金屬材料的使用作為一個(gè)時(shí)代的標(biāo)志,見證了人類文明發(fā)展的過程。鈉資源在海水和地殼中含量豐富,而且分布廣泛,如果實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn),其在材料成本端相比鋰資源具有較大優(yōu)勢(shì)。帶著對(duì)鈉電池開發(fā)的期待,小亮同學(xué)對(duì)鈉及其化合物展開了系列探究;
【探究一】鈉能否與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)?
查閱資料:1鈉是一種活潑金屬,常溫下能與氧氣、水等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
2在化學(xué)反應(yīng)中,有元素化合價(jià)升高,則必有元素化合價(jià)下降。
實(shí)驗(yàn)一:
在盛有50mL的水的燒杯中滴入幾滴酚酞試液,用小刀切一塊綠豆大小的金屬鈉(用濾紙吸干表面的煤油后,用刀切去表面的外皮)投入燒杯中。觀察到鈉浮在水面上,熔化成閃亮的小球且在水面上迅速游動(dòng),發(fā)出“嘶嘶”的響聲,反應(yīng)后滾液呈紅色。用pH傳感器和溫度傳感器分別獲得相關(guān)變化曲線如圖所示。
實(shí)驗(yàn)二:小亮又取50mL的硫酸銅溶液于燒杯中,再取一小塊綠豆大小鈉投入燒杯中充分反應(yīng)后過濾,得到無色濾液和藍(lán)色絮狀沉淀和少量黑色固體濾渣。
(1)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,鈉的物理性質(zhì)有:A.固體;B.硬度??;C.密度比水?。籇.
鈉的熔點(diǎn)低
鈉的熔點(diǎn)低
。
(2)根據(jù)如圖,反應(yīng)后溶液呈
堿
堿
(填“酸”、“中”或“堿”)性。
(3)根據(jù)上述現(xiàn)象寫出鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析:金屬活動(dòng)性順序表中鈉及前面的金屬
不能
不能
(“能”或“不能”)把位于后面的金屬從它們鹽溶液里置換出來。
【探究二】鈉的化合物中氫氧化鈉、碳酸鈉是一種重要的化工原料。
實(shí)驗(yàn)三:探究氫氧化鈉的變質(zhì)及提純
(5)氫氧化鈉久置在空氣中易變質(zhì),寫出NaOH在空氣中變質(zhì)的化學(xué)方程式
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
。
(6)氫氧化鈉與碳酸鈉的溶解度曲線如圖1所示,從含少量碳酸鈉雜質(zhì)的氫氧化鈉固體中提純氫氧化鈉的方法是
CD
CD
(填序號(hào))。
A.把固體溶解后過濾
B.溶解,滴入適量氫化鋇溶液后過濾,把濾液蒸發(fā)濃縮
C.較高溫度下溶解,然后冷卻熱飽和溶液
D.溶解,滴入適量石灰水后過濾,把濾液蒸發(fā)濃縮實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四:探究碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)歷程
往密閉容器中的碳酸鈉溶液逐滴加入鹽酸,為分析比較反應(yīng)過程pH變化和容器內(nèi)二氧化碳含量變化情況,把同步測(cè)得的溶液pH變化曲線和容器內(nèi)二氧化碳含量變化曲線合并到一個(gè)坐標(biāo)圖中,得到如上圖2所示的曲線合并圖(左縱坐標(biāo)為二氧化碳的體積分?jǐn)?shù),右縱坐標(biāo)為溶液的pH),從溶液pH曲線的突降次數(shù),說明鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)分兩步進(jìn)行,且第一步幾乎無氣泡產(chǎn)生,第二步為復(fù)分解反應(yīng)。
(7)反映二氧化碳含量變化的曲線是
b
b
(填“a”或“b”)。
(8)當(dāng)溶液pH約為
8
8
時(shí),溶液中開始有大量CO
2生成。
(9)當(dāng)?shù)稳臌}酸60mL時(shí),溶液中所含鹽類溶質(zhì)主要為NaCl和
NaHCO3
NaHCO3
(填化學(xué)式)。
【拓展學(xué)習(xí)】
(10)由于金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑,這給鈉的制取帶來困難。目前工業(yè)用電解熔融的氯化鈉制備單質(zhì)鈉。“物質(zhì)的量”是國際基本物理量之一,單位為摩爾,符號(hào)為mol,1molO
2的質(zhì)量為32g,1molCO
2的質(zhì)量為44g。電解2mol氯化鈉理論上可以制得
46
46
g金屬鈉。