Question

14．按要求回答下列問題．
（1）把2.3g鈉溶于73.8g水后所得溶液中Na⁺與H₂O分子的個數(shù)比是1：40．
（2）在甲、乙、丙、丁四個燒杯內(nèi)分別放入0.1mol的鈉、氧化鈉、過氧化鈉和氫氧化鈉，然后各加入100mL水，攪拌，使固體完全溶解，則甲、乙、丙、丁中溶液的質(zhì)量分數(shù)由小到大的順序是�。技祝家�=丙．（填甲、乙、丙、丁，中間以＜或=連接）
（3）將鈉、鎂、鋁各0.4mol分別放入100mL 1mol/L的鹽酸中，同溫同壓下產(chǎn)生的氣體體積比為4：1：1．
（4）將物質(zhì)的量之比為2：3：4的N₂、O₂、CO₂混合氣體通過Na₂O₂后，氣體體積變?yōu)樵�體積的8/9（同溫同壓），這時混合氣體中N₂、O₂、CO₂物質(zhì)的量之比為1：2：1．
（5）從礦物學資料查得，一定條件下自然界存在如下反應：14CuSO₄+5FeS₂+12H₂O═7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄．（已知FeS₂中Fe顯+2價）
還原劑是FeS₂（填化學式），Cu₂S是還原產(chǎn)物（選填“還原劑、氧化劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物或非氧化還原產(chǎn)物”），當有5mol FeS₂發(fā)生反應時，有21mol電子轉(zhuǎn)移；1.4mol硫酸銅可以氧化0.2mol的硫．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算Na、水的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計算NaOH物質(zhì)的量、參加反應水的物質(zhì)的量，進而計算溶液中水的物質(zhì)的量，Na⁺與H₂O分子的個數(shù)比等于其物質(zhì)的量之比；
（2）由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，0.1molNa與NaOH溶于水，溶液中NaOH的物質(zhì)的量都是0.1mol，而Na與水反應生成氫氣，故Na與水反應所得溶液的質(zhì)量小于NaOH溶于水形成的溶液質(zhì)量；
由反應：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知0.1mol的氧化鈉、過氧化鈉溶于水，溶液中NaOH都是0.2mol，由差量法可知，過氧化鈉溶于水相當于氧化鈉溶于水，二者所得溶液質(zhì)量相等，結(jié)合質(zhì)量分數(shù)=$\frac{溶質(zhì)質(zhì)量}{溶液質(zhì)量}$×100%判斷；
（3）鈉和稀鹽酸、水都反應，根據(jù)Na計算生成氫氣物質(zhì)的量；Mg、Al不與水反應，鎂和鋁分別與稀鹽酸反應方程式為Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，0.4molMg、Al完全反應需要鹽酸的物質(zhì)的量分別是0.8mol、1.2mol，實際上n（HCl）=1mol/L×0.1L=0.1mol，所以鎂和鋁都剩余，根據(jù)HCl生成氫氣物質(zhì)的量，相同條件下氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比．
（4）發(fā)生反應：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，導致混合氣體物質(zhì)的量減小，設N₂、O₂、CO₂的物質(zhì)的量分別為2mol、3mol、4mol，則反應后氣體總物質(zhì)的量為9mol×$\frac{8}{9}$=8mol，根據(jù)差量法計算反應二氧化碳物質(zhì)的量、生成氧氣物質(zhì)的量，進而計算反應后混合氣體中N₂、O₂、CO₂物質(zhì)的量之比；
（5）所含元素化合價降低的反應物為氧化劑，氧化劑發(fā)生還原反應得到還原產(chǎn)物，所含元素化合價升高的反應物為還原劑，還原劑發(fā)生氧化反應得到氧化產(chǎn)物；
反應中Cu元素化合價由CuSO₄中+2價降低為Cu₂S中+1價，F(xiàn)eS₂中S元素的化合價由-1價分別升高到+6價和降低到-2價．

解答 解：（1）n（Na）=$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{73.8g}{18g/mol}$=4.1mol
    2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑
    2    2      2
0.1mol 0.1mol 0.1mol
n（Na⁺）=n（NaOH）=0.1mol，反應溶液中水的物質(zhì)的量為4.1mol-0.1mol=4mol，
所得溶液中Na⁺與H₂O分子的個數(shù)比是0.1mol：4mol=1：40，
故答案為：1：40；
（2）由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，0.1molNa與NaOH溶于水，溶液中NaOH的物質(zhì)的量都是0.1mol，而Na與水反應生成氫氣，故Na與水反應所得溶液的質(zhì)量小于NaOH溶于水形成的溶液質(zhì)量，故溶液質(zhì)量分數(shù)：�。技祝�
由反應：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知0.1mol的氧化鈉、過氧化鈉溶于水，溶液中NaOH都是0.2mol，由差量法可知，過氧化鈉溶于水相當于氧化鈉溶于水，二者所得溶液質(zhì)量相等，二者溶液質(zhì)量分數(shù)：乙=丙，
乙所得NaOH為甲中的2倍，而乙所得溶液質(zhì)量=100g+0.1mol×62g/mol=106.2g，由方程式可知，甲中生成氫氣的物質(zhì)的量=0.1mol×$\frac{1}{2}$=0.05mol，甲中所得溶液的質(zhì)量=100g+0.1mol×23g/mol-0.05mol×2g/mol=102.2g，故乙所得溶液質(zhì)量小于甲所得溶液的2倍，故溶液質(zhì)量分數(shù)：甲＜乙，
故質(zhì)量分數(shù)：丁＜甲＜乙=丙，
故答案為：丁＜甲＜乙=丙；
（3）鈉和稀鹽酸、水都反應，根據(jù)2Na～H₂↑可知，0.4molNa完全反應，生成氫氣的物質(zhì)的量=0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，
Mg、Al不與水反應，鎂和鋁分別與稀鹽酸反應方程式為Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，0.4molMg、Al完全反應需要鹽酸的物質(zhì)的量分別是0.8mol、1.2mol，實際上n（HCl）=1mol/L×0.1L=0.1mol，所以鎂和鋁都剩余，所以二者與酸反應生成氫氣的量相等，由氫原子守恒，可知生成氫氣的量=$\frac{0.1mol}{2}$=0.05mol，所以同溫同壓下產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量之比=0.2mol：0.05mol：0.05mol=4：1：1，
故答案為：4：1：1；
（4）設N₂、O₂、CO₂的物質(zhì)的量分別為2mol、3mol、4mol，則反應后氣體總物質(zhì)的量為9mol×$\frac{8}{9}$=8mol，
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ 物質(zhì)的量減小
       2           1      1
      2mol       1mol   mol-8mol=1mol
反應后混合氣體中N₂、O₂、CO₂物質(zhì)的量之比=2mol：（3+1）mol：（4-2）mol=1：2：1，
故答案為：1：2：1；
（5）在反應中14CuSO₄+5FeS₂+l2H₂O═7Cu₂S+5FeSO₄+12H₂SO₄，Cu元素化合價由CuSO₄中+2價降低為Cu₂S中+1價，Cu元素化合價降低，被還原，CuSO₄為氧化劑，Cu₂S是還原產(chǎn)物，F(xiàn)eS₂中S元素的化合價由-1價分別升高到+6價和降低到-2價，則FeS₂既為氧化劑又為還原劑，Cu₂S是還原產(chǎn)物，
5molFeS₂和14molCuSO₄正好反應，反應過程中Cu得電子：14×1 mol=14 mol，S得電子：7×1 mol=7 mol，S失電子：3×7 mol=21 mol，反應中電子轉(zhuǎn)移了21 mol；1.4mol硫酸銅反應，可以氧化硫元素的物質(zhì)的量為：$\frac{1.4mol×1}{6-（-1）}$=0.2mol，
故答案為：FeS₂；還原產(chǎn)物；21；0.2．

點評 本題屬于拼合型題目，涉及化學方程式計算、過量計算、溶液濃度計算、氧化還原反應基本概念與計算等，側(cè)重考查學生分析計算能力，難度中等．