由CO2、H2O(g)與Na2O2反應求解固體質量增加的計算是有規律的。
(1)2CO+O2=2CO2, 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,合併得CO+Na2O2=Na2CO3,Na2CO3可變形為Na2O2·CO,化學方程式可改寫成2CO2+2Na2O2=2Na2O2·CO+O2,即CO與O2的混合氣體與足量Na2O2在密閉容器中用電火花引燃並充分反應後,固體增加的質量實際等於轉化為CO2的CO的質量。
(2)2H2+O2=2H2O,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2↑,合併得H2+Na2O2=2NaOH,2NaOH可變形為Na2O2·H2,化學方程式可改寫成2H2O+2Na2O2=2Na2O2·H2+O2↑,同理,H2與O2的混合氣體與足量Na2O2在密閉容器中用電火花引燃並充分反應後,固體增加的質量實際等於轉化為H2O的H2的質量。
【拓展】若原來的混合氣體是CO、CO2、H2、H2O的部分或全部,置於盛有足量Na2O2的密閉容器中,用電火花引燃並充分反應後,固體增加的質量等於28[n(CO2)+n(CO)]+2[n(H2O)+n(H2)]。因此,只要符合通式(CO)m(H2)n(m、n為自然數)的物質在O2中充分燃燒,產物通過足量的Na2O2後,固體增加的質量就等於原物質的質量。由此還可得到規律:只含C、H、O的有機物完全燃燒後的產物被Na2O2吸收後,若固體增加的質量與原有機物的質量相等,則該有機物中C、O原子個數必定相等,該有機物可用通式(CO)m(H2)n表示。
【例題】110℃、101kPa下,一定量的某物質A跟一定量的O2充分反應,將反應後得到的氣體全部緩慢通過足量的Na2O2固體。
(1)若A是2gH2,跟足量的O2反應後,按上述方式通過Na2O2固體,則Na2O2固體的質量增加 g。
(2)若A是6gC,跟16gO2反應後,按上述方式通過Na2O2固體,則Na2O2固體的質量增加 g。
(3)若A是8g乙二醇與甘油的混合物,在足量的O2完全燃燒後,按上述方式通過Na2O2固體,則Na2O2固體的質量增加 g。
(4)若A的分子式是CxHyOz(x、y、x均為正整數),一定量的A跟足量的O2反應後,按上述方式通過Na2O2固體,Na2O2固體增加的質量跟A的質量相等,則A中x、y、z滿足的關係是(請用兩個關係式表示,其中一個只含x和y,另一個只含x和z):
、 。
【解析】本題是一道設計很巧妙的試題,以CO2、H2O與Na2O2的反應為載體,要求同學們通過特殊物質的反應探究出一般規律,然後運用此規律進行解題,層層深入,很好地考查了同學們的思維能力。(1)由上述規律可知,2gH2與足量的O2充分反應,產物水蒸氣通過Na2O2固體後,Na2O2固體增加的質量就是H2O中H元素的質量,即H2的質量2g。(2)6gC恰好跟16gO2反應生成0.5molCO2,按上述方式通過Na2O2固體,Na2O2固體增加的質量是0.5molCO的質量,即14g。(3)乙二醇與甘油的分子式是C2H6O2與C3H8O3,可分別改寫成(CO)2(H2)3與(CO)3(H2)4,符合通式(CO)m(H2)n,故Na2O2固體質量增加8g。(4)由於題中Na2O2固體增加的質量跟A相等,則A中C、O原子個數必定相等,即x=z;A分子中H原子數達到飽和時,y=2x+2,但氫原子數不能過飽和,所以y≤2x+2。