Question

15．已知金屬鈉投入水中能發生反應2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑．如將2.3g鈉投入水中，充分反應．據此計算下列問題
①求生成的NaOH的物質的量．
②求生成的H₂的體積（標準狀況）．
③如反應后得到的溶液中Na⁺與水分子的個數比為1：100，則開始時所用的水的質量是多少克？

Answer 1

分析 n（Na）=$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，
①根據Na原子守恒計算生成的NaOH的物質的量；
②根據轉移電子守恒計算生成的H₂的體積（標準狀況）；
③如反應后得到的溶液中Na⁺與水分子的個數比為1：100，根據N=nN_A知，則鈉離子和溶液中水分子的物質的量之比為1：100，Na和水反應還消耗水，根據方程式知，消耗水的物質的量等于鈉的物質的量，據此計算開始時所用的水的質量．

解答 解：n（Na）=$\frac{2.3g}{23g/mol}$=0.1mol，
①根據Na原子守恒得生成n（NaOH）=n（Na）=0.1mol，答：生成NaOH的物質的量是0.1mol；
②該反應中鈉失去電子的物質的量等于生成氫氣得到電子的物質的量，根據轉移電子守恒得V（H₂）=$\frac{0.1mol×1}{2}×22.4L/mol$=1.12L，
答：生成氫氣的體積為1.12L；
③如反應后得到的溶液中Na⁺與水分子的個數比為1：100，根據N=nN_A知，則鈉離子和溶液中水分子的物質的量之比為1：100，所以溶液中還剩余n（H₂O）=100n（Na⁺）=100n（Na）=100×0.1mol=10mol；
Na和水反應還消耗水，根據方程式知，消耗水的物質的量等于鈉的物質的量，所以消耗n（H₂O）=n（Na）=0.1mol，則開始時所用n（H₂O）=（10+0.1）mol=10.1mol，其質量=10.1mol×18g/mol=181.8g，
答：開始時所用的水的質量是181.8g．

點評 本題考查化學方程式的有關計算，為高頻考點，明確各個物理量的關系式是解本題關鍵，注意原子守恒、轉移電子守恒的靈活運用，側重考查學生分析計算能力，注意③中易漏掉參加反應的水的質量，題目難度不大．