Question

16．已知CO₂和H₂O的混合物與Na₂O₂反應時是CO₂與Na₂O₂反應完后，H₂O再與Na₂O₂反應．現將a mol的Na₂O₂和bmolNaHCO₃固體混合后，在密閉容器中加熱到250℃，讓其充分反應，
（1）當剩余固體為Na₂CO₃，排出氣體為O₂，H₂O時，$\frac{a}{b}$的值為$\frac{1}{2}$．
（2）當剩余固體為Na₂CO₃，NaOH，排出氣體為O₂，H₂O時，$\frac{a}{b}$的值為$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$．
（3）當$\frac{a}{b}＞1$時，剩余固體為Na₂CO₃，排出氣體為O₂．
（4）當排出的O₂和H₂O為等物質的量時，則$\frac{a}{b}$的值為$\frac{2}{3}$．

Answer 1

分析 此題實質上是分析發生的連續反應的分段情況．
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂   ①
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ ②
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂  ③
當發生反應①、②且完全反應時，則有Na₂CO₃、H₂O和O₂，$\frac{a}{b}$=$\frac{1}{2}$；若Na₂O₂不足，則CO₂有剩余，則$\frac{a}{b}$＜$\frac{1}{2}$．
當發生反應①、②、③且完全反應時，a=b，$\frac{a}{b}$=1，有Na₂CO₃、NaOH和O₂；若Na₂O₂不足以與水完全反應，則水蒸氣有剩余，$\frac{a}{b}$＜1；若Na₂O₂有剩余，則$\frac{a}{b}$＞1，由此分析解答．

解答 解：（1）當剩余固體只有碳酸鈉時，則過氧化鈉恰好和二氧化碳完全反應，發生的反應方程式為2NaHCO₃+Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Na₂CO₃+H₂O+$\frac{1}{2}$O₂，所以，$\frac{a}{b}$的值為$\frac{1}{2}$，故答案為：$\frac{1}{2}$；
（2）當剩余固體為Na₂CO₃、NaOH，排出氣體為O₂、H₂O時，由于有NaOH生成，所以有水與Na₂O₂反應．假設反應后無H₂O生成，將方程式①×2+②+③得：2NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2Na₂CO₃+2NaOH+O₂↑，由方程式可知此時$\frac{a}{b}=1$，因為有水生成，所以$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$，故答案為：$\frac{1}{2}＜\frac{a}{b}＜1$；
（3）當$\frac{a}{b}＞1$時，由（2）討論可知：剩余固體為Na₂CO₃、NaOH、Na₂O₂；排出氣體為O₂，故答案為：當剩余固體為Na₂CO₃，排出氣體為O₂；
（4）2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂   ①
       2                1   1
       b                $\frac{b}{2}$  $\frac{b}{2}$ 
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ ②
2       2          1
$\frac{b}{2}$      $\frac{b}{2}$         $\frac{b}{4}$                
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂  ③
2      2         1
 x     x         $\frac{x}{2}$       
排出的水為$\frac{b}{2}$-x，氧氣的量為 $\frac{b}{4}+\frac{x}{2}$，當排出的O₂和H₂O為等物質的量時，則
$\frac{b}{2}$-x=$\frac{b}{4}+\frac{x}{2}$，x=$\frac{b}{6}$，所以a=$\frac{4b}{6}$，所以$\frac{a}{b}$=$\frac{\frac{4b}{6}}{b}$=$\frac{2}{3}$，故答案為：$\frac{2}{3}$．

點評 本題考查過氧化鈉與水和二氧化碳的反應、氧化還原反應、化學計算等知識點，屬于中等難度試題．