Question

鈉是活潑的堿金屬元素，鈉及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用。
完成下列計算：
（1）疊氮化鈉（NaN₃）受撞擊分解產生鈉和氮氣，故可應用于汽車安全氣囊。若78克疊氮化鈉完全分解，產生標準狀況下氮氣___________________L 。
（2）鈉-鉀合金可在核反應堆中用作熱交換液。5.05 g鈉-鉀合金溶于200 mL水生成0.075 mol氫氣。計算溶液中氫氧化鈉的物質的量濃度______________________（忽略液體體積變化）。
（3）氫氧化鈉溶液處理鋁土礦并過濾，得到含鋁酸鈉的溶液。向該溶液中通入二氧化碳，有下列反應：  2NaAl(OH)₄+CO₂→2Al(OH)₃↓+Na₂CO₃+H₂O。己知通入二氧化碳112 L（標準狀況下），生成的Al(OH)₃和Na₂CO₃的物質的量之比為4:5。若向該溶液中通入的二氧化碳為224L（標準狀況下），計算生成的 Al(OH)₃和Na₂CO₃的物質的量的最大值。
（4）為測定某硫酸吸收含氨氣廢氣后，所得銨鹽中氮元素的質量分數，現將不同質量的銨鹽固體分別加入到50.00mL相同濃度的氫氧化鈉溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出(此溫度下銨鹽不分解)。該氣體經干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質量。部分測定結果如下表：

銨鹽的質量/g	10.00	20.00	30.00	50.00
濃硫酸增加的質量/g	m	m	1.29	0

 
試回答：
該銨鹽的成分為_______________________________。
該銨鹽中氮元素的質量分數為：_______________________________(須列式計算）。

Answer 1

（1）（3分） 40.32；（2）（3分） 0.25mol/L；（3）（6分） 14mol、10mol；
（4）（4分）(NH₄)₂SO₄與NH₄HSO₄的混合物；16.7%

試題分析：（1） 疊氮化鈉（NaN₃）受撞擊分解產生鈉和氮氣，該反應的化學方程式是2NaN₃＝2Na＋3N₂↑。78克疊氮化鈉的物質的量是78g÷65/mol＝1.2mol，所以生成氮氣的物質的量是1.2mol×＝1.8mol，因此在標準狀況下的體積是1.8mol×22.4L/mol＝40.32L。
（2）設5.05 g鈉-鉀合金中鈉和鉀的物質的量分別是x和y，則23x＋39y＝5.05。根據電子得失守恒可知，x＋y＝0.075mol×2，解得x＝0.05mol、y＝0.10mol，因此根據原子守恒可知，氫氧化鈉的物質的量是0.05mol，所以氫氧化鈉的濃度是0.05mol÷0.2L＝0.25mol/L。
（3）己知通入二氧化碳112 L（標準狀況下），生成的Al(OH)₃和Na₂CO₃的物質的量之比為4:5，這說明溶液中還有氫氧化鈉。112LCO₂的物質的量是5mol，設溶液中氫氧化鈉的物質的量是n，則根據2NaOH＋CO₂＝Na₂CO₃＋H₂O可知與氫氧化鈉反應的CO₂是0.5n，所以與NaAl(OH)₄反應的CO₂是5－0.5n，生成氫氧化鋁是2×（5－0.5n），[2×（5－0.5n）:5]=4:5，解得x＝6mol。當通入CO₂的物質的量是224L÷22.4L/mol＝10mol時，氫氧化鈉消耗3mol氫氧化鈉，生成3mol碳酸鈉。剩余10mol－3mol＝7molCO2與NaAl(OH)₄反應，生成氫氧化鋁是14mol，碳酸鈉是7mol，所以共計生成碳酸鈉是10mol
（4）當銨鹽質量是50.0g時沒有氨氣溢出，這說明銨鹽中一定還有硫酸氫銨。當銨鹽的質量是10.0g和20.0g時放出的氨氣相同，這說明銨鹽還有硫酸銨。因為在(NH₄)₂SO₄與NH₄HSO₄的混合物中，NaOH優先與NH₄HSO₄發生中和反應：2 NH₄HSO₄+2NaOH＝(NH₄)₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O
過量的NaOH再與(NH₄)₂SO₄反應（加熱）產生NH₃
(NH₄)₂SO₄+2NaOHNa₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
NH₃被濃硫酸吸收使其質量增加：2 NH₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄
設NaOH的物質的量為a，銨鹽中(NH₄)₂SO₄的質量分數為x
10g銨鹽與NaOH（過量）反應生產mg氨氣，因此有：
×2×17g/mol＋×17g/mol＝mg   ①
20g銨鹽與NaOH（過量）反應生產mg氨氣，因此有：
[a－]×17g/mol＝mg  ②
30g銨鹽與NaOH（過量）反應生產1.29g氨氣，因此有：
[a－]×17g/mol＝1.29g  ③
聯立①②③，解之得x＝0.50
所以10g銨鹽中氮元素的質量為：×2×14g/mol＋×14g/mol＝1.67g
因此銨鹽中氮元素的質量分數為16.7%