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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