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备战高考化学钠及其化合物综合经典题及详细答案

2020-2021备战高考化学钠及其化合物综合经典题及详细答案

一、高中化学钠及其化合物

1．往100mL的NaOH溶液中通入

充分反应后，在减压和较低温度下，小心地将溶液蒸干，得到白色固体M。

通入的

的体积V（标准状况）与M的质量W的关系如下图所示。

试解答下列问题：

（1）A点时，白色固体M的化学式为_________，通入的

的体积为_________mL（标准状况下，下同）。

（2）C点时，白色固体M的化学式为__________，通入的

的体积为__________mL。

（3）B点时M的组成成分为_________，物质的量之比为_________，通入的

的体积为__________mL。

（4）该NaOH溶液的物质的量浓度为_________。

【答案】Na2CO31120NaHCO32240Na2CO3、NaHCO31：

317921mol/L

【解析】

【分析】

由图知NaOH质量为4g，物质的量为0.1mol，完全转化为Na2CO3时，Na2CO3质量为0.1mol×

×106g/mol＝5.3g，完全转化为NaHCO3时，NaHCO3质量为0.1mol×84g/mol＝8.4g，故A点白色固体M为Na2CO3，C点白色固体M为NaHCO3，根据碳原子守恒可得n（CO2），根据V＝nVm计算二氧化碳体积；图B点时M的质量为7.16g，5.3＜7.16＜8.4，知M由Na2CO3和NaHCO3组成，设在B点时Na2CO3物质的量为x，NaHCO3物质的量为y，根据钠离子守恒、二者质量之和列方程计算x、y的值，根据V＝nVm计算二氧化碳体积；根据c＝

计算NaOH溶液的物质的量浓度。

【详解】

由图知NaOH质量为4g，物质的量为0.1mol，完全转化为Na2CO3时，Na2CO3质量为0.1mol×

×106g/mol＝5.3g，完全转化为NaHCO3时，NaHCO3质量为0.1mol×84g/mol＝8.4g，故A点白色固体M为Na2CO3，C点白色固体M为NaHCO3；

（1）由上述分析可知，A点白色固体M为Na2CO3，需CO2体积为0.1mol×

×22.4L•mol−1＝1.12L＝1120mL，故答案为：

Na2CO3；1120；

（2）由上述分析可知，C点白色固体M为NaHCO3，需CO2体积为0.1mol×22.4L•mol−1＝2.24L＝2240mL，故答案为：

NaHCO3；2240；

（3）图B点时M的质量为7.16g，5.3＜7.16＜8.4，知M由Na2CO3和NaHCO3组成；

设在B点时Na2CO3物质的量为xmol，NaHCO3物质的量为ymol，则：

2x＋y＝0.1，106x＋84y＝7.16，解得x＝0.02，y＝0.06，n（Na2CO3）：

n（NaHCO3）=0.02mol：

0.06mol=1：

3，

故V（CO2）＝（0.02mol＋0.06mol）×22.4L•mol−1＝1.792L＝1792mL，故答案为：

Na2CO3、NaHCO3；1：

3；1792；

（4）该NaOH溶液的物质的量浓度为

＝1mol/L，故答案为：

1mol/L。

【点睛】

本题根据图像判断出开始时氢氧化钠的质量及利用假设法判断A、C两点白色固体的成分是解题关键。

2．品牌膨松剂中发挥作用的物质为碳酸氢钠。

某化学兴趣小组利用下列有关装置，加热该膨松剂样品，通过放出气体的量来检验其品质。

（1）装置D仪器的名称是_________。

（2）装置E中所盛试剂为____________，其作用是______________。

（3）装置的连接顺序为_____________（填装置序号）。

（4）实验过程中，装置A中发生反应的化学方程式为________________。

（5）实验过程中必须向装置内通入空气，装置C的作用是除去空气中的________（填化学式）。

加热前，通入一段时间空气的具体操作为________________________。

【答案】干燥管浓硫酸干燥CO2CAEBD2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑CO2先对装置A、C和E通入一段时间的空气，再连接上装置B、D

【解析】

【分析】

碳酸氢钠不稳定，分解生成二氧化碳和水，可测定水或二氧化碳的质量以判断碳酸氢钠的含量，实验时，应用C装置排出装置内的水、二氧化碳，加热A，生成的水可用E干燥，二氧化碳可用B装置吸收，最后连接D，以免空气中的水、二氧化碳进入B，避免实验误差，根据固体质量的变化，可测得碳酸氢钠的含量，以此解答该题；

【详解】

（1）由仪器图可知D为干燥管；

答案为：

干燥管；

（2）装置E为浓硫酸，可用于干燥二氧化碳；

答案为：

浓硫酸；干燥CO2；

（3）由以上分析可知连接的顺序为CAEBD；

答案为：

CAEBD；

（4）碳酸氢钠不稳定，加热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，装置A中发生反应的化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑；

答案为：

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑；

（5）装置C的作用是除去空气中的二氧化碳，加热前，通入一段时间空气的具体操作为先对装置A、C 和E通入一段时间的空气，再连接上装置B、D；

答案为：

CO2 ；先对装置A、C 和E通入一段时间的空气，再连接上装置B、D。

3．已知①Na2O2②O2③HClO④H2O2⑤Cl2⑥NaClO⑦O3七种物质都具有强氧化性。

请回答下列问题:

（1）上述物质中互为同素异形体的是_____（填序号，下同）。

（2）含非极性键的共价化合物是_________。

（3）属于离子化合物的有______种。

（4）Na2O2、HClO、H2O2均能用于制备O2。

①HClO在光照条件下分解生成O2和HCl，用电子式表示HCl的形成过程:

_________________________。

②写出Na2O2与H2O反应制备O2的化学方程式:

____________________________________。

③H2O2在二氧化锰催化作用下可以制备O2。

若6.8gH2O2参加反应，则转移电子数目为_________，生成标准状况下O2体积为_______L。

【答案】②⑦④2

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑1.204x1023或0.2NA2.24

【解析】

【分析】

根据物质的分类的依据，熟悉同素异形体、离子化合物的概念，用电子式表示共价化合物的物质形成的过程。

【详解】

（1）同种元素组成的结构不同的单质互为同素异形体。

故O2与O3互为同素异形体；

（2）Na2O2既含有非极性共价键又含有离子键的离子化合物；HClO是含有极性键共价键而不含非极性共价键的化合物；H2O2既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物；NaClO既含有极性共价键又含有离子键的离子化合物；O2、O3、Cl2属于单质，不属于化合物，故含非极性键的共价化合物是④H2O2；

（3）由

（2）可知，Na2O2、NaClO属于离子化合物，故属于离子化合物的有2种；

（4）HCl是共价化合物，用电子式表示HCl的形成过程是：

；

（5）Na2O2与H2O反应生成氧气和氢氧化钠，其反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；

（6）2H2O2

O2↑+2H2O，每生成1mol转移2mol电子，故6.8gH2O2的物质的量：

=0.2mol，生成氧气的物质的量为0.1mol，转移的电子的数目为0.1mol×2×6.02×1023mol-1=1.204x1023；V（O2）=0.1mol×22.4L·mol1=2.24L。

4．Ⅰ.

（1）用锌片，铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25g，铜表面析出了氢气________L（标准状况下），导线中通过________mol电子。

（2）将agNa投入到bgD2O（足量）中，反应后所得溶液的密度为dg/cm3，则该溶液物质的量浓度是_______；

Ⅱ.将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）⇌2C（g）＋2D（g）。

反应进行到10s末时，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol，则：

（1）用C表示10s内正反应的平均反应速率为____________。

（2）反应前A的物质的量浓度是________。

（3）10s末，生成物D的浓度为________。

【答案】1.120.1

mol/L0.04mol•L-1•s-11.5mol•L-10.4mol•L-1

【解析】

【分析】

【详解】

Ⅰ.

（1）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，锌为负极，电极反应为：

Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，锌片的质量减少了3.25克，则物质的量为

=0.05mol，转移的电子的物质的量为n（e-）=2n（Zn）=2n（H2）=2×0.05mol=0.1mol，则V（H2）=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故答案为：

1.12；0.1；

（2）将agNa投入到bgD2O（足量）中，发生2Na+2D2O=2NaOD+D2↑，agNa的物质的量为

=

mol，生成的氢氧化钠为

mol，D2的物质的量为

mol，质量为

mol×4g/mol=

g，反应后溶液的质量为ag+bg-

g=（a+b-

）g，溶液的体积为

=

cm3，则该溶液物质的量浓度c=

=

=

mol/L，故答案为：

mol/L；

Ⅱ.

（1）v（C）=

=0.04mol•L-1•s-1，故答案为：

0.04mol•L-1•s-1；

（2）3A（g）＋B（g）⇌2C（g）＋2D（g）。

反应进行到10s末时，测得A的物质的量为1.8mol，C的物质的量为0.8mol，则反应的A为1.2mol，反应前A的物质的量浓度是

=1.5mol•L-1，故答案为：

1.5mol•L-1；

（3）3A（g）＋B（g）⇌2C（g）＋2D（g）。

反应进行到10s末时，测得C的物质的量为0.8mol，则生成的D为0.8mol，10s末，生成物D的浓度为

=0.4mol•L-1，故答案为：

0.4mol•L-1 。

【点睛】

本题的难点为I.

（2），要注意生成的氢气的质量的计算，同时注意c=

中V的单位是“L”。

5．已知钠与氧气在不同条件下会发生不同的反应。

（1）将金属钠长时间放置于空气中可发生如下一系列变化，写出此变化中①③步转化的化学方程式：

Na

Na2O

NaOH

Na2CO3·10H2O→Na2CO3

①___________；

③__________。

（2）将钠置于坩埚内，在空气中加热，可燃烧生成一种淡黄色物质。

①钠在空气中燃烧的化学方程式为___________。

②某学习小组通过实验研究Na2O2与水的反应。

操作

现象

向盛有4.0gNa2O2的烧杯中加入50mL蒸馏水

剧烈反应，产生能使带火星木条复燃的气体，得到的无色溶液a

向溶液a中滴入两滴酚酞

ⅰ．溶液变红

ⅱ．10分种后溶液颜色明显变浅，稍后，溶液变为无色

Na2O2与水反应的离子方程式是___________，甲同学认为过氧化钠中阴离子结合水中氢离子生成了H2O2，溶液a中的H2O2将酚酞氧化导致褪色。

用实验证实H2O2的存在：

取少量溶液a，加入试剂___________（填化学式），有气体产生。

【答案】4Na+O2=2Na2O2NaOH+CO2+9H2O=Na2CO3•10H2O2Na+O2

Na2O22Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑MnO2

【解析】

【分析】

（1）反应①是钠和氧气在常温下生成氧化钠；反应③是NaOH和CO2反应生成Na2CO3•10H2O；

（2）①钠在空气中燃烧生成过氧化钠；

②能使带火星木条复燃的气体是氧气，碱使酚酞变红，说明过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气；双氧水在MnO2的催化作用下发生分解反应生成氧气；

【详解】

（1）反应①是钠和氧气在常温下生成氧化钠，反应方程式是4Na+O2=2Na2O；反应③是NaOH和CO2反应生成Na2CO3•10H2O，反应方程式是2NaOH+CO2+9H2O=Na2CO3•10H2O；

（2）①钠在空气中燃烧生成过氧化钠，反应方程式是2Na+O2

Na2O2；

②过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，反应的离子方程式是2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑；双氧水在MnO2的催化作用下发生分解反应生成氧气，取少量溶液a，加入试剂MnO2，有气体产生，能证明H2O2的存在。

6．锂离子电池历经半个世纪岁月的考验，作出重大贡献的三位科学家被授予2019年诺贝尔化学奖。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的正极材料。

某小组拟设计以一种锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量铁、钙、镁）为原料制备纯净的碳酸锂，进而制备LiFePO4的工艺流程:

已知：

LiO2·Al2O3·4SiO2＋H2SO4（浓）

Li2SO4＋Al2O3·4SiO2·H2O↓

回答下列问题:

（1）LiFePO4含有锂、铁两种金属元素，它们焰色反应的颜色分别是_____________（填序号）。

A．紫红色、无焰色反应B．黄色、无焰色反应

C．黄色、紫色D．洋红色、黄绿色

（2）滤渣1的主要成分是_____________；向滤液1中加入适量的CaCO3细粉用于消耗硫酸并将Fe3+转化为红褐色沉淀，若

=3,反应的离子方程式为__________;滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、________、CaSO4,其中Fe（OH）3脱水后可生成一种元素种类不变且摩尔质量为89g·mol-1的新化合物，其化学式为_______________。

（3）已知碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，上述流程中趁热过滤的目的是________。

（4）煅烧制备LiFePO4时，反应的化学方程式为_____________________。

（5）某种以LiFePO4,作正极材料的锂电池总反应可表示为:

LiFePO4+C

Li1-xFePO4+CLix。

放电时正极的电极反应式为__________。

【答案】AAl2O3·4SiO2·H2OFe3++3H++3CaCO3=Fe（OH）3+3Ca2++3CO2↑或Fe3++3H++3CaCO3+3SO42-=Fe（OH）3+3CaSO4+3CO2↑Mg（OH）2FeO（OH）或FeOOH减小LiCO3的溶解损失Li2CO3+H2C2O4+2FePO4

2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4

【解析】

【分析】

锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量铁、钙、镁）加入浓硫酸共热，根据已知信息可知得到的沉淀1主要成分为Al2O3·4SiO2·H2O，滤液中的主要阳离子有Fe3+、Mg2+、Ca2+、Li+；加入碳酸钙和石灰乳可以将过量的氢离子和Fe3+、Mg2+除去，滤渣2主要为Fe（OH）3、Mg（OH）2以及硫酸钙；滤液主要杂质离子有Ca2+和SO42-；再加入碳酸钠将钙离子除去，得到硫酸锂和硫酸钠的混合溶液，蒸发浓缩后加入饱和碳酸钠溶液，趁热过滤得到碳酸锂沉淀；提纯后加入草酸和磷酸铁经煅烧得到LiFePO4。

【详解】

（1）锂元素的焰色反应为紫色；铁元素无焰色反应，所以选A；

（2）根据分析可知，滤渣1主要为Al2O3·4SiO2·H2O；得到的红褐色沉淀应为Fe（OH）3，再结合

=3以及溶液中有过量的硫酸，所以离子方程式为Fe3++3H++3CaCO3=Fe（OH）3+3Ca2++3CO2↑，考虑到溶液中有大量硫酸根也可以写成Fe3++3H++3CaCO3+3SO42-=Fe（OH）3+3CaSO4+3CO2↑；根据分析可知滤渣2的主要成分是Fe（OH）3、Mg（OH）2以及CaSO4；摩尔质量为89g·mol-1，则该物质的式量为89，Fe（OH）3的式量为107,107-89=18，说明脱水过程失去一分子水，所以新物质的化学式为：

FeO（OH）；

（3）碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，所以趁热过滤可以减小碳酸锂的溶解度，减少碳酸锂的损耗；

（4）煅烧制备过程的原料为Li2CO3、H2C2O4和FePO4，产物中有LiFePO4，铁元素的化合价降低，则该过程中某种物质被氧化，根据元素化合价变化规律可知草酸中的C元素被氧化，由+3价升高为+4价，结合电子守恒和元素守恒可知方程式为：

Li2CO3+H2C2O4+2FePO4

2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑；

（5）放电时正极得电子发生还原反应，负极失电子被氧化，根据总反应可知负极应为CLix-xe-=xLi++C，正极反应等于总反应减去负极反应，所以正极反应为：

即Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4。

【点睛】

第5题电极方程式书写为本题难点，首先要注意本题中的总反应最后中逆反应为放电反应，其次要注意到该电池中Li电极为负极，其负极的电极反应式比较好写，则可用总反应减去负极反应即可得到正极反应。

7．海水是一种丰富的资源，工业上可从海水中提取多种物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。

如图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。

回答下列问题：

（1）流程图中操作a的名称为____。

（2）工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程如下：

向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱。

①气体A、B是CO2或NH3，则气体A应是_____（填化学式）

②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上是向滤液D中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，冷却析出不含有NaHCO3的副产品NH4Cl晶体，则通入NH3的作用是____。

（3）镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。

①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，最简单的操作方法是_____。

②操作b是在___氛围中进行，若在空气中加热，则会生成Mg（OH）Cl，写出有关反应的化学方程式：

_____。

【答案】蒸发结晶（或蒸发）NH3增加NH4+的浓度，有利于NH4Cl的析出，并将NaHCO3转化为Na2CO3而不易析出用洁净的铂丝蘸取少量固体，置于酒精灯火焰上灼烧、若无黄色火焰产生，则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠（答焰色反应也可）HCl（气流）MgCl2·6H2O

Mg（OH）Cl＋HCl＋5H2O

【解析】

【分析】

（1）从溶液中分离出固体溶质用蒸发结晶的方法；

（2）①根据制取纯碱的原理：

向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱；

②根据氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；

（3）①根据焰色反应检验是否含有NaCl；

②如果直接在空气中加热MgCl2•6H2O，则Mg2+会水解生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解。

【详解】

（1）由流程图可知，操作a是从海水中分离出粗盐，即从溶液中分离出固体溶质，应采用蒸发结晶的方法；

（2）①向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱；

②氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增加NH4+的浓度，有利于沉淀平衡向生成NH4Cl的方向进行，溶液碱性增强，并将NaHCO3转化为Na2CO3而不析出，可以提高氯化铵的纯度；

（3）①用铂丝蘸取少量固体，置于酒精灯火焰上灼烧，若无黄色火焰产生，则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠；

②如果直接在空气中加热MgCl2•6H2O，则Mg2+会水解生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解；其反应方程式为：

MgCl2•6H2O

Mg（OH）Cl+HCl↑+5H2O。

8．在下图装置中，加热试管内的白色固体A（A的焰色反应为黄色），生成白色固体B并放出气体C和D，这些气体通过甲瓶的浓硫酸后，C被吸收；D进入乙瓶跟另一淡黄色固体E反应生成白色固体B和气体F；丙瓶中的NaOH溶液用来吸收剩余的气体D。

（1）写出各物质的化学式：

A______；B_______；C________；D______；E_______；F___________。

（2）写出试管中及丙瓶中反应的化学方程式：

_______________；__________________。

（3）等物质的量A、B分别与足量的盐酸反应生成气体的体积________（填“一样多”、“前者多”、“后者多”）。

【答案】NaHCO3Na2CO3H2OCO2Na2O2O22NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O一样多

【解析】

【分析】

加热白色固体A（A灼烧时火焰为黄色）生成白色固体B，并放出气体C和D，则A、B含有Na元素，气体D与淡黄色固体E反应，生成固体B和气体F，应是Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2，可推知D为CO2，E为Na2O2，B为Na2CO3，F为O2，故A为NaHCO3，C为水蒸气，据以上分析解答。

【详解】

加热白色固体A（A灼烧时火焰为黄色）生成白色固体B，并放出气体C和D，则A、B含有Na元素，气体D与淡黄色固体E反应，生成固体B和气体F，应是Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2，可推知D为CO2，E为Na2O2，B为Na2CO3，F为O2，故A为NaHCO3，C为水蒸气，

（1）根据以上分析可知A是NaHCO3，B是Na2CO3，C是H2O，D是CO2，E是Na2O2，F是O2；

（2）根据以上分析可知试管中及丙瓶中反应的化学方程式分别为2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O；

（3）等物质的量A、B中碳原子的物质的量相等，则分别与足量的盐酸反应生成气体的体积一样多。

9．某课题研究小组的同学探究钠与水反应之后，又研究了与溶液反应和NaCl溶液的配制。

Ⅰ.将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中：

①Fe2（SO4）3溶液②NaCl溶液③Na2SO4溶液④饱和澄清石灰水⑤Ca（HCO3）2溶液。

回答下列问题：

（1）既有气体，又有白色沉淀产生的是___________________；

（2）写出金属钠与①反应的离子方程式___________________；

（3）若剩余的金属钠露置在空气中最终会变成___________________。

Ⅱ.配制480mL0.2mol·L-1NaCl溶液。

（1）计算后，需称出NaCl质量为___________g。

（2）在配制过程中，下列操作对所配溶液浓度的影响是（填偏高、偏低或无影响）

①配制前，容量瓶内有水__________

②溶液未冷却便定容__________

③定容时仰视刻度线__________

【答案