Question

14．将m mol Na₂O₂和n mol NaHCO₃固体混合物在密闭容器中加热到250℃，让其充分反应后排出气体．
 （1）分析m和n按不同比值进行反应时，容器内固体成分与排出气体成分的5种情况填写在下表中（设只有当CO₂与Na₂O₂反应完后，H₂O才与Na₂O₂反应）．

序号	$\frac{m}{n}$	固体成分	排出气体物质成分
①	＜$\frac{1}{2}$	Na2CO3
②	=$\frac{1}{2}$	Na2CO3	O2、H2O
③	$\frac{1}{2}$＜$\frac{m}{n}$＜1
④	=1
⑤	＞1	Na2CO3、NaOH、Na2O2

（2）当排出气体只含H₂O（g）和O₂两种成分且物质的量相等时，则原固体混合物中m：n=2：3．

Answer 1

分析 （1）将Na₂O₂和NaHCO₃固体混合物在密闭容器中加热到250℃，发生反应的原理是：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O↑+CO₂↑（i），
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂（ii），
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂（iii）据此讨论即可；
（2）根据消耗NaOH的总体积，结合在D点氢氧化钠与硝酸、铝铁离子的反应，可计算得出C点氢氧化钠溶液的体积．

解答 解：（1）①当$\frac{m}{n}$＜$\frac{1}{2}$时，发生反应（i）和（ii），此时生成二氧化碳气体不能全部被吸收，所以排出气体为O₂、H₂O和CO₂，故答案为：O₂、H₂O和CO₂；
②当$\frac{m}{n}$=$\frac{1}{2}$时，也只发生反应（i）和（ii），此时过氧化钠恰好与碳酸氢钠分解生成的二氧化碳全部反应，故剩余气体为氧气和水蒸气，故答案为：O₂、H₂O；
③当$\frac{1}{2}＜\frac{m}{n}＜1$时，发生反应（i）（ii）（iii），此时水部分反应，故固体物质为：Na₂CO₃，NaOH，气体成分为：O₂，H₂O，故答案为：Na₂CO₃，NaOH；O₂，H₂O；
④当$\frac{m}{n}$=1时，发生反应（i）（ii）（iii），此时水液恰好全部反应，故固体物质为：Na₂CO₃，NaOH，气体成分为：O₂，故答案为：Na₂CO₃，NaOH；O₂；
⑤当$\frac{m}{n}$＞1时，发生的化学反应为2NaHCO₃+2Na₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Na₂CO₃+2NaOH+O₂，过氧化钠有剩余，碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水完全反应，固体中含有Na₂CO₃、NaOH、Na₂O₂，排出气体为O₂，故答案为：O₂；
（2）2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂ ①
     2                 1    1
    n                  $\frac{1}{2}$n   $\frac{1}{2}$n
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ ②
2      2            1
$\frac{1}{2}$n     $\frac{1}{2}$n           $\frac{1}{4}$n
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂ ③
2       2          1
x       x          $\frac{1}{2}$x，排出的水为$\frac{1}{2}$n-x，氧气的量为 $\frac{1}{4}$n+$\frac{1}{2}$x，当排出的O₂和H₂O为等物质的量时，则 $\frac{1}{2}$n-x=$\frac{n}{4}$+$\frac{1}{2}$x，x=$\frac{n}{6}$，所以m=$\frac{n}{2}$+x=$\frac{2}{3}$n，
故答案为：2：3．

点评 本题主要考查的是混合物的计算，涉及碳酸氢钠的分解、过氧化钠的性质等，难度较大，抓住题给信息“过氧化钠先与二氧化碳反应”是关键．