高考化学钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析.docx
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高考化学钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析
高考化学——钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析
一、高中化学钠及其化合物
1.过氧化钠是一种淡黄色固体,有漂白性,能与水、酸性氧化物和酸反应。
(1)一定条件下,m克的H2、CO的混合气体在足量的氧气中充分燃烧,产物与过量的过氧化钠完全反应,过氧化钠固体增重___克。
(2)常温下,将14.0克的Na2O和Na2O2的混合物放入水中,得到400mLpH=14的溶液,则产生的气体标准状况下体积为___L。
(3)在200mLAl2(SO4)3和MgSO4的混合液中,加入一定量的Na2O2充分反应,至沉淀质量不再减少时,测得沉淀质量为5.8克。
此时生成标准状况下气体体积为5.6L。
则原混合液中c(SO42-)=___mol/L。
(4)取17.88gNaHCO3和Na2O2的固体混合物,在密闭容器中加热到250℃,经充分反应后排出气体,冷却后称得固体质量为15.92g。
请列式计算:
①求原混合物中Na2O2的质量B___;
②若要将反应后的固体反应完,需要1mol/L盐酸的体积为多少毫升___?
【答案】m1.1227.8g200mL≤V≤320mL
【解析】
【分析】
(1)利用差量法,根据化学方程式分析:
CO与H2在氧气中完全燃烧,生成CO2和H2O,生成的CO2和H2O再与Na2O2反应;2CO+O2
2CO2,一氧化碳与二氧化碳物质的量相等,Na2O2与CO2反应2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,质量增重△m为2Na2CO3﹣2Na2O2=2CO,可知,反应后固体质量增加量为CO的质量;2H2+O2
2H2O,生成的水与氢气物质的量相等,Na2O2与H2O反应2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,质量增重△m为2H2O﹣O2=2H2,可知,反应后固体增加的质量为氢气质量;
(2)氧化钠、过氧化钠与水反应后的溶质为氢氧化钠,根据n=
计算出氢氧化钠的物质的量,再根据质量守恒、钠原子守恒列式计算出氧化钠、过氧化钠的物质的量,最后根据c=
计算出氢氧根离子的物质的量、根据过氧化钠与水的反应方程式计算出生成的标况下氧气的体积;
(3)生成标准状况下气体体积为5.6L,物质的量为:
=0.25mol,所以过氧化钠的物质的量为0.5mol,所以氢氧化钠的物质的量为:
0.5mol×2=1mol,沉淀质量为5.8克,即氢氧化镁的质量为5.8克,所以氢氧化镁的物质的量为:
=0.1mol,生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2=0.2mol,则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8,所以铝离子的物质的量为0.2mol,所以溶液中硫酸根离子的物质的量为:
0.3+0.1=0.4mol,则c=
=2mol/L;
(4)①结合发生的反应2Na2O2+4NaHCO3=4Na2CO3+2H2O↑+O2↑和2Na2O2+2NaHCO3=2Na2CO3+2NaOH+O2↑计算;
②反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na2CO3,再结合反应原理计算。
【详解】
(1)CO和H2的混合气体燃烧的方程式:
2CO+O2
2CO2,2H2+O2
2H2O,与Na2O2反应的方程式:
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,通过方程式可以看出,固体质量的增加量就是原混合气体的质量为mg;
(2)设14.0g混合物中含有氧化钠xmol,含有过氧化钠ymol,则①62x+78y=14,最后得到的溶质为NaOH,得到400mLpH=14的溶液,氢氧化钠的物质的量为:
0.4×1=0.4mol,根据钠原子守恒可得:
②2x+2y=0.4,联合①②解得:
x=0.1、y=0.1,所以0.1mol的过氧化钠生成0.05mol的氧气,标况下生成的氧气的体积为:
V(O2)=22.4L/mol×0.05mol=1.12L;
(3)生成标准状况下气体体积为5.6L,物质的量为:
=0.25mol,所以过氧化钠的物质的量为0.5mol,所以氢氧化钠的物质的量为:
0.5mol×2=1mol,沉淀质量为5.8克,即氢氧化镁的质量为5.8克,所以氢氧化镁的物质的量为:
=0.1mol,生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2=0.2mol,则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8,所以铝离子的物质的量为0.2mol,所以溶液中硫酸根离子的物质的量为:
0.3+0.1=0.4mol,则c=
=2mol/L,故答案为:
2;
(4)①设Na2O2和NaHCO3的物质的量分别为x,y;
15.41<15.92<16.11说明两个反应都发生,所以:
78x+84y=17.88、106y+(2x﹣y)×40=15.92,解之得:
x=0.1mol、y=0.12mol,故m(Na2O2)=7.8g;
②反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na2CO3,当反应后溶质为NaCl、NaHCO3时,则需盐酸体积为200mL;当反应后溶质只有NaCl时,则需盐酸体积为320mL,故盐酸体积为200mL≤V≤320mL。
【点睛】
本题考查有关物质的量的计算、混合物的计算,注意掌握有关物质的量的计算方法,明确质量守恒定律、极值法在化学计算中的应用,试题有利于提高学生的化学计算能力。
2.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。
3.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。
4.(Ⅰ)现有一包固体粉末,其中可能含有如下五种物质:
、
、
、
、
。
已知
难溶于水,
溶液呈蓝色。
现进行如下实验:
①溶于水得无色溶液;②向溶液中加入
溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失。
根据上述实验现象推断:
(1)一定不存在的物质是(填写化学式)_________________________;
(2)一定存在的物质是(填写化学式)_________________________;
(3)可能存在的物质是(填写化学式)_________________________;
(4)检验可能存在的物质所用试剂名称为:
_________________________;
(Ⅱ)(5)钠是活泼的碱金属元素,钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
钠钾合金可在核反应堆中用作热交换液。
钠钾合金溶于
水生成
氢气。
确定该钠-钾合金的组成(用
的形式表示):
__________;如果所得溶液的体积仍为
,则
溶液的物质的量浓度为___________________。
【答案】CaCO3、Na2SO4、CuSO4Na2CO3NaCl稀硝酸、硝酸银溶液NaK20.2mol/L
【解析】
【分析】
(Ⅰ)由①溶于水得无色溶液,可知一定不含CuSO4、CaCO3;由②向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失,可知白色沉淀为碳酸钡,则一定含Na2CO3,不含Na2SO4,不能确定是否含NaCl,以此来解答;(II)根据发生反应:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2K+2H2O=2KOH+H2↑,根据氢气体积、金属质量列方程计算Na、K物质的量;根据
计算可得。
【详解】
由①溶于水得无色溶液,可知一定不含CuSO4、CaCO3;由②向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀,再加盐酸时沉淀消失,可知白色沉淀为碳酸钡,则一定含Na2CO3,不含Na2SO4,不能确定是否含NaCl;
(1)一定不存在的物质是CaCO3、Na2SO4、CuSO4,故答案为:
CaCO3、Na2SO4、CuSO4;
(2)一定存在的物质是Na2CO3,故答案为:
Na2CO3;
(3)可能存在的物质是NaCl,故答案为:
NaCl:
(4)由氯离子的检验方法可知,检验可能存在的物质所用试剂为稀硝酸、硝酸银溶液,故答案为:
稀硝酸、硝酸银溶液。
(5)设钠、钾的物质的量分别为amol、bmol,则
0.5a+0.5b=0.15,23a+39b=10.1,计算可得:
a=0.10,b=0.20,n(Na):
n(K)=1:
2,该钠-钾合金化学式为NaK2,c(NaOH)=
,故答案为:
NaK2;0.2mol/L。
5.现有下列几种物质:
①盐酸;②Na2O;③Na2O2;④Al(OH)3;⑤Na2CO3;⑥H2O;⑦CO2;⑧乙醇;⑨Cu;⑩NaOH溶液。
(1)其中属于电解质的有___________(填写序号,下同),属于碱性氧化物的有_______。
(2)④与⑩反应的离子方程式为______________________________________。
(3)Na2O2因能发生下列反应被用作供氧剂:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,该反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为:
______。
(4)如用超氧化钾(KO2)作供氧剂,写出它和CO2反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目______________________________________________________。
【答案】②③④⑤⑥②Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O1:
1
或
【解析】
【分析】
(1)①盐酸为混合物,不属于电解质;
②Na2O为离子化合物,属于电解质、碱性氧化物;
③Na2O2为离子化合物,属于电解质,过氧化物;
④Al(OH)3为离子化合物,属于电解质;
⑤Na2CO3为离子化合物,属于电解质;
⑥H2O属于电解质、氧化物;
⑦CO2不属于电解质,为氧化物;
⑧乙醇属于非电解质;
⑨Cu为单质,不属于电解质;
⑩NaOH溶液为混合物,不属于电解质;
(2)NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水;
(3)过氧化钠中部分氧原子化合价升高为0价,部分降低为-2价,则过氧化钠既是氧化剂,又是还原剂,且物质的量之比为1:
1;
(4)超氧化钾(KO2)中O2-平均价态为-0.5价,部分氧原子化合价升高为0价,部分降低为-2价,则升高的氧原子数目为降低氧原子数目的3倍。
【详解】
(1)①盐酸为混合物,不属于电解质;
②Na2O为离子化合物,属于电解质、碱性氧化物;
③Na2O2为离子化合物,属于电解质,过氧化物;
④Al(OH)3为离子化合物,属于电解质;
⑤Na2CO3为离子化合物,属于电解质;
⑥H2O属于电解质、氧化物;
⑦CO2不属于电解质,为氧化物;
⑧乙醇属于非电解质;
⑨Cu为单质,不属于电解质;
⑩NaOH溶液为混合物,不属于电解质;
综上所述,属于电解质的为②③④⑤⑥;碱性氧化物的为②;
(2)NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水,离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
(3)过氧化钠中部分氧原子化合价升高为0价,部分降低为-2价,则过氧化钠既是氧化剂,又是还原剂,且物质的量之比为1:
1;
(4)超氧化钾(KO2)中O2-平均价态为-0.5价,部分氧原子化合价升高为0价,部分降低为-2价,则升高的氧原子数目为降低氧原子数目的3倍,则单线桥法为
或
。
6.钠和铝是两种重要的金属。
请回答下列问题:
(1)一小块金属钠长时间放置在空气中,可能有下列现象,这些现象出现的先后顺序是______________________(填序号);
①变成白色粉末②变暗③变成白色固体④变成液体
若金属钠长时间在潮湿的空气中放置,最后生成的物质是_________(填名称)。
(2)将一小块金属钠投入水中,观察到的实验现象是________(填序号),发生反应的离子方程式为:
__________________。
A.钠沉到水底B.钠熔成小球C.小球四处游动
(3)铝与稀硝酸反应的化学方程式为:
Al+4HNO3=Al(NO3)3+NO↑+2H2O,该反应的氧化剂是_______(填化学式),还原剂与氧化剂的物质的量之比是________,当有5.4gAl发生反应时,转移的电子数为________。
【答案】②③④①碳酸钠BC2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑HNO31:
10.6NA
【解析】
【分析】
(1)切开金属钠置于空气中,切口开始呈银白色(钠的真面目)→变暗(生成Na2O)→变白色固体(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→结块(吸收CO2成Na2CO3•10H2O)→最后变成Na2CO3粉(风化);
(2)依据钠的物理性质及钠与水反应产物解答;
(3)反应中铝失去电子化合价升高,硝酸中的氮元素化合价从+5价降为+2价,据此分析氧化剂和还原剂,依据化合价变化结合方程式进行电子转移数目计算。
【详解】
(1)钠在空气中发生如下变化:
Na→Na2O→NaOH→Na2CO3•10H2O→Na2CO3,发生的变化:
金属钠在空气中易被氧气氧化形成氧化钠,出现变暗现象,然后是氧化钠与空气中的水反应生成氢氧化钠,NaOH具有吸水性,氢氧化钠再与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水,最终变成白色粉末为碳酸钠,即现象出现的先后顺序是②③④①,且最后生成的物质是碳酸钠;
(2)钠密度小于水,熔点低,浮在水面,故答案为BC;钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,方程式:
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;反应放热,使钠熔化成小球,产生的氢气推动钠四处游动;
(3)Al+4HNO3═Al(NO3)3+NO↑+2H2O,反应中1mol铝失去3mol电子,做还原剂,4mol硝酸中有1mol硝酸中+5价的氮元素化合价降为一氧化氮中+2价,有1mol硝酸做氧化剂,消耗1mol铝转移3mol电子,则有5.4gAl(物质的量为0.2mol)发生反应时,转移电子的物质的量为0.6mol,电子数为0.6NA。
7.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
。
8.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