Question

【題目】在常溫下的一密閉容器中事先放入1.56g過氧化鈉，然后再通入乙烷與氧氣的混合氣體，用電火花引爆，直至反應完全為止，恢復到原溫度，容器內壓強近似為零。

（1）相同條件下，通入的氣體氧氣和乙烷的體積比是多少？_____

（2）通入氧氣的質量最大應是多少？_____

Answer 1

【答案】 0.8g

【解析】

（1）C2H6燃燒生成二氧化碳與水，反應方程式為2C2H6+7O2 4CO2+6H2O，
二氧化碳、水與過氧化鈉反應2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2，2H2O+2Na2O2═4NaOH+O2，生成的氧氣循環利用，反應完全為止，恢復到原溫度，容器內壓強近似為零，容器內沒有氣體，反應后容器內的物質有三種可能，再依據原子守恒進行判斷和計算，據此確定二者的體積之比范圍；
（2）為情況①時，通入的氧氣的質量最大，為情況②時通入的氧氣的質量最小，結合（1）的計算確定氧氣的質量范圍，據此解答。

(1)根據題中“容器內壓強近似為零”，反應后容器內的物質有三種可能：①Na2CO3、H2O（液）；②Na2CO3、NaOH；③Na2CO3、NaOH、H2O（液）。若為情況①，Na2O2為1.56g，即 =0.02 mol，則反應后Na2CO3有0.02mol，可知原混合氣體中C2H6應有0.01mol，則生成的H2O(液)為0.03mol，依據O原子守恒可知O2為(0.02mol×3+0.03mol0.02mol×2)÷2=0.025mol，故原混合氣體中和O2和C2H6的體積比為0.025mol：0.01mol=2.5：1；

若為情況②，設C2H6為x mol、O2為ymol，根據原子守恒可知反應生成的Na2CO3是2x mol，NaOH是6x mol，依Na+守恒得10x=0.04，解得x=0.004mol，依據O原子守恒可知O2為(0.004mol×2×3+0.004mol×60.02mol×2)÷2=0.004mol，故原混合氣體中和O2和C2H6的體積比為0.004mol：0.004mol=1：1；

若情況③，從上述物質組成可以看出，這種情況是介于第①種情況和第②種情況之間的。

綜上所述，通入的混合氣體中O2和C2H6的體積比(相同條件下)范圍為1：1V(O2):V(C2H6)2.5：1（或），

答：通入的氣體氧氣和乙烷的體積比是；

（2）通入氧氣最大量時按①進行。

n(O2)＝n(Na2O2)＝×＝0.025mol

m(O2)＝0.025mol×32g·mol－1＝0.8g。

答：通入氧氣的質量不能超過0.8g。