Question

將Na₂O₂和NaHCO₃固體混合物置于密閉容器中加熱充分反應，放出氣體后冷卻。加熱時可能發生的反應如下：

2Na₂O₂+2NaHCO₃2NaOH+2Na₂CO₃+O₂↑

2Na₂O₂+4NaHCO₃4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O

2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

(1)若固體混合物的質量為m，反應后冷卻再稱其質量減少了Δm。設NaHCO₃、Na₂O₂的物質的量分別為a、b，試確定下列條件下Δm的取值范圍(用含m的代數式表示)。

①當a/b≤1時，Δm取值范圍是_____________________。

②當1<a/b≤2時，Δm取值范圍是___________________。

③當a/b>2時，Δm取值范圍是______________________。

(2)若m=14.52 g，Δm= 1.28 g時，向反應后的殘留固體內滴加2.00 mol·L^-1鹽酸140.0 mL，可產生標準狀況下的氣體____________ L。

Answer 1

(1)①Δm≤ m

②<Δm≤

③<Δm<

(2)2.016

解析:

(1)①當a/b≤1時，反應按下式進行，Δm=m(O₂)。則

2Na₂O₂+2NaHCO₃2NaOH+2Na₂CO₃+O₂↑

2×78+2×84                         32

m                                  Δm

Δm≤ m

②當1<a/b≤2時，反應在上式基礎上將按下式進行，Δm=m(O₂)+m(H₂O)，則

2Na₂O₂+4NaHCO₃4Na₂CO₃+O₂↑+2H₂O

2×7    84×84                   32+36

m                               Δm

因此<Δm≤

③當a/b>2時，同理可求得<Δm<。

(2)因為，屬a/b<1的情況，Na₂O₂過量，則Δm=m(O₂)，n(O₂)==0.04 mol。

2Na₂O₂+2NaHCO₃2NaOH    +   2Na₂CO₃+O₂↑

0.08 mol      0.08 mol     0.08 mol  0.04 mol

混合物中n(Na₂O₂)==0.1 mol

因此，殘留固體內還有n(Na₂O₂)=0.1 mol-0.08 mol=0.02 mol，

n(NaOH)=0.08 mol，n(Na₂CO₃)=0.08 mol，滴加n(HCl)=2.00 mol·L^-1×0.140 L=0.280 mol時，發生的反應有：

2Na₂O₂+2H₂O====4NaOH+O₂↑

0.02 mol        0.04 mol   0.01 mol

NaOH    +    HCl====NaCl+H₂O

(0.04+0.08) mol   0.12 mol

Na₂CO₃+HCl====NaCl+NaHCO₃

0.08 mol  0.08 mol     0.08 mol

NaHCO₃+HCl====NaCl+H₂O+CO₂↑

0.08 mol  0.08 mol          0.08 mol

所以，可產生標準狀況下的氣體V=(0.08+0.01) mol×22.4 L·mol^-1=2.016 L。