Question

（1）將7.8克過氧化鈉投入到100克10%的苛性鈉溶液中充分反應．反應的離子方程式為：

 

．所得溶液的質量分數(shù)為

 

．（保留一位小數(shù)）
（2）使4.48L CO₂氣體迅速通過Na₂O₂固體后得到3.36L（標準狀況下）氣體，這3.36L氣體的質量是

 

 g．
（3）在100mL 3mol/L AlCl₃溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，得7.8g沉淀，則加入NaOH溶液的體積可能是

 

、

 

．
（4）將一定質量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體．待反應完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示．計算：Mg和Al的總質量為

 

； 硫酸的物質的量濃度為

 

；生成的H₂物質的量為

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）發(fā)生反應2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根據(jù)方程式計算反應生成的NaOH的質量、氧氣的質量，計算原溶液中NaOH的質量，進而計算反應后溶液中NaOH的總質量，反應后溶液總質量=過氧化鈉質量+原溶液質量-氧氣質量，再根據(jù)質量分數(shù)定義計算；
（2）根據(jù)氣體的體積差，通過差量法計算參加反應的二氧化碳體積、生成的氧氣的體積，判斷4.48L氣體的組成及各成分的體積，再根據(jù)n=

V

Vm

計算各組分氣體的物質的量，利用m=nM計算質量；
（3）100mL 3mol/L的AlCl₃溶液中氯化鋁的物質的量=0.1L×3mol/L=0.3mol，若Al元素都轉化為氫氧化鋁沉淀，則氫氧化鋁沉淀的質量=0.3mol×78g/mol＞7.8g，說明有兩種情況：一為沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一種情況為沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，結合方程式計算消耗氫氧化鈉物質的量，進而計算需要氫氧化鈉溶液體積；
（4）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液40mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=400mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.7mol，溶液中溶質為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于400mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的0.5倍．從400mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃，發(fā)生反應NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.3mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.3mol，Al（OH）₃為0.7mol-0.3mol=0.4mol，所以該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.4mol，氫氧化鈉的濃度為

0.4mol/L

0.48L-0.4L

=5mol/L，
由元素守恒可知n（Al）=n[Al（OH）₃]，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]，在根據(jù)m=nM計算各自的質量，進而計算金屬的總質量；
沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（NaOH）=2n（Na₂SO₄），根據(jù)硫酸根守恒n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄），再根據(jù)c=

n

V

計算；
根據(jù)電子轉移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg），據(jù)此計算n（H₂）．

解答： 解：（1）過氧化鈉與是反應離子方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑，
設7.8g過氧化鈉反應生成氫氧化鈉為mg，生成氧氣為ng，則：
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
2×78       160   32
7.8g         mg   ng
故2×78：160=7.8g：mg   解得m=8，
2×78：32=7.8g：ng   解得n=1.6，
原溶液中NaOH的物質的量=100g×100%=10g
故反應后NaOH溶液的質量分數(shù)=

8g+10g

7.8g+100g-1.6g

×100%=16.9%，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；16.9%；
（2）令參加反應的CO₂氣體的體積為a，生成的O₂的體積為b，則：
2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，氣體體積減小△V
2                 1            1
a                 b       4.48L-3.36L=1.12L
解得a=2.24L，b=1.12L
所以3.36L氣體中CO₂體積為3.36L-1.12L=2.24L，O₂的體積為1.12L，
所以3.36L氣體的質量為

2.24L

22.4L/mol

×44g/mol+

1.12L

22.4L/mol

×32g/mol=6g，
故答案為：6；
（3）100mL 3mol/L的AlCl₃溶液中氯化鋁的物質的量=0.1L×3mol/L=0.3mol，若Al元素都轉化為氫氧化鋁沉淀，則氫氧化鋁沉淀的質量=0.3mol×78g/mol＞7.8g，說明有兩種情況：一為沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一種情況為沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，
n（Al（OH）₃）=

7.8g

78g/mol

=0.1mol，
①若堿不足，由Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓可知，NaOH的物質的量為0.1mol×3=0.3mol，
加入NaOH溶液的體積為

0.3mol

1mol/L

=0.3L；
②沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，則：
   Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓
0.3mol 0.9mol  0.3mol
          Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
（0.3-0.1）mol （0.3-0.1）mol
則消耗的堿的物質的量為0.9mol+（0.3-0.1）mol=1.1mol，
加入NaOH溶液的體積為

1.1mol

1mol/L

=1.1L，
故答案為：0.3L或1.1L；
（4）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液40mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=400mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.7mol，溶液中溶質為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于400mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的0.5倍．從400mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃，發(fā)生反應NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.3mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.3mol，Al（OH）₃為0.7mol-0.3mol=0.4mol，所以該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.4mol，氫氧化鈉的濃度為

0.4mol

0.48L-0.4L

=5mol/L．
由元素守恒可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.4mol，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.3mol，故Mg和Al的總質量為0.4mol×27g/mol+0.3mol×24g/mol=18g；
沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=0.4L×5mol/L=2mol，所以n（Na₂SO₄）=1mol，所以硫酸的濃度為

1mol

0.4L

=2.5mol/L；
由（1）中可知n（Al）=0.4mol，n（Mg）=0.3mol，根據(jù)電子轉移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg）=3×0.4mol+2×0.3mol=1.8mol，所以n（H₂）=0.9mol，
故答案為：18g；2.5mol/L；0.9mol．

點評：本題考查化學方程式有關計算、混合物計算，屬于拼合型題目，側重考查學生分析解決問題能力，題目計算量較大，對學生的心理素質有較高的要求，難度中等．