Question

10．將NaHCO₃和Na₂O₂的固體混合物置于密閉容器中加熱到250℃使其充分反應（保持250℃）．若反應物碳酸氫鈉和過氧化鈉的物質的量未知，充分反應后測得殘余固體有兩種物質組成，一種為amol，另一種為bmol，且a＞b，則原固體碳酸氫鈉的物質的量為amol，過氧化鈉的物質的量為$\frac{a+b}{2}$mol；密閉容器內(nèi)氣態(tài)生成物為O₂、H₂O，其物質的量為n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol、n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

Answer 1

分析 加熱發(fā)生：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后發(fā)生反應：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作過氧化鈉先與二氧化碳反應，然后再與水反應，可得過氧化鈉與碳酸氫鈉反應的總方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑．
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH及未反應的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固體為Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
根據(jù)碳元素守恒可知：n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃），根據(jù)鈉原子守恒：2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH）；
根據(jù)2Na₂O₂～O₂計算生成氧氣物質的量，再根據(jù)H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）．

解答 解：加熱發(fā)生反應：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，而后發(fā)生反應：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，可以看作過氧化鈉先與二氧化碳反應，然后再與水反應，可得過氧化鈉與碳酸氫鈉反應的總方程式：2NaHCO₃+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂↑+2NaOH，或4NaHCO₃+2Na₂O₂=4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O↑，
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）=1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜1：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH及未反應的Na₂O₂，且n（Na₂CO₃）=n（NaOH）；
若n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）≥2：1，所得固體為Na₂CO₃；
若1：1＜n（NaHCO₃）：n（Na₂O₂）＜2：1，所得固體為Na₂CO₃、NaOH，且n（Na₂CO₃）＞n（NaOH）；
綜上分析可知，反應后中固體的成份為Na₂CO₃、NaOH，且Na₂CO₃為amol，NaOH為bmol
綜上分析可知，反應后中固體的成份為Na₂CO₃、NaOH，且Na₂CO₃為amol，NaOH為bmol，
根據(jù)碳元素守恒可知，n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃）=amol，根據(jù)鈉原子守恒，2n（Na₂O₂）+n（NaHCO₃）=2n（Na₂CO₃）+n（NaOH），即2n（Na₂O₂）+amol=2amol+bmol，故n（Na₂O₂）=$\frac{a+b}{2}$mol；
根據(jù)2Na₂O₂～O₂可知，生成氧氣物質的量為$\frac{a+b}{2}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{a+b}{4}$mol，根據(jù)H原子守恒：2n（H₂O）=n（NaHCO₃）-n（NaOH）=（a-b）mol，故n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol，
故答案為：amol；$\frac{a+b}{2}$mol；O₂、H₂O；n（O₂）=$\frac{a+b}{4}$mol、n（H₂O）=$\frac{a-b}{2}$mol．

點評 本題考查混合物計算，題目難度較大，明確發(fā)生反應的實質為解答關鍵，注意利用總反應方程式進行分段分析解答，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．