高考化学易错题专题训练钠及其化合物练习题.docx

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高考化学易错题专题训练钠及其化合物练习题

2020-2021高考化学易错题专题训练-钠及其化合物练习题

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．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。

3．2019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。

4．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。

5．碳酸钠和碳酸氢钠在一定条件下可以相互转化。

（1）向碳酸钠溶液中通入二氧化碳，可以得到碳酸氢钠，请写出该反应的化学方程式_________。

（2）请设计实验方案除去碳酸钠固体中混有的少量碳酸氫钠_________。

（3）请设计实验方案除去碳酸氢钠溶液中混有的少量碳酸钠_________。

（4）充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物95g，完全反应后得到气体5.6L（标准状况），求混合物中碳酸钠的质量分数_________。

【答案】Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3加热碳酸钠固体，NaHCO3受热分解生成Na2CO3和H2O、CO2，从而除去了杂质向NaHCO3溶液中通入CO2，使Na2CO3反应生成了NaHCO3，从而除去了杂质55.8%

【解析】

【分析】

（1）碳酸钠溶液通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠；

（2）碳酸钠较稳定，碳酸氢钠加热容易分解；

（3）碳酸钠溶液通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠；

（4）由碳酸氢钠受热分解的化学方程式列关系式求解可得。

【详解】

（1）碳酸钠溶液通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠，反应的化学方程式为：

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，故答案为：

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；

（2）碳酸钠较稳定，碳酸氢钠加热容易分解，除去碳酸钠固体中混有的少量碳酸氢钠可以通过加热方法除去杂质碳酸氢钠，故答案为：

加热碳酸钠固体，NaHCO3受热分解生成Na2CO3和H2O、CO2，从而除去了杂质；

（3）碳酸钠溶液通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠，可以通入二氧化碳使其转化为碳酸氢钠除去，故答案为：

向NaHCO3溶液中通入CO2，使Na2CO3反应生成了NaHCO3，从而除去了杂质；

（4）充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物得到气体的5.6L（标准状况）气体为二氧化碳，二氧化碳物质的量为

=0.25mol，碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑，由方程式可知n（NaHCO3）=2n（CO2）=2×0.25mol=0.5mol，碳酸氢钠的质量为0.5mol×84g/mol=42g，碳酸钠的质量为（95g-42g）=53g，则混合物中碳酸钠的质量分数

×100%=55.8%，故答案为：

55.8%。

【点睛】

通过加热分解收集生成的气体计算碳酸氢钠的量，再反过来计算碳酸钠的质量分数是计算的关键。

6．纯碱是重要的化工原料，在医药、冶金、化工、食品等领域被广泛使用。

某实验小组的同学模拟侯德榜制碱法制取纯碱，流程如下：

（1）工业生产纯碱的第一步是除去饱和食盐水的中SO42-、Ca2+离子，依次加入的试剂及其用量是______________、_______________、过滤、_______________。

（2）已知：

几种盐的溶解度

NaCl

NH4HCO3

NaHCO3

NH4Cl

溶解度（20°C，100gH2O时）

36.0

21.7

9.6

37.2

①写出装置I中反应的化学方程式_____________________________________。

②写出装置II中发生反应的化学方程式________________________________。

（3）该流程中可循环利用的物质是__________________。

（4）若制出的纯碱中只含有杂质NaCl。

①检验用该纯碱配制的溶液中含有Cl―的方法是_________________________。

②向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为bg，则该纯碱的纯度（质量分数）为__________（用m、b来表示）。

【答案】过量BaCl2溶液过量Na2CO3溶液适量（过量）稀盐酸NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑CO2取少量纯碱样品，加入足量的稀硝酸，再加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则说明含有氯离子。

×100％

【解析】

【分析】

（1）工业上除去SO42-用含有Ba2+的可溶性盐、除去Ca2+用含有CO32-的可溶性盐；

（2）①NaCl、CO2、NH3、H2O发生反应生成NaHCO3和NH4Cl；

②受热条件下，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水；

（3）装置II中得到二氧化碳，装置I中需要二氧化碳；

（4）①Cl-的检验常用硝酸酸化的硝酸银溶液，生成不溶于稀硝酸的AgCl沉淀；

②向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液反应生成碳酸钙，则最后得到的bg为碳酸钙的质量，根据碳原子守恒由碳酸钙的物质的量可得到碳酸钠的物质的量，在求算出理论上碳酸钠的质量，进而求算纯碱的纯度。

【详解】

（1）除去饱和食盐水的中SO42-要用BaCl2溶液，除去饱和食盐水的中Ca2+要用Na2CO3溶液，并且除杂时试剂应该过量，最后用稀盐酸调节pH=7，

故答案为：

足量BaCl2溶液、足量Na2CO3溶液、适量稀盐酸；

（2）①先向食盐水中通入NH3使溶液呈碱性，CO2、NH3和H2O反应生成NH4HCO3，由于溶解度小NaHCO3，所以NaCl和NH4HCO3反应生成NaHCO3和NH4Cl，即

NaCl+CO2+NH3+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl，

故答案为：

NaCl+CO2+NH3+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；

②NaHCO3对热不稳定，受热易分解生成Na2CO3、H2O、CO2，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑，

故答案为：

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑；

（3）装置II中得到二氧化碳，装置I中需要二氧化碳，所以能循环利用的是二氧化碳，故答案为：

CO2；

（4）①Cl-的检验常用硝酸酸化的硝酸银溶液，方法为：

取少量纯碱样品溶于水，加入足量的稀硝酸，再加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则说明其中含有氯离子；

故答案为：

取少量纯碱样品溶于水，加入足量的稀硝酸，在加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则说明其中含有Cl-；

②向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液反应生成碳酸钙，则最后得到的bg为碳酸钙的质量，则根据碳原子守恒，碳酸钠的物质的量=碳酸钙的物质的量=

=

，则碳酸钠的质量=nM=

×106g/mol=

g，则该纯碱的纯度=

×100％=

×100％；

答案为：

×100％。

【点睛】

易错点在于第

（1）中，除杂提纯时，除杂试剂要过量，碳酸钠一定加在氯化钡溶液的后面，才能够除去多余的钡离子。

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．

（1）147gH2SO4的物质的量是_______；

（2）氧化铜在高温下发生分解反应：

4CuO

2Cu2O+O2↑，若反应过程中生成1molO2分子，则转移电子数为________mol。

（3）反应：

2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋2KCl＋I2，其中_____元素化合价升高，则该元素被_____，_____元素化合价降低；______作还原剂，_____发生还原反应。

（4）钠在空气中燃烧的化学方程式：

_____，1mol钠完全燃烧转移电子的个数为______（阿伏伽德罗常数为NA）。

【答案】1.5mol4碘（或I）氧化铁（或Fe）KIFeCl32Na+O2

Na2O2NA

【解析】

【分析】

（1）根据n=

计算硫酸的物质的量；

（2）根据反应过程中电子转移的物质的量等于元素化合价升降数目计算；

（3）根据氧化还原反应的规律判断分析；

（4）钠与氧气在点燃时反应产生过氧化钠，根据元素化合价升降数目判断电子转移数目。

【详解】

（1）n（H2SO4）=

=

=1.5mol；

（2）在反应中O元素的化合价部分由-2价升高到0价，每生成1molO2，元素化合价升高4价，所以生成1molO2分子，转移电子数为4mol；

（3）在反应2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2中，I元素化合价由KI中的-1价变为反应后I2的0价，化合价升高，I元素失电子，被氧化，所以KI为还原剂；Fe元素的化合价由反应前FeCl3中的+3价变为反应后FeCl2中的+2价，Fe元素的化合价降低，得电子，被还原，所以FeCl3作氧化剂，被还原；

（4）钠在空气中燃烧生成过氧化钠，反应的化学方程式为：

2Na+O2

Na2O2，在该反应中，Na元素的化合价由反应前Na单质的0价变为反应后Na2O2中的+1价，化合价升高，失去电子。

由于Na元素化合价升高1价，所以1mol钠完全燃烧转移1mol电子，转移电子数目为NA