Question

13．已知硅可与碱溶液发生下列反应：Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑．现将6.9g钠和4.2g硅同时投入足量水中充分反应后，测得溶液体积为500mL，求产生的氢气在标准状况下的体积为多少升？所得溶液的物质的量浓度为多少？

Answer 1

分析 n（Na）=$\frac{6.9g}{23g/mol}$=0.3mol，钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，根据Na原子守恒得n（NaOH）=n（Na）=0.3mol，根据转移电子守恒计算钠和水反应生成氢气体积；
n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，NaOH溶液和Si反应生成硅酸钠和氢气，反应方程式为2NaOH+Si+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，根据方程式知，0.15molSi完全反应需要0.3molNaOH，所以NaOH和Si恰好完全反应，根据转移电子守恒计算Si和氢氧化钠反应生成氢气体积，两部分氢气即总共生成的氢气；
最后所得溶液为硅酸钠溶液，根据Si原子守恒计算硅酸钠物质的量，由c=$\frac{n}{V}$计算硅酸钠溶液物质的量浓度．

解答 解：n（Na）=$\frac{6.9g}{23g/mol}$=0.3mol，钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，根据Na原子守恒得n（NaOH）=n（Na）=0.3mol，根据转移电子守恒得钠和水反应生成氢气体积=$\frac{0.3mol×1}{2}$×22.4L/mol=3.36L；
n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，NaOH溶液和Si反应生成硅酸钠和氢气，反应方程式为2NaOH+Si+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，根据方程式知，0.15molSi完全反应需要0.3molNaOH，所以NaOH和Si恰好完全反应，根据转移电子守恒得Si和NaOH反应生成氢气体积=$\frac{0.15mol×4}{2}$=6.72L，两部分氢气即总共生成的氢气，则总共生成气体体积=3.36L+6.72L=10.08L；
最后所得溶液为硅酸钠溶液，根据Si原子守恒得n（Na₂SiO₃）=n（Si）=0.15mol，c（Na₂SiO₃）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.15mol}{0.5L}$=0.3mol/L，
答：生成氢气体积为10.08L；硅酸钠物质的量浓度是0.3mol/L．

点评 本题考查化学方程式有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确硅能与氢氧化钠溶液反应是解本题关键，注意原子守恒、转移电子守恒的运用．