《碱金属》典型计算题例析
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高三化学 有关碱金属计算题的解答方法例谈一、守恒法。
包括质量守恒、电荷守恒、原子个数守恒、得失电子守恒等,是化学计算最主要、最常见的理论根据。
例1. Na O 2和Na O 22的混合物70g ,放入98g 水里充分反应后,所得溶液中NaOH 的质量分数为50%,则原混合物中Na O 2的质量是( )A. 30gB. 31gC. 32gD. 39g解析:反应的化学方程式是:设原混合物中的Na O 2质量为x ,根据Na +质量守恒有: 解得:x g =31选B二、差量法。
寻找反应物和生成物的差量,然后根据该差量与所求量之间的关系列式求解。
例2. 将a g Na O 22加入到93.8 g 水中,完全反应后溶液质量为100g ,则该溶液的质量分数为( )A. 4%B. 4.2%C. 8%D. 12%解析:设该溶液中含NaOH 的质量为x ,反应后溶液质量增加为10093862g g g -=..2242222Na O H O NaOH O +=+↑ 溶液质量增加 36 160 124 x 6.2g 则()ωNaOH g g=⨯=8100100%8% 选C三、关系式法。
根据化学方程式,从多步反应中找出相关物质的直接数量关系列式求解。
例3. 6.9g 金属钠在空气中充分燃烧,将燃烧产物投入足量水中,放出气体的质量是( )A. 1.6gB. 2.0gC. 2.4gD.2.8g解析:燃烧产物是Na O 22,放出气体是O 2。
设放出O 2质量为x ,据化学方程式有关系式42Na O ~92 326.9g x解得:x g =24.选C四、极值讨论法。
根据题意设定两个极端情景,如:“全部发生第一步反应或全部发生第二步反应”、“全都是甲或全部是乙”、某物质“完全耗尽或完全没有发生反应”等。
由两个极端情景得出两个极值(极大值和极小值)。
正确答案必定在两个极值之间。
例4. 某碱金属R 与其氧化物R O 2的混合物2.16g ,跟足量水充分反应后,将所得溶液蒸干,得固体3.2g ,由此判定金属R 是( )A. 锂B. 钠C. 钾D. 铷 解析:设所得固体为ROH ,又设R 的相对原子质量为x ,分以下两种极端情况进行讨论。
有关碱金属元素的计算问题一、碱金属的计算:碱金属的计算主要包括单质与水、酸反应的计算问题。
【例题1】等质量的Na、Fe、Zn各投入盛有含相同质量氯化氢的盐酸中,充分反应后放出氢气的质量是( D )。
A、Zn > Fe > NaB、Na > Fe > ZnC、Na=Fe=ZnD、Na放出的H2一定不比其它两种少【析解】本题在解答时要注意两个问题:一是金属与酸的反应谁过量;二是若金属钠过量,过量的Na还能与水反应放出H2。
故(1)、当酸过量时,金属均完全反应,产生的H2量由金属决定。
而等质量的Na、Fe、Zn在反应中失去的电子数依次减少,所以,产生的H2量的大小关系为:Na>Fe>Zn 。
(2)、当金属都过量时,产生的H2量由酸决定。
而酸提供的氢离子的量相等,但过量的金属钠还能与水反应,所以,产生的H2量的大小关系为:Na>Fe=Zn 。
(3)、当Na和Fe过量而Zn不足时,产生的H2量的大小关系为:Na>Fe>Zn 。
综上所述,正确答案为 D 。
【例题2】碱金属溶于汞可形成较强还原性的―汞齐‖。
取某碱金属的汞齐4.6g投入足量水中产生标况下的气体2.24L,并得到密度为ρg/cm3的溶液1L,则该溶液中的溶质质量分数为( C )A、1.12/ρ%B、0.8/ρ%C、0.48/ρ%D、0.24/ρ%(析解)由于汞与水不反应,所以最终得到的溶液必为碱金属的氢氧化物的溶液,欲求所得溶液的质量分数,则必须知道是哪种碱金属,故本题的关键是确定组成汞齐的碱金属种类。
我们可以用极限思维进行分析判断。
汞齐投入水发生的反应为 2 M + 2 H2O = 2 MOH + H2↑,故有n(M) = 2 n(H2) = 2 x 2.24L/22.4L/mol = 0.2 mol设4.6g汞齐全部由碱金属组成,则碱金属的摩尔质量为< 4.6g/0.2mol=23g/mol。
巧解碱金属计算题五法一、关系式法例1. 46g金属钠在空气中充分燃烧得到淡黄色粉末,该粉末跟水充分反响放出气体的体积〔标准状况〕是〔〕A. B.C. D.解析:由反响的化学方程式和,可得关系式:,那么,解得:。
帮答案为B。
二、差量法例2. 碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠。
现加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量削减了,那么原混合物中碳酸钠的质量为〔〕A. gB.C. D.解析:设混合物中的质量为,那么:62,解得:=,从而得。
故答案为C。
三、极端假设法例3. 向含的溶液中通入确定量的后,将得到的溶液留神蒸干,称得无水物的质量为,那么该无水物中确定含有的物质是〔〕A. B.C. D.解析:假设8.0g〔即〕没有参与反响,那么得到;假设全部生成,依照守恒得:,那么;假设全部生成,依照守恒得:,那么。
从而可知,无水物中确定含有的物质是。
故答案为A。
四、平均值法例4. 铷〔Rb〕和另一种碱金属〔M〕的合金与水充分反响后生成氢气〔标准状况〕,那么另一种碱金属是〔〕A. LiB. NaC. KD. Cs解析:设合金的平均相对原子质量为A r。
由碱金属〔M〕与水反响的化学方程式的通式得,,解得:。
因Rb的相对原子质量〔为85.5〕大于23,依照平均值原理可知,另一种碱金属的相对原子质量必小于23,而只有Li的相对原子质量〔为7〕小于23,那么另一种碱金属为Li。
故答案为A。
五、元素守恒法例5. 向溶液中通入〔标准状况〕的,计算所得溶液中含有的和的物质的量。
解析:设溶液中和的物质的量分别为和,依照反响前后C原子和的物质的量守恒可得:解得:。
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典例剖析经典例题基本概念题本节知识的基本概念题主要包括:碱金属性质的正误判断;碱金属及其化合物有关性质的比较;鉴别、计算及相关实验问题.例1 下列关于铯及其化合物的说法中,不正确的是 ( )A.氢氧化铯是一种强碱,易溶于水B.铯与水或与酸剧烈反应,都能生成氢气C.碳酸铯用酒精灯加热可以生成氧化铯和CO2D.硫酸铯、碳酸铯、硝酸铯都易溶于水〔分析〕铯是碱金属中最活泼的金属元素,其金属性最强,所以CsOH肯定为强碱且易溶于水,铯单质与水或酸都能剧烈反应放出H2;碱金属的碳酸盐(正盐)的热稳定性都较好,用酒精灯加热不会发生分解;同钠盐一样,铯盐中的绝大多数也都易溶于水.答案:C例2 下列物质性质的比较中,正确的是 ( )A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3>H2CO3B.熔点:K>Na>LiC.溶解性:NaHCO3>Na2CO3D.氧化性:Li+>Na+>K+〔分析〕 A中碳酸盐的热稳定性一般的顺序为正盐>酸式盐>碳酸,故A正确;D中碱金属的熔点随核电荷数增加逐渐下降;C中碱金属的碳酸盐的溶解性比其酸式盐要强,这与碱土金属恰好相反;D随着金属性的增强,碱金属离子的氧化性逐渐减弱.答案:AD例3 焰色反应每次实验都要用试剂洗净铂丝,这种试剂是 ( )A.Na2CO3溶液B.NaOH溶液C.硫酸溶液D.稀盐酸〔分析〕洗涤铂丝应选用盐酸,因为金属的硫酸盐的沸点比盐酸盐要高,金属氯化物在灼烧时易汽化而挥发.答案:D例4 钠、钾和铯都是碱金属,下列有关叙述中,不正确的是 ( )A.在一般的实验条件下做铯与水反应的实验是很危险的B.氢氧化铯是强碱,其碱性比氢氧化钾强C.由于钠钾合金具有比钠、钾更强的还原性,故用钠钾合金作原子反应堆的导热剂D.将钠钾合金与煤油混合,液体明显分为两层〔分析〕铯遇水就会立即燃烧,甚至爆炸,在一般实验条件下做铯与水反应的实验确实有危险;根据碱金属元素的原子结构特点及性质的相似性和递变性可知,氢氧化铯的碱性比氢氧化钾的碱性强;钠钾合金用作导热剂,是利用了其导热性,而不是利用其还原性;钠、钾均不溶于煤油,钠钾合金也不溶于煤油.答案:C基础知识应用题本节知识的基础应用主要包括:碱金属性质的递变性和相似性的应用;利用碱金属的化学性质进行有关计算;利用物质的性质进行除杂实验. 例5 下列物质在自然界中存在的是 ( ) A.KNO 3 B.KOH C.K 2O 2 D.K〔分析〕 在自然界中存在的物质应该不与空气中的物质发生反应,而KOH 、 K 2O 2、K 都会与空气中的物质反应,最终转化为K 2CO 3. 答案:A例6 取3.45g 某碱金属使之与适量的硫磺反应,得化合物5.85g ,该碱金属是 ( ) A.Li B.Na C.K D.Rb〔分析〕 已知碱金属与硫磺反应的化学方程式为(R 代表碱金属):2R+S △= R 2S ,又知参加反应的碱金属的质量为3.45 g ,参加反应的硫磺的质量为5.85 g-3.45g =2.40g ,因此可应用化学方程式计算法求出碱金属的相对原子质量,再据此确定答案.参加反应的硫磺的质量为5.85 g-3.45 g =2.40g. 设碱金属的相对原子质量为x ,则 2R+S ∆=R 2S 2x 32 3.45g 2.40g x=.23240.23245.3=⨯⨯g该碱金属是钠. 答案:B例7 碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,下列对其性质的预测中,错误的是 ( ) A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径B.它的氢氧化物的化学式为FrOH ,是一种极强的碱C.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr 2O 的氧化物D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸〔分析〕 −−−−→−rLiNaKRbCsF 原子半径逐渐增大 与水反应越来越剧烈 对应碱的碱性越来越强 与氧化合的产物越来越复杂 答案:C例8 下列各项洗涤措施中,正确的是 ( ) A.用稀硫酸溶液洗去铜片表面的氧化铜 B.用稀硫酸洗涤做焰色反应实验的铂丝 C.用水洗去沾在人的皮肤上的浓硫酸 D.用盐酸洗去沾在人的皮肤上的苛性钠溶液〔分析〕 A 正确,理由是CuO 和H 2SO 4反应生成H 2O 和CuSO 4,CuSO 4易溶于水,而Cu 和稀H 2SO 4不反应;B 不正确,这样的铀丝应该用盐酸洗涤;C 不正确,理由是浓硫酸溶于水放出大量的热,会使皮肤的伤势加重;D 不正确,理由是NaOH 和HCl 反应放出热量,并且盐酸也能腐蚀人的皮肤,会使皮肤的伤势加重.答案:A综合应用题本节知识的综合应用主要包括:与质量分数有关的综合应用;与特殊的计算技巧相结合的综合应用;与实验相结合的综合应用.例9 有一瓶不饱和的NaOH 溶液,将其分为四等份,现向这四份溶液中分别加入;①Na ;②Na 2O ;③Na 2O 2;④NaOH.使之转变为饱和溶液.则加入的四种物质中,所需质量最小的是______(填序号).〔分析〕 首先应仔细分析题意,欲使不饱和溶液转化为饱和溶液,实质上就是在等质量的水中,加入上述四种物质,使之成为NaOH 的饱和溶液.而上述四种物质在与水作用的过程中,应考虑溶解过程中的溶质的转化及总质量的亏损等情形,具体情况列表如下:反应溶质质量增加幅度总质量的变化 Na 2Na+2H 2O=2NaOH+H 2↑ 40/23 略有减小 Na 2O Na 2O+H 2O=2NaOH 40/31 不变 Na 2O 2 2Na 2O 2+2H 2O=4NaOH+O 2↑40/39 有所减小 NaOH溶解过程1不变若设想在一定质量的水中(m g),使生成的氢氧化钠均达到饱和(饱和溶液中溶质的质量分数为a),则所加入的上述四种物质的质量(x g),可由下列方程求解:a xx m x =-+2312340①Na a xm x =+3140O ②Na 2 axx m x x=-+3983940O Na ③22a =+xm x④NaOH所以加入四种物质的质量:①<②<③<④. 答案:①[说明] 倘若我们将上述分析的结果,表示在相应的坐标系中,即以加入的上述四种物质的质量为横坐标,以形成的溶液中溶质的质量分数为纵坐标,可得如图2-19所示的曲线. 在此基础上加以分析就可知道.对上述四种物质在溶于水形成NaOH 溶液的过程中所表现出的性质的差异的研究,一般可从以下两个方面进行: a.加入等质量的四种物质于等质量的水中所形成的溶液中溶质所占的质量分数的高低顺序;b.在等质量的水中,加入四种物质后.形成的溶液中溶质所占的质量分数相等,所加入的四种物质的质量的大小顺序.这样,我们可以较为明确地感受到,以同一基本原理为基础,可以产生形式多变的习题.因而在完成习题的过程中,重要的不仅是要得出相应的结论,而且应通过我们主动的思考和研究,对所学的相关内容有较为完整的认识和理解.例10 取5.4g由某碱金属R及其氧化物R2O组成的混合物.该混合物与足量的水反应.反应完毕.蒸发反应后得到的溶液。
碱金属有关计算一、采用极值法,巧解连续反应问题例:往400ml 0.5mol/L NaOH溶液中通入一定量H2S气体,然后在低温下蒸发溶液,得白色固体A 7.92克,推测白色固体A所有可能组成及其质量。
二、巧妙假设速解NaHCO3失重问题——终端假设例:18.4g NaHCO3和NaOH的固体混合物在密闭容器中加热至约250℃,经充分反应后,排出气体,冷却,称得固体质量16.6g,求原混合物中NaOH的质量?(对于NaHCO3与NaOH固体混合强烈引起失重问题,关键是判断NaHCO3是否过量。
)三、碱金属单质及氧化物与水反应例:某碱金属及其氧化物的混合物2克,与水完全反应后生成3克碱,则此碱金属是什么?(此题难在数据不足,按常规难求,否则需逐一代入,但按极端法利用平均值满足“—大—小”)四、Na2O2与混合气体反应1、与CO2、H2O (g)反应例:100℃时,3.88g气体A与足量Na2O2完全反应,放出O2,且固体的质量增加了2.28g,试推断A 是什么气体?[联系已学知识可推知与Na2O2反应,且放出O2的气体A可能是CO2或H2O (g)或CO2和H2O (g)]2、与CO、H2反应例:某种CO和H2的混合气体,其密度为相同条件下O2密度的1/2,将3.2g这种混合气充入一盛有足量Na2O2的密闭容器,再通过过量O2,并用电火花点燃使其充分反应,最后容器中固体的质量增加了:。
3、与CO2、CO反应(CO2、H2)在标准状况下,将CO、CO2的混合气体(密度为1.42g/L)充入盛有足量Na2O2的密闭容器里,容器的容积(不讨Na2O2的体积)为2.24L。
然后用电火花不断引燃容器的气体,直到所有反应完全,试求出:(1)反应前CO和CO2的体积比?(2)反应完全后,容器中存在的生成物是什么?各几克?练习:CO和CO2混合气体AL,通入装有足量Na2O2的密闭容器中反应,同时用电火花间断点燃,直至完全反应,剩余BL(气体体积均在相同条件下测定),则原混合气体中CO、CO2的体积比是多少?4、与CO2、NO反应例:把x mlCO2通入足量的Na2O2后,再与YmlNO混合,且x与y之和为30ml,充分反应后,同温同压下气体总体积缩小为15ml,则x:y为5、与C x H y (g)、O2不完全反应(生成CO)例:将某气态烃在5倍体积的纯氧中燃烧,产物通过足量Na2O2,并在电火花连续作用下充分反应,生成气体体积缩小到燃烧后产物体积的3/8。
碱金属习题解析几例例1: 一小块金属钠长期放置在空气中最后变成: ( C )(A)NaOH (B)Na2CO3·10H2O (C)Na2CO3(D)NaHCO3O2 H2O H2O CO2蒸发风化Na─→Na2O─→NaOH─→NaOH溶液─→Na2CO3溶液─→Na2CO3·10H2O─→Na2CO3①②③ ④⑤ ⑥例2. 1molNa218O2与1molCO2充分反应, 下列说法正确的是( D )(A)生成碳酸钠的质量为106g(B)生成氧气的体积为11.2L(C)生成的氧气中, 1mol该氧气含有18mol中子(D)电子转移的数目约为6.02×1023个解:2CO2 +2Na2O2==2Na2CO3+O2①2CO+O2 ==2CO2②CO+Na2O2==2Na2CO3③2H2O+2Na2O2==4NaOH+2O2④2H2 +O2==2H2O⑤H 2+Na2O2==2NaOH ⑥例3. 2.1g平均分子量为7.2的CO和H2组成的混和气体与足量O2充分燃烧后, 立即通入足量的Na2O2固体中, 固体的质量增加( A )(A)2.1g (B)3.6g (C)7.2g (D)无法求出例4: 某碱金属M及其氧化物(M20)组成的混和物13.3g, 加足量水充分反应后的溶液经蒸发结晶, 得干燥固体16.8g,求该混和物的成分及其质量。
解: 设碱金属的相对原子量为a(1)假设13.3克全为碱金属,由碱金属元素守恒得:13.3/a=16.8/(a+17)解得 a==64.6 (极大值)(2)设13.3克全为碱金属氧化物,同样由碱金属元素守恒得:13.3´ 2/(2a+16)=16.8/(a+17)解得 a=26.2(极小值)该碱金属的原子量应介于26.2与64.6之间,由原子量表可知,原子量为39的K符合题意。
所以碱金属为K,其氧化物为氧化钾。
O的质量分别为X和y,得 x + y = 13.3⑶设混和物中含K和K2解之得X==3.9g──KOy==9.4g──K2答:该混和物中含K3.9g, KO9.4g2。
钠的化合物一、过氧化物的性质1、过氧化钠的结构特点:过氧化钠是离子化合物,阴离子是过氧根(O22-),其中氧元素的化合价为-1价,因此过氧化钠既有氧化性又有还原性,而以氧化性为主,是强氧化剂。
2、过氧化钠不是碱性氧化物:碱性氧化物的定义是:当和酸反应只生成盐和水的氧化物。
而过氧化钠与酸反应除了生成盐和水以外,还有氧气生成。
例如:2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑3、过氧化钠的氧化性和还原性:过氧化钠中,杨元素的化合价为-1价,当作氧化剂时,氧元素降至-2价;当作还原剂时,氧元素的化合价为0价。
⑴作氧化剂:Na2O2+SO2=Na2SO4在碱性条件下可以氧化一些中强氧化性物质。
例:Na2O2+MnO2=Na2MnO4⑵作还原剂:即遇到强氧化剂时,Na2O2被氧化。
⑶歧化反应a、与水反应b、与酸反应c、与CO2反应2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2↑这类反应的实质是过氧化钠先与水作用生成过氧化氢,其后过氧化氢再分解产生氧气。
Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4=Na2SO4+H2O22H2O2=2H2O+O2↑4、过氧化物的漂白作用与氯气漂白作用类似,是不可逆过程,表现了过氧化钠的强氧化性。
的性质比较:二、NaCO和NaHCO的性质2、Na2CO3和NaHCO3在水中溶解性及电离Na2CO3和NaHCO3都溶于水,但NaHCO3在水中的溶解度较小,这与其它碳酸盐在水中的溶解性规律不同。
盐类在水中溶解性的一般规律是酸式盐的溶解性大于正盐的溶解性。
候德榜制碱法正是利用NaHCO3在水中溶解度小的性质,向饱和的氯化钠和氨的混合液中通路过量CO2,析出NaHCO3。
在水中的电离:NaCO3=2Na++CO32-NaHCO3=Na++HCO3-3、NaCO3和NaHCO3与酸反应:NaHCO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3与酸反应剧烈得多,消耗的酸少(泡沫灭火器中盛有NaHCO3)CO2气体逸出;Na2CO3溶液中开始无气体逸出,加酸至一定量以后才有CO2气体产生。
《专题讲解》碱金属计算题类型及解题思路郓城一中(274700)刘贵银一、碱金属单质及化合物与水反应的计算【例一】将70g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98g水充分反应后,所得NaOH溶液的质量份数为50%。
试写出过氧化钠和氧化钠跟水反应的化学方程式。
并计算原混合物中过氧化钠和氧化钠的质量。
析:本题是高考题,涉及反应:Na2O+H20=2NaOH ;2Na2O2+2H20=4NaOH+O2(从中可以看出对课本上的根本反应一定要熟悉掌握)(有的同学可能对此题先作判断,但对于此题却没有必要:因最后题干中叙述反应后为水溶液,所以原反应混合物肯定完全反应。
)设原混合物中过氧化钠和氧化钠的物质的量分别为x、y,由题意可知:(2x+2y)×40g/mol=50%98g+70g—32g/mol×0.5x78g/molx+62g/moly =70gx=0.5mol y=0.5mol所以mNa2O2= 39g mNa2O=31g( 列式一定要规范; 另外平时一定要注意计算能力的培养)【有关练习】将1.15g钠放入水中,使100个水分子中溶有一个钠离子,则原来水的质量是90.9g注: 本题属于另一类此方面的计算题但难度不大, 做题时一定要抓住原水的走向:反应剩余.然后再根据有关量进行计算.【讨论提高】已知相对原子质量:Li 6.9,Na23,K39,Rb85.今有某碱金属M及其氧化物M2O 组成的混合物10.8g,加足量水充分反应后,溶液经过蒸发和干燥得固体16g.据此可确定碱金属M是---------------- ()A、LiB、NaC、KD、Rb此题难度较大,可通过相互讨论完成, 可采用极端假设的数学解题方法(假设全部是单质或全部是氧化物从而求出M的式量范围.二、CO2、SO2等与NaOH溶液的反应【例二】将3.36L(标准状况下)CO2通入200mL1mol/L的NaOH溶液中,气体全部吸收后,生成的盐的成分是什么?本题可通过开放式完成!!(一)、分步计算1.按以下两个方程式求解(生成碳酸钠后二氧化碳过量)2NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O反应前0.2mol 0.15mol 0反应后0 0.05 mol 0.1 molNa2CO3 + H2O + CO2= 2NaHCO3反应前0.1mol 0.05mol 0反应后0.05mol 0 0.1mol所以反应后为Na2CO3和NaHCO3的混合物。
《碱金属》典型计算题例析碱金属元素是中学化学中最为重要的一族金属元素,以钠为代表的碱金属有关计算问题非常典型,是高中毕业会考及高考的常见考点,不仅计算过程复杂,而且计算难度也相当大,但理解了碱金属元素及其化合物之间内在的量的关系,掌握了有关计算的方法,也可以化难为易。
例1.加热NH4CO3固体,使产物维持气态:⑴若混合气依次通过足量Na2O2、浓硫酸,分别增重a1 g、b1 g;⑵若混合气依次通过足量的浓硫酸、Na2O2,分别增重b2 g、a2 g。
则a1、b1 、a2、b2从大到小的关系为。
解析:这一道综合应用CO2、H2O与Na2O2反应量的关系来解决问题的计算题。
采取抽象数据具体化的原则,设所加热是为1 mol NH4HCO3固体,则分别产生1 molCO2、1 molH O、1 molNH。
根据有关化学反应方程式,则有下表:答案为:b2>a1>a2>b1。
小结:钠与钠的化合物在化学反应过程中的一些变化量,往往是化学计算中的重要依据,化学计算中采用这些数据,最为重要的价值在于不再需要根据化学方程式列式计算,而是直接利用有关量的变化进行简单的计算。
化学计算中常用的变化量为:⑴1 mol钠无论是与水反应,还是与酸反应,总会使溶液增重22 g,产生1 g氢气;⑵1 mol Na2O2无论是与水反应,还是与CO2反应,总是产生16 g氧气;⑶1 molNaOH与CO2反应,可生成Na2CO353 g或NaHCO384 g;⑷1 mol Na2O2加入水中,生成NaOH80 g,使溶液增重62 g;⑸1 mol H2O(l)通过足量的Na2O2,Na2O2固体增重2 g;⑹1 mol CO2通过足量的Na2O2,Na2O2固体增重28 g;⑺1 mol NaHCO3受热完全分解,质量必减少31 g。
练习1:强热3.24 g NaHCO3与Na2CO3固体混合物,充分反应后,得到固体残渣2.51 g,求混合物中Na2CO3的质量分数。
例2.Na2O2与NaHCO3混合物分为两等份,其中1份加入足量的盐酸,放出气体2.24 L(标准状况),将该气体通入另一份混合物中充分反应,气体体积变为2.016 L(标准状况),求混合物中Na2O2与NaHCO3的物质的量比。
解析:此题的解题依据是CO2与Na2O2反应前后的体积差。
已知将与盐酸反应生成的气体通过另一份固体时造成的体积差为0.224L(0.01 mol)。
⑴若通过另一份混合物时,2.24 L气体中CO2不足,根据体积差与CO2量的关系,原2.24 L气体中必含有0.02molCO2和0.08 molO2,进一步推出每一份固体混合物中含NaHCO30.02 mol ,含Na2O20.16 mol, 混合物中Na2O2与NaHCO3的物质的量比为8 :1。
⑵若通过另一份混合物时,2.24 L气体中CO2过量,根据体积差与Na2O2量的关系,原每一份混合物中必含Na2O20.02 mol,与盐酸反应时可产生0.01 molO2,原2.24 L混合气中必含CO20.09 mol,需0.09 molNaHCO3与盐酸反应产生。
答案为2 :9。
小结:Na2O2与CO2反应时除了发生某一状态物质的质量变化,反应前后的气体体积也发生变化,反应前后的体积差与质量关都可以作为特定条件下化学计算的依据。
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2气体体积或固体质量差2体积1体积1体积156 g 212 g 56 g2Na2O2 + 2H2O= 4NaOH+ O2固体质量差156 g 160 g 4 g也即反应前后体积每变化1体积,必有2体积CO2发生反应,也必然生成1体积O2,或反应前后气体的物质的量每减少1 mol,则必有2 molNa2O2和2 molCO2参加反应,必生成1 molO2和2 molNa2CO3。
练习2:100℃时,将38.8 g由CO2和水蒸气组成的混合气体跟足量的Na2O2反应,反应完全后固体的质量增加了22.8 g。
试求混合气体中CO2和水蒸气各多少克?例3.a gNa2O与b gNa2O2分别加入到相同质量的水中,所得的NaOH溶液的溶质质量分数相同。
则a :b= 。
解析:这一道对Na2O2与水反应本质进行考查的分析计算题,虽然此题属于已知量不能确定的字母题,但结果是确定的。
Na2O2与水反应的本质是Na2O2遇水后每两个氧原子中的一个将转变为气体从溶液中逸走,即等物质的量的Na2O2与Na2O遇水后生成的NaOH量相同,使溶液增重相同,在原水质量相同的情况下,所得NaOH溶液的溶质质量分数相同,等物质的量的Na2O与Na2O2的质量比为31 :39。
答案为a :b=31 :39。
小结:钠、钾的化合物在发生某些特定的反应时,一些有定量依据的定性结论的建立,也可以作为有关计算的依据。
常见的有:⑴Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应时,无论是固体质量一定,还是酸量一定,总是NaHCO3与酸反应产生的CO2多;⑵等物质的量Na与Mg、K与Ca分别与足量酸反应时,使溶液增得相等;⑶等物质的量的Na2O2与Na2O,加入到水中后产生的NaOH的量相同,溶液增得量也相同。
练习3:等物质的量的钾、钙,分别加入到盐酸溶液中,溶液分别增重A g和B g,则A、B的关系为。
例4.取a g某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好增加了a g。
下列物质中不能满足上述结果的是A .H 2B .COC .C 6H 12O 6D .C 12H 22O 11解析:这是一道2004年高考计算题,貌似计算,实则可推。
此题难度虽然较大,但弄清楚有关反应过程中的组成关系,只需要简单的判断即可求解。
CO −−→−燃烧CO 2−−−−−→−与过氧化钠反应“CO ”,H 2−−→−燃烧H 2O −−−−−→−与过氧化钠反应“H 2”,也即CO 、H 2燃烧所结合的氧在遇到Na 2O 2后又全部释放出来。
因此,凡符合题给条件又满足“H 2”、“CO ”、“CH 2O ”组成的物质都符合题意。
所以,答案为D 。
小结:H 2、CO 先燃烧再通过足量的Na 2O 2,相当于燃烧所结合的氧遇Na 2O 2又会全部“释放”出来,Na 2O 2的实际增重相当于原H 2与CO 的质量。
练习4:平均摩尔质量为7.2 g · mol -1的H 2、CO 的混合气体2.1 g ,与足量的氧气充分燃烧后,立即通入足量的Na 2O 2固体中,固体质量增重A .2.1 gB .3.6 gC .7.2 gD .无法判断例5.25.6 gKOH 、KHCO 3固体混合物,在密闭的容器中加热到250℃,经充分反应后排除气体冷却,剩余固体20.7 g ,求混合物中KOH 与KHCO 3的质量。
解析:这是一道难度很大的题,但了解了其中的反应原理,利用有关数据进行判断后,也可以化难为易。
此题可能发生两个反应:⑴KOH+KHCO 3△ K 2CO 3+H 2O ↑、⑵2KHCO 3 △K 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑,KHCO 3在两个平行反应中量的分配直接决定剩余固体的质量。
设以上两个反应按⑴、⑵的顺序进行,由KOH+KHCO 3 △K 2CO 3+H 2O ↑可知,56 gKOH 与100 gKHCO 3完全反应时,总质量必减少18 g ,根据6.257.206.25->15618可知KHCO 3过量,此题分别发生了反应⑴和反应⑵。
设25.6 g 混合物中含KOH x mol ,分解的KHCO 3 为y mol ,则有:⎩⎨⎧-=+=++7.206.2531186.25)(8440y x y x x 解得:⎩⎨⎧==mol y mol x 1.01.0,KOH 质量为5.6 g,KHCO 3质量为20 g 。
小结:对一定质量的KOH 与KHCO 3或NaHCO 3与NaOH 混合物在密闭容器中加热到高于100℃时,可以先行对反应的进程进行判断,然后根据判断结果进行计算。
以NaHCO 3与NaOH 混合物为例,设原混合物质量为m 1 g ,加热后剩余固体m 2 g ,则有: ⑴121m m m -=12418 NaHCO 3与NaOH 恰好反应,只发生NaHCO 3与NaOH 的反应; ⑵121m m m ->12418 NaHCO 3过量,NaHCO 3同时发生了分解和与NaOH 的反应; ⑶ 121m m m -<12418 NaOH 过量,只发生NaHCO 3与NaOH 的反应。
若固体混合物为KOH 与KHCO 3,判断的方式完全相同,只需将12418换成15618即可。
练习5:17.4 gNaOH 、NaHCO 3固体混合物,在密闭的容器中加热到250℃,经充分反应后排除气体冷却,剩余固体15.6 g ,求混合物中NaOH 与NaHCO 3的质量。
练习答案与提示:1、利用质量差除以31,直接求得NaHCO 3的物质的量,答案为38.9%;2、分别设CO 2、H 2O 各为x 、y mol ,根据38.8 g 和22.8 g 两个数据,利用差量关系列二元一次方程组解题,求得CO 235.2 g 、H 2O3.6 g 。
3、由于1 molK 和1 molCa 与水或酸反应时都增重38 g ,答案为39 :40。
4、Na 2O 2固体增重与混合气组成没有关系,直接确定答案为A 。
5、根据4.176.154.17 <12418,NaOH 过量,直接根据质量差 1.8 g 求出参加反应的NaHCO 3的质量为8.4 g ,NaOH 的质量为9 g 。