Question

3．过氧化钠是一种淡黄色固体，有漂白性，能与水、酸性氧化物和酸反应．
（1）一定条件下，m克的H₂、CO的混合气体在足量的氧气中充分燃烧，产物与过量的过氧化钠完全反应，过氧化钠固体增重m克．
（2）常温下，将14.0克的Na₂O和Na₂O₂的混合物放入水中，得到400mL pH=14的溶液，则产生的气体标准状况下体积为1.12L．
（3）在200mLAl₂（SO₄）₃和MgSO₄的混合液中，加入一定量的Na₂O₂充分反应，至沉淀质量不再减少时，测得沉淀质量为5.8克．此时生成标准状况下气体体积为5.6L．则原混合液中c （SO₄^2-）=2mol/L．
（4）取17.88g NaHCO₃ 和 Na₂O₂ 的固体混合物，在密闭容器中加热到 250℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得固体质量为15.92g．请列式计算：
①求原混合物中Na₂O₂的质量B
②若要将反应后的固体反应完，需要1mol/L盐酸的体积为多少毫升？

Answer 1

分析 （1）利用差量法，根据化学方程式分析：CO与H₂在氧气中完全燃烧，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再与Na₂O₂反应；2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳与二氧化碳物质的量相等，Na₂O₂与CO₂反应2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，质量增重△m为2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知，反应后固体质量增加量为CO的质量；2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水与氢气物质的量相等，Na₂O₂与H₂O反应2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，质量增重△m为2H₂O-O₂=2H₂，可知，反应后固体增加的质量为氢气质量；
（2）氧化钠、过氧化钠与水反应后的溶质为氢氧化钠，根据n=$\frac{m}{V}$计算出氢氧化钠的物质的量，再根据质量守恒、钠原子守恒列式计算出氧化钠、过氧化钠的物质的量，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出氢氧根离子的物质的量、根据过氧化钠与水的反应方程式计算出生成的标况下氧气的体积；
（3）生成标准状况下气体体积为5.6L，物质的量为：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，所以过氧化钠的物质的量为0.5mol，所以氢氧化钠的物质的量为：0.5mol×2=1mol，沉淀质量为5.8克，即氢氧化镁的质量为5.8克，所以氢氧化镁的物质的量为：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2=0.2mol，则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8，所以铝离子的物质的量为0.2mol，所以溶液中硫酸根离子的物质的量为：0.3+0.1=0.4mol，则c=$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L；
（4）①设Na₂O₂ 和NaHCO₃的物质的量分别为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   说明两个反应都发生
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反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na₂CO₃，当反应后溶质为NaCl、NaHCO₃时，则需盐酸体积为200mL；当反应后溶质只有NaCl时，则需盐酸体积为320mL
所以盐酸体积为200mL≤V≤320mL，由此解答．

解答 解：（1）CO和H₂的混合气体燃烧的方程式：2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，与Na₂O₂反应的方程式：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，通过方程式可以看出，固体质量的增加量就是原混合气体的质量，为mg，故答案为：m；
（2）设14.0g混合物中含有氧化钠xmol，含有过氧化钠ymol，则①62x+78y=14，最后得到的溶质为NaOH，得到400mL pH=14的溶液，氢氧化钠的物质的量为：0.4×1=0.4mol，根据钠原子守恒可得：②2x+2y=0.4，联合①②解得：x=0.1、y=0.1，所以0.1mol的过氧化钠生成0.05mol的氧气，标况下生成的氧气的体积为：V（O₂）=22.4L/mol×0.05mol=1.12L，故答案为：1.12；
（3）生成标准状况下气体体积为5.6L，物质的量为：$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，所以过氧化钠的物质的量为0.5mol，所以氢氧化钠的物质的量为：0.5mol×2=1mol，沉淀质量为5.8克，即氢氧化镁的质量为5.8克，所以氢氧化镁的物质的量为：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2=0.2mol，则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8，所以铝离子的物质的量为0.2mol，所以溶液中硫酸根离子的物质的量为：0.3+0.1=0.4mol，则c=$\frac{0.4mol}{0.2L}$=2mol/L，故答案为：2；
（4）①设Na₂O₂ 和NaHCO₃的物质的量分别为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   说明两个反应都发生
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的质量为7.8g；
②反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na₂CO₃，当反应后溶质为NaCl、NaHCO₃时，则需盐酸体积为200mL；当反应后溶质只有NaCl时，则需盐酸体积为320mL
所以盐酸体积为200mL≤V≤320mL，答：需要1mol/L盐酸的体积为200mL≤V≤320mL．

点评 本题考查了有关物质的量的计算、混合物的计算，题目难度中等，注意掌握有关物质的量的计算方法，明确质量守恒定律、极值法在化学计算中的应用，试题有利于提高学生的化学计算能力．