Question

11．如图所示测定Na₂O₂（含Na₂O杂质）纯度的实验装置，不同时间电子天平的读数如列表所示：

实验操作	时间/s	电子天平读数/g
烧杯+水		370.000
烧杯+水+样品	0	377.640
	30	376.920
	60	376.400
	90	376.200
	120	376.200

试计算样品中的质量分数，并估算最后溶液的pH．

Answer 1

分析 由表中数据可知，烧杯与水的总质量为370.000g，加入样品后（0s）总质量为377.640g，故样品的质量为377.640g-370.000g=7.64g，由90s、120s的总质量可知，反应完全后总质量减少377.640g-376.200g=1.44g，质量减少为生成氧气的质量，根据n=$\frac{m}{M}$，计算氧气的物质的量，由2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑中氧气的量进而计算样品中Na₂O₂的质量，并求其质量分数，并根据pH=-lgc（H⁺），据此进行计算；

解答 解：由表中数据可知，烧杯与水的总质量为370.000g，加入样品后（0s）总质量为377.640g，故样品的质量为377.640g-370.000g=7.64g，即m（Na₂O₂）+m（Na₂O）=7.64g①，
又因为90s、120s的总质量可知，反应完全后总质量减少377.640g-376.200g=1.44g，质量减少为生成氧气的质量，故n（O₂）=$\frac{m}{M}$=$\frac{1.44g}{32g/mol}$=0.045mol，
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
156                      4           1
m（Na₂O₂）    n（NaOH）0.045
则：m（Na₂O₂）=7.02g②，n（NaOH）=0.18mol，
w（Na₂O₂）=$\frac{7.02g}{7.64g}×100%$=91.9%，
将②代入①得m（Na₂O）=0.62g，
Na₂O+H₂O=2NaOH
62                   2
0.62                0.02
则n总（NaOH）=0.18+0.02=0.2mol，n（OH^-）=0.2mol，c（OH^-）=$\frac{0.2}{0.2}$=1mol/L，c（H⁺）=$\frac{Kw}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1}$=10^-14，pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-14=14．
答：样品中的质量分数为91.9%，估算最后溶液的pH为14．

点评 本题考查混合物的有关计算，正确书写方程式是本题解题的关键，本题题目难度中等．