Question

按要求回答下列问题。

（1）把2.3 g钠溶于73.8 g水后所得溶液中Na⁺与H₂O分子的个数比是         。

（2）在甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁中溶液的质量分数由小到大的顺序是          。(填甲、乙、丙、丁，中间以<或=连接)

（3）将钠、镁、铝各0.4 mol分别放入100 mL 1mol/L的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比为                 。

（4）将物质的量之比为2：3：4的N₂、O₂、CO₂混合气体通过Na₂O₂后，气体体积变为原体积的8/9(同温同压)，这时混合气体中N₂、O₂、CO₂物质的量之比为    。

（5）从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO₄ + 5FeS₂ + 12H₂O == 7Cu₂S + 5FeSO₄ + 12H₂SO₄。(已知FeS₂中Fe显+2价)，还原剂是            (填化学式)，Cu₂S是            (选填“还原剂、氧化剂、还原产物、氧化产物或非氧化还原产物”)，当有5 mol FeS₂发生反应时，有      mol电子转移；1.4 mol硫酸铜可以氧化         mol的硫。

Answer

(16分)

（1）1：40；

（2）丁<甲<乙=丙

（3）4：1：1；

（4）1：2：1

（5）FeS2；还原产物；21 mol；0.2 mol

【解析】

试题分析：（1）2.3g Na的物质的量==0.1mol，

73.8g 水的物质的量==4.1mol，

根据2Na+2H2O═2NaOH+H2↑，可知参加反应水的物质的量为0.1mol，故溶液中水的物质的量=4.1mol-0.1mol=4mol，

溶液中n(Na+)=n(Na)=0.1mol，

故溶液中Na+与H2O分子的个数比=0.1mol：4mol=1：40，故答案为：1：40；

（2）钠、氧化钠、过氧化钠和水反应的方程式分别如下：

Na+H2O=NaOH+H2↑，溶液增加的质量=m(Na)-m(H2)=2.3g-0.1g=2.2g；

Na2O+H2O=2NaOH，溶液增加的质量=m(Na2O)=0.1mol×62g/mol=6.2g；

Na2O2+H2O=2NaOH+O2↑，溶液增加的质量=m(Na2O2)-m(O2)=m(Na2O)=6.2g

将氢氧化钠加入水中，溶液增加的质量为氢氧化钠的质量=0.1mol×40g/mol=4g；

所以溶液增加的质量大小顺序为：钠＜氢氧化钠＜氧化钠=过氧化钠，

根据钠原子守恒知，0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠溶于水所得氢氧化钠的物质的量分别为：0.1mol、0.2mol、0.2mol，0.1mol，

通过以上分析可知，0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠分别溶于水所得溶液的质量分数分别为：×100%、×100%、×100%、×100%，所以甲、乙、丙、丁的质量分数大小的顺序是：丁＜甲＜乙=丙，故答案为：丁＜甲＜乙=丙；

（3）将三种金属各0.4mol分别投入100mL 1mol/L的盐酸中，可知三种金属都过量，

应按盐酸的量计算，镁、铝产生氢气物质的量相等，产生氢气的物质的量为：

(0.1L×1mol/L)×═0.05 mol，

但金属钠活泼，能与水反应生成氢气，则生成氢气最多的是钠，

钠与水反应产生氢气应按钠的物质的量计算：0.4mol钠产生0.2mol氢气，

故将钠、镁、铝各0.4mol 分别放入100mL 1mol/L的盐酸中，产生氢气的物质的量之比为：0.2mol：0.05mol：0.05mol═4：1：1，所以同温同压下产生的气体体积比是4：1：1，故答案为：4：1：1；

（4）设原混合气体中N2、O2、CO2物质的量2mol、3mol、4mol，则总物质的量为9mol，

设参加反应的二氧化碳的体积为a，生成的氧气的体积为b

2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2 △V

2 1 1

a b 9mol×

＝；＝，解得：a=2mol，b=1mol，反应后：N2=2mol、O2=3mol+1mol=4mol、CO2=4mol-2mol=2mol，

故氮气、氧气和二氧化碳的物质的量的比为：1：2：1，故答案为：1：2：1；

（5）14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4中，Cu元素的化合价由+2价降低为+1价，S元素的化合价由-1价降低为-2价，S元素的化合价由-1价升高为+6价，CuSO4是氧化剂，FeS2既是氧化剂又是还原剂，Cu2S是还原产物，S元素的化合价既升高又降低，由硫酸根离子守恒可知，17个硫酸根离子中有3个SO42-是氧化产物；5 mol FeS2发生反应，由S元素的化合价升高可知，有3mol×[6-(-1)]=21mol电子转移；1.4 mol硫酸铜转移的电子为1.4 mol×[(+2)-(+1)]=1.4 mol，可以氧化硫的物质的量为=0.2mol，故答案为：FeS2；还原产物；21 mol；0.2 mol。

考点：考查了钠及其化合物的性质、氧化还原反应、金属的性质、化学计算的相关知识。