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）叠氮化钠（NaN₃）受撞击分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若78克叠氮化钠完全分解，产生标准状况下氮气___________________L 。

（2）钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠-钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。计算溶液中氢氧化钠的物质的量浓度______________________（忽略液体体积变化）。

（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↓+Na₂CO₃+H₂O。己知通入二氧化碳112 L（标准状况下），生成的Al(OH)₃和Na₂CO₃的物质的量之比为4:5。若向该溶液中通入的二氧化碳为224L（标准状况下），计算生成的 Al(OH)₃和Na₂CO₃的物质的量的最大值。

（4）为测定某硫酸吸收含氨气废气后，所得铵盐中氮元素的质量分数，现将不同质量的铵盐固体分别加入到50.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表：

铵盐的质量/g	10.00	20.00	30.00	50.00
浓硫酸增加的质量/g	m	m	1.29	0

 

试回答：

该铵盐的成分为_______________________________。

该铵盐中氮元素的质量分数为：_______________________________(须列式计算）。

 

Answer 1

【答案】

（1）（3分） 40.32；（2）（3分） 0.25mol/L；（3）（6分） 14mol、10mol；

（4）（4分）(NH₄)₂SO₄与NH₄HSO₄的混合物；16.7%

【解析】

试题分析：（1） 叠氮化钠（NaN₃）受撞击分解产生钠和氮气，该反应的化学方程式是2NaN₃＝2Na＋3N₂↑。78克叠氮化钠的物质的量是78g÷65/mol＝1.2mol，所以生成氮气的物质的量是1.2mol×＝1.8mol，因此在标准状况下的体积是1.8mol×22.4L/mol＝40.32L。

（2）设5.05 g钠-钾合金中钠和钾的物质的量分别是x和y，则23x＋39y＝5.05。根据电子得失守恒可知，x＋y＝0.075mol×2，解得x＝0.05mol、y＝0.10mol，因此根据原子守恒可知，氢氧化钠的物质的量是0.05mol，所以氢氧化钠的浓度是0.05mol÷0.2L＝0.25mol/L。

（3）己知通入二氧化碳112 L（标准状况下），生成的Al(OH)₃和Na₂CO₃的物质的量之比为4:5，这说明溶液中还有氢氧化钠。112LCO₂的物质的量是5mol，设溶液中氢氧化钠的物质的量是n，则根据2NaOH＋CO₂＝Na₂CO₃＋H₂O可知与氢氧化钠反应的CO₂是0.5n，所以与NaAl(OH)₄反应的CO₂是5－0.5n，生成氢氧化铝是2×（5－0.5n），[2×（5－0.5n）:5]=4:5，解得x＝6mol。当通入CO₂的物质的量是224L÷22.4L/mol＝10mol时，氢氧化钠消耗3mol氢氧化钠，生成3mol碳酸钠。剩余10mol－3mol＝7molCO2与NaAl(OH)₄反应，生成氢氧化铝是14mol，碳酸钠是7mol，所以共计生成碳酸钠是10mol

（4）当铵盐质量是50.0g时没有氨气溢出，这说明铵盐中一定还有硫酸氢铵。当铵盐的质量是10.0g和20.0g时放出的氨气相同，这说明铵盐还有硫酸铵。因为在(NH₄)₂SO₄与NH₄HSO₄的混合物中，NaOH优先与NH₄HSO₄发生中和反应：2 NH₄HSO₄+2NaOH＝(NH₄)₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O

过量的NaOH再与(NH₄)₂SO₄反应（加热）产生NH₃

(NH₄)₂SO₄+2NaOHNa₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O

NH₃被浓硫酸吸收使其质量增加：2 NH₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄

设NaOH的物质的量为a，铵盐中(NH₄)₂SO₄的质量分数为x

10g铵盐与NaOH（过量）反应生产mg氨气，因此有：

×2×17g/mol＋×17g/mol＝mg    ①

20g铵盐与NaOH（过量）反应生产mg氨气，因此有：

[a－]×17g/mol＝mg   ②

30g铵盐与NaOH（过量）反应生产1.29g氨气，因此有：

[a－]×17g/mol＝1.29g   ③

联立①②③，解之得x＝0.50

所以10g铵盐中氮元素的质量为：×2×14g/mol＋×14g/mol＝1.67g

因此铵盐中氮元素的质量分数为16.7%