Question

15．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）叠氮化钠（NaN₃）受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊．若产生40.32L（标准状况下）氮气，至少需要叠氮化钠78g．
（2）钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液．5.05g钠-钾合金溶于200mL水生成0.075mol氢气．
①计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度（忽略溶液体积变化）．
②计算并确定该钠-钾合金的化学式．
（3）氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤，得到含铝酸钠的溶液．向该溶液中通入二氧化碳，有下列反应：
2NaAl（OH）₄+CO₂-→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₂+H₂O
已知通入二氧化碳336L（标准状况下），生成24mol Al（OH）₃和15mol Na₂CO₃，若通入溶液的二氧化碳为112L（标准状况下），计算生成的Al（OH）₃和Na₂CO₃的物质的量之比．
（4）常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至pH=7，然后将溶液蒸干得氯化钠晶体，蒸干过程中产品无损失．

	氢氧化钠质量（g）	氯化钠质量（g）
①	2.40	3.51
②	2.32	2.34
③	3.48	3.51

上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠．通过计算，分析和比较上表3组数据，给出实验①②③所用氢氧化钠的组成结论．

Answer 1

分析 （1）发生反应：2NaN₃=2Na+3N₂↑，根据方程式计算；
（2）发生反应：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2K+2H₂O═2KOH+H₂↑，根据氢气体积、金属质量列方程计算Na、K物质的量；
（3）336L二氧化碳为15mol，只发生反应：2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O，得到30mol Al（OH）₃和15molNa₂CO₃，实际得到24mol Al（OH）₃，说明原溶液中含有NaOH，NaOH与二氧化碳反应生成的碳酸钠为15mol-24mol×$\frac{1}{2}$=3mol，即投入112L二氧化碳时与NaOH反应得到碳酸钠也是3mol，再根据方程式2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O计算生成氢氧化铝，根据碳原子守恒可知生成碳酸钠总物质的量；
（4）发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，根据方程式计算所取样品的摩尔质量，判断是否含有结晶水确定其组成．

解答 解：（1）设需要NaN₃ 的质量为m，则：
2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂↑
130g           67.2L
m              40.32L
m=$\frac{130g×40.32L}{67.2L}$=78g，
故答案为：78；
（2）设钠、钾的物质的量分别为a、b，
2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2K+2H₂O═2KOH+H₂↑
a              0.5    b          0.5b
则：0.5a+0.5b=0.075mol，
且23a+39b=5.05（质量守恒）
解之得a=0.050mol，b=0.10mol，
①c（OH^-）=$\frac{0.075mol×2}{0.2L}$=0.75mol/L，
故答案为：0.75mol/L；
②n（Na）：n（K）=1：2，该钠-钾合金化学式为NaK₂，
故答案为：NaK₂；
（3）336L二氧化碳为15mol，只发生反应：2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O，得到30mol Al（OH）₃和15molNa₂CO₃，实际得到24mol Al（OH）₃，说明原溶液中含有NaOH，NaOH与二氧化碳反应生成的碳酸钠为15mol-24mol×$\frac{1}{2}$=3mol，即投入112L二氧化碳时与NaOH反应得到碳酸钠也是3mol，
112 L二氧化碳的物质的量：$\frac{112L}{22.4L/mol}$=5 mol，根据碳原子守恒则n（Na₂CO₃）=5mol，由可知[（2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O，生成氢氧化铝为（5-3）mol×2=4mol，
则n[Al（OH）₃]：n（Na₂CO₃）=4mol：5mol=4：5，
故答案为：4：5；
（4）发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，
由氯化钠的质量推算，氢氧化钠样品的摩尔质量为
M₁（氢氧化钠）=$\frac{58.5}{3.51}$×2.40=40 （g/mol）
M₂（氢氧化钠）=$\frac{58.5}{2.34}$×2.32=58 （g/mol）
M₃（氢氧化钠）=$\frac{58.5}{3.51}$×3.48=58 （g/mol）
结论：实验①所取氢氧化钠样品是NaOH；
实验②和实验③所取氢氧化钠样品应该是NaOH•H₂O，
答：结论为实验①所取氢氧化钠样品是NaOH、实验②和实验③所取氢氧化钠样品应该是NaOH•H₂O．

点评 本题考查化学计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，是对学生综合能力的考查，题目的难度较大．