高考化学钠及其化合物的综合题试题附答案解析.docx

1、高考化学钠及其化合物的综合题试题附答案解析高考化学钠及其化合物的综合题试题附答案解析一、高中化学 钠及其化合物12019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。(1)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。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紫色 C黄色(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下：已知：部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=-lgKsp)的柱状图如图1。回答下列问题：锂辉石

2、的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为_。为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是_。向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3+、A13+完全沉淀，则pH至少为_。(保留到小数点后一位。已知：完全沉淀后离子浓度低于1l0-5)mol/L)常温下，已知Ksp Mg(OH)2=3.210-11mol/L，KspFe(OH)3=2.71039，若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，所得溶液中金属阳离子的浓度分别为_mol/L、_mol/L。“沉锂”过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+，可将其加入到“_”步骤中

3、。 Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温下焙烧生成钴酸锂的化学方程式为_(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2 ，其工作原理如图2。下列关于该电池的说法正确的是_(填字母)。A电池反应式中过程1为放电过程 B该电池若用隔膜可选用质子交换膜C石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度D充电时，LiCoO2 极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi+Li1-xCoO2E对废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入石墨烯中而有利于回收【答案】A Li2OAl2O34SiO2 将

4、矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案) 4.7 210-4 110-10 净化 6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2 CD 【解析】【分析】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色；(2)根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法进行改写；流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；根据柱状图分析可知，Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的，那么使Al3+完全沉定pH大于Fe3+的，应用Ksp(Al(OH)3)110-33进行计算；根

5、据沉淀溶解平衡和溶度积常数进行计算；“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li+，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用；Li2CO3与Co3O4在敞口容器中反应生成LiCoO2时Co元素的化合价升高，因此推断空气中O2参与反应氧化Co元素；(3)根据电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2进行相关分析与判断。【详解】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色为紫红色，故答案为：A；(2)硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a氧化物的书写顺序：活金属氧化物较活波金属氧化物二氧化硅水；b各元素的化合价保持

6、不変，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成；c当计量数配置出现分数时应化为整数；锂石的主要成分为LiAlSi2O6，根据方法，其氧化物的形式为Li2OAl2O34SiO2，故答案为：Li2OAl2O34SiO2；流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；本题中为“酸化焙烧”，硫酸的浓度已经最大，因此合理的措施为将矿石细磨、搅拌、升高温度等，故答案为：将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案)；根据柱状图分析可知，Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的，那么使Al3+完全沉定pH大于Fe3+的，K

7、sp(Al(OH)3)110-33，c(OH-)=110-9.3mol/L，c(H+)110-4.7mol/L，pH4.7，即pH至少为4.7，故答案为：4.7；将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，即为饱和溶液，溶液中离子浓度满足沉淀溶解平衡方程式中化学计量数得关系，所以Mg(OH)2悬浊液中c(Mg2+)=，c(OH-)=2c(Mg2+),则c(Mg2+)=210-4mol/L；Fe(OH)3中c(Fe3+)=，c(OH-)=3c(Fe3+)，则c(Fe3+)=110-10mol/L；故答案为：210-4；110-10；“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量

8、的Li+，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用，故答案为：净化；Li2CO3与Co3O4在敞口容器中反应生成LiCoO2时Co元素的化合价升高，因此推断空气中O2参与反应氧化Co元素，化学方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2，故答案为：6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2；(3)A电池反应式为LiCoO2+C6 LixC6+Li1-xCoO2，由此可知，放电时，负极电极反应式为以LixC6-xe-xLi+C6，正极电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2，石墨电极为放电时的负极，充电时的阴极，过程1为Li+向石

9、墨电极移动，因此为充电过程，A错误；B该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而制作，因此隔膜不能选择质子交换膜，B错误；C石墨烯电池利用的是Li元素的得失电子，因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度，C正确；D充电时，LiCoO2极为阳极，将放电时的正极电极式逆写即可得，即LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi+Li1-xCoO2，D正确；E对废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入LiCoO2中才有利于回收，E错误；故答案为：CD。22019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

10、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

11、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%， 计算滤液中c(CO32-)_。（

12、Ksp(LiCO)=1.62103）（6）综合考虑，最后流程中对滤渣洗涤时，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】A AC H+ OH-=H2O、H+AlO2-+H2O=Al(OH)3 2LiFePO4 +H2O2+4H2SO4=Li2SO4+Fe2(SO4)3+2 H2O+2H3PO4 0.2mol/L A 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

13、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

14、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）3，2 H2O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

15、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，滤液中c(Li+)=4mol/L，沉

16、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Na2O2 O2 HClO H2O2 Cl2 NaClO O3七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

17、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。HClO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:_。写出Na2O2与H2O反应制备O2的化学方程式:_。H2O2在二氧化锰催化作用下可以制备O2。若6.8g H2O2参加反应，则转移电子数目为_，生成标准状况下O2体积为_L。【答案】 2 2Na2O2 +2H2O=4NaOH +O2 1.204x1023或0.2NA 2.24 【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

18、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H2O2；（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

19、2Na2O2 +2H2O=4NaOH +O2；（6）2H2O2O2+2H2O，每生成1mol转移2mol电子，故6.8g H2O2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0.1mol26.021023mol-1=1.204x1023；V(O2) = 0.1mol22.4Lmol 1=2.24L。4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，写出此变化中步转化的化学方程式：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3_；_。（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。钠在空气中

20、燃烧的化学方程式为_。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中滴入两滴酚酞溶液变红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=2Na2O 2NaOH+CO2+9H2O=Na2CO310H2O 2Na+O2Na2O2 2Na2O2+2H2O=4

21、Na+4OH-+O2 MnO2 【解析】【分析】（1）反应是钠和氧气在常温下生成氧化钠；反应是NaOH和CO2反应生成Na2CO310H2O；（2）钠在空气中燃烧生成过氧化钠；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；反应是NaOH和CO2反应生成Na2CO310H2O，反应方程式是2NaOH+CO2+9H2O=Na2CO310H2O；（2）钠在空气中燃烧生成过氧化钠，反应方程式是2Na+O2Na2O2；过氧化钠和水

22、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。5现有下列物质：KCl CH4 NH4NO3 I2 Na2O2 HClO4 N2 CO SO2 金刚石 CH3CH2OH MgO MgCl2 KOH HCl Al2O3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

23、，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】 2Na+O2Na2O2 【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

24、，其电子式为：，故答案为：；(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：；(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： ； ；(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+O2Na2O2，故答案为：；2Na+O2Na2O2。【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

25、，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。610时加热NaHCO3饱和溶液，测得该溶液的pH随温度的升高发生如下变化：甲同学认为，该溶液pH升高的原因是随温度的升高HCO3-的水解程度增大，故碱性增强，该反应的离子方程式为_。乙同学认为，溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解，生成了Na2CO3，并推断Na2CO3的水解程度_(填“大于”或“小于”)NaHCO3，该分解反应的化学方程式为_。丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为：(1)只要在加热煮沸的溶液中加入足量的BaCl2溶液，若产生沉淀，则乙判断正确

26、。为什么？能不能选用Ba(OH)2溶液？_。(2)将加热后的溶液冷却到10 ，若溶液的pH_(填“高于”、“低于”或“等于”)8.3，则_(填“甲”或“乙”)判断正确。【答案】HCO3-H2OH2CO3OH 大于 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O 若原因是HCO3-水解程度增大，则溶液中几乎没有CO32-，所以可用BaCl2溶液检验溶液中是否含有CO32-来推知乙的观点是否正确，但不能选用Ba(OH)2溶液，因为Ba2OHHCO3-=BaCO3H2O，若用Ba(OH)2溶液检验，无论哪种观点都会有沉淀产生 等于 甲 【解析】【分析】HCO是弱酸根离子，HCO水解出碳酸和氢氧根离子；碳酸氢

27、钠加热分解为碳酸钠、二氧化碳、水；碱性越强，说明水解程度越大；(1) CO能与钡离子结合成碳酸钡沉淀，HCO与钡离子不反应；Ba(OH)2和碳酸钠、碳酸氢钠都能反应生成碳酸钡沉淀； (2)水解反应可逆，恢复到原温度，水解平衡逆向移动；【详解】HCO水解出碳酸和氢氧根离子，水解方程式：HCOH2OH2CO3OH。碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、二氧化碳、水，反应方程式是2NaHCO3Na2CO3CO2H2O；碱性越强，说明水解程度越大，所以Na2CO3的水解程度大于NaHCO3；(1)CO能与钡离子结合成碳酸钡沉淀，HCO与钡离子不反应，在加热煮沸的溶液中加入足量的BaCl2溶液，若产生沉淀，说明溶液

28、中含有CO；由于Ba(OH)2和碳酸钠、碳酸氢钠都能反应生成碳酸钡沉淀，所以不能选用Ba(OH)2溶液；(2)水解反应可逆，若恢复到原温度，水解平衡逆向移动，将加热后的溶液冷却到10 ，若溶液的pH等于8.3，则甲判断正确。【点睛】本题考查碳酸钠、碳酸氢钠的性质，注意碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，鉴别碳酸钠、碳酸氢钠用氯化钙或氯化钡溶液，不能用氢氧化钙或氢氧化钡。7盐酸、铁、碳酸氢钠、二氧化硅是常见的物质。请回答下列问题。(1)上述4种物质中属于盐的是_ (填序号，下同)；水溶液能使紫色石蕊溶液变红的是_ 。(2)写出盐酸的电离方程式_。(3)写出二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的化学方程式_。(4

29、)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%0.4%的盐酸)过多，反应的离子方程式为_。等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时生成CO2的量，前者_后者(填“”、“”或“”)。(5)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。电解饱和食盐水的产物中一种是所有气体中密度最小的气体、一种是黄绿色气体和一种易溶、易电离的碱，则电解食盐水的化学方程式：_。【答案】 HCl=H+Cl- SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O HCO3-+H+=H2O+CO2 = 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 【解析】【分析】(1)由金属阳离子(或铵根离子)和酸根离子组成的化合物属于盐；酸使紫色石蕊溶液变红；(2)盐酸是强酸，完全电离产生氢离子和氯离子；(3)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，据此写出反应的方程式；(4)碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化