Question

由CO₂、H₂O（g）組成的混合氣體共a mol，其中CO₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x．將該混合氣體緩慢通過(guò)裝有1mol Na₂O₂的真空管，充分反應(yīng)后，維持120℃、1.01×10⁵Pa．收集所得氣體，冷卻、稱量，真空管中固體質(zhì)量增加y g．
（1）若a=1，則y=

 

（用含x代數(shù)式表示）；
（2）若a=2，x=0.5時(shí)，反應(yīng)后所得氣體的成份是

 

；
（3）若a=2，y=28時(shí)，則x的取值范圍

 

；
（4）若a=1.25，試在圖中作出y與x的關(guān)系曲線，并在y軸標(biāo)明曲線起點(diǎn)和終點(diǎn)的數(shù)值．

Answer 1

分析：一定量的CO₂、H₂O（g）組成的混合氣體與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，可以看做CO₂先與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，CO₂反應(yīng)完畢，H₂O（g）再與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，固體增加的質(zhì)量相當(dāng)于與二氧化碳等物質(zhì)的量的CO的質(zhì)量，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑，固體增加的質(zhì)量為相當(dāng)于與水等物質(zhì)的量的H₂的質(zhì)量，根據(jù)過(guò)氧化鈉的物質(zhì)的量討論二氧化碳恰好反應(yīng)時(shí)x的值，根據(jù)x的值分情況討論，以此解答．
（1）a=1時(shí)，混合氣體與過(guò)氧化鈉恰好反應(yīng)；
（2）a=2，x=0.5時(shí)，n（CO₂）=1mol，二氧化碳與過(guò)氧化鈉恰好反應(yīng)，水不反應(yīng)；
（3）a=2，y=28時(shí)，若x≥0.5，水不參加反應(yīng)，根據(jù)過(guò)氧化鈉計(jì)算增重為y=28n（Na₂O₂），若＜0.5，二氧化碳完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的水為[1-n（CO₂）]mol，所以固體增重為y=28n（CO₂）+2[1-n（CO₂）]；
（4）當(dāng)a=1.25時(shí)，若x≥0.8，水不參加反應(yīng)，根據(jù)過(guò)氧化鈉計(jì)算增重為y=28n（Na₂O₂），若x＜0.8，二氧化碳完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的水為[1-n（CO₂）]mol，所以固體增重為y=28n（CO₂）+2[1-n（CO₂）]；
過(guò)氧化鈉不足量，采用極限法確定y與x的關(guān)系曲線，當(dāng)氣體全部為氫氣時(shí)，計(jì)算y的質(zhì)量，當(dāng)氣體全部為二氧化碳時(shí)，計(jì)算y的質(zhì)量．

解答：解：（1）由反應(yīng)2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑可知，氣體與過(guò)氧化鈉都按1：1反應(yīng)，a=1時(shí)，混合氣體與過(guò)氧化鈉恰好反應(yīng)，n（CO₂）=ax=x，固體增重為y=28n（CO₂）+2[1-n（CO₂）]=28x+2（1-x）=26x+2，故答案為：26x+2；
（2）a=2，x=0.5時(shí)，n（CO₂）=1mol，二氧化碳與過(guò)氧化鈉恰好反應(yīng)，水不反應(yīng)，從Na₂O₂的真空管出來(lái)的氣體有氧氣、水蒸氣，故答案為：氧氣、水；
（3）a=2，y=28時(shí)，若x≥0.5，水不參加反應(yīng)，根據(jù)過(guò)氧化鈉計(jì)算增重為y=28n（Na₂O₂）=28，故0.5≤x＜1，固體增重28g；
若＜0.5，二氧化碳完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的水為[1-n（CO₂）]mol，所以固體增重為y=28n（CO₂）+2[1-n（CO₂）]=28×2x+2（1-2x）=28，解得x=2，不符合題意，
故答案為：0.5≤x＜1；
（4）當(dāng)a=1.25時(shí)，若x≥0.8，水不參加反應(yīng)，根據(jù)過(guò)氧化鈉計(jì)算增重為y=28n（Na₂O₂）=28；
若x＜0.8，二氧化碳完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的水為[1-n（CO₂）]mol，所以固體增重為y=28n（CO₂）+2[1-n（CO₂）]=28×2x+2（1-2x）=52x+2，當(dāng)x=0時(shí)中含有氫氣，y=2，y與x的關(guān)系曲線圖為：
，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的計(jì)算，難度中等，將反應(yīng)設(shè)計(jì)為CO₂先與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，CO₂反應(yīng)完畢，H₂O（g）再與過(guò)氧化鈉反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，再判斷二氧化碳恰好反應(yīng)計(jì)算x的值，進(jìn)行討論．