;
没有加热将钠熔化,因此不能得出其熔点很低的性质。
3.向分别盛有100mL水、100mL盐酸、100mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中分别投入1.15gNa,Na均完全反应,下列说法正确的是( )
A.三个烧杯中一定会发生的反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
B.三个烧杯中的反应,相比而言,X中的反应最剧烈
C.Z烧杯中一定会有Cu(OH)2沉淀生成
D.三个烧杯中生成的气体的质量不相同
解析 钠与盐酸反应的本质是Na与HCl电离出的H+反应,当酸反应完后才与溶剂水反应,当酸足量时,钠只与酸反应,A项错误;
Y烧杯中的反应最剧烈,B项错误;
钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,所以一定会有Cu(OH)2沉淀生成,C项正确;
因向三个烧杯中加入的钠的质量相同且钠完全反应,故生成的H2的质量相同,D项错误。
4.某化学研究性学习小组设计了如图所示的实验装置,目的是做钠与水反应的实验并验证:
①钠的物理性质;
②钠和水反应的产物。
请回答下列问题:
(1)实验开始时,欲使钠与水接触反应,应如何操作?
________________________________________________________________________。
(2)反应开始后,试管中能观察到的实验现象是________(填字母)。
A.钠在水层中反应,熔成小球并四处游动
B.钠在两液体界面处反应,熔成小球并上下跳动
C.钠在煤油层中反应,熔成小球并四处游动
D.钠不断地变小至消失
E.钠停留在煤油层中不反应
F.煤油中有气泡产生
(3)通过上述现象,能够验证钠的哪些物理性质:
______________________________
________________________________________________________________________
答案
(1)按住橡胶塞,将大头针向上拔出,使大头针下端的钠落入试管中
(2)BDF
(3)钠的熔点低,钠的密度比水小、比煤油大
解析
(1)实验开始时,欲使钠与水接触反应,只需要使大头针下端的钠落入试管中。
(2)反应开始后,钠在两液体界面处熔成小球并上下跳动,不断地变小至消失,煤油中有气泡产生。
(3)通过题中的实验现象,说明钠的熔点低,并且钠的密度比水小,但比煤油的密度大。
题组一 研究物质性质的基本方法
1.用如图所示的方法研究某气体的性质,这种方法属于( )
A.实验法B.观察法
C.分类法D.比较法
解析 图中所示的是一位同学闻气体气味的观察法,许多同学容易误认为是实验法。
观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法,直接用肉眼观察物质的颜色、状态,用鼻子闻物质的气味,都属于观察法。
2.(2020·
大连高一检测)某学生运用所学知识研究钠的性质:
将一粒金属钠和一块铜片分别放在表面皿中,研究它们在空气中的稳定性。
该学生采用的研究方法是( )
①假说法 ②实验法 ③分类法 ④比较法
A.①②③④B.②④C.①③D.①②
解析 同时研究钠和铜的稳定性,对二者性质进行比较,即采用比较法,通过做实验研究二者稳定性,故采用了实验法。
题组二 钠的物理性质和钠与水的反应
3.以下关于金属钠的叙述不正确的是( )
A.金属钠可保存在煤油中
B.钠投入水中熔化成小球,说明钠的熔点低,且钠与水反应为放热反应
C.金属钠质软,可用小刀切割
D.钠着火既能用水灭火,也可以用沙子
解析 金属钠可以和水反应,不与煤油反应并且密度比煤油大,所以金属钠可保存在煤油中,故A正确;
钠的熔点低,钠与水反应为放热反应,所以会熔化成小球,故B正确;
钠着火不能用水灭火,因为钠与水反应会放出氢气,加剧燃烧,但可以用沙子,D错误。
4.下列关于钠与水反应的现象叙述完整且正确的是( )
A.钠浮在水面上,反应很快停止
B.钠浮在水面上剧烈燃烧,火焰呈黄色
C.钠熔化成闪亮小球浮在水面上,不断游动,嘶嘶作响
D.钠熔化成闪亮小球,沉在水底,并有气泡产生
解析 钠遇到水后,立即与水发生反应,因为钠的密度小于水,故钠浮在水面上;
因为钠与水反应是放热反应,而钠本身的熔点是97.8℃,故与水剧烈反应,熔化成闪亮的小球;
因为产生氢气,故发出嘶嘶声响;
由于气体是在小球与水面接触点产生,故产生的气体推动小球在水面游动。
5.为探究钠的部分性质,设计实验操作如下:
①向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.88g·
cm-3,苯不溶于水);
②按住橡胶塞,拔出大头针,使Na(密度为0.97g·
cm-3)落入苯中(钠与苯不反应);
③从长颈漏斗中加入MgCl2溶液(密度约为1g·
cm-3)。
下列说法正确的是( )
A.把MgCl2溶液加入苯中,MgCl2溶液在上层
B.钠一直停留在苯层不发生反应
C.Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应,并上下跳动,直至消失,下层有白色沉淀产生
D.Na在MgCl2溶液底部四处游动,MgCl2溶液中有白色沉淀产生
解析 MgCl2溶液的密度大于苯,分层后MgCl2溶液在下层,A项错误;
Na的密度介于苯和MgCl2溶液之间,故Na在MgCl2溶液与苯的界面处与水反应,生成的H2附着在Na表面,在H2逸出的过程中带动Na上浮至苯层,H2逸出后,Na在重力作用下又回到界面处,故可观察到Na上下跳动直至消失,又因为钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2,故下层有白色沉淀产生,C项正确,B、D项错误。
6.将4.6gNa投入95.6g水中,所得溶液中溶质的质量分数为( )
A.小于4.6%B.等于8.0%
C.小于8.0%D.大于8.0%
解析 钠与水反应的化学方程式:
46802
4.6g8.0g0.2g
则w(NaOH)=
×
100%=8.0%。
题组三 钠与酸、碱、盐溶液的反应
7.把一绿豆粒大小的金属钠投入盛有硫酸铜溶液的烧杯里,不可能观察到的现象是( )
A.钠熔化,浮在液面上四处游动
B.有气体产生
C.溶液中产生蓝色絮状沉淀
D.溶液中析出红色的铜
解析 钠与CuSO4溶液反应时不能置换出Cu,而是钠先与水反应生成NaOH和H2,生成的NaOH又与CuSO4反应产生蓝色絮状沉淀,故D项中的现象不可能观察到。
8.将金属钠分别投入下列溶液中,溶液质量增加的是( )
A.FeCl3溶液B.K2SO4溶液
C.CuCl2溶液D.饱和NaOH溶液
解析 A和C项,钠先与水反应生成氢氧化钠,两溶液中分别产生氢氧化铁和氢氧化铜沉淀,溶液质量减少;
D项,钠与水反应生成氢氧化钠且消耗水,析出氢氧化钠,溶液质量也减少。
9.将金属钠投入下列溶液中时,既有白色沉淀析出又有气体逸出的是( )
A.KCl溶液B.CuSO4溶液
C.Mg(NO3)2溶液D.Fe2(SO4)3溶液
解析 金属钠投入到KCl溶液,钠会和水反应生成氢气,无沉淀,故A不符合题意;
金属钠投入到CuSO4溶液中,钠先和水反应,氢氧化钠再和硫酸铜反应生成蓝色沉淀,故B不符合题意;
金属钠投入到Mg(NO3)2溶液中,钠先和水反应,生成的氢氧化钠再和Mg(NO3)2反应生成白色沉淀,故C符合题意;
金属钠投入到Fe2(SO4)3溶液中,钠先和水反应,生成的氢氧化钠再和Fe2(SO4)3反应生成红褐色沉淀,故D不合题意。
10.下列说法正确的是( )
A.将一小块钠放入稀盐酸中,钠先与水反应生成NaOH和H2,生成的NaOH再与HCl反应生成NaCl和H2O
B.将一小块钠放入MgCl2溶液中,发生反应2Na+MgCl2===2NaCl+Mg
C.将一小块钠放入盛有饱和石灰水的烧杯中,钠与水反应生成NaOH和H2,烧杯底部有固体析出
D.将一小块钠放入Na2SO4溶液,没有明显现象产生
解析 钠直接与盐酸发生反应:
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,A错误;
钠与MgCl2溶液反应时,钠先与水反应生成H2和NaOH,然后NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀,B错误;
Na2SO4和NaOH不反应,所以Na与Na2SO4溶液反应的实质是Na与水反应,有明显现象产生,D错误。
11.将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻(不考虑水的挥发)的是( )
A.HClB.NaOHC.K2SO4D.CuSO4
解析 钠与盐酸反应:
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,溶液质量增加:
m(Na)-m(H2);
钠与NaOH溶液、K2SO4溶液反应实际上是Na与H2O反应,溶液质量增加:
Na与CuSO4溶液反应时,Na先与H2O反应生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应:
2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,生成沉淀,溶液质量减轻,D项正确。
12.在坩埚中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水硫酸铜与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。
下列说法中不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应放出大量的热
C.上述反应中红色物质是氧化铜
D.加热且无水的条件下,钠可以与硫酸铜反应并生成Cu
解析 依据反应现象可知,反应中Na置换出CuSO4中的Cu,同时放出大量的热,反应中生成的红色物质是Cu,故答案为C。
13.(2020·
长沙高一检测)下列说法正确的是( )
A.人们可直接用肉眼观察物质的颜色、状态,品尝物质的味道
B.向饱和烧碱溶液中加入一定量的钠,溶液中氢氧化钠的质量增加
C.金属钠可用于制造高压钠灯
D.将一小块钠投入硫酸铜溶液,溶液中会有红色的物质析出
14.(2020·
重庆七校高一期中联考)如图均为探究Na与H2O反应的实验装置,按乙装置实验,液体添加完毕后,关闭旋塞,打开右边橡胶塞向煤油中加入一小块钠,立即塞上胶塞。
A.甲装置中取用金属钠的质量约为5g
B.按乙装置实验,钠始终在U形管b处
C.点燃乙装置中的气体产物会产生黄色火焰
D.乙装置中漏斗在反应过程中的主要作用是调节压强并观察液面升降
解析 Na与H2O反应剧烈,所取金属钠的质量不能过多,绿豆粒大小即可,5gNa过多,A项错误;
钠的密度比煤油的密度大,比水的密度小,钠开始会在a处,但反应中有气体产生,所以钠会上下浮动,B项错误;
氢气燃烧时火焰为淡蓝色,C项错误;
漏斗与大气相通,可调节气压,生成的H2将水压入漏斗中,便于观察液面升降,D项正确。
15.如图是一种隔绝空气条件下钠与水反应的实验装置。
实验时,先往大试管中加入适量煤油,取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞(这时止水夹处于关闭状态),再通过长颈漏斗加入适量的滴有酚酞的水。
回答下列问题:
(1)实验前检验该装置气密性的方法是____________________________________________
____________________________________________________________________________。
(2)金属钠投入煤油后的现象是_________________________________________________。
(3)通过长颈漏斗加入滴有酚酞的水后的现象是___________________________________
____________________________________________________________________________;
反应结束时,长颈漏斗与试管中液面高度的关系是________________________________
若将滴有酚酞的水换成硫酸铜溶液,则产生的现象中,不同于原来的实验现象有______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)为了获得较纯的气体产物,其操作方法是_________________________________________
答案
(1)关闭止水夹,向长颈漏斗中加入水,直至漏斗内液面高于试管内液面,持续一段时间后,液面仍保持一定高度差,说明气密性良好(其他合理答案也可)
(2)沉入煤油底部
(3)剧烈反应,产生气泡,钠在两液面间上下跳动,直至消失,下层溶液变红色 长颈漏斗中液面高于试管中液面
有蓝色沉淀生成
(4)反应初期打开止水夹,待排出液面上方的空气后再关闭止水夹(或验纯后再收集)
解析
(2)由于金属钠的密度大于煤油的密度,所以金属钠投入煤油后,钠沉入煤油底部。
(3)通过长颈漏斗加入滴有酚酞的水后,金属钠与水剧烈反应,有气泡产生,钠在两液面间上下跳动,直至消失,下层溶液变红色;
反应结束时,由于试管中压强增大,长颈漏斗中的液面高于试管中的液面;
若将滴有酚酞的水换成硫酸铜溶液,除了以上现象外,溶液中还有氢氧化铜蓝色沉淀生成。
(4)为了获得较纯的气体产物,反应初期打开止水夹,待排出液面上方的空气后再关闭止水夹(或验纯后再收集)。
16.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,一段时间后加热铜丝。
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____________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)U形管中溶液的颜色_________________________________________________________,
说明有__________生成。
(3)铜丝的变化现象______________,说明有________生成;
若去掉后面的装置,简述检验气体的方法_______________________________________________________________________
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