Question

14．臭氧層是地球生命的保護(hù)神，臭氧比氧氣具有更強(qiáng)的氧化性．實(shí)驗(yàn)室可將氧氣通過(guò)高壓放電管來(lái)制取臭氧：3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃．
（1）若在上述反應(yīng)中有30%的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，所得混合氣的平均摩爾質(zhì)量為35.6 g•mol^-1（保留一位小數(shù)）．
（2）將8L氧氣通過(guò)放電管后，恢復(fù)到原狀況，得到氣體6.5L，其中臭氧為3 L．
（3）實(shí)驗(yàn)室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通入盛有20.0g銅粉的反應(yīng)器中，充分加熱后，粉末的質(zhì)量變?yōu)?1.6g．則原混合氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為50%．
（4）常溫下，稱取不同氫氧化鈉樣品溶于水，加鹽酸中和至pH=7，然后將溶液蒸干得氯化鈉晶體，蒸干過(guò)程中產(chǎn)品無(wú)損失．

	氫氧化鈉質(zhì)量（g）	氯化鈉質(zhì)量（g）
①	2.40	3.51
②	2.32	2.34
③	3.48	3.51

上述實(shí)驗(yàn)①②③所用氫氧化鈉均不含雜質(zhì)，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，通過(guò)計(jì)算，分析和比較上表3組數(shù)據(jù)，給出結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)轉(zhuǎn)化率，利用方程式計(jì)算出各自的物質(zhì)的量，然后根據(jù)平均摩爾質(zhì)量等于氣體的總質(zhì)量與總物質(zhì)的量之比；反應(yīng)正向進(jìn)行，混合氣體的質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減小；
（2）根據(jù)氣體差量，利用差量法計(jì)算生成臭氧的體積；
（3）根據(jù)0.896L混合氣體物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，根據(jù)氧氣、臭氧的總質(zhì)量、總物質(zhì)的量列方程計(jì)算各自物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算臭氧的體積分?jǐn)?shù)；
（4）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算各組實(shí)驗(yàn)中NaCl的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算各組氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量，據(jù)此確定是否含有結(jié)晶水，確定樣品組成進(jìn)而得出結(jié)論．

解答 解：（1）假設(shè)有1molO₂，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為30%，發(fā)生反應(yīng)的O₂為：1mol×30%=0.3mol，
3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃
開始 1mol 0
反應(yīng) 0.3mol 0.2mol
平衡 0.7mol 0.2mol
故反應(yīng)后所得氣體為0.2molO₃和0.7molO₂，平均摩爾質(zhì)量為M=$\frac{0.7mol×32g/mol+0.2mol×48g/mol}{0.7mol+0.2mol}$=35.6 g/mol，
故答案為：35.6；
（2）3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃ △V
                        2             1
                V（O₃） （8-6.5）L=1.5L
解得：V（O₃）=2×1.5 L=3L；
故答案為：3；
（3）0.896L混合氣體物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，反應(yīng)后固體質(zhì)量增重21.6g-20g=1.6g，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，設(shè)氧氣、臭氧的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總質(zhì)量、總物質(zhì)的量，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.04}\\{32x+48y=1.6}\end{array}\right.$
解得：x=0.02，y=0.02，故臭氧的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.02mol}{0.04mol}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（4）實(shí)驗(yàn)①中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{2.4g}{0.06mol}$=40g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品為NaOH；
實(shí)驗(yàn)②中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{2.34g}{58.5g/mol}$=0.04mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.04mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{2.32g}{0.04mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結(jié)晶水，結(jié)晶水?dāng)?shù)目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應(yīng)是NaOH．H₂O；
實(shí)驗(yàn)③中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{3.48g}{0.06mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結(jié)晶水，結(jié)晶水?dāng)?shù)目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應(yīng)是NaOH．H₂O，
由上述分析，可得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實(shí)驗(yàn)②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O，
答：可得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實(shí)驗(yàn)②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)組成的確定，關(guān)鍵是確定氫氧化鈉樣品中結(jié)晶水問(wèn)題，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理能力，難度中等．