高考化学钠及其化合物综合经典题附答案

高考化学钠及其化合物综合经典题附答案

一、高中化学 钠及其化合物

1．某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO2发生反应，推测活泼金属钠也能与CO2发生反应，因此兴趣小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究(尾气处理装置已略去)。已知：常温下，CO能使一些化合物中的金属离子还原

例如：PdCl2 + CO + H2O＝Pd↓+ CO2+2HCl 。反应生成黑色的金属钯，此反应也可用来检测微量CO的存在。

请回答下列问题：

(1)通常实验室制取CO2气体的离子方程式是_______________________________，为了使制气装置能“随开随用，随关随停”，上图A处应选用的装置是_____(填写 “Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。若要制取干燥、纯净的CO2气体，装置B中应盛放的试剂是____________溶液，装置C中应盛放的试剂是______________。

(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是_____________。检查装置的气密性完好并装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是____________________。待装置______(填写字母)中出现____________________现象时，再点燃酒精喷灯，这步操作的目的是______________________________________。

(3)假设CO2气体为足量，在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况，请分析并回答问题：

①若装置F中溶液无明显变化，装置D中生成两种固体物质，取少量固体生成物与盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是_______________________。

②若装置F中有黑色沉淀生成，装置D中只生成一种固体物质，取少量该固体与盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是__________________________。 (4)请用文字简要说明你判断②中D装置生成固体的成分是钠的正盐或酸式盐的理由。_________________________________。

【答案】CaCO3 + 2H+＝ Ca2++ H2O + CO2↑ Ⅲ 饱和NaHCO3 浓H2SO4 高温(或强热) 扭开装置Ⅲ中导气管活塞 E 澄清的石灰水变浑浊 排出该装置中的空气 4Na +

3CO22Na2CO3+ C 2Na + 2CO2Na2CO3+ CO 生成正盐。因为根据质量守恒定律可知，反应物共有三种元素，没有氢元素，因此不能生成酸式盐。

【解析】

【分析】

(1)实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；

Ⅲ装置能使反应随时进行或停止，原理是：关闭开关时，试管中的气体增多，压强增大，把液体压入长颈漏斗，固体和液体分离，反应停止；打开开关时，气体导出，试管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行；

(2)高温条件下，钠能和氧气反应；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；

(3)根据提供的信息可以判断反应进行情况；

(4)化学反应遵循质量守恒定律，即反应前后元素种类、原子种类和总个数都不变．

【详解】

(1)通常实验室制取CO2气体的化学方程式是：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；

Ⅲ装置能使反应随时进行或停止，原理是：关闭开关时，试管中的气体增多，压强增大，把液体压入长颈漏斗，固体和液体分离，反应停止；打开开关时，气体导出，试管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行；若要制取干燥、纯净的CO2气体，装置B中应盛放的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，这是因为饱和碳酸氢钠溶液不能和二氧化碳反应，能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，从而可以除去二氧化碳中的氯化氢气体；装置C中应盛放的试剂是浓硫酸，用来除去二氧化碳中的水蒸气；

(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是高温；检查装置的气密性完好并装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是通入一会儿二氧化碳气体，待装置E中出现浑浊现象时，再点燃酒精喷灯，这步操作的目的是防止钠和空气中的氧气反应；

(3)①若装置F中溶液无明显变化，装置D中生成两种固体物质，取少量固体生成物与盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，说明反应生成了碳酸钠，则钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和碳，反应的化学方程式是：3CO2+4Na2Na2CO3+C；

②若装置F中有黑色沉淀生成，装置D中只生成一种固体物质，说明反应生成了一氧化碳，取少量该固体与盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，说明反应生成了碳酸钠，则钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和一氧化碳，反应的化学方程式是：2CO2+2NaNa2CO3+CO；

(4)②中D装置生成固体的成分是钠的正盐的理由是：反应物中不含有氢元素，因此生成物中不含有氢元素，即生成的固体不可能是碳酸氢钠。

2．1942 年，我国化工专家侯德榜以 NaCl、NH3、CO2 等为原料先制得 NaHCO3，进而生产出纯碱， 他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下：

NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3 ；

NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl ；

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式_______

(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是_______。

a．碳酸氢钠难溶于水

b．碳酸氢钠受热易分解

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出

(3)某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验。

第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。

请回答：

①写出甲中发生反应的离子方程式_______。

②乙装置中的试剂是_______。

③实验结束后，分离出 NaHCO3 晶体的操作是_______ (填分离操作的名称)。

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)。

①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从 a 管通入_______气体，再从b 管中通入_______气体。

②装置 c 中的试剂为_______(选填字母)。

e．碱石灰 f.．浓硫酸 g．无水氯化钙

【答案】N2 + 3H2催化剂高温、高压垐垐垐垐垎噲垐垐垐垐 2NH3 c CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑ 饱和碳酸氢钠溶液 过滤 NH3(氨) CO2 (二氧化碳) g

【解析】 【分析】

(1)工业合成氨反应，利用N2、H2在高温、高压、催化剂作用下制NH3；

(2)a．碳酸氢钠易溶于水；

b．碳酸氢钠固态时受热易分解，在水溶液中受热不分解；

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，促使平衡向生成物方向移动；

(3)第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠；

甲装置中，CaCO3与盐酸反应制CO2气体，但CO2中混有HCl；乙中加入饱和NaHCO3溶液，以除去CO2中的HCl；在丙装置中，CO2通入含氨的饱和食盐水中，生成NaHCO3和NH4Cl；丁装置用于吸收随未反应CO2逸出的NH3；

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)；

由于CO2在水中的溶解度不大，所以应先通NH3，后通CO2，最后还需吸收未反应的NH3。

【详解】

(1) 工业合成氨反应，利用N2、H2在高温、高压、催化剂作用下制NH3，反应方程式N2 +

3H2催化剂高温、高压垐垐垐垐垎噲垐垐垐垐 2NH3；答案为：N2 + 3H2催化剂高温、高压垐垐垐垐垎噲垐垐垐垐 2NH3；

(2) a．碳酸氢钠易溶于水，a不合题意；

b．碳酸氢钠固态时受热易分解，对侯德榜制碱反应不产生影响，b不合题意；

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，促使平衡向生成物方向移动，从而使NaHCO3结晶析出，c符合题意；

故选c；

(3) 第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠；

①甲中CaCO3与盐酸反应制CO2气体，离子方程式为CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；答案为：CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；

②乙装置的作用是除去CO2中的HCl，所以加入饱和NaHCO3溶液；答案为：饱和碳酸氢钠溶液；

③实验结束后，分离出 NaHCO3结晶析出，则分离此固体与液体的操作是过滤；答案为：过滤；

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)；

①由于CO2在水中的溶解度不大，所以应先通NH3，后通CO2，即从 a 管通入NH3(氨)气体，再从b 管中通入CO2 (二氧化碳)气体；答案为：NH3(氨)；CO2 (二氧化碳)；

②e．碱石灰（氢氧化钠与氧化钙的混合物）不能吸收NH3，e不合题意；

f.．浓硫酸呈液态，不能放在干燥管内，f不合题意；

g．无水氯化钙呈固态，能够放在干燥管内，且能吸收NH3，g符合题意；

故选g。

【点睛】

常温常压下，1体积水约能溶解1体积的二氧化碳气体，二氧化碳是酸性气体，若将其通入碱性溶液中，则由于能与碱发生反应，使其在溶液中的溶解度增大数倍，从而增大了产品的质量，提高了生产效率。

3．2019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：

①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为________。

②为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是________。

③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1×l0-5)mol/L)

④常温下，已知Ksp[ Mg(OH)2]=3.2×10-11mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10﹣39，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。