高考化学 钠及其化合物综合试题含答案解析.docx

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高考化学钠及其化合物综合试题含答案解析

高考化学钠及其化合物综合试题含答案解析

一、高中化学钠及其化合物

1．我国化学家侯德榜（下图所示）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

（1）请写出碳酸钠的一种用途________。

（2）写出上述流程中X物质的分子式_________。

（3）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________（填上述流程中的编号）的循环，从沉淀池中取出沉淀的操作是_______。

（4）该流程中氨气和二氧化碳的添加顺序是：

先通氨气后通二氧化碳，请说明理由：

______。

【答案】制造肥皂、制造玻璃等CO2I过滤氨气在水溶液中的溶解度远远大于二氧化碳，先通入氨气有利于二氧化碳的吸收

【解析】

【详解】

（1）碳酸钠可用于制造肥皂、制造玻璃等；

（2）沉淀池析出的为碳酸氢钠，煅烧炉中加热碳酸氢钠，分解生成二氧化碳，则循环物质X为二氧化碳；

（3）母液的主要成分为NaCl、NH4Cl、NH3、Na2CO3等，使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，应增加I的循环；固液分离方法为过滤；

（4）氨气易溶于水，二氧化碳溶解度相对较小，先通入氨气，有利于二氧化碳的吸收；

2．2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。

锂离子电池的广泛应用使锂的需求量大增，自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷锂铝石等。

（1）i.为鉴定某矿石中是否含有锂元素，可以采用焰色反应来进行鉴定，当观察到火焰呈_______，可以认为存在锂元素。

A．紫红色B．绿色C．黄色D．紫色（需透过蓝色钴玻璃）

ii锂离子电池的广泛应用同样也要求处理电池废料以节约资源、保护环境。

采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片（由Al箔、LiFePO4活性材料、少量不溶于酸碱的导电剂组成）中的资源，部分流程如图：

查阅资料，部分物质的溶解度（s），单位g，如下表所示：

（2）将回收的废旧锂离子电池进行预放电、拆分破碎、热处理等预处理，筛分后获得正极片。

下列分析你认为合理的是___。

A．废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，否则在后续处理中，残余的能量会集中释放，可能会造成安全隐患。

B．预放电时电池中的锂离子移向负极，不利于提高正极片中锂元素的回收率。

C．热处理过程可以除去废旧锂离子电池中的难溶有机物、碳粉等。

（3）工业上为了最终获得一种常用金属，向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，请写出此时硫酸参与反应的所有离子方程式____________

（4）有人提出在―酸浸时，用H2O2代替HNO3效果会更好。

请写出用双氧水代替硝酸时主要反应的化学方程式__________________

（5）若滤液②中c（Li+）=4mol/L加入等体积的Na2CO3后，沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%，计算滤液③中c（CO32-）___________。

（Ksp（LiCO）=1.62×10－3）

（6）综合考虑，最后流程中对―滤渣③‖洗涤时，常选用下列________（填字母）洗涤。

A．热水B．冷水C．酒精

原因是_______________________

（7）工业上将回收的Li2CO3和滤渣②中FePO4粉碎与足量炭黑混合高温灼烧再生制备LiFePO4，实现了物质的循环利用，更好的节省了资源，保护了环境。

请写出反应的化学方程式：

___________________________。

【答案】AACH++OH-=H2O、H++AlO2-+H2O=Al（OH）3↓2LiFePO4+H2O2+4H2SO4=Li2SO4+Fe2（SO4）3+2H2O+2H3PO40.2mol/LA碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，用热水洗涤会减少沉淀的溶解，同时热水成本比酒精低Li2CO3+2FePO4+2C=2LiFePO4+3CO

【解析】

【分析】

废旧电池正极片（磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等）放电拆解后加入氢氧化钠溶液碱浸，过滤得到滤液中偏铝酸钠溶液，滤渣酸浸过滤得到炭黑和硫酸锂、硫酸亚铁的溶液，加入硫酸、硝酸氧化亚铁滤渣生成铁离子，调节溶液pH生成磷酸铁沉淀，过滤后的滤液中加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂，经过滤、洗涤、干燥等操作得到碳酸锂，以此解答该题。

（1）根据锂的焰色反应回答；

（2）将回收的废旧锂离子电池进行预放电，

A．从锂的性质分析；

B．放电是原电池，从离子的移动方向考虑；

C．从有机物与碳的性质分析；

（3）碱溶一步所得滤液中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，加入硫酸，首先发生的是酸碱中和，然后是偏铝酸根与氢离子的反应；

（4）LiFePO4在硫酸和过氧化氢同时存在的条件下生成Li2SO4，Fe2（SO4）3，2H2O和2H3PO4，从环保和价格的角度分析；

（5）利用溶度积进行计算；

（6）碳酸锂的溶解度随温度的变化分析；

（7）根据题目所给信息写出化学方程式；

【详解】

（1）根据焰色反应原理，锂矿石含有锂元素，锂的焰色反应为紫红色；

（2）A．废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，由于锂是很活泼的金属，容易和氧气，水蒸气发生反应，可能会造成安全隐患，故A正确；

B．放电时，阳离子移向正极，故放电时电池中的锂离子移向正极，故B错误；

C．难溶有机物的沸点一般较低，碳粉也可以被氧化，通过热处理可以除去有机物和碳粉，故C正确；

（3）向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，先发生酸碱中和，向偏铝酸钠溶液中加入酸，由于要得到金属，酸的量必须控制，故离子反应为：

H++OH-=H2O，H++AlO2-+H2O=Al（OH）3↓；

（4）H2O2和HNO3都具有强氧化性，由于硝酸见光分解，成本较高，故可以利用过氧化氢代替硝酸，过氧化氢被还原的产物是水，对环境没有污染，化学方程式为2LiFePO4+H2O2+4H2SO4=Li2SO4+Fe2（SO4）3+2H2O+2H3PO4；

（5）碳酸锂是沉淀，存在难溶电解质的溶解平衡，设两溶液体积为V，滤液②中c（Li+）=4mol/L，沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%，则沉淀后溶液中锂离子的浓度为

=0.09mol/L，故Ksp（Li2CO3）=c（Li+）2c（CO32-），故c（CO3）=

=

=0.2mol/L；

（6）碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，用热水洗涤会减少沉淀的溶解，同时热水成本比酒精低；

（7）工业上将回收的Li2CO3和滤渣②中FePO4粉碎与足量炭黑混合高温灼烧再生制备LiFePO4，反应方程式为Li2CO3+2FePO4+2C=2LiFePO4+3CO。

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．现有下列物质：

①KCl②CH4③NH4NO3④I2⑤Na2O2⑥HClO4⑦N2⑧CO⑨SO2⑩金刚石⑪CH3CH2OH⑫MgO⑬MgCl2⑭KOH⑮HCl⑯Al2O3

请回答下列问题。

（1）两性氧化物是___（填序号），其电子式为___。

（2）最简单的有机化合物是___（填序号），用电子式表示其形成过程：

___。

（3）属于共价化合物的是___（填序号），含有共价键的离子化合物是___（填序号）。

（4）由两种元素组成，且含有离子键和共价键的化合物为___（填序号），这两种元素的单质反应生成该化合物的化学方程式为___。

【答案】⑯

②

②⑥⑧⑨⑪⑮③⑤⑭⑤2Na+O2

Na2O2

【解析】

【分析】

（1）两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物；

（2）最简单的有机化合物是CH4，甲烷为共价化合物；

（3）一般来说，活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，非金属元素之间易形成共价键，含有离子键的化合物为离子化合物，离子化合物中可能含有共价键，只含共价键的化合物为共价化合物；

（4）由两种元素组成，且离子键、共价键都含有的是Na2O2。

【详解】

（1）两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物，这里只有Al2O3，Al2O3是离子化合物，其电子式为：

，故答案为：

⑯；

；

（2）最简单的有机化合物是CH4，甲烷为共价化合物，用电子式表示其形成过程为：

，故答案为：

②；

；

（3）只含共价键的化合物为共价化合物，CH4、HClO4、CO、SO2、CH3CH2OH、HCl中只含共价键，属于共价化合物；含有共价键的离子化合物有：

NH4NO3、Na2O2、KOH，故答案为：

②⑥⑧⑨⑪⑮；③⑤⑭ ；

（4）由两种元素组成，且离子键、共价键都含有的是Na2O2，钠和氧气反应生成过氧化钠的化学方程式：

2Na+O2

Na2O2，故答案为：

⑤；2Na+O2

Na2O2。

【点睛】

一般来说，活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，非金属元素之间易形成共价键，不同非金属元素之间易形成极性键，同种非金属元素之间易形成非极性键，含有离子键的化合物为离子化合物，离子化合物中可能含有共价键，只含共价键的化合物为共价化合物。

5．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。

6．Ⅰ．金属冶炼与处理中常涉及离子反应和氧化还原反应。

（1）实验室常用无水乙醇处理少量残留的金属钠，写出反应的化学方程式_________。

（2）镁与碳在加强热时可生成易水解的MgC2，其水解的化学方程式为________。

（3）我国古代劳动人民曾利用明矾溶液除去铜器表面的铜锈[Cu2（OH）2CO3]，请简要解释其原理:

_______。

Ⅱ．（4）0.1mol·L－1NaHCO3溶液与0.1mol·L－1NaOH溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是：

______________。

（5）恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2，发生反应CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）。

下列描述能说明该反应达到平衡状态的是_____（填序号）。

A容器内的混合气体的平均相对分子质量保持不变

B水分子中断裂2NA个H-O键，同时氢分子中生成3NA个H-H键

CCH3OH和H2O的浓度保持不变

D容器内的混合气体的密度保持不变

（6）现有反应CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g）△H＝＋23.4kJ/mol，在某温度下的平衡常数为0.25，此温度下，在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3（g）和H2O（g），反应到10min时测得各组分浓度如下：

物质

CH3OCH3（g）

H2O（g）

CH3OH（g）

浓度/mol·L－1

0.9

0.9

1.2

此时v正_______v逆（填“＞”、“＜”或“＝”），v（CH3OH）＝_______；当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OCH3体积分数（CH3OCH3）%＝______%。

【答案】2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa+H2↑MgC2+2H2O═Mg（OH）2+C2H2↑明矾中的Al3+发生水解反应使溶液呈酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解c（Na＋）>c（

）>c（OH－）>c（

）>c（H+）AC＜0.12mol·L－1·min－120%

【解析】

【分析】

Ⅰ.

（1）乙醇和钠反应生成乙醇钠和氢气；

（2）MgC2水解生成氢氧化镁和乙炔；

（3）明矾溶液中铝离子水解表现酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解；

Ⅱ．（4）0.1mol·L－1NaHCO3溶液与0.1mol·L－1NaOH溶液等体积混合，生成Na2CO3溶液,根据盐类水解规律进行分析溶液中离子浓度由大到小的顺序；

（5）根据反应达到平衡状态的标志：

正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变，以及由此衍生出的其它物理量进行分析；

（6）根据CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g）反应，根据Qc与K的关系进行分析。

【详解】

Ⅰ.

（1）实验室常用无水乙醇处理少量残留的金属钠，写出反应的化学方程式2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa+H2↑；

故答案为：

2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa+H2↑；

（2）MgC2水解生成氢氧化镁和乙炔，化学方程式为MgC2+2H2O═Mg（OH）2+C2H2↑；

故答案为：

MgC2+2H2O═Mg（OH）2+C2H2↑；

（3）明矾溶液除去铜器表面的铜锈，因为铝离子水解表现酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解；

故答案为：

明矾中的Al3+发生水解反应使溶液呈酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解；

Ⅱ．（4）0.1mol·L－1NaHCO3溶液与0.1mol·L－1NaOH溶液等体积混合，生成Na2CO3，溶液中离子浓度由大到小的顺序是c（Na＋）>c（

）>c（OH－）>c（

）>c（H+）；

故答案为：

c（Na＋）>c（

）>c（OH－）>c（

）>c（H+）；

（5）CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g），

A.反应物，生成物都是气体，气体的质量不变，当相对分子质量不变，说明气体的总物质的量不变，能说明反应达到平衡状态，故A正确；   

B.水分子中断裂2NA个H-O键，同时氢分子中生成3NA个H-H键，指的是同一个方向，不能说明处于平衡状态，故B错误；

C.CH3OH和H2O的浓度保持不变，说明可逆反应处于平衡状态，故C正确；          

D.反应物是气体，生成物是气体，总质量不变，容积不变，混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；

故答案为：

AC；

（6）CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g），Qc=

=1.22/0.92=1.8>0.25，可逆反应向逆反应方向进行，故v正

=0.12mol·L－1·min－1；

根据反应以上的分析可知，该反应正在向左进行，

CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g）

起始浓度0.90.91.2

变化浓度xx2x

平衡浓度0.9+x0.9+x1.2-2x

由于温度不变，平衡常数为0.25，所以K=

=

=0.25，x=0.3，混合气体中CH3OCH3体积分数（CH3OCH3）%＝

×100%=20%；

故答案是：

＜；0.12mol·L－1·min－1；20%。

7．

（1）古代锻造刀剑时，将炽热的刀剑快速投入水中“淬火”，反应为：

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2。

该反应中H2O作__________（填“氧化剂”或“还原剂”）；

（2）检验某溶液中是否含有SO42-,先加盐酸，再加______（填“BaCl2”或“NaCl；

（3）海水提镁的重要步骤之一是用沉淀剂将海水中的Mg2＋沉淀。

该沉淀剂是__________（填“生石灰”或“盐酸”）。

（4）过氧化钠可用于呼吸面具中作为氧气的来源。

完成下列化学方程式:

2Na2O2+2______=2Na2CO3+O2↑；

（5）某同学炒菜时发现，汤汁溅到液化气的火焰上时，火焰呈黄色。

据此他判断汤汁中含有________（填“钠”或“钾”）元素；

【答案】氧化剂BaCl2生石灰CO2钠

【解析】

【详解】

（1）在3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2中氢元素的化合价从+1价降为0价，则H2O作氧化剂；

（2）检验某溶液中是否含有SO42-，先加稀盐酸，可以排除银离子与碳酸根离子等离子的干扰，再加入BaCl2溶液，产生的沉淀是硫酸钡；

（3）海水中的Mg2＋沉淀是生成Mg（OH）2，沉淀剂是利用生石灰与水反应生成氢氧化钙，从而将Mg2+沉淀；

（4）过氧化钠可用于呼吸面具中作为氧气的来源，是利用Na2O2与CO2或水蒸气反应生成氧气，则2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑；

（5）钠元素的焰色反应呈黄色，即可判断汤汁中含有钠元素。

8．按要求回答下列问题

（1）质子数为17、中子数为20的原子可表示为________，Na+的结构示意图________。

（2）焰色反应是_______变化，将碳酸钠进行焰色反应，火焰呈________。

（3）漂白粉有效成分的化学式________，漂白粉发挥漂白作用的反应方程式________。

【答案】

物理黄色Ca（ClO）2Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

【解析】

【分析】

（1）根据原子符号中各个角标的含义书写；Na+是Na原子失去最外层的1个电子后形成的；

（2）焰色反应是原子核外电子发生能量跃迁时的结果，Na元素焰色反应呈黄色；

（3）漂白粉是氯气与石灰乳反应产生，其有效成分是次氯酸钙，漂白时次氯酸钙与CO2、H2O反应产生HClO。

【详解】

（1）在原子表示中，在元素符号左下角为质子数，左上角为质量数，等于质子数与中子数的和，该原子质子数为17，是Cl元素的原子，中子数为20，则其质量数为17+20=37，该原子可表示为

；Na是11号元素，Na原子失去最外层的1个电子形成Na+，其结构示意图为：

；

（2）当金属或其化合物灼烧时，电子由能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态，电子处于激发态时，不稳定，多余的能量以光的形式释放出来，因此在发生焰色反应是时没有新物质生成，发生的是物理变化；将碳酸钠进行焰色反应，由于含有Na元素，所以火焰呈黄色；

（3）漂白粉是氯气与石灰乳反应产生，其成分是CaCl2、Ca（ClO）2，有效成分是次氯酸钙，漂白粉发挥漂白作用时，其中含有的次氯酸钙与CO2、H2O反应产生HClO，反应方程式为：

Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO。

【点睛】

本题考查了原子的表示、离子结构示意图及金属元素的检验方法和物质成分及作用等知识。

掌握物质的结构含义、物质的制备和反应原理是本题解答关键。

注意焰色反应是元素原子核外电子发生跃迁的能量变化，不能说有“反应”字样就发生了化学变化。

9．大苏打（Na2S2O3•5H2O）、苏打和小苏打被称为苏打三兄弟，它们在生产生活中有广泛的应用。

（1）工业上，将碳酸钠和硫化钠以物质的量1:

2混合配成溶液，再