1.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】(1)少量钠通常保存在煤油中;
(2)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0.97 g/cm3;
(3)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】
【现象分析】
(1)钠熔成小球是因为______________________。
(2)钠球游动,发出“嘶嘶”声响说明有气体产生。
(3)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的盐溶液里置换出来。K、Ca、Na必须除外原因:K、Ca、Na都是很活泼的金属,与盐溶液反应时先与水发生剧烈反应,生成碱和氢气,不能置换出盐溶液中的金属
【解析】【现象分析】将金属钠放入硫酸铜溶液中观察到钠熔化成小球,说明该反应放热,钠的熔点低,具体反应为钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后发生氢氧化钠与硫酸铜的反应,生成蓝色沉淀氢氧化铜和硫酸钠。【继续探究】为了探究置换出的铜可能被蓝色沉淀掩盖,实验时加入过量的稀硫酸,沉淀全部溶解,说明烧杯中没有铜,由此得出结论,钠没有置换出金属铜。【实验结论】经过实验分析可知,在金属活动性顺序表里,K、Ca、Na都是很活泼的金属,遇水发生剧烈反应生成碱和氢气,不能置换出盐溶液中的金属。
2. 通过学习金属活动性及稀硫酸的性质后,我们知道铜与稀硫酸不能发生反应。某校化学兴趣小组对铜能否与浓硫酸发生反应产生了兴趣,并进行了如下探究:
实验Ⅰ:在一支试管中加入一小片铜片,再加入少量的浓硫酸,放置一段时间,无明显现象;
实验Ⅱ:对实验Ⅰ的试管进行加热,一段时间后有刺激性气味气体产生,待试管冷却后将其中的物质小心地倒入盛有少量水的烧杯中,得到蓝色溶液。
【查阅资料】
(1)反应生成的刺激性气味气体为二氧化硫。
(2)二氧化硫和二氧化碳化学性质相似,都能和氢氧化钠等碱溶液反应生成盐和水。
【实验结论】
(1)在常温下,铜与浓硫酸_____ (填“能”或“不能”)发生反应。
(2)实验Ⅱ最后得到蓝色溶液,说明反应生成了______,已知该反应还生成了水,请写铜与浓硫酸反应的化学方程式:__________________________________________。
(3)浓硫酸与铜在加热的情况下可以发生反应,而稀硫酸与铜即使加热也不能反应,由此说明:物质的化学性质除
了与物质本身的性质有关外,还可能与___ 有关(填序号)。
溶液的浓度 B. 溶液的质量
(4)为了防止污染空气,兴趣小组可用_____________吸收生成的二氧化硫气体。
【解析】(1)根据实验在一支试管中加入一小片铜片,再加入少量的浓硫酸,放置一段时间,无明显现象,说明在常温下,铜与浓硫酸不能发生反应。(2)实验Ⅱ最后得到蓝色溶液,说明反应生成了硫酸铜,再根据题目所给其他信息可以得出反应的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + 2H2O + SO2↑。(3)浓硫酸与铜在加热的条件下可以发生反应,而稀硫酸与铜即使加热也不能反应,由此说明:物质的化学性质除了与物质本身的性质有关外,还可能与溶液的浓度有关。(4)二氧化硫是一种有刺激性气味的有害气体,其性质和二氧化碳相似,因此可以用氢氧化钠溶液吸收,二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水。