Question

將一塊部分被氧化的金屬鈉投入盛滿水且倒置水槽內的容器中，此時在容器中可收集到448毫升（標準狀況下）氣體（假定各步反應完全，并產生的所有氣本全部被收集到容器中），以電火花引燃容器里的氣體，氣體的體積最終減少到112毫升（標準狀況下），經測定知，水槽和容器內溶液的總體積為800毫升，溶液的pH值為13．求金屬鈉及其各種氧化產物的物質的量．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：電火花引燃，發(fā)生反應：2H₂+O₂=2H₂O，部分被氧化的金屬鈉投入水中，一定發(fā)生反應為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，總共的氣體體積是448ml，反應后剩余112ml，可能為H₂，也可能為O₂，討論計算，根據氣體的體積計算對應的被氧化的金屬鈉中鈉及Na₂O₂的物質的量，根據n=cV計算溶液中NaOH的物質的量，結合Na元素守恒確定是否含有氧化鈉，進而計算氧化鈉的物質的量．

解答： 解：由Na元素守恒可知，氧化前Na的物質的量為：0.8L×0.1mol/L=0.08mol，
總共的氣體體積是448mL，反應后剩余112mL，可能為H₂，也可能為O₂，則參加反應的氣體體積為：448mL-112mL=336mL，由2H₂+O₂=2H₂O可知，參加反應的H₂和O₂為2：1，
（1）當氫氣過量時，反應的O₂的體積為：V（O₂）=336mL×

1

3

=112mL，其物質的量為

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，物質的量為

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，由2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，可知n（Na）=2n（H₂）=0.03mol，
Na、氧化鈉中含有Na原子為0.01mol×2+0.03mol=0.05mol＜0.08mol，故含有氧化鈉，由鈉元素守恒，可知n（Na₂O）=

0.08mol-0.05mol

2

=0.015mol，
故H₂過量時：0.03molNa，Na₂O₂ 0.01mol，Na₂O 0.015mol；
（2）當氧氣過量時，反應的H₂的體積為：V（H₂）=336mL×

2

3

=224mL，其物質的量為

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，物質的量為

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，可知n（Na₂O₂）=2n（O₂）=0.02mol，
Na、氧化鈉中含有Na原子為0.02mol×2+0.02mol=0.06mol＜0.08mol，故含有氧化鈉，由鈉元素守恒，可知n（Na₂O）=

0.08mol-0.06mol

2

=0.01mol，
故O₂過量時：0.02molNa，Na₂O₂ 0.02mol，Na₂O 0.01mol；
答：如果H₂過量時，Na為0.03mol，Na₂O₂為0.01mol，Na₂O為0.015mol；如果O₂過量：Na為0.02mol，Na₂O₂為0.02mol，Na₂O為0.01mol．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度較大，注意根據氣體燃燒反應體積變化判斷一定含有Na、過氧化鈉，再討論計算，根據Na元素守恒判斷是否含有氧化鈉，學生容易忽略氧化鈉．