题目

将一块部分被氧化的金属钠（假设氧化产物只有Na₂O₂）投入盛满水且倒置水槽内的容器中，此时在容器中可收集到448mL（标准状况）气体（假定各步反应完全，并产生的所有气本全部被收集到容器中），以电火花引燃容器里的气体，最终剩余112mL（标准状况）气体．求被氧化的金属钠中钠及Na₂O₂的物质的量．

提问时间：2020-10-31

答案

发生反应为：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
所以收集到的气体有H₂和O₂，引燃会发生2H₂+O₂=2H₂O，总共的气体体积是448ml，反应后剩余112ml，可能为H₂，也可能为O₂，
说参加反应的气体体积为：448ml-112ml=336ml，又因为参加反应的H₂和O₂为2：1，
当氢气过量时：
反应的H₂的体积为：V（H₂）=336ml×

2

3

=224ml，
O₂的体积为：V（O₂）=336ml×

1

3

=112ml，
所以Na和H₂O反应的H₂的总体积是：224ml+112ml=336ml．
把体积转化为物质的量：n（H₂）=0.336L÷22.4L/mol=0.015mol，n（O₂）=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
2                1
n（Na）        0.015mol
所以n（Na）=0.03mol
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
2                 1
n（Na₂O₂）       0.005mol
所以n（Na₂O₂）=0.01mol
当氧气过量时：
H₂的体积为：V（H₂）=336ml×

2

3

=224ml，
Na₂O₂和H₂O反应的O₂的体积是：V（O₂）=336ml×

1

3

+112ml=224ml，
所以Na和H₂O反应的H₂的体积是224ml，
把体积转化为物质的量：n（H₂）=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，n（O₂）=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
2                1
n（Na）        0.01mol
所以n（Na）=0.02mol
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
2                 1
n（Na₂O₂）       0.01mol
所以n（Na₂O₂）=0.02mol
答：被氧化的金属钠中Na及Na₂O₂物质的量0.03mol和0.01mol或0.02mol和0.02mol．