Question

13．在密闭容器中，将碳酸氢钠和过氧化钠的混合粉未加热至250℃，使其充分反应最后测得残余固体中两种化合物的组成分别为amol和bmol，且a＞b试回答下列问题
（1）反应后中固体的成份及其物质的量是：Na₂CO₃：amol，NaOH：bmol．
（2）原混合物中碳酸氢钠和过氧化钠的物质的量分别为：n（NaHCO₃）=amol，n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol．
（3）反应后容器气态物质成分及其物质的量是：n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol，n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

Answer 1

分析 （1）加热发生：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后发生反应：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作过氧化钠先与二氧化碳反应，然后再与水反应，可得过氧化钠与碳酸氢钠反应的总方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑．
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH及未反应的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固体为Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
（2）根据碳元素守恒可知：n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃），根据钠原子守恒：2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH）；
（3）根据2Na₂O₂～O₂计算生成氧气物质的量，再根据H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）．

解答 解：（1）加热发生：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后发生反应：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作过氧化钠先与二氧化碳反应，然后再与水反应，可得过氧化钠与碳酸氢钠反应的总方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑．
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH及未反应的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固体为Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固体为Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
综上分析可知，反应后中固体的成份为Na₂CO₃、NaOH，且Na₂CO₃为amol，NaOH为bmol，
故答案为：Na₂CO₃：amol，NaOH：bmol；
（2）根据碳元素守恒可知，n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃）=amol，根据钠原子守恒，2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH），即2n（Na₂O₂）+amol=2amol+bmol，故n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol，
故答案为：n（NaHCO₃）=amol，n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol；
（3）根据2Na₂O₂～O₂可知，生成氧气物质的量为$\frac{a+b}{2}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{a+b}{4}$mol，根据H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）=（a-b）mol，故n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol，
故答案为：n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol，n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

点评 本题考查混合物计算，关键是利用总反应方程式进行分段分析解答，较好的考查学生分析解答问题能力，难度较大．