碱金属知识总结(2)
碱金属知识总结
例6 现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6mol/L盐酸和蒸馏水)。(1994全国高考题)
学习啦在线学习网 请填写下列空白:
(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式_____________________。
学习啦在线学习网 (2)应选用的装置是_____________________________________。
(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母;连接胶管省略)________________________。
学习啦在线学习网 思路分析：由于Na2O2和水反应放出O2，而Na2O与水反应不放出气体，所以最简单的方法是通过O2的量计算Na2O2的量，由于试样的量一定，即可求出Na2O2的纯度。
答案：方法1：(1)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH (2)(G)接(A)(B)接(F)
学习啦在线学习网 方法2：(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O+CO2=Na2CO3 (3)(G)接(D)(C)接(H)(I)[或(I)(H)]接(J)(K)〔或(K)(J)〕接(A)(B)接(F)
学习啦在线学习网 方法要领：设计实验确定混合体系中某一物质的纯度，一般步骤是：
(1)断题：
a.称量
学习啦在线学习网 课题 (加入某物质或加热)b.生成沉淀
c.生成气体
通过称量混合物增重或减轻值可确定纯度;通过过滤、洗涤、烘干、称重可确认纯度;通过生成气体压水测气体体积亦可确认某物质的纯度。如确认Na2CO3和 NaHCO3混合物中Na2CO3的纯度用a;确认NaCl和BaCl2中NaCl纯度可用b;Na2O2和Na2O中Na2O2的纯度用c。
学习啦在线学习网 (2)框图分析(以Na2O2和Na2O混合物为例)
学习啦在线学习网 ①首先应明确设计最佳实验的标准：Ⅰ.原理正确;Ⅱ.现象明显;Ⅲ.操作简单;Ⅳ.仪器药品易得;Ⅴ.安全可靠
②Na2O2和Na2O 产生气体(压水测气体体积)
若选CO2与Na2O2反应，则CO2尚需制备;若选盐酸与Na2O2直接反应，则生成H2O2在酸性条件下分解速率没有在碱性条件下分解速率快，故选择水直接和混合物反应产生O2，气体压出水测出O2的体积，从而可计算Na2O2的纯度，此法最简单，符合题意。
学习啦在线学习网 (3)此类题目解题模式的构建
①思维的总过程：
学习啦在线学习网 启动→发散→收敛→共识
明确问题→途径→核心→模式
②模式
学习啦在线学习网 思路的设计→优选方案→分析比较→操作程序→归纳总结
例7 将70g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98g水充分反应后，所得的氢氧化钠溶液的质量分数为50%。试分别写出过氧化钠和氧化钠跟水反应的化学方程式，并计算混合物中过氧化钠和氧化钠的质量各为多少g?
思路分析：设混合物中Na2O2物质的量为x，Na2O物质的量为y，则有：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH
x 2x x/2 y 2y
学习啦在线学习网 78g/mol x+62g/mol y=70g
根据题意得方程组：
解得：x=0.5mol y=0.5mol
学习啦在线学习网 则：m(Na2O2)=0.5mol×78g/mol=39g m(Na2O)=0.5mol×62g/mol=31g
答案：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Na2O+H2O=2NaOH;Na2O2：39g、Na2O：31g
一题多解：上述反应式知，Na2O2与H2O反应Na2O2中既是氧化剂又是还原剂，产生的O2来自Na2O2，相当于2Na2O2=2Na2O+O2↑;若设Na2O2的物质的量X，则混合物与H2O反应可理解为将(70-16X)g Na2O与H2O作用。
根据题意，由钠离子守恒：
得：X=0.5mol。(以下略)
学习啦在线学习网 例8 某天然碱(纯净物)可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积(标准状况)如下表：(2000年上海高考题)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
学习啦在线学习网 盐酸液的体积(mL) 30 30 30 30
学习啦在线学习网 样品(g) 3.32 4.15 5.81 7.47
二氧化碳的体积(mL) 672 840 896 672
(1)由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49 g样品进行同样的实验时，产生CO2_________mL(标准状况)。
(2)另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全(300℃时Na2CO3不分解)，产生CO2112mL(标准状况)和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
学习啦在线学习网 (3)已知Na2CO3和HCl(aq)的反应分下列两步进行：
Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3 Na2CO3+HCl→NaCl+CO2↑+H2O
学习啦在线学习网 由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCL(aq)的浓度为 mol/L。
学习啦在线学习网 (4)依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2(标准状况)体积V(mL)与样品质量W(g)之间的关系式。
思路分析：试题以天然碱的组成及碳酸盐的性质为依托，构筑一道有层次、有深度且思维容量较大的计算题。对信息的理解能力、对数据的观察和处理能力是解答本题的关键。
(1)(672 mL/3.32 g)×2.49 g=504 mL。
学习啦在线学习网 (2)由题意可知，天然碱含NaHCO3、Na2CO3。
n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×(112/22400)mol=0.01mol n(Na2CO3)=(672/22400)mol-0.01mol=0.02mol n(H2O)=[(0.45g-(112/22400)mol×18mol)/18mol=0.02mol
所以天然碱组成为2Na2CO3.NaHCO3.2H2O(式量332)。
(3)7.47 g样品中：n(Na2CO3)=(7.47 g/332 g.mol-1)×2=0.045 mol，则：
Na2CO3完全生成NaHCO3消耗HCl：0.045 mol;生成672mLCO2消耗HCl：672 mL/22400 mL.mol-1=0.03 mol。故c(HCl)=(0.045 mol+0.03 mol)/0.030 L=0.025 mol/L。
学习啦在线学习网 (4)30ml盐酸中n(HCl)=0.075mol，设样品与HCl反应全转化为NaCl，由：
2Na2CO3.NaHCO3+5HCl=5NaCl+3CO2↑+3H2O知：需样品质量：(0.075 mol/5)×332 g/mol=4.98 g
学习啦在线学习网 设样品中Na2CO3与HCl反应完全转化为NaHCO3(无CO2气体放出)，由：
学习啦在线学习网 (2Na2CO3.NaHCO3)+2HCl=2NaCl+3NaHCO3知：需样品质量：(0.075mol/2)×332 g/mol=12.45g
讨论：①0
②4.98≤W≤12.45，Na2CO3 转化NaHCO3消耗n(HCl)=(W g/332 g.mol-1)×2;剩余n(HCl)= 0.075 mol-(W g/332 g.mol-1)×2，生成CO2物质的量等于剩余HCl物质的量，故V(CO2)=[0.075mol-(W g/332 g.mol-1×2)]×22400 mL/mol=(1860mL-134.9W) mL
③W≤12.45，HCl全部用于使Na2CO3转化NaHCO3，故V(CO2)=0。
学习啦在线学习网 答案：(1)504 (2)2Na2CO3•NaHCO3•2H2O (3)2.5 (4)①0
方法要领：本题是有关NaHCO3和 Na2CO3混合物系列计算，主要考查运用实验数据定量分析问题的能力，其难点主要是在第(4)小题的讨论上，关键是抓住盐酸的量是一个定值，即 2.5mol/L×30×10-3L=0.075mol，由此依据NaHCO3、Na2CO3与盐酸的反应式求得样品在不同情况下的用量，从而确定W的取值范围。
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