Question

16．已知CO₂和H₂O的混合物与Na₂O₂反应时是CO₂与Na₂O₂反应完后，H₂O再与Na₂O₂反应．现将a mol的Na₂O₂和bmolNaHCO₃固体混合后，在密闭容器中加热到250℃，让其充分反应，
（1）当剩余固体为Na₂CO₃，排出气体为O₂，H₂O时，$\frac{a}{b}$的值为$\frac{1}{2}$．
（2）当剩余固体为Na₂CO₃，NaOH，排出气体为O₂，H₂O时，$\frac{a}{b}$的值为$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$．
（3）当$\frac{a}{b}＞1$时，剩余固体为Na₂CO₃，排出气体为O₂．
（4）当排出的O₂和H₂O为等物质的量时，则$\frac{a}{b}$的值为$\frac{2}{3}$．

Answer 1

分析 此题实质上是分析发生的连续反应的分段情况．
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂   ①
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ ②
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂  ③
当发生反应①、②且完全反应时，则有Na₂CO₃、H₂O和O₂，$\frac{a}{b}$=$\frac{1}{2}$；若Na₂O₂不足，则CO₂有剩余，则$\frac{a}{b}$＜$\frac{1}{2}$．
当发生反应①、②、③且完全反应时，a=b，$\frac{a}{b}$=1，有Na₂CO₃、NaOH和O₂；若Na₂O₂不足以与水完全反应，则水蒸气有剩余，$\frac{a}{b}$＜1；若Na₂O₂有剩余，则$\frac{a}{b}$＞1，由此分析解答．

解答 解：（1）当剩余固体只有碳酸钠时，则过氧化钠恰好和二氧化碳完全反应，发生的反应方程式为2NaHCO₃+Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Na₂CO₃+H₂O+$\frac{1}{2}$O₂，所以，$\frac{a}{b}$的值为$\frac{1}{2}$，故答案为：$\frac{1}{2}$；
（2）当剩余固体为Na₂CO₃、NaOH，排出气体为O₂、H₂O时，由于有NaOH生成，所以有水与Na₂O₂反应．假设反应后无H₂O生成，将方程式①×2+②+③得：2NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Na₂CO₃+2NaOH+O₂↑，由方程式可知此时$\frac{a}{b}=1$，因为有水生成，所以$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$，故答案为：$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$；
（3）当$\frac{a}{b}＞1$时，由（2）讨论可知：剩余固体为Na₂CO₃、NaOH、Na₂O₂；排出气体为O₂，故答案为：当剩余固体为Na₂CO₃，排出气体为O₂；
（4）2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂   ①
       2                1   1
       b                $\frac{b}{2}$  $\frac{b}{2}$ 
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ ②
2       2          1
$\frac{b}{2}$      $\frac{b}{2}$         $\frac{b}{4}$                
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂  ③
2      2         1
 x     x         $\frac{x}{2}$       
排出的水为$\frac{b}{2}$-x，氧气的量为 $\frac{b}{4}+\frac{x}{2}$，当排出的O₂和H₂O为等物质的量时，则
$\frac{b}{2}$-x=$\frac{b}{4}+\frac{x}{2}$，x=$\frac{b}{6}$，所以a=$\frac{4b}{6}$，所以$\frac{a}{b}$=$\frac{\frac{4b}{6}}{b}$=$\frac{2}{3}$，故答案为：$\frac{2}{3}$．

点评 本题考查过氧化钠与水和二氧化碳的反应、氧化还原反应、化学计算等知识点，属于中等难度试题．