题目内容


钠是很活泼的金属,在空气中燃烧的产物是Na2O2。Na2O的制取可以通过如下反应完成:Na+NaNO3Na2O+N2↑(未配平)。请回答下列问题:

(1)上述反应的氧化剂是________(写化学式)。制取Na2O时,若金属钠与NaNO3按质量比23∶17投料,充分反应后收集到的气体体积为1.12 m3(标准状况下),则制得的Na2O的质量为________ kg。

(2)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气,导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。现有Na2O产品m g(假设只含有Na2O2杂质),请从下面选用合适的仪器和试剂,设计一种可选用的实验仪器组合,以完成样品中Na2O含量的测定。

可选用的试剂:

a.浓硫酸 b.水 c.盐酸标准溶液 d.NaOH标准溶液

e.酚酞 f.碱石灰 g.稀盐酸

实验过程中发生反应的化学方程式

实验所需仪器(用字母表示)

实验所需试剂(用字母表示)

实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)

(3)某学生设计了以下实验方案来测定该试样中Na2O的质量分数,其操作流程和实验数据如下:

该Na2O产品中Na2O的质量分数为________。


解析 (1)由N元素的化合价降低可知,NaNO3是氧化剂配平化学方程式:10Na+2NaNO3   6Na2O+N2↑,收集到1.12 m3(标准状况下)N2,n(N2)=50 mol,那么n(Na2O)=300 mol,故m(Na2O)=300 mol×62 g·mol-1=18.6 kg。(2)要测定样品中氧化钠的含量有多种方法,可通过测生成O2的体积来计算Na2O2的量;也可测反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差,还可以通过滴定法测锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)设试样中Na2O的物质的量为x mol,Na2O2的物质的量为y mol,则有:62x+78y=7.75 g,78(x+y)=9.35 g,解得:x=0.1 mol,那么Na2O的质量分数为×100%=80%。

答案 (1)NaNO3 18.6

(2)(以下三种方法任选一种,其他合理方法亦可)

Ⅰ

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,

Na2O+H2O===2NaOH

A、D

b

①反应前锥形瓶、样品和水的总质量

②反应后锥形瓶和溶液的总质量

Ⅱ

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,

Na2O+H2O===2NaOH

G、C

b

量筒中收集到的气体的体积

Ⅲ

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,

Na2O+H2O===2NaOH,

NaOH+HCl===NaCl+H2O

D、H

b、c、e

中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液使用的盐酸标准溶液的体积

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