Question

在隔絕空氣的條件下，某同學將一塊部分被氧化的鈉塊用一張已除去氧化膜、并用針刺一些小孔的鋁箔包好，然后放入盛滿水且倒置于水槽中的容器內．待鈉塊反應完全后，在容器中僅收集到1.12L氫氣（標準狀況），此時測得鋁箔質量比反應前減少了0.27g，水槽和容器內溶液的總體積為2.0L，溶液中NaOH的濃度為0.050mol?L^-1（忽略溶液中離子的水解和溶解的氫氣的量）．
（1）寫出該實驗中發生反應的化學方程式：

 

（2）試通過計算確定該鈉塊中鈉元素的質量分數為

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）部分被氧化的鈉用除去氧化膜并用針刺一些小孔的鋁箔包好放入水中，氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉，鈉與水反應生成氫氧化鈉與氫氣，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；
（2）反應的有關方程式為：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根據鋁的質量可計算出鋁與NaOH反應生成的氫氣的物質的量，根據氫氣的體積可計算出與水反應的Na的物質的量，從電子守恒和Na元素質量守恒的角度列式解答．

解答： 解：（1）部分被氧化的鈉用除去氧化膜并用針刺一些小孔的鋁箔包好放入水中，氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉，鈉與水反應生成氫氧化鈉與氫氣，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應方程式為：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑、Na₂O+H₂O=2NaOH、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）發生反應：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
n（余NaOH）=2.0 L×0.05 mol?L^-1=0.1 mol，
n（H₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05 mol，
n（NaAlO₂）=n（Al）=

0.27mol

27g/mol

=0.01 mol，
由電子守恒知：n（Na）+3n（Al）=2n（H₂）
即：n（Na）+3×0.01 mol=2×0.05 mol，解得：n（Na）=0.07 mol，
由鈉守恒知：n（NaAlO₂）+n（NaOH）=n（Na）+2n（Na₂O）
即：0.01 mol+0.1 mol=0.07 mol+2n（Na₂O），
得：n（Na₂O）=0.02 mol，
w（Na）=

(0.07mol+2×0.02mol)×23g/mol

0.07mol×23g/mol+0.02mol×62g/mol

×100%≈89%，
故答案為：89%．

點評：本題考查鈉的性質以及混合物的計算等，過程比較復雜，解題時注意從守恒的角度計算，可以利用方程式計算，題目難度中等．