Question

16．鈉及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用．例如：Na₂O₂在醫院、潛水、高空飛行中用作供氧劑．
（1）制備Na₂O₂的反應為：4Na+O₂$\stackrel{180-200℃}{→}$2Na₂O   2Na₂O+O₂$\stackrel{300-400℃}{→}$2Na₂O₂．
①實驗測得某過氧化鈉樣品含有少量氧化鈉雜質，其中鈉、氧原子個數比為10：9.5，該樣品中Na₂O₂的純度為91.9%．
②取上述過氧化鈉樣品7.64g放入燒杯中，加入足量水，攪拌，使固體完全溶解，冷卻后，在容量瓶中配制成100mL溶液，則該溶液中OH^-離子的物質的量濃度為2.00mol/L．
（2）某同學為了檢驗引起光化學煙霧的氣體成分（NO、CO、NO₂、HCHO、CH₃OH、CH₄等），查閱資料得知：Na₂O₂+2NO→2NaNO₂、Na₂O₂+2NO₂→2NaNO₃，于是取用a gM氣體與b g 氧氣混合后，用電火花不斷引燃，充分反應后，氣體通過足量Na₂O₂，Na₂O₂固體質量增加c g．
①若a=c，則M氣體的成分可能含有NO、CO、NO ₂ 、HCHO、CH ₃ OH．
②若2a=c，則M氣體可能是什么氣體？通過計算回答．

Answer 1

分析 （1）①設樣品中氧化鈉和過氧化鈉的物質的量分別是x和y，根據鈉、氧原子個數比為10：9.5可知，（2x+2y）：（x+2y）=10：9.5，解得y=9x，據此計算樣品中過氧化鈉的純度；
②7.64g樣品中過氧化鈉的質量是7.64g×91.9%=7.0g，所以過氧化鈉的物質的量是7.0g÷78g/mol=0.09mol，所以氧化鈉的物質的量是0.01mol．根據鈉原子守恒可知，溶液中氫氧化鈉的物質的量是0.09mol×2+0.01mol×2=0.2mol，所以溶液中OH-的濃度=0.2mol÷0.1L=2.00mol/L．
（2）①若a=c，這說明固體增加的質量就是氣體的質量，則根據方程式Na ₂ O ₂ +2NO→2NaNO ₂、Na ₂ O ₂+2NO ₂→2NaNO ₃ 可知，氣體可能含有NO、NO ₂ ．又因為CO+Na ₂ O ₂→Na ₂ CO ₃ 、H ₂+Na ₂ O ₂ →2NaOH，這說明氣體的組成只要滿足（CO）n（H ₂ ）m即可保證燃燒后的氣體通過過氧化鈉時，過氧化鈉增加的質量就是氣體的質量，因此氣體還可能含有CO、HCHO、CH ₃ OH．
②若2a=c，這說明固體增加的質量是氣體質量的2倍，因此最終參加反應的氧氣的質量恰好等于氣體的質量．根據方程式2CnHmOz+（m+2n）Na ₂ O ₂ +（n-z） O ₂ →2mNaOH+2nNa ₂ CO ₃ 可知，24n+2m+32z=32n-32z，解得4n=m+32z，所以只有當n=1、m=4、z=0時成立，即該氣體是甲烷．

解答 解：（1）①設樣品中氧化鈉和過氧化鈉的物質的量分別是x和y，
根據鈉、氧原子個數比為10：9.5可知，
（2x+2y）：（x+2y）=10：9.5，解得y=9x，所以樣品中過氧化鈉的純度是$\frac{78y}{78y+62x}$×100%=91.9%，
故答案為：91.9%；
②7.64g樣品中過氧化鈉的質量是7.64g×91.9%=7.0g，所以過氧化鈉的物質的量是$\frac{7.0g}{78g/mol}$=0.09mol，
所以氧化鈉的物質的量是0.01mol，
根據鈉原子守恒可知，溶液中氫氧化鈉的物質的量是0.09mol×2+0.01mol×2=0.2mol，
所以溶液中OH ^- 的濃度=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2.00mol/L，故答案為：2.00mol/L；
（2）①若a=c，這說明固體增加的質量就是氣體的質量，則根據方程式Na ₂ O ₂ +2NO→2NaNO ₂、Na ₂ O ₂+2NO ₂→2NaNO ₃ 可知，
氣體可能含有NO、NO ₂ ，又因為CO+Na ₂ O ₂→Na ₂ CO ₃ 、H ₂+Na ₂ O ₂ →2NaOH，這說明氣體的組成只要滿足（CO）n（H ₂ ）m即可保證燃燒后的氣體通過過氧化鈉時，過氧化鈉增加的質量就是氣體的質量，因此氣體還可能含有CO、HCHO、CH ₃ OH，
故答案為：NO、CO、NO ₂ 、HCHO、CH ₃ OH；
②若2a=c，這說明固體增加的質量是氣體質量的2倍，因此最終參加反應的氧氣的質量恰好等于氣體的質量，
根據方程式2CnHmOz+（m+2n）Na ₂ O ₂ +（n-z） O ₂ →2mNaOH+2nNa ₂ CO ₃ 可知，
24n+2m+32z=32n-32z，
解得4n=m+32z，
所以只有當n=1、m=4、z=0時成立，
即該氣體是甲烷，
答：M氣體可能是CH₄．

點評 本題考查了物質性質和反應定量關系的計算分析，主要是通式的理解應用，物質性質是解題關鍵，題目難度較大．