Question

3．過氧化鈉是一種淡黃色固體，有漂白性，能與水、酸性氧化物和酸反應(yīng)．
（1）一定條件下，m克的H₂、CO的混合氣體在足量的氧氣中充分燃燒，產(chǎn)物與過量的過氧化鈉完全反應(yīng)，過氧化鈉固體增重m克．
（2）常溫下，將14.0克的Na₂O和Na₂O₂的混合物放入水中，得到400mL pH=14的溶液，則產(chǎn)生的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12L．
（3）在200mLAl₂（SO₄）₃和MgSO₄的混合液中，加入一定量的Na₂O₂充分反應(yīng)，至沉淀質(zhì)量不再減少時，測得沉淀質(zhì)量為5.8克．此時生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為5.6L．則原混合液中c （SO₄^2-）=2mol/L．
（4）取17.88g NaHCO₃ 和 Na₂O₂ 的固體混合物，在密閉容器中加熱到 250℃，經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體，冷卻后稱得固體質(zhì)量為15.92g．請列式計算：
①求原混合物中Na₂O₂的質(zhì)量B
②若要將反應(yīng)后的固體反應(yīng)完，需要1mol/L鹽酸的體積為多少毫升？

Answer 1

分析 （1）利用差量法，根據(jù)化學(xué)方程式分析：CO與H₂在氧氣中完全燃燒，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再與Na₂O₂反應(yīng)；2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳與二氧化碳物質(zhì)的量相等，Na₂O₂與CO₂反應(yīng)2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，質(zhì)量增重△m為2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知，反應(yīng)后固體質(zhì)量增加量為CO的質(zhì)量；2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水與氫氣物質(zhì)的量相等，Na₂O₂與H₂O反應(yīng)2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，質(zhì)量增重△m為2H₂O-O₂=2H₂，可知，反應(yīng)后固體增加的質(zhì)量為氫氣質(zhì)量；
（2）氧化鈉、過氧化鈉與水反應(yīng)后的溶質(zhì)為氫氧化鈉，根據(jù)n=$\frac{m}{V}$計算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量守恒、鈉原子守恒列式計算出氧化鈉、過氧化鈉的物質(zhì)的量，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出氫氧根離子的物質(zhì)的量、根據(jù)過氧化鈉與水的反應(yīng)方程式計算出生成的標(biāo)況下氧氣的體積；
（3）生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為5.6L，物質(zhì)的量為：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，所以過氧化鈉的物質(zhì)的量為0.5mol，所以氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.5mol×2=1mol，沉淀質(zhì)量為5.8克，即氫氧化鎂的質(zhì)量為5.8克，所以氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，生成氫氧化鎂消耗氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.1×2=0.2mol，則鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子消耗氫氧根的物質(zhì)的量為0.8，所以鋁離子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以溶液中硫酸根離子的物質(zhì)的量為：0.3+0.1=0.4mol，則c=$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L；
（4）①設(shè)Na₂O₂ 和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為x，y
2Na₂O₂+4NaHCO₃=4Na₂CO₃+2H₂O↑+O₂↑
    492           424
   17.88         15.41
2Na₂O₂+2NaHCO₃=2Na₂CO₃+2NaOH+O₂↑
    324          292
  17.88         16.11
15.41＜15.92＜16.11   說明兩個反應(yīng)都發(fā)生
所以78x+84y=17.88        106y+（2x-y）×40=15.92
解之得：x=0.1mol、y=0.12mol
所以m（Na₂O₂）=7.8g；
②反應(yīng)后固體為0.08mol的NaOH和0.12mol的Na₂CO₃，當(dāng)反應(yīng)后溶質(zhì)為NaCl、NaHCO₃時，則需鹽酸體積為200mL；當(dāng)反應(yīng)后溶質(zhì)只有NaCl時，則需鹽酸體積為320mL
所以鹽酸體積為200mL≤V≤320mL，由此解答．

解答 解：（1）CO和H₂的混合氣體燃燒的方程式：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂，2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，與Na₂O₂反應(yīng)的方程式：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，通過方程式可以看出，固體質(zhì)量的增加量就是原混合氣體的質(zhì)量，為mg，故答案為：m；
（2）設(shè)14.0g混合物中含有氧化鈉xmol，含有過氧化鈉ymol，則①62x+78y=14，最后得到的溶質(zhì)為NaOH，得到400mL pH=14的溶液，氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.4×1=0.4mol，根據(jù)鈉原子守恒可得：②2x+2y=0.4，聯(lián)合①②解得：x=0.1、y=0.1，所以0.1mol的過氧化鈉生成0.05mol的氧氣，標(biāo)況下生成的氧氣的體積為：V（O₂）=22.4L/mol×0.05mol=1.12L，故答案為：1.12；
（3）生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為5.6L，物質(zhì)的量為：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，所以過氧化鈉的物質(zhì)的量為0.5mol，所以氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.5mol×2=1mol，沉淀質(zhì)量為5.8克，即氫氧化鎂的質(zhì)量為5.8克，所以氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，生成氫氧化鎂消耗氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.1×2=0.2mol，則鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子消耗氫氧根的物質(zhì)的量為0.8，所以鋁離子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以溶液中硫酸根離子的物質(zhì)的量為：0.3+0.1=0.4mol，則c=$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L，故答案為：2；
（4）①設(shè)Na₂O₂ 和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為x，y
2Na₂O₂+4NaHCO₃=4Na₂CO₃+2H₂O↑+O₂↑
    492           424
   17.88         15.41
2Na₂O₂+2NaHCO₃=2Na₂CO₃+2NaOH+O₂↑
    324          292
  17.88         16.11
15.41＜15.92＜16.11   說明兩個反應(yīng)都發(fā)生
所以78x+84y=17.88        106y+（2x-y）×40=15.92
解之得：x=0.1mol、y=0.12mol
所以m（Na₂O₂）=7.8g，答：原混合物中Na₂O₂的質(zhì)量為7.8g；
②反應(yīng)后固體為0.08mol的NaOH和0.12mol的Na₂CO₃，當(dāng)反應(yīng)后溶質(zhì)為NaCl、NaHCO₃時，則需鹽酸體積為200mL；當(dāng)反應(yīng)后溶質(zhì)只有NaCl時，則需鹽酸體積為320mL
所以鹽酸體積為200mL≤V≤320mL，答：需要1mol/L鹽酸的體積為200mL≤V≤320mL．

點評 本題考查了有關(guān)物質(zhì)的量的計算、混合物的計算，題目難度中等，注意掌握有關(guān)物質(zhì)的量的計算方法，明確質(zhì)量守恒定律、極值法在化學(xué)計算中的應(yīng)用，試題有利于提高學(xué)生的化學(xué)計算能力．