题目内容
13．
在金属活动性顺序中，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．张老师在做钠与硫酸铜溶液反应的演示实验时，观察到的现象是：钠块在液面上很快融成一个银白色小球，并四处游动，溶液中出现蓝色絮状沉淀，小球很快停在絮状沉淀集中处燃烧起来，并伴随有轻微的爆炸声，却始终没有发现在钠表面有红色固体析出．对此，同学们展开了如下探究：[提出问题]为何钠不能置换出硫酸铜溶液里的铜呢？为何会出现蓝色絮状沉淀？
[猜想假设]查阅资料可知，钠可能先与盐溶液中的水发生反应，然后再与硫酸铜发生反应．
[设计实验]
①先切一小块钠（绿豆大），用刺了小孔的铝箔包好；
②用镊子夹住，放在图中的试管口下（试管已装满水）；
③等试管集满气体时，用大拇指堵住试管口并从溶液中取出，移近酒精灯点燃；
④最后向烧杯中滴加无色的酚酞试液．
[实验现象]反应过程中，有气泡逸出；试管中的气体点燃时能听到轻微的爆鸣声；滴加酚酞溶液后，溶液呈红色．
[实验结论]金属钠与水反应，生成了氢气和氢氧化钠．
[进一步推论]将实验与老师的演示实验相比较，可推理出钠与硫酸铜反应时确实是由钠与水先反应，然后生成的氢氧化钠与硫酸铜反应产生了蓝色絮状沉淀．
根据以上实验过程，回答下列问题：
（1）请根据张老师的演示实验现象，归纳金属钠的物理性质银白色或熔点低或密度比水小；
（2）钠粒用刺了小孔的铝箔包好，并用镊子夹住的目的是：便于收集气体；
（3）金属钠与水反应生成的气体应该是氢气，而不可能是甲烷或者一氧化碳，其理由是根据质量守恒定律，元素的种类保持不变；
（4）请写出硫酸铜与氢氧化钠反应的化学方程式：2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；
（5）根据实验结论，有同学认为实验步骤③中有不符合安全要求的操作，请你找出来？氢氧化钠溶液具有腐蚀性，不能将手伸入溶液中．
分析 （1）由题意“银白色小球”，“在液面上”，在水面上燃烧，可推测其性质；
（2）了解钠粒用刺了小孔的铝箔包好，并用镊子夹住的目的；
（3）根据质量守恒定律，可知金属钠与水反应生成的产物；
（4）硫酸铜与氢氧化钠反应符合复分解反应的特征，根据复分解反应的特点是先化学方程式；
（5）了解氢氧化钠的性质，可知实验步骤③中有不符合安全要求．
解答 解：（1）由题意可知，“钠块在液面上很快融成一个银白色小球，并四处游动，溶液中出现蓝色絮状沉淀，小球很快停在絮状沉淀集中处燃烧起来”，可归纳金属钠的物理性质：银白色或熔点低或密度比水小；
（2）钠粒用刺了小孔的铝箔包好，并用镊子夹住的目的是：便于收集气体；
（3）金属钠与水反应生成的气体应该是氢气，而不可能是甲烷或者一氧化碳，理由是：根据质量守恒定律，元素的种类保持不变；
（4）硫酸铜与氢氧化钠反应符合复分解反应的特征，“内项结合，外项结合”，故可以是先此反应的化学方程式为：2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；
（5）实验步骤③“等试管集满气体时，用大拇指堵住试管口并从溶液中取出”，此操作不符合安全要求，因为：氢氧化钠溶液具有腐蚀性，不能将手伸入溶液中．
故答为：（1）银白色或熔点低或密度比水小；
（2）便于收集气体；
（3）根据质量守恒定律，元素的种类保持不变；
（4）2NaOH+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4；
（5）氢氧化钠溶液具有腐蚀性，不能将手伸入溶液中．
点评 掌握金属的化学性质；掌握金属活动性顺序及其应用；了解化学性质和物理性质的差别及应用．
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2．某化学兴趣小组在用高锰酸钾制取氧气的实验后，在清洗试管时发现试管内形成深绿色液体，同时试管内壁还有用水洗刷不掉的黑色固体．于是同学们对此展开探究．
问题一：黑色固体是什么？
【查阅资料】高锰酸钾能溶于水形成紫红色溶液．
【交流讨沦】同学们根据实验现象及对高锰酸钾受热分解产物的了解，推断该黑色固体可能是二氧化锰，其分子式为MnO2．
【实验验证1】向未洗净的试管中加入某种液体，产生能使带火星的小木条复燃的气体，证明上述判断正确．加入的液体是双氧水．
问题二：用什么试剂洗掉MnO2？
【交流讨论】MnO2与CaCO3、Mg（OH）2、Fe2O3、P2O5、Cu中的某一种物质组成最相近，理由是二氧化锰和氧化铁都属于氧化物．
这种物质能与稀盐酸反应，观察到的现象应为固体逐渐溶解，溶液由无色变为黄色，由此推测MnO2也能与稀盐酸反应．
【实验验证2】向未洗净的试管中加入稀盐酸，黑色固体没有变化．实验说明同一类物质的化学性质不一定相同．
【查阅资料】同学们查阅资料知道有两种除去二氧化锰的方法：
（1）用浓盐酸加热除去MnO2，反应原理为：4HCl（浓）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
（反应生成的氯气有毒）．
（2）用硫酸酸化了的草酸（H2C2O4）溶液，可快速溶解二氧化锰，且无明显现象．
【交流讨论】老师建议实验小组最好采用草酸溶液而不用浓盐酸进行实验，理由是浓盐酸与MnO2在加热条件下反应不安全，且产生有毒气体氯气，对环境有污染．
【实验验证3】向未洗净的试管中加入硫酸酸化了的草酸溶液，黑色固体果然被除去，同时发现产生许多气泡．
【交流讨论】同学们讨论后认为产生的气体可能为CO2、CO、H2、O2等．依据是化学反应前后元素的种类不发生变化．
【反思评价】经检验，产生的气体是CO2．检验CO2气体的实验操作和实验现象、结论是：
【拓展探究】甲、乙两位同学对草酸受热分解及其产物进行探究．
甲同学设计了如图1所示的装置，乙同学设计了如图2所示的装置（图中无水CuSO4），是白色同体．遇水变蓝）．乙同学认为甲同学设计的实验装置有缺陷：由于试管口向下倾斜．加之草酸晶体熔点较低．加热到182℃便开始熔化，因此实验中常会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验．甲同学认为乙同学的设计是科学合理的．请你谈谈图2装置优于图1装置之处：
①底部弯曲的试管避免了熔化的草酸流进导管；②乙同学设计的装置可同时证明二氧化碳、一氧化碳和水的存在；③乙同学的装置在验证了一氧化碳存在的同时又解决了一氧化碳的污染问题．
乙同学设计的图2装置也能证明产物中有无H2，证明的方法是：在球形干燥管的尖嘴处点燃通过碱石灰干燥后的气体（或点燃尖嘴处的气体），并在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯，若烧杯内壁没有水雾出现，则没有氢气，反之，若烧杯内壁有水雾出现，则有氢气．
问题一：黑色固体是什么？
【查阅资料】高锰酸钾能溶于水形成紫红色溶液．
【交流讨沦】同学们根据实验现象及对高锰酸钾受热分解产物的了解，推断该黑色固体可能是二氧化锰，其分子式为MnO2．
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问题二：用什么试剂洗掉MnO2？
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【查阅资料】同学们查阅资料知道有两种除去二氧化锰的方法：
（1）用浓盐酸加热除去MnO2，反应原理为：4HCl（浓）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
（反应生成的氯气有毒）．
（2）用硫酸酸化了的草酸（H2C2O4）溶液，可快速溶解二氧化锰，且无明显现象．
【交流讨论】老师建议实验小组最好采用草酸溶液而不用浓盐酸进行实验，理由是浓盐酸与MnO2在加热条件下反应不安全，且产生有毒气体氯气，对环境有污染．
【实验验证3】向未洗净的试管中加入硫酸酸化了的草酸溶液，黑色固体果然被除去，同时发现产生许多气泡．
【交流讨论】同学们讨论后认为产生的气体可能为CO2、CO、H2、O2等．依据是化学反应前后元素的种类不发生变化．
【反思评价】经检验，产生的气体是CO2．检验CO2气体的实验操作和实验现象、结论是：
| 实验操作 | 实验现象、结论 |
甲同学设计了如图1所示的装置，乙同学设计了如图2所示的装置（图中无水CuSO4），是白色同体．遇水变蓝）．乙同学认为甲同学设计的实验装置有缺陷：由于试管口向下倾斜．加之草酸晶体熔点较低．加热到182℃便开始熔化，因此实验中常会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验．甲同学认为乙同学的设计是科学合理的．请你谈谈图2装置优于图1装置之处：
①底部弯曲的试管避免了熔化的草酸流进导管；②乙同学设计的装置可同时证明二氧化碳、一氧化碳和水的存在；③乙同学的装置在验证了一氧化碳存在的同时又解决了一氧化碳的污染问题．
乙同学设计的图2装置也能证明产物中有无H2，证明的方法是：在球形干燥管的尖嘴处点燃通过碱石灰干燥后的气体（或点燃尖嘴处的气体），并在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯，若烧杯内壁没有水雾出现，则没有氢气，反之，若烧杯内壁有水雾出现，则有氢气．