高考化学钠及其化合物的综合题试题及答案解析.docx
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高考化学钠及其化合物的综合题试题及答案解析
高考化学钠及其化合物的综合题试题及答案解析
一、高中化学钠及其化合物
1．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。
2．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。
3．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。
请你参与并完成对有关问题的解答：
（1）甲同学用如图所示装置测定CO2的质量。
实验时稀硫酸是与样品中的__________（填“Na2CO3”或“NaCl”）发生反应，仪器b的名称是______，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是__________。
（2）乙同学用如图所示装置，取一定质量的样品（mg）和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。
①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的______________________________，则装置气密性良好。
②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的______（填“体积”或“质量”）。
（3）丙同学用下图所示方法和步骤进行实验：
①操作Ⅰ涉及的实验名称有：
__________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、__________。
②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为__________。
【答案】Na2CO3分液漏斗除去CO2中的水蒸气液面上升体积过滤称量106y/197x
【解析】
【详解】
（1）依据装置和试剂分析，硫酸和样品中的碳酸钠反应，仪器b是加入液体的仪器可以控制加入的量，是分液漏斗；反应过程中含有水蒸气，可以利用浓硫酸干燥二氧化碳气体；
（2）①使用注射器改变瓶内气体的多少而改变瓶内压强；当将针筒活塞向内推压时，瓶内气体被压缩，压强增大，瓶内液体则会被压入长颈漏斗内，b下端玻璃管中液面上升，可以说明装置气密性良好；②在实验完成时，反应后可以利用注射器读取生成气体的体积，能直接测得的数据是CO2的体积；
（3）①流程分析可知，加入氢氧化钡溶液和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀，通过过滤得到沉淀，洗涤后称重得到沉淀碳酸钡质量；②由流程分析判断：
碳酸钡沉淀质量为yg，根据原子守恒可知样品中Na2CO3质量为
，因此样品中Na2CO3的质量分数为
。
4．
（1）研究物质时会涉及物质的组成、分类、性质和用途等方面。
①Na2O2属于____________（填物质的类别），检验其组成中所含阳离子的方法是_____________。
②将包有少量____色Na2O2固体的棉花放在石棉网上，用滴管向棉花上滴几滴水，观察到的现象是__________________，由此得出的结论是_________________________________。
③在潜水艇和消防员的呼吸面具中，Na2O2所发生反应的化学方程式为_________________________，从氧化剂和还原剂的角度分析，在该反应中Na2O2的作用是___________________。
某潜水艇上有25人，如果每人每分钟消耗的O2在标准状况下体积为0.80L（标准状况下O2的密度为1.429g/L）,假设所需要的O2全部由Na2O2来提供，则该潜水艇一天所需要的Na2O2的物质的量是_____________。
（2）写出下列反应的离子方程式：
①NaHCO3溶于醋酸：
__________________________________________________。
②过量CO2与NaOH溶液：
_____________________________________________。
③工业制漂白液：
______________________________________________________。
④生活中漂白粉的漂白原理：
____________________________________________。
【答案】金属氧化物焰色试验，火焰呈黄色淡黄棉花立刻燃烧起来过氧化钠与水反应放热，且有氧气产生
既做氧化剂又做还原剂2.57×103mol
【解析】
【分析】
根据物质的组成进行分类，根据常见阳离子的检验方法分析解答；根据过氧化钠反应生成氧气的方程式进行相关计算；根据常见无机物的制备原理书写相关离子方程式。
【详解】
（1）①Na2O2由两种元素组成，Na属于金属，所以属于金属氧化物；阳离子为钠离子，检验的方法是焰色试验，火焰呈黄色；
②Na2O2为淡黄色固体，过氧化钠与水反应放热，同时生成氧气，所以棉花会立刻燃烧；③在潜水艇和消防员的呼吸面具中，Na2O2可以与水反应生成氢氧化钠和氧气，与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为：
，
；Na2O2中O元素化合价为-1，反应后变为-2和0，则Na2O2的作用既做氧化剂又做还原剂；潜艇上的人一天中共需要的氧气质量为：
0.80L×60×24×25×1.429g/L=41155.2g，n（O2）=
，根据过氧化钠反应生成氧气的方程式得：
n（Na2O2）=2n（O2）=1286mol×2=2.57×103mol，故答案为：
金属氧化物；焰色试验，火焰呈黄色；淡黄；棉花立刻燃烧起来；过氧化钠与水反应放热，且有氧气产生；
；既做氧化剂又做还原剂；2.57×103mol；
（2）①NaHCO3溶于醋酸反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，离子方程式为：
；
②过量CO2与NaOH溶液反应生成碳酸氢钠，离子方程式为：
；
③工业制漂白液是用氯气和氢氧化钠反应，生成次氯酸钠、氯化钠和水，离子方程式为：
；
④漂白粉的漂白原理是与空气中二氧化碳反应生成次氯酸和碳酸钙，离子方程式为：
，故答案为：
；
；.
；
。
5．已知A是一种金属单质，B显淡黄色，其转化关系如图所示，则下列说法错误的是
A．A与水反应可生成D
B．B常用于制作呼吸面具
C．C与澄清石灰水反应生成白色沉淀和D
D．将稀硫酸铝溶液逐滴滴入D溶液中，开始时就会产生沉淀
【答案】D
【解析】
【分析】
B为A与氧气反应的产物,为氧化物,颜色为淡黄色,应为
则A为Na,C为
D为NaOH。
【详解】
A.Na与水反应可生成氢氧化钠和氢气，A正确；
B.过氧化钠与二氧化碳反应可以生成氧气，故B常用于制作呼吸面具，B正确；
C.碳酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，C正确；
D.将硫酸铝溶液滴入NaOH溶液中，由于NaOH溶液为大量的，故一开始会产生偏铝酸根，而不是产生沉淀，D错误；
故答案选D。
6．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】④⑤2Fe3++6Na+6H2O＝2Fe（OH）3↓+6Na++3H2↑Na2CO35.9无影响偏高偏低
【解析】
【分析】
（1）钠的活泼性较强，能够与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠可能和盐溶液中的溶质发生反应，据此进行分析；
（2）金属钠与Fe2（SO4）3溶液反应生成氢氧化铁沉淀、硫酸钠和氢气，据此写出反应的离子方程式；
（3）Na的性质活泼，在空气中长期放置，最终产生碳酸钠；
Ⅱ.
（1）配制0.2mol·L-1NaCl溶液480mL，需要配制500mL溶液；根据m=nM计算出需要氯化钠的质量；
（2）根据c=n/V进行分析。
【详解】
（1）①钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与Fe2（SO4）3溶液反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，故不选；
②钠与氯化钠溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，得不到沉淀，故不选；
③钠与硫酸钠溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，得不到沉淀，故不选；
④钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应放热，氢氧化钙溶解度降低，有白色沉淀析出，故选；
⑤钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀，故选；
结合以上分析可知，既有气体，又有白色沉淀产生的是④⑤；
故答案为：
④⑤；
（2）钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与Fe2（SO4）3溶液反应生成氢氧化铁红褐色沉淀；所以金属钠与Fe2（SO4）3溶液反应生成氢氧化铁沉淀、硫酸钠和氢气，反应的离子方程式：
2Fe3++6Na+6H2O＝2Fe（OH）3↓+6Na++3H2↑；
故答案是：
2Fe3++6Na+6H2O＝2Fe（OH）3↓+6Na++3H2↑；
（3）Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3∙xH2O，Na2CO3∙xH2O风化脱水生成Na2CO3，故若剩余的金属钠露置在空气中最终会变成Na2CO3；
故答案是：
Na2CO3；
Ⅱ.
（1）配制0.2mol·L-1NaCl溶液480mL，需要配制500mL，需要氯化钠的物质的量为0.2mol/L×0.5L=0.1mol，质量为0.1mol×58.5g/mol＝5.85g；需称出NaCl质量为5.9g；
故答案为：
5.9；
（2）①配制前，容量瓶内有水，不影响溶质的物质的量和溶液的体积，对结果无影响，故答案为：
无影响；
②溶液未冷却便定容，导致溶液的体积偏小，浓度偏大；
故答案为：
偏高；
③定容时仰视刻度线，导致溶液的体积偏大，浓度偏低。
故答案为：
偏低。
【点睛】
本题考查了配制一定物质的量浓度的溶液中的方法。
配制一定物质的量浓度的溶液步骤有：
计算、称量、溶解、冷却转移、洗涤转移、定容、摇匀。
根据c=n/V可知，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量n和溶液的体积V引起的，误差分析时，关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化，若n比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若n比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大。
7．
（1）将金属钠置于空气中加热，可以观察到有淡黄色固体生成，试写出该反应的方程式：
__________________________________。
（2）在实验室模拟侯氏制碱法制备碳酸钠：
一定温度下，往一定量饱和NaCl溶液中通入氨气（NH3）达到饱和后，再不断通入CO2，一段时间后，出现沉淀，过滤得到NaHCO3晶体和氯化铵溶液。
该过程的总的化学方程式为：
____________________________________________。
（3）加热NaHCO3得到纯碱制品，实验室进行此操作的装置可以是_____________（填选项）。
（4）某实验小组通过下列实验探究过氧化钠与水的反应：
加入MnO2后，反应的化学方程式为____________________________________________。
【答案】4Na＋O2
2Na2O2NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4ClAB2H2O2
2H2O＋O2↑
【解析】
【分析】
（1）将金属钠置于空气中加热，生成淡黄色固体过氧化钠；
（2）饱和NaCl溶液中通入氨气（NH3）达到饱和后，再不断通入CO2，反应生成NaHCO3晶体和氯化铵溶液；
（3）NaHCO3具有不稳定性，加热后易发生分解，据此进行分析；
（4）过氧化钠和水反应生成氢氧化钠是碱，碱遇酚酞变红；红色褪去的可能原因是过氧化钠和水反应生成的过氧化氢，具有氧化性，过氧化氢在二氧化锰做催化剂分解生成水和氧气。
【详解】
（1）将金属钠置于空气中加热，生成淡黄色固体过氧化钠，方程式为4Na＋O2
2Na2O2；
故答案是：
4Na＋O2
2Na2O2；
（2）饱和NaCl溶液中通入氨气（NH3）达到饱和后，再不断通入CO2，一段时间后，得到NaHCO3晶体和氯化铵溶液，该过程的总的化学方程式为：
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
故答案是：
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
（3）NaHCO3具有不稳定性，加热后易发生分解；由于反应中有水生成，故不能用装置C；从溶液中得到固体，可以采用蒸发的方法，故D不适用，故AB可选；
故答案选AB。
（4）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，滴加酚酞后，溶液变红，然后溶液红色褪去，说明过氧化钠与水反应生成的过氧化氢，具有氧化性，能够氧化有色物质；因此褪色后的溶液中加入少量的二氧化锰，过氧化氢发生分解生成氧气，方程式为：
2H2O2
2H2O＋O2↑；
故答案是：
2H2O2
2H2O＋O2↑。
8．已知碱金属的氧化物有：
普通氧化物，如Li2O；过氧化物，如Na2O2；超氧化物，如KO2；臭氧化物，如RbO3，其中后三者均能与H2O或CO2反应产生O2。
（1）宇航工业，为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，宇航科学家进行了大量的探索，有的科学家提出了“金属过氧化物处理系统”。
即不断把座舱内的空气通过盛有金属过氧化物（以过氧化钠为例）的容器，并把处理后的气体充入座舱。
每个宇航员平均每天需要消耗0.9kg氧气，呼出1.0kg二氧化碳。
有关反应的化学方程式为_______、_______；将处理后的气体充入座舱时，为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，还应采取的措施是_______。
（2）人体内O2—离子对健康有害，使人过早衰老，但在催化剂SOD存在下可发生如下反应，请完成该反应的离子方程式：
_________________________________
（3）Na2O2、K2O2、CaO2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。
最适合的过氧化物是_______（写电子式）
（4）高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。
晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。
如图为超氧化钾晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。
则每个超氧化钾晶胞含有_______个K＋和_______个O2－；该晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为_______
【答案】2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑补充适量水蒸气2O2—+2H2O
H2O2+O2↑+2OH-
443:
1
【解析】
【分析】
【详解】
（1）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气、过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，反应的方程式分别是：
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；过氧化钠吸收水蒸气，所以对空气有干燥作用，处理后的气体充入座舱时，为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，还应补充适量水蒸气；
（2）人体中O2—可认为氧原子化合价为-
价，可发生自身氧化还原反应，生成-1价和0价氧原子，根据得失电子守恒，生成H2O2、O2的比为1:
1，根据电荷守恒，应该用氢氧根离子配平电荷，所以反应方程式是2O2—+2H2O
H2O2+O2↑+2OH-。
（3）硫酸钡难溶于水，所以最适合用BaO2与适量稀硫酸作用制取过氧化氢，BaO2的电子式是
；
（4）根据均摊原则，晶胞中K+数是
，O2－的数是
；氧的化合价部分为0价，部分为－2价，根据化合价代数和等于0，每个晶胞中有2个－2价氧，6个0价氧，所以0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3:
1。
9．空气中CO2浓度的持续走高引起人们的高度重视。
一些科学家认为，人类不仅要努力减少CO2的排放，还要尽快想办法清除空气中过多的CO2。
为此，他们设想了一系列“捕捉”和“封存”CO2的方法。
1.方法Ⅰ：
一些科学家利用太阳能加热的反应器“捕捉”空气中的CO2，如下图所示。
（1）步骤一中的CaO俗称____________。
（2）步骤二中发生反应的化学方程式是____________，该反应____________（填“是”或“不是”）步骤一中反应的逆反应。
2.方法Ⅱ：
另一些科学家利用NaOH溶液的喷淋“捕捉”空气中的CO2，如右图所示。
（1）NaOH溶液喷成雾状是为了_________________。
（2）上图a环节中，物质分离的基本操作是__________。
（3）为了尽量减少成本，在整个流程中，循环利用的物质有CaO和____________。
3.下列溶液中，同样能用于“捕捉”二氧化碳的是（_____）。
A．KNO3溶液B．CaCl2溶液C．CuSO4溶液D．Na2CO3溶液
4.研究发现，上述两种方法虽然在化学原理上都是可行的，但在实际应用中仍存在很多问题，例如：
（________）。
①方法Ⅰ将受到地域的限制
②方法Ⅱ的能耗太大
③方法Ⅰ中使用的是氧化钙颗粒而不是氧化钙粉末
④方法Ⅱ中的物质可以循环利用，但方法Ⅰ中的却不能
A．①③B．①②C．②④D．③④
5.“捕捉”到的二氧化碳，一部分可以用于生产；一部分则设想注入深海中“封存”起来。
但过多的二氧化碳会导致海水水质的变化，最终殃及海洋生物，其原因是___________（用化学方程式表示）。
可见，要真正实现“碳捕捉”和“碳封存”的设想，科学家任重而道远。
【答案】生石灰CaCO3
CaO+CO2不是增大反应物的接触面积（或提高反应速率；或提高吸收效率；或充分反应；或更好地、有效地吸收）过滤NaOHDBCO2+H2O
H2CO3或H2CO3
H++HCO3-
【解析】
【分析】
根据题干提供的信息进行分析，CaO俗称生石灰，CaO与CO2在400℃时反应产生CaCO3，
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