Question

18．某實驗小組對中學(xué)課本中可生成氫氣的反應(yīng)進(jìn)行了研究，總結(jié)出三個可以生成H₂的反應(yīng)：①Zn+鹽酸；②Na+水；③Al+NaOH溶液．為點燃上述三個反應(yīng)生成的H₂，他們設(shè)計了如圖1所示的裝置圖：
請回答下列問題：
（1）寫出Al和NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）在點燃H₂之前必須先進(jìn)行驗純．
（3）實驗小組在點燃用上述裝置制得的H₂時，①③實驗獲得成功，②卻失敗了．他們分析認(rèn)為失敗的原因是Na與H₂O的反應(yīng)速率太快，Na的用量又太少．于是他們準(zhǔn)備增加鈉的用量，可教師說太危險，你認(rèn)為產(chǎn)生危險的原因是較多的鈉與水反應(yīng)放出大量的熱，使試管內(nèi)H₂與O₂的混合氣點燃而爆炸．
（4）實驗小組查閱鈉、苯（一種不溶于水的液態(tài)有機(jī)物）、水的密度分別為0.97g•mL^-1、0.88g•mL^-1、1.00g•mL^-1，并據(jù)此對實驗進(jìn)行了改進(jìn)．在改進(jìn)后的實驗中H₂的生成速率減慢．（填“減慢”或“加快”）
（5）2.3g鈉投入20mL水中完全反應(yīng)放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是1.12L，所得溶液的物質(zhì)的量濃度是5mol•L^-1．（不計溶液體積的變化）

Answer 1

分析 （1）Al和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸；
（3）大塊的鈉與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱，氫氣和氧氣混合點燃會發(fā)生爆炸；
（4）鈉的密度比煤油大，比水小；
（5）鈉與水發(fā)生反應(yīng)2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算金屬Na的物質(zhì)的量，由方程式計算n（NaOH），生成氫氣的體積，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算形成的氫氧化鈉溶液的濃度．

解答 解：（1）Al和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）可燃性氣體與空氣混合可能發(fā)生爆炸，點燃前需要先驗純，故答案為：驗純；
（3）大塊的鈉與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱，可能使試管內(nèi)H₂和O₂的混合氣點燃而爆炸，
故答案為：大塊的鈉與水反應(yīng)劇烈，放出大量的熱，可能使試管內(nèi)H₂和O₂的混合氣點燃而爆炸；
（4）鈉處于苯和水的交界處，鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的H₂使鈉浮起，脫離水面，反應(yīng)停止；
當(dāng)鈉表面的H₂逸出，鈉又回落水層，如此反復(fù)，減小了Na與H₂O的反應(yīng)速率，
故答案為：減慢；
（5）2.3g金屬鈉的物質(zhì)的量為$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，
令生成的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為y，生成氫氣物質(zhì)的量為z，則：
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
 2         2    1
0.1mol     y    z
所以2：2=0.1mol：y，解得y=0.1mol
2：1=0.1：z，z=0.05mol
生成氫氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故所得氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.1mol}{0.02L}$=5mol/L，
故答案為：1.12L；5mol/L．

點評 本題考查常見氣體制備原理及裝置選擇，及物質(zhì)的量濃度計算，題目難度不大，注意鈉與水反應(yīng)時，取用的鈉塊不能太大．注意（3）要考慮題給密度的關(guān)系，確定鈉在反應(yīng)體系中的位置關(guān)系．