Question

7．某实验小组对中学课本中可生成氢气的反应进行了研究，总结出三个可以生成H₂的反应：①Zn+盐酸　②Na+水　③Al+NaOH溶液．为分析上述三个反应生成的H₂，他们设计了如下装置图．
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之前必须先进行验纯，方法是用向下排气法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，若听到轻微的“噗”声，则表明H₂纯净．
（3）实验小组在点燃用装置制得的H₂时，①③实验获得成功，②却失败了．他们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，你认为产生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的混合气点燃而爆炸．
（4）实验小组查阅钠、苯、水的密度分别用0.97g/mL、0.88g/mL、1.00g/mL，并据此对实验进行了改进．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．钠与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H₂O反应．

Answer 1

分析 （1）钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，据质量守恒书写化学方程式；
（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，据此进行氢气的纯度检验；
（3）大块的钠与水反应剧烈，放出大量的热，容易产生危险事故；
（4）钠的密度比煤油大，比水小，比苯的也大，钠处于苯和水的交界处，结合金属钠和水的反应情况来回答．

解答 解：（1）钠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：用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，管口向下移近火焰，松开手指，听到尖锐爆鸣声说明不纯，若声音很小，证明纯净；
故答案为：验纯；用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，管口向下移近火焰，松开手指，听到尖锐爆鸣声说明不纯，若声音很小，证明纯净；
（3）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，可能使试管内H₂和O₂的混合气点燃而爆炸；
（4）钠处于苯和水的交界处，钠与水反应产生的H₂使钠浮起，脱离水面，反应停止；
当钠表面的H₂逸出，钠又回落水层，如此反复，减小了Na与H₂O的反应速率，
故答案为：钠处于苯和水的交界处，钠与水反应产生的H₂使钠浮起，脱离水面，反应停止；当钠表面的H₂逸出，钠又回落水层，如此反复，减小了Na与H₂O的反应速率．

点评 本题考查常见气体制备原理及装置选择，题目难度不大，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．