Question

15．已知金属钠投入水中能发生反应2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．如将2.3g钠投入水中，充分反应．据此计算下列问题
①求生成的NaOH的物质的量．
②求生成的H₂的体积（标准状况）．
③如反应后得到的溶液中Na⁺与水分子的个数比为1：100，则开始时所用的水的质量是多少克？

Answer 1

分析 n（Na）=$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，
①根据Na原子守恒计算生成的NaOH的物质的量；
②根据转移电子守恒计算生成的H₂的体积（标准状况）；
③如反应后得到的溶液中Na⁺与水分子的个数比为1：100，根据N=nN_A知，则钠离子和溶液中水分子的物质的量之比为1：100，Na和水反应还消耗水，根据方程式知，消耗水的物质的量等于钠的物质的量，据此计算开始时所用的水的质量．

解答 解：n（Na）=$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，
①根据Na原子守恒得生成n（NaOH）=n（Na）=0.1mol，答：生成NaOH的物质的量是0.1mol；
②该反应中钠失去电子的物质的量等于生成氢气得到电子的物质的量，根据转移电子守恒得V（H₂）=$\frac{0.1mol×1}{2}×22.4L/mol$=1.12L，
答：生成氢气的体积为1.12L；
③如反应后得到的溶液中Na⁺与水分子的个数比为1：100，根据N=nN_A知，则钠离子和溶液中水分子的物质的量之比为1：100，所以溶液中还剩余n（H₂O）=100n（Na⁺）=100n（Na）=100×0.1mol=10mol；
Na和水反应还消耗水，根据方程式知，消耗水的物质的量等于钠的物质的量，所以消耗n（H₂O）=n（Na）=0.1mol，则开始时所用n（H₂O）=（10+0.1）mol=10.1mol，其质量=10.1mol×18g/mol=181.8g，
答：开始时所用的水的质量是181.8g．

点评 本题考查化学方程式的有关计算，为高频考点，明确各个物理量的关系式是解本题关键，注意原子守恒、转移电子守恒的灵活运用，侧重考查学生分析计算能力，注意③中易漏掉参加反应的水的质量，题目难度不大．