Question

钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用．
完成下列计算：
（1）将4.6g金属钠投入100克水中，充分反应．已知：2Na+2H₂O→2NaOH+H₂↑
①生成标准状况下氢气

 

L．
②求反应后溶液中NaOH的质量分数

 

%．（两位小数）
（2）将10g CO和CO₂的混合气体，通过装有足量过氧化钠的干燥管，反应后干燥管的总质量增加了5.6g．
已知：2Na₂O₂+2CO₂→2Na₂CO₃+O₂，求原混合气体中CO₂的质量分数．计算过程：

 

．
（3）NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢分解，Na₂CO₃会吸收空气中的水分：
Na₂CO₃+nH₂O→Na₂CO₃?nH₂O（n为平均值，n≤10）．
取没有妥善保管已部分变质的NaHCO₃样品A 9.16g，溶于水配成溶液，慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌，加入盐酸的体积与生成的CO₂的体积（标准状况）如下表．（不计溶于水的CO₂气体）

盐酸体积（mL）	8	15	20	50	x	120	150
生成CO2体积（mL）	0	112	224	896	2240	2240	2240

已知：碳酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸时，反应分两步进行：
Na₂CO₃+HCl→NaHCO₃+NaCl  NaHCO₃+HCl→NaCl+CO₂↑+H₂O
试求：
①滴入稀盐酸的物质的量浓度为：

 

．
②当加入盐酸后，生成CO₂体积不再增加时，x的最小值为

 

．
③部分变质后样品A中：NaHCO₃的物质的量；Na₂CO₃?nH₂O的物质的量以及n值．计算过程：

 

．

Answer 1

分析：（1）n（Na）=

4.6g

23g/mol

=0.2mol，结合反应的化学方程式计算；
（2）CO₂和CO的混合气体，通过装有足量Na₂O₂的干燥管，只有CO₂和Na₂O₂反应，根据方程式2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂利用差量法计算；
（3）溶液中加入盐酸8mL时发生Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，利用15mL～20mL盐酸发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O来计算稀盐酸的浓度；由表格中的数据可知，最终生成二氧化碳2240mL，结合碳原子守恒及质量关系来列式计算即可解答．

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，
故答案为：2.24； 
②m=

0.2mol×80g

2mol

=8g，
反应后溶液的质量为100g+4.6g-m（H₂）=104.6g-0.2g=104.4g，
则反应后溶液中NaOH的质量分数

8g

104.4g

×100%=7.66%，
故答案为：7.66；
（2）CO₂和CO的混合气体，通过装有足量Na₂O₂的干燥管，只有CO₂和Na₂O₂反应，
设原混合气体中CO₂的质量为xg
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂  固体质量增加（g）
        88                       56
        x                       5.6g
解之得：x=8.8g
所以原混合气体中CO₂的质量分数=

8.8g

10g

=0.88，
故答案为：0.88；
（3）①15mL～20mL盐酸发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，设HCl的物质的量为n，则
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O
        1         1
        n       

(224-112)×10-3

22.4

mol
解答得n=0.005mol，
则稀盐酸的浓度为

0.005mol

0.005L

=1.0mol/L，
故答案为：1mol/L；
 ②由表中的数据可知，溶液中n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）=

2240×10-3

22.4

mol=0.1mol，
用于将CO₃^2-转变为HCO₃^-的HCl的物质的量为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，
则n=

0.03mol

0.01mol

=3，
即样品A中含有0.090molNaHCO₃，0.010molNa₂CO₃?3H₂O，
由反应结束时n（Na）=n（Cl）可知，最小消耗的HCl的物质的量为0.01mol×2+0.09mol=0.11mol，
则x=

0.11mol

1.0mol/L

=0.11L=110mL，
故答案为：110；
③由②的计算可知，样品A中含有0.090molNaHCO₃，0.010molNa₂CO₃?3H₂O，
故答案为：样品A中含有0.090mol NaHCO₃，0.010mol Na₂CO₃?3H₂O，n=3．

点评：本题综合考查钠的化合物以及相关计算，侧重于学生利用化学反应方程式进行计算及表格中的数据应用，难度较大，易错点为（3），明确加入15mL盐酸时确定将CO₃^2-转变为HCO₃^-的HCl的物质的量及原子守恒法的应用是解答本题的关键，也是解答中的难点．