Question

在隔绝空气的条件下，某同学将一块被氧化钠覆盖的钠块用一张刺有小孔的纯净铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内．待反应完全后，在容器中收集到1.12L H₂（标准状况，忽略溶解的氢气的量），测得铝箔质量比反应前减少了0.27g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0L，溶液中NaOH的浓度为0.050mol?L^-1． 试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数（精确0.1%）．

Answer 1

分析：反应的有关方程式为：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根据铝的质量可计算出铝与NaOH反应生成的氢气的物质的量，根据氢气的体积可计算出与水反应的Na的物质的量，从电子守恒和Na元素质量守恒的角度列式解答．

解答：解：由反应：Na₂O+H₂O=2NaOH，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
则：n（余NaOH）=2.0 L×0.05 mol?L^-1=0.1 mol，
n（H₂）=

1.12L

22.4L?L-1

=0.05 mol，
n（Al）=n（NaAlO₂）=

0.27g

27g?mol-1

=0.01 mol，
由电子守恒知：n（Na）+3n（Al）=2n（H₂）
即：n（Na）+3×0.01 mol=2×0.05 mol，得：n（Na）=0.07 mol，
由钠守恒知：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%≈88.8%．
答：该钠块中钠元素的质量分数为88.8%．

点评：本题考查混合物的计算，题目难度中等，解答本题时注意①有关化学方程式的书写，②注意从守恒的角度计算．