Question

13．已知硅可與堿溶液發(fā)生下列反應：Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑．現(xiàn)將6.9g鈉和4.2g硅同時投入足量水中充分反應后，測得溶液體積為500mL，求產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下的體積為多少升？所得溶液的物質的量濃度為多少？

Answer 1

分析 n（Na）=$\frac{6.9g}{23g/mol}$=0.3mol，鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣，根據(jù)Na原子守恒得n（NaOH）=n（Na）=0.3mol，根據(jù)轉移電子守恒計算鈉和水反應生成氫氣體積；
n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，NaOH溶液和Si反應生成硅酸鈉和氫氣，反應方程式為2NaOH+Si+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，根據(jù)方程式知，0.15molSi完全反應需要0.3molNaOH，所以NaOH和Si恰好完全反應，根據(jù)轉移電子守恒計算Si和氫氧化鈉反應生成氫氣體積，兩部分氫氣即總共生成的氫氣；
最后所得溶液為硅酸鈉溶液，根據(jù)Si原子守恒計算硅酸鈉物質的量，由c=$\frac{n}{V}$計算硅酸鈉溶液物質的量濃度．

解答 解：n（Na）=$\frac{6.9g}{23g/mol}$=0.3mol，鈉和水反應生成氫氧化鈉和氫氣，根據(jù)Na原子守恒得n（NaOH）=n（Na）=0.3mol，根據(jù)轉移電子守恒得鈉和水反應生成氫氣體積=$\frac{0.3mol×1}{2}$×22.4L/mol=3.36L；
n（Si）=$\frac{4.2g}{28g/mol}$=0.15mol，NaOH溶液和Si反應生成硅酸鈉和氫氣，反應方程式為2NaOH+Si+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑，根據(jù)方程式知，0.15molSi完全反應需要0.3molNaOH，所以NaOH和Si恰好完全反應，根據(jù)轉移電子守恒得Si和NaOH反應生成氫氣體積=$\frac{0.15mol×4}{2}$=6.72L，兩部分氫氣即總共生成的氫氣，則總共生成氣體體積=3.36L+6.72L=10.08L；
最后所得溶液為硅酸鈉溶液，根據(jù)Si原子守恒得n（Na₂SiO₃）=n（Si）=0.15mol，c（Na₂SiO₃）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.15mol}{0.5L}$=0.3mol/L，
答：生成氫氣體積為10.08L；硅酸鈉物質的量濃度是0.3mol/L．

點評 本題考查化學方程式有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確硅能與氫氧化鈉溶液反應是解本題關鍵，注意原子守恒、轉移電子守恒的運用．