Question

鈉原子最外層只有一個電子，在反應中失去最外層電子形成+1價的Na⁺，為了驗證鈉與水反應得到的是Na⁺而不是Na²⁺，某學習小組設計了下面兩種實驗方法加以驗證：
第一種：稱得一盛水的燒杯總質量為m₁ g，稱取m g鈉投入燒杯中，反應結束后稱取燒杯及液體的總質量為m₂ g，據此推測產物中鈉的化合價為+n價。
第二種：在第一種方法所得溶液中加過量CuSO₄溶液，過濾、洗滌、干燥，稱量沉淀質量為m₂ g，據此推測產物中鈉的化合價為+n價。
請列出這兩種方法的數(shù)學表達式。

Answer 1

第一種 m₂－m₁＝(23－n)÷23×m    第二種m₂＝ m/23×n×1/2×98

鈉與水反應產生OH^－，可通過反應后溶液使無色酚酞變紅證明，產生的H₂可通過收集點燃得到證明。這兩種都是定性的方法，即只能證明有無這種物質，而不能說明有多少這種物質。要證明鈉反應后產生的是Na⁺，即一個鈉原子只失去一個電子，這就涉及到定量的關系，只有通過定量的實驗，嚴密的推理才能實現(xiàn)。第一種方法中，利用了鈉與水反應時液體質量的差量與鈉價態(tài)的關系，即23g鈉與水反應時，若生成+n價鈉離子，則液體增重(23－n) g，m g鈉使液體增重(23－n)÷23×m g。第二種方法中，利用了鈉與水反應產生的OH^－去沉淀Cu²⁺的質量與鈉價態(tài)的關系，即23g鈉與水反應時，若生成+n價鈉離子，則生成17n g OH^－，再生成Cu(OH)₂質量為17n÷(2×17)×98g，mg鈉反應最終得Cu(OH)₂質量為m/23×n×1/2×98g。