Question

鈉是活潑的堿金屬元素，鈉及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用．
完成下列計算：
（1）將4.6g金屬鈉投入100克水中，充分反應(yīng)．已知：2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑
①生成標準狀況下氫氣

 

L．
②求反應(yīng)后溶液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)

 

%．（兩位小數(shù)）
（2）將10g CO和CO₂的混合氣體，通過裝有足量過氧化鈉的干燥管，反應(yīng)后干燥管的總質(zhì)量增加了5.6g．
已知：2Na₂O₂+2CO₂→2Na₂CO₃+O₂，求原混合氣體中CO₂的質(zhì)量分數(shù)．計算過程：

 

．
（3）NaHCO₃在潮濕的空氣中會緩慢分解，Na₂CO₃會吸收空氣中的水分：
Na₂CO₃+nH₂O→Na₂CO₃?nH₂O（n為平均值，n≤10）．
取沒有妥善保管已部分變質(zhì)的NaHCO₃樣品A 9.16g，溶于水配成溶液，慢慢滴入稀鹽酸并不停地攪拌，加入鹽酸的體積與生成的CO₂的體積（標準狀況）如下表．（不計溶于水的CO₂氣體）

鹽酸體積（mL）	8	15	20	50	x	120	150
生成CO2體積（mL）	0	112	224	896	2240	2240	2240

已知：碳酸鈉溶液中逐滴滴入稀鹽酸時，反應(yīng)分兩步進行：
Na₂CO₃+HCl→NaHCO₃+NaCl  NaHCO₃+HCl→NaCl+CO₂↑+H₂O
試求：
①滴入稀鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：

 

．
②當(dāng)加入鹽酸后，生成CO₂體積不再增加時，x的最小值為

 

．
③部分變質(zhì)后樣品A中：NaHCO₃的物質(zhì)的量；Na₂CO₃?nH₂O的物質(zhì)的量以及n值．計算過程：

 

．

Answer 1

分析：（1）n（Na）=

4.6g

23g/mol

=0.2mol，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式計算；
（2）CO₂和CO的混合氣體，通過裝有足量Na₂O₂的干燥管，只有CO₂和Na₂O₂反應(yīng)，根據(jù)方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂利用差量法計算；
（3）溶液中加入鹽酸8mL時發(fā)生Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，利用15mL～20mL鹽酸發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O來計算稀鹽酸的濃度；由表格中的數(shù)據(jù)可知，最終生成二氧化碳2240mL，結(jié)合碳原子守恒及質(zhì)量關(guān)系來列式計算即可解答．

解答：解：（1）n（Na）=

4.6g

23g/mol

=0.2mol，
2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑
2mol      80g   22.4L
0.2mol    m      V
①V=

0.2mol×22.4L

2mol

=2.24L，
故答案為：2.24； 
②m=

0.2mol×80g

2mol

=8g，
反應(yīng)后溶液的質(zhì)量為100g+4.6g-m（H₂）=104.6g-0.2g=104.4g，
則反應(yīng)后溶液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)

8g

104.4g

×100%=7.66%，
故答案為：7.66；
（2）CO₂和CO的混合氣體，通過裝有足量Na₂O₂的干燥管，只有CO₂和Na₂O₂反應(yīng)，
設(shè)原混合氣體中CO₂的質(zhì)量為xg
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂  固體質(zhì)量增加（g）
        88                       56
        x                       5.6g
解之得：x=8.8g
所以原混合氣體中CO₂的質(zhì)量分數(shù)=

8.8g

10g

=0.88，
故答案為：0.88；
（3）①15mL～20mL鹽酸發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，設(shè)HCl的物質(zhì)的量為n，則
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O
        1         1
        n       

(224-112)×10-3

22.4

mol
解答得n=0.005mol，
則稀鹽酸的濃度為

0.005mol

0.005L

=1.0mol/L，
故答案為：1mol/L；
 ②由表中的數(shù)據(jù)可知，溶液中n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）=

2240×10-3

22.4

mol=0.1mol，
用于將CO₃^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO₃^-的HCl的物質(zhì)的量為15×10^-3L×1.0mol/L-

112×10-3

22.4

mol=0.01mol，
故n（NaHCO₃）=0.1mol-0.01mol=0.09mol，
n（H₂O）=

9.16g-0.09mol×84g/mol-106g/mol×0.01mol

18g/mol

=0.03mol，
則n=

0.03mol

0.01mol

=3，
即樣品A中含有0.090molNaHCO₃，0.010molNa₂CO₃?3H₂O，
由反應(yīng)結(jié)束時n（Na）=n（Cl）可知，最小消耗的HCl的物質(zhì)的量為0.01mol×2+0.09mol=0.11mol，
則x=

0.11mol

1.0mol/L

=0.11L=110mL，
故答案為：110；
③由②的計算可知，樣品A中含有0.090molNaHCO₃，0.010molNa₂CO₃?3H₂O，
故答案為：樣品A中含有0.090mol NaHCO₃，0.010mol Na₂CO₃?3H₂O，n=3．

點評：本題綜合考查鈉的化合物以及相關(guān)計算，側(cè)重于學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式進行計算及表格中的數(shù)據(jù)應(yīng)用，難度較大，易錯點為（3），明確加入15mL鹽酸時確定將CO₃^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO₃^-的HCl的物質(zhì)的量及原子守恒法的應(yīng)用是解答本題的關(guān)鍵，也是解答中的難點．