Question

将一块部分被氧化的金属钠投入盛满水且倒置水槽内的容器中，此时在容器中可收集到448毫升（标准状况下）气体（假定各步反应完全，并产生的所有气本全部被收集到容器中），以电火花引燃容器里的气体，气体的体积最终减少到112毫升（标准状况下），经测定知，水槽和容器内溶液的总体积为800毫升，溶液的pH值为13．求金属钠及其各种氧化产物的物质的量．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：电火花引燃，发生反应：2H₂+O₂=2H₂O，部分被氧化的金属钠投入水中，一定发生反应为：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，总共的气体体积是448ml，反应后剩余112ml，可能为H₂，也可能为O₂，讨论计算，根据气体的体积计算对应的被氧化的金属钠中钠及Na₂O₂的物质的量，根据n=cV计算溶液中NaOH的物质的量，结合Na元素守恒确定是否含有氧化钠，进而计算氧化钠的物质的量．

解答： 解：由Na元素守恒可知，氧化前Na的物质的量为：0.8L×0.1mol/L=0.08mol，
总共的气体体积是448mL，反应后剩余112mL，可能为H₂，也可能为O₂，则参加反应的气体体积为：448mL-112mL=336mL，由2H₂+O₂=2H₂O可知，参加反应的H₂和O₂为2：1，
（1）当氢气过量时，反应的O₂的体积为：V（O₂）=336mL×

1

3

=112mL，其物质的量为

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（Na₂O₂）=2n（O₂）=0.01mol，
V（H₂）=448mL-112L=336mL，物质的量为

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，可知n（Na）=2n（H₂）=0.03mol，
Na、氧化钠中含有Na原子为0.01mol×2+0.03mol=0.05mol＜0.08mol，故含有氧化钠，由钠元素守恒，可知n（Na₂O）=

0.08mol-0.05mol

2

=0.015mol，
故H₂过量时：0.03molNa，Na₂O₂ 0.01mol，Na₂O 0.015mol；
（2）当氧气过量时，反应的H₂的体积为：V（H₂）=336mL×

2

3

=224mL，其物质的量为

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，可知n（Na）=2n（H₂）=0.02mol，
V（O₂）=448mL-224L=224mL，物质的量为

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（Na₂O₂）=2n（O₂）=0.02mol，
Na、氧化钠中含有Na原子为0.02mol×2+0.02mol=0.06mol＜0.08mol，故含有氧化钠，由钠元素守恒，可知n（Na₂O）=

0.08mol-0.06mol

2

=0.01mol，
故O₂过量时：0.02molNa，Na₂O₂ 0.02mol，Na₂O 0.01mol；
答：如果H₂过量时，Na为0.03mol，Na₂O₂为0.01mol，Na₂O为0.015mol；如果O₂过量：Na为0.02mol，Na₂O₂为0.02mol，Na₂O为0.01mol．

点评：本题考查混合物的计算，题目难度较大，注意根据气体燃烧反应体积变化判断一定含有Na、过氧化钠，再讨论计算，根据Na元素守恒判断是否含有氧化钠，学生容易忽略氧化钠．