中考题原创：探究钠与硫酸铜溶液反应的意外现象

探究钠与硫酸铜溶液反应的意外现象

湖北省石首市文峰中学 刘涛

【背景资料】我们在学习金属与盐溶液的反应时，老师会强调：“金属K、Ca、Na必须除外”。于是，对金属钠与硫酸铜溶液的反应与产物分析：首先是钠先和水发生置换反应，生成氢氧化钠和氢气，化学方程式为2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑；然后氢氧化钠与硫酸铜发生复分解反应，生成氢氧化铜和硫酸钠化学方程式为2NaOH＋CuSO4＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4。总的化学方程式2Na＋CuSO4＋2H2O＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。 【中考题原创】

1．Na与硫酸铜溶液反应的实验现象是（ ）

A．置换出金属铜 B．产生气体、置换出金属铜

C．生成蓝色沉淀 D．产生气体、生成蓝色沉淀 2．下列有关金属的说法不正确的是（ ）

A．常温下，钠能与水反应，因此钠与硫酸铜溶液反应不能得到单质铜 B．制作烟花常加入镁粉，原因是镁燃烧能发出耀眼的白光 C．铝的金属活动性比铁强，所以铁比铝更加耐腐蚀

D．CO还原Fe2O3实验开始时，要先通入CO，再点燃酒精喷灯

3．某化学兴趣小组把金属钠投到硫酸铜溶液中，实验并非如、想象的有红色铜析出，而是生成一种蓝色沉淀．同学们非常好奇并进行实验探究．

【提出问题】金属钠投到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应？

【查阅资料】钠是非常活泼的金属，能跟氧气反应，也能与水发生剧烈反应，并放出气体，生成的溶液显碱性． 【提出猜想】

猜想1：钠先与水反应生成氢气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀； 猜想2：钠先与水反应生成氧气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀．

【实验探究】实验一：同学们把一小块切干净的钠投到装有少量蒸馏水的试管中，观察到钠浮在水面上，并产生气泡；点燃生成的气体，听到“噗”的一声后燃烧起来．实验二：在剩余的溶液中加入硫酸铜溶液，发现有蓝色沉淀．

【实验分析】⑴根据“实验一”判断，金属钠的密度比水 （填“大”或“小”）；“实验一”中可以燃烧的气体的化学式是 。

⑵两个猜想中的“某碱”是 ；金属钠与水反应的化学方程式是 。 ⑶“实验二”中发生反应的化学方程式是 【实验结论】请你判断 猜想成立。

【实验反思】金属钠通常保存在煤油中，目的是隔绝 和 。

4．某化学研究性学习小组的同学自学了金属的化学性质后，对金属钠和硫酸铜溶液发生的反应产生了兴趣。他们把一颗绿豆大的金属钠投入到硫酸铜稀溶液中，并未观察到红色固体、而是看到了蓝色絮状沉淀产生。为此，他们开展了实验探究。 【提出问题】金属钠投入到硫酸铜溶液中发生了怎样的化学反应？

【查阅资料】钠是一种性质非常活泼的金属，能跟氧气反应，还能与水发生剧烈反应。 【做出猜想】

猜想1：钠与水反应生成氢气和碱，生成的碱再与硫酸铜溶液反应。 猜想2：钠与水反应生成氧气和碱，生成的碱再与硫酸铜溶液反应。

【进行实验】 序号 实验一

实验操作

实验现象

实验结论或解释

用小刀切一金属钠漂浮于水面上①金属钠的密度比水的 （填“大”颗绿豆大的并迅速移动，伴有嘶或“小”）。

金属钠投入嘶的响声及白雾。不②反应放热，金属钠的熔点 （填到装有少量规则钠慢慢熔化成一“高”或“低”）。 蒸馏水的烧个光亮的小球，随后③生成了氢气。 杯中 逐渐变小，最后消失。

将盛满水的试管倒扣在金属钠上，收集到一种气体，点燃时产生轻微的爆鸣声 取少量反应溶液变红 后的溶液于试管中，滴加几滴无色酚酞溶液

④反应后的溶液呈 （填“酸性”“中性”或“碱性”）

⑤钠与水反应的化学方程式为 。

实验二

实验三

取少量反应试管中出现蓝色絮状⑥反应的化学方程式为 。 后的溶液于沉淀 试管中，滴加几滴蓝色的硫酸铜溶液

【实验结论】猜想1成立。

【拓展思考】金属钠通常保存在煤油中，其目的是隔绝 。 5．同学们在学习金属与盐溶液的反应时，老师强调：“金属K、Ca、Na必须除外”。化学兴趣小组的同学们对此产生了兴趣，并在老师的指导下，进行如下探究： 【提出问题】将金属钠投入到硫酸铜溶液中，结果会怎样？ 【查找资料】⑴少量钠通常保存在煤油中；

⑵钠是银白色的软金属，可用小刀切割，熔点97.81℃，沸点882.9℃，密度为0.97g/cm3 ⑶钠是一种很活泼的金属，遇水发生剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气． 【做出猜想】猜想Ⅰ：放出气体，生成蓝色沉淀，能置换出铜； 猜想Ⅱ：放出气体，生成蓝色沉淀，不能置换出铜． 【实验探究】

实验操作 实验现象 ①取10ml一定溶质质量分数的硫酸铜溶 钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，钠球游动，液，倒入50ml的烧杯里 发出“嘶嘶”的声响，析出蓝色沉淀 ②取一块钠，用滤纸吸干表面煤油，再切取绿豆大小的一块，投入溶液中 【现象分析】⑴钠熔成小球是因为 。 ⑵钠球游动，发出“嘶嘶”声响说明有气体产生。

⑶析出蓝色沉淀是因为 （用化学方程式表示）。

【继续探究】有部分同学认为置换出的铜可能被蓝色沉淀掩盖，于是他们进一步探究：

实验操作 结论 取烧杯中少许沉淀于试管中，再向其中加入沉淀全部溶解，溶液变蓝色 过量的稀硫酸 【实验结论】在金属活动性顺序里，位于前面的金属（K、Ca、Na必须除外）能把位于后面的金属从它们盐的溶液里置换出来．K、Ca、Na必须除外是因为 。 6．一般不用K、Ca、Na等活泼金属来置换盐溶液中的其他金属元素，这是教科书上的一句话．小科对此进行了思考，并查阅资料，对金属钠和硫酸铜溶液的反应进行探究． 【查阅资料】钠常温下就能与水发生剧烈反应，反应方程式为2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑。【提出猜想】猜想一：金属钠和硫酸铜溶液反应会有铜生成． 猜想二：金属钠和硫酸铜溶液反应，生成的沉淀只有氢氧化铜。

【实验及现象】切取不同大小的钠块分别投入到两种不同浓度的硫酸铜溶液中，有关产生沉淀的现象如表所示

实验编号 ① ② ③ ④ 钠块大小 绿豆大小 绿豆大小 豌豆大小 豌豆大小 硫酸铜溶液 稀溶液10ml 浓溶液10ml 稀溶液10ml 浓溶液10ml 实验中产生沉淀的现象 产生蓝绿色沉淀 产生蓝色絮状沉淀 产生蓝色絮状沉淀 产生蓝色絮状沉淀，并出现黑色固体 实验现象 小科咨询老师后得知蓝绿色沉淀为碱式铜盐．

【实验结论】⑴上述实验中均未观察到 色固体生成，由此判断猜想一错误。 ⑵实验①中观察到的沉淀是蓝绿色的，由此判断猜想二也错误． 【实验反思】

⑴实验中生成氢氧化铜沉淀的原理是 。

⑵由上述实验可知，导致钠和硫酸铜溶液反应的产物不同的因素有 。 ⑶为了用钠置换硫酸铜中的铜元素，小科设计了如下实验方案： 方案一：把钠块和无水硫酸铜直接混合，在干燥的空气中加热。 方案二：把钠块和无水硫酸铜直接混合，隔绝空气加热。 请从两个方案中选出合理的方案，并说明理由 。

7．小明同学在课外阅读中得知：钠是一种活泼金属，常温下能与氧气，水发生反应，其中钠与水反应的化学方程式为：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑，在实验室，该同学选取50ml一定溶质质量分数的硫酸铜溶液于烧杯中，再取绿豆大小的钠投入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和蓝色滤渣，并对滤液的成分进行探究． 【提出问题】滤液中溶质的成分是什么？ 【查阅资料】已知Na2SO4的水溶液呈中性．

【猜想与假设】猜想一：Na2SO4； 猜想二： ；

猜想三：Na2SO4、CuSO4；猜想四：Na2SO4、CuSO4、NaOH；

其中不合理的是 ； 【实验方案与验证】

实验 实验一 实验二 实验操作[来源:学+科+网Z+X+X+K] 取少量滤液于试管中，观察现象 另取少量滤液于试管中，向其中滴加酚酞试剂 实验三 常温下，再取少量滤液，测溶液酸碱度 pH＝7 猜想 成立 实验现象 实验结论 溶液为无色 猜想 成立 无明显现象 猜想 成立 【拓展延伸】金属钠在运输、保存中应该注意 。

参考答案

1～2．D、C；

3．⑴小；H2；⑵氢氧化钠（或NaOH）；2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑；⑶2NaOH＋CuSO4

＝Cu（OH）2↓＋Na2SO4；【实验结论】1；【实验反思】氧气（或空气）；水。 4．【进行实验】小；低；实验二：碱性；2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑； 实验三：2NaOH＋CuSO4＝Cu（OH）2↓＋Na2SO4； 【拓展思考】隔绝氧气和水。

5．⑴钠与水发生剧烈反应，反应放出的热量使钠熔化成小球；

⑵2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑；2NaOH＋CuSO4＝Cu（OH）2↓＋Na2SO4； ⑶

实验操作 实验现象 结论 取烧杯中少许沉淀于试管中，再沉淀全部溶解，说明沉淀中不含红色的铜 向其中加入过量的稀硫酸 溶液变蓝色 【实验结论】K、Ca、Na盐溶液的反应先是和里面的水的反应生成碱和氢气。 6．【实验结论】⑴红；

【实验反思】⑴钠和水先反应生成氢氧化钠，生成的氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀；⑵钠块的大小、硫酸铜溶液的浓度；⑶方案二；隔绝空气加热，能避免钠在空气中被氧化。

7． 【猜想与假设】Na2SO4、NaOH；硫酸铜与氢氧化钠不能在溶液中共存（答案合理即可）；【实验方案与验证】实验一：一或二；实验二：一；实验三：一；【拓展延伸】防潮。