Question

13．在密閉容器中，將碳酸氫鈉和過氧化鈉的混合粉未加熱至250℃，使其充分反應最后測得殘余固體中兩種化合物的組成分別為amol和bmol，且a＞b試回答下列問題
（1）反應后中固體的成份及其物質的量是：Na₂CO₃：amol，NaOH：bmol．
（2）原混合物中碳酸氫鈉和過氧化鈉的物質的量分別為：n（NaHCO₃）=amol，n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol．
（3）反應后容器氣態(tài)物質成分及其物質的量是：n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol，n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

Answer 1

分析 （1）加熱發(fā)生：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后發(fā)生反應：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作過氧化鈉先與二氧化碳反應，然后再與水反應，可得過氧化鈉與碳酸氫鈉反應的總方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑．
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH及未反應的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固體為Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
（2）根據(jù)碳元素守恒可知：n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃），根據(jù)鈉原子守恒：2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH）；
（3）根據(jù)2Na₂O₂～O₂計算生成氧氣物質的量，再根據(jù)H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）．

解答 解：（1）加熱發(fā)生：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后發(fā)生反應：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作過氧化鈉先與二氧化碳反應，然后再與水反應，可得過氧化鈉與碳酸氫鈉反應的總方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑．
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH及未反應的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固體為Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
綜上分析可知，反應后中固體的成份為Na₂CO₃、NaOH，且Na₂CO₃為amol，NaOH為bmol，
故答案為：Na₂CO₃：amol，NaOH：bmol；
（2）根據(jù)碳元素守恒可知，n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃）=amol，根據(jù)鈉原子守恒，2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH），即2n（Na₂O₂）+amol=2amol+bmol，故n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol，
故答案為：n（NaHCO₃）=amol，n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol；
（3）根據(jù)2Na₂O₂～O₂可知，生成氧氣物質的量為$\frac{a+b}{2}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{a+b}{4}$mol，根據(jù)H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）=（a-b）mol，故n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol，
故答案為：n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol，n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

點評 本題考查混合物計算，關鍵是利用總反應方程式進行分段分析解答，較好的考查學生分析解答問題能力，難度較大．