Question

4．鈉有多種化合物，如氧化鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等等，這些物質(zhì)在實(shí)際生活中有廣泛的應(yīng)用，一定條件下相互間能進(jìn)行轉(zhuǎn)化．完成下列計(jì)算：
（1）將7.8克Na₂O₂完全溶解于93.8克水中，所得溶液的質(zhì)量百分比濃度為8%
（2）將11.6克二氧化碳和水蒸汽的混合物與足量的Na₂O₂充分反應(yīng)，固體質(zhì)量增加了3.6克，則原混合氣體的平均分子量為23.2．
（3）向100mL NaOH溶液中通入CO₂充分反應(yīng)后，在減壓和較低溫度下，小心地將溶液蒸干，得到白色固體M（不含結(jié)晶水）．通入二氧化碳的體積V（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）與M的質(zhì)量W的關(guān)系如下圖所示．
（a）推斷b點(diǎn)時(shí)M的組成成份（寫出計(jì)算過程）．
（b）若向b點(diǎn)的鹽溶液中只加入0.03mol某鈉的化合物，充分反應(yīng)后，減壓低溫蒸發(fā)得到無水Na₂CO₃8.48g，則加入的物質(zhì)可以是Na₂O或Na₂O₂．
（4）由31g NaOH和NaHCO₃的固體混合物，在密閉密器中加熱到250℃，經(jīng)充分反應(yīng)后排出氣體、冷卻，稱得剩余固體的質(zhì)量為N g，試分析不同N值時(shí)，剩余固體的組成成份．（已知NaHCO₃的分解溫度低于250℃）

Answer 1

分析 （1）過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，溶質(zhì)為氫氧化鈉，溶液的質(zhì)量為過氧化鈉的質(zhì)量加水的質(zhì)量減去氧氣的質(zhì)量；
（2）CO₂和水蒸氣的混合物與足量的Na₂O₂充分反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂中固體質(zhì)量增加的量相當(dāng)于CO、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑中固體質(zhì)量增加的量相當(dāng)于H₂，設(shè)二氧化碳、水蒸氣的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，根據(jù)二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量、CO和氫氣質(zhì)量計(jì)算二者的物質(zhì)的量，再根據(jù)$\overline{M}$=$\frac{m}{n}$計(jì)算原來混合氣體的平均摩爾質(zhì)量；
（3）（a）圖b點(diǎn)時(shí)M的質(zhì)量為7.16 g，5.3＜7.16＜8.4，知M由Na₂CO₃和NaHCO₃組成；
（b）結(jié)合C原子、Na原子守恒進(jìn)行判斷；
（4）加熱發(fā)生反應(yīng)：①NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O，若碳酸氫鈉過量，還發(fā)生反應(yīng)：②NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，若NaOH、NaHCO₃恰好按1：1反應(yīng)，固體減少質(zhì)量為水的質(zhì)量，根據(jù)方程式可知，生成水的質(zhì)量=31g×$\frac{18}{124}$=4.5g，實(shí)際固體質(zhì)量減少（31-N） g，所以當(dāng)（31-N） g≤4.5g，說明氫氧化鈉過量只發(fā)生反應(yīng)①，最終還剩NaOH和Na₂CO₃的混合物，當(dāng)（31-N） g≥4.5g，說明氫氧化鈉少量發(fā)生反應(yīng)①和②，最終只剩Na₂CO₃，據(jù)此分析；

解答 解：（1）過氧化鈉與水反應(yīng)：
2Na₂O₂ +2H₂O=4NaOH+O₂↑
 156         160   32
 7.8g   m（NaOH）  m（O₂）  解得：m（NaOH）=8g  m（O₂）=1.6g
溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{8g}{7.8g+93.8g-1.6g}$×100%=8%；
故答案為：8%；
（2）CO₂和水蒸氣的混合物與足量的Na₂O₂充分反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂中固體質(zhì)量增加的量相當(dāng)于CO、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑中固體質(zhì)量增加的量相當(dāng)于H₂，
設(shè)二氧化碳、水蒸氣的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，根據(jù)二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量、CO和氫氣質(zhì)量得$\left\{\begin{array}{l}{44x+18y=11.6}\\{28x+2y=3.6}\end{array}\right.$，
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.1}\\{y=0.4}\end{array}\right.$，所以原來混合氣體的物質(zhì)的量=（0.1+0.4）mol=0.5mol，
原來混合氣體平均摩爾質(zhì)量$\overline{M}$=$\frac{m}{n}$=$\frac{11.6g}{0.5mol}$=23.2g/mol，故答案為：23.2；
（3）由圖知NaOH質(zhì)量為4 g，物質(zhì)的量為0.1 mol，完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃時(shí)，Na₂CO₃質(zhì)量為0.1mol×$\frac{1}{2}$×106g/mol=5.3 g，完全轉(zhuǎn)化為NaHCO₃時(shí)，NaHCO₃質(zhì)量為0.1mol×84g/mol=8.4 g，故A點(diǎn)白色固體M為Na₂CO₃，C點(diǎn)白色固體M為NaHCO₃．
（a）圖b點(diǎn)時(shí)M的質(zhì)量為7.16 g，5.3＜7.16＜8.4，知M由Na₂CO₃和NaHCO₃組成，故答案為：Na₂CO₃、NaHCO₃；
（b）7.16 g鹽為Na₂CO₃為0.02 mol，NaHCO₃為0.06 mol．要得到純凈的8.48g Na₂CO₃固體，即要將0.06mol NaHCO₃變?yōu)?.03 mol Na₂CO₃，
“某種物質(zhì)”需滿足3個(gè)條件：a．顯堿性或能生成堿，b．需加入Na元素，c．不能帶來其它雜質(zhì)．
①中根據(jù)Na原子守恒，0.03 mol物質(zhì)中需有0.06mol Na原子，故符合條件的只有Na₂O或Na₂O₂，
故答案為：Na₂O；Na₂O₂；
（4）由31g NaOH和NaHCO₃的固體混合物，在密閉密器中加熱到250℃發(fā)生反應(yīng)：①NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O，若碳酸氫鈉過量，還發(fā)生反應(yīng)：②NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，若NaOH、NaHCO₃恰好按1：1反應(yīng)，固體減少質(zhì)量為水的質(zhì)量，根據(jù)方程式可知，生成水的質(zhì)量=31g×$\frac{18}{124}$=4.5g，實(shí)際固體質(zhì)量減少（31-N） g，所以當(dāng)（31-N） g＜4.5g，即N＞26.5時(shí)說明氫氧化鈉過量只發(fā)生反應(yīng)①，最終還剩NaOH和Na₂CO₃的混合物，當(dāng)（31-N） g≥4.5g，即N≤26.5時(shí)說明氫氧化鈉少量發(fā)生反應(yīng)①和②，最終只剩Na₂CO₃，答：N＞26.5時(shí)，剩余固體為NaOH和Na₂CO₃的混合物；N≤26.5時(shí)，剩余固體為Na₂CO₃ ．

點(diǎn)評 本題以鈉及其化合物的性質(zhì)以及圖象形式考查化學(xué)計(jì)算，難度中等，抓住有關(guān)鈉及其化合物之間的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，注意基本反應(yīng)方程式的積累．