Question

在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好，然看放入盛满水且倒置于水槽中的容器内．待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12L氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g．水槽和容器内溶液的总体积为2.0L，溶液中NaOH的浓度为0.050mol?L^-1（忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量）．
（1）写出该实验中发生反应的化学方程式．
（2）试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）部分被氧化的钠用除去氧化膜并用针刺一些小孔的铝箔包好放入水中，氧化钠与水反应生成氢氧化钠，钠与水反应生成氢氧化钠与氢气，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；
（2）反应的有关方程式为：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根据铝的质量可计算出铝与NaOH反应生成的氢气的物质的量，根据氢气的体积可计算出与水反应的Na的物质的量，从电子守恒和Na元素质量守恒的角度列式解答．

解答： 解：（1）部分被氧化的钠用除去氧化膜并用针刺一些小孔的铝箔包好放入水中，氧化钠与水反应生成氢氧化钠，钠与水反应生成氢氧化钠与氢气，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
答：发生的方程式为：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）发生反应：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
n（余NaOH）=2.0 L×0.05 mol?L^-1=0.1 mol，
n（H₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05 mol，
n（NaAlO₂）=n（Al）=

0.27mol

27g/mol

=0.01 mol，
由电子守恒知：n（Na）+3n（Al）=2n（H₂）
即：n（Na）+3×0.01 mol=2×0.05 mol，解得：n（Na）=0.07 mol，
由钠守恒知：n（NaAlO₂）+n（NaOH）=n（Na）+2n（Na₂O）
即：0.01 mol+0.1 mol=0.07 mol+2n（Na₂O），
得：n（Na₂O）=0.02 mol，
w（Na）=

(0.07mol+2×0.02mol)×23g/mol

0.07mol×23g/mol+0.02mol×62g/mol

×100%≈88.8%，
答：该钠块中钠元素的质量分数为88.8%．

点评：本题考查混合物的计算等，过程比较复杂，解题时注意从守恒的角度计算，可以利用方程式计算，难度中等．