Question

15．鈉及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用．完成下列計算：
（1）鈉鋁合金可作核反應堆的載熱介質．取1.46g的鈉鋁合金放入水中，合金全部溶解，放出1.12L氫氣（標準狀況），則該鈉鋁合金的化學式為Na₂Al．
（2）NaCN是一種劇毒的化工原料，可用雙氧水處理含NaCN的廢液，發(fā)生反應的方程式為：NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃．若處理含NaCN 4.90g的廢液，需用15%的H₂O₂21.65mL．（已知15% H₂O₂的密度是1.047g/mL）（保留2位小數）
（3）向100mL NaOH溶液中通入一定量的CO₂氣體，充分反應后得到溶液A，再向A中逐滴加入0.2mol/L的鹽酸，產生CO₂的體積與所加鹽酸體積之間關系如圖所示．試計算溶液A的溶質成份及其物質的量．
（4）常溫下，稱取不同氫氧化鈉樣品溶于水，加鹽酸中和至pH=7，然后將溶液蒸干得氯化鈉晶體，蒸干過程中產品無損失．

	氫氧化鈉質量（g）	氯化鈉質量（g）
①	2.40	3.51
②	2.32	2.34
③	3.48	3.51

上述實驗①②③所用氫氧化鈉均不含雜質，且實驗數據可靠．通過計算，分析和比較上表3組數據，給出結論．

Answer 1

分析 （1）設Na、Al的物質的量分別為x、y，n（H₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，結合電子守恒及質量關系計算；
（2）由NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃可知，49gNaCN恰好與34gH₂O₂反應，結合V=$\frac{m}{ρ}$計算；
（3）當向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO₂氣體25mL時，可能發(fā)生的反應有：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O或NaOH+CO₂═NaHCO₃兩種可能的情況，通過圖象關系，當向溶液中加鹽酸的體積25mL時，無氣體出現，說明此段內發(fā)生了如下反應：HCl+Na₂CO₃═NaHCO₃+NaCl，在加鹽酸時產生氣體，發(fā)生NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl，結合反應及圖中數據計算；
（4）根據n=$\frac{m}{M}$計算各組實驗中NaCl的物質的量，進而確定氫氧化鈉的物質的量，再根據M=$\frac{m}{n}$計算各組氫氧化鈉樣品的摩爾質量，據此確定是否含有結晶水，確定樣品組成進而得出結論．

解答 解：（1）Na、Al的物質的量分別為x、y，n（H₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，則
$\left\{\begin{array}{l}{23x+27y=1.46}\\{x+3y=0.05×2×（1-0）}\end{array}\right.$，
解得x=0.04mol，y=0.02mol，
則Na、Al原子個數比為1：2，合金的化學式為Na₂Al，
故答案為：Na₂Al；
（2）由NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃可知，49gNaCN恰好與34gH₂O₂反應，則處理含NaCN 4.90g的廢液，需用15%的H₂O₂為$\frac{\frac{3.4g}{15%}}{1.047g/mL}$=21.65 mL，
故答案為：21.65；
（3）向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO₂氣體25mL時，可能發(fā)生的反應有：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O或NaOH+CO₂═NaHCO₃兩種可能的情況，通過圖象關系，當向溶液中加鹽酸的體積25mL時，無氣體出現，說明此段內發(fā)生了如下反應：
HCl+Na₂CO₃═NaHCO₃+NaCl，在加鹽酸時產生氣體，根據當加鹽酸反應完畢時，消耗鹽酸100mL，溶液中有則有 Na₂CO₃ xmol，生成 NaHCO₃ mmol      
        Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl
      1mol    1mol    1mol
    x  0.025L×0.2mol/L   mmol
解得：x=0.005mol，m=0.005mol
設75mL鹽酸反應的NaHCO₃的物質的量ymol，則有
          NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl 
           1mol   1mol     
           ymol  0.075L×0.2mol/L
解得：y=0.015mol，
則A中含Na₂CO₃ 0.005mol，NaHCO₃為0.015mol-0.005mol=0.01mol，
答：溶液A的溶質成份及其物質的量為NaHCO₃：0.01 mol、Na₂CO₃：0.005 mol；
（4）實驗①中NaCl的物質的量為$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質量為$\frac{2.4g}{0.06mol}$=40g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品為NaOH；
實驗②中NaCl的物質的量=$\frac{2.34g}{58.5g/mol}$=0.04mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質的量為0.04mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質量=$\frac{2.32g}{0.04mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結晶水，結晶水數目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應是NaOH．H₂O；
實驗③中NaCl的物質的量為$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質量=$\frac{3.48g}{0.06mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結晶水，結晶水數目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應是NaOH．H₂O，
由上述分析，可得出結論：實驗①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實驗②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O，
答：可得出結論：實驗①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實驗②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應計算及化學反應方程式的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的反應及電子守恒、原子守恒法為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度不大．