Question

4．据材料称：钠可在氮气中燃烧生成氮化钠，氮化钠与水反应的化学方程式是：NaN+4H₂O═3NaOH+NH₃•H₂O．某学校化学研究学习小组，为了研究钠在空气中燃烧产物的成分，做了以下实验：取11.5g钠单质放在一块薄铁皮上，上扣一玻璃罩（玻璃罩内为干燥且无酸性气体的空气），用酒精灯加热薄铁皮，钠完全燃烧，将燃烧产物投入水中，得到一种纯净气体0.224L（标准状态）和1000mL溶液，从中取出25.00mL溶液，和13.50mL 1.00mol•L^-1HCl溶液刚好完全反应．求钠在空气中燃烧产物的成分及物质的量．

Answer 1

分析 钠在有限的空气中燃烧可能有Na₂O、Na₂O₂、Na₃N，将燃烧产物投入水中，得到一种纯净气体0.224L为氧气，根据氧气计算过氧化钠物质的量，溶液中Na元素以NaOH形式存在，25 mL溶液中n（NaOH）=1.25×10^-2mol，消耗n（HCl）=1.35×10^-2mol＞n（NaOH），说明溶液中还有氨水，计算原l L溶液中n（NH₃•H₂O），再根据Na₃N+4H₂O═3NaOH+NH₃•H₂O计算Na₃N的物质的量，根据Na原子守恒计算n（Na₂O）．

解答 解：n（Na）=$\frac{11.5g}{23g/mol}$=0.500 mol
钠在有限的空气中燃烧可能有Na₂O、Na₂O₂、Na₃N．
将燃烧产物投入水中，得到一种纯净气体0.224L为氧气，则n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.0100 mol
  2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑
0.0200 mol        0.0100 mol
溶液中Na元素以NaOH形式存在：Na→NaOH，则c（NaOH）=$\frac{0.5mol}{1L}$=0.500mo1•L^-1，25 mL溶液中n（NaOH）=0.025L×0.500mo1•L^-1=1.25×10^-2mol，消耗n（HCl）=0.0135L×1.00mo1•L^-1=1.35×10^-2mol＞n（NaOH），说明溶液中还有氨水．
原l L溶液中n（NH₃•H₂O）=$\frac{1000mL}{25mL}$×（1.35×10^-2mol-1.25×10^-2mol）=4.00×10^-2mol，
     Na₃N+4H₂O═3NaOH+NH₃•H₂O
4.00×10^-2 mol       4.00×10^-2mol
即n（Na₃N）=0.0400mo1
n（Na₂O₂）=0.0200mol
n（Na₂O）=（0.500 mo1-0.0400 mo1×3-0.020 mo1×2）÷2=0.170 mo1，
答：钠在空气中燃烧产物及物质的量为：n（Na₃N）=0.0400mo1、n（Na₂O₂）=0.0200mol、n（Na₂O）=0.170 mo1．

点评 本题考查化学方程式计算、混合物计算，注意利用守恒法计算解答，关键是根据HCl与NaOH物质的量关系判断产物中含有Na₃N．