Question

计算题（要求在答题纸上写出计算过程）
（1）2.8g铁放入100mL 1mol/L的稀硫酸中，计算：充分反应后生成H₂的体积

 

（标准状况）．
（2）在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除氧化膜、并用针刺 一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内．待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12L氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0L，溶液中NaOH的浓度为0.050mol?L^-1（忽略溶液中溶解的氢气的量）．
①已知钠的氧化膜可以与水反应：Na₂O+H₂O=2NaOH，写出该实验中发生的另外2个反应的离子方程式

 

、

 

．
②试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,钠的重要化合物

专题：计算题

分析：（1）n（Fe）=

2.8g

56g/mol

=0.05mol，n（H₂SO₄）=1mol/L×0.1L=0.1mol，根据Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑知，硫酸的物质的量大于Fe，所以硫酸过量，根据铁和氢气之间的关系式计算氢气体积；
（2）①该过程中发生的离子反应还有：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
②n（Al）=

0.27g

27g/mol

=0.01mol，n（H₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，根据铝的质量可计算出铝与NaOH反应生成的氢气的物质的量，根据氢气的体积可计算出与水反应的Na的物质的量，从电子守恒和Na元素质量守恒的角度列式解答．

解答： 解：（1）n（Fe）=

2.8g

56g/mol

=0.05mol，n（H₂SO₄）=1mol/L×0.1L=0.1mol，根据Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑知，硫酸的物质的量大于Fe，所以硫酸过量，设生成氢气的体积为V，
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
1mol          22.4L
0.05mol       V
1mol：22.4L=0.05mol：V
V=

22.4L×0.05mol

1mol

=1.12L，
故答案为：氢气体积为1.12L；
（2）①该过程中发生的离子反应还有：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2OH^-+2Al+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
②发生反应：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
n（余NaOH）=2.0 L×0.05 mol?L^-1=0.1 mol，
n（H₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，n（NaAlO₂）=n（Al）=

0.27g

27g/mol

=0.01mol，由电子守恒知：n（Na）+3n（Al）=2n（H₂）
即：n（Na）+3×0.01 mol=2×0.05 mol，解得：n（Na）=0.07 mol，
由钠守恒知：n（NaAlO₂）+n（NaOH）=n（Na）+2n（Na₂O）
即：0.01 mol+0.1 mol=0.07 mol+2n（Na₂O），
得：n（Na₂O）=0.02 mol，
w（Na）=

(0.07mol+2×0.02mol)×23g/mol

0.07mol×23g/mol+0.02mol×62g/mol

×100%≈88.8%，
故答案为：88.8%．

点评：本题考查根据方程式进行计算，（2）题过程较复杂，根据方程式结合原子守恒进行解答，题目难度中等．