高考化学 钠及其化合物 综合题附答案

高考化学 钠及其化合物 综合题附答案

一、高中化学 钠及其化合物

1．纯碱、烧碱等是重要的化工原料。

（1）利用如图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是______。若其它操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是_______。

（2）向100 mL2 mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO2，结晶，得到9．3 g白色固体，该白色固体的组成是_______（写化学式）。设计实验确认该白色固体中存在的阴离子，试完成下列方案。

实验操作 实验现象 结论

①取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液 ______ ______

②过滤，取2 mL滤液于试管中，滴加酚酞 ______ ______

（3）现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

已知NaHCO3在低温下溶解度较小。反应I为：NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl，处理母液的两种方法如下。

①向母液中加入石灰乳，可将其中_____循环利用，同时得到融雪剂_____。

②向母液中通入NH3，加入细小的食盐颗粒并降温，可得到NH4Cl晶体。试写出通入NH3后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式：______________。

【答案】水沿导管由广口瓶进入烧瓶 广口瓶中的长导管口有气泡产生 NaOH和Na2CO3

产生白色沉淀 原白色固体中有CO32-存在 溶液变红 溶液中含有氢氧化钠 NH3 CaCl2

HCO3—＋NH3＝NH4+＋H2O 【解析】

【分析】

（1）CO2与NaOH反应生成Na2CO3，烧瓶内压强减小；

（2）先根据钠原子守恒，通过极值法确定白色固体的组成；根据题中所给试剂，要首先利用中性溶液BaCl2检验出碳酸钠，并将碳酸根离子全部沉淀，再通过检验溶于的pH来确定是否含有NaOH；

（3）①根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后可以生成氨气；

②碳酸氢钠溶于水，母液为碳酸氢钠饱和溶液，向母液中通入氨气，氨气与碳酸氢钠反应碳酸钠和碳酸铵。

【详解】

（1）将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，二氧化碳与烧碱溶液发生了反应，引起压强减小，导致水沿导管由广口瓶进入烧瓶，若其它操作不变，若将A与C连接，外界气体进入进入集气瓶，可观察到的现象是广口瓶中的长导管口有气泡产生，故答案为：水沿导管由广口瓶进入烧瓶；广口瓶中的长导管口有气泡产生；

（2）二氧化碳与氢氧化钠可以发生反应2OH-+CO2=CO32-+H2O、OH-+CO2=HCO3-，100 mL2

mol/L的NaOH溶液中氢氧化钠的物质的量为0.2mol，若氢氧化钠全部生成碳酸钠，碳酸钠固体的质量为0.2mol×12×106g/mol=10.6g，若全部生成碳酸氢钠，碳酸氢钠的质量为0.2mol×84g/mol=16.8g，由得到9．3 g白色固体可知，氢氧化钠溶液过量，最后的固体可能为NaOH和Na2CO3；要检验NaOH和Na2CO3，可加足量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明含CO32‾；用无色酚酞检验氢氧化钠的存在，即

实验操作 实验现象 结论

①取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液 产生白色沉淀 原白色固体中有CO32-存在

②过滤，取2 mL滤液于试管中，滴加酚酞 溶液变红 溶液中含有氢氧化钠

故答案为：Na2CO3和NaHCO3；产生白色沉淀；原白色固体中有CO32-存在；溶液变红；原白色固体中有CO32-存在；

（3）①根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后，石灰乳与氯化铵共热反应生成氯化钙、氨气和水，氨气可以循环使用，氯化钙可以做融雪剂，故答案为：氨气；融雪剂；

②碳酸氢钠溶于水，母液为碳酸氢钠饱和溶液，向母液中通入氨气，氨气与碳酸氢钠反应碳酸钠和碳酸铵，加入细小的食盐颗粒并降温，会析出氯化铵晶体，氨气与碳酸氢钠反应的离子方程式为：HCO3—＋NH3＝NH4+＋H2O，故答案为：HCO3—＋NH3＝NH4+＋H2O。

2．氨和硝酸都是重要的化学品。 （1）画出采用氨催化氧化法合成硝酸的反应原理流程图：（要求注明试剂、反应条件）___

（示例：）

（2）向饱和氯化钠和浓氨水的混合溶液中通入过量CO2从而析出NaHCO3晶体，是侯氏制碱法的关键步骤，用一个化学方程式表示该反应原理_________________________________。在0.1 mol/L的稀氨水中，下列式子成立的是____________。

A．c(NH3·H2O) + c(NH3) + c(NH4+) =0.1 mol/L

B．c(NH3·H2O) > c(NH3) + c(NH4+)

C．c(H+) > c(OH-)

D．c(NH4+) + c(H+) = c(OH-)

（3）A是中学化学常见气体，打开装有A的集气瓶，瓶口出现白雾，将A与氨气混合，立即出现大量白烟，生成物质B，则A的分子式为_________，物质B中所含的化学键类型有____________。

（4）将6.4 g铜粉投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，产生标准状况下的混合气体3.36

L，其中两种成分气体的体积比为__________，反应中总共消耗的硝酸_______________mol。

（5）向含4 mol HNO3的稀溶液中，逐渐加入铁粉至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n(气体)随n(Fe)变化的示意图，并标出n(气体)的最大值_______。

（6）氨气和硝酸生产的氮肥硝酸铵受热或受撞击容易分解，若分解时只生成两种氧化物，写出该反应的化学方程式_________________________。

【答案】 NaCl+ NH3+H2O+CO2= NaHCO3↓+NH4Cl

ABD HCl （极性）共价键、离子键(和配位键) 1:5或5:1 0.35

NH4NO3 N2O↑ + 2H2O 【解析】

【详解】

（1）在工业上用N2与氢气化合形成氨气，氨气催化氧化产生NO，NO被氧气氧化产生NO2，NO2被水吸收得到硝酸，则用氨催化氧化法合成硝酸的反应原理流程图是：；

（2）向饱和氯化钠和浓氨水的混合溶液中通入过量CO2从而析出NaHCO3晶体，反应的化学方程式是NaCl+ NH3+H2O+CO2= NaHCO3↓+NH4Cl；

A．在0.1 mol/L的稀氨水中，N元素的存在形式有NH3·H2O、NH3、NH4+，根据N元素守恒可知 c(NH3·H2O) + c(NH3) + c(NH4+) =0.1 mol/L，正确；

B．氨气溶于水，绝大多数发生反应产生NH3·H2O，只有少量发生电离产生NH4+，所以微粒的浓度关系是：c(NH3·H2O) > c(NH3) + c(NH4+)，正确；

C．在氨水中存在水的电离平衡及NH3·H2O的电离平衡，二者都电离产生OH-，只有水电离产生H+，所以离子浓度关系是c(H+)

D．在氨水中存在水的电离平衡及NH3·H2O的电离平衡，二者都电离产生OH-，只有水电离产生H+，根据二者电离产生的离子浓度关系可知c(NH4+) + c(H+) = c(OH-)，正确；

（3）A是中学化学常见气体，打开装有A的集气瓶，瓶口出现白雾，将A与氨气混合，立即出现大量白烟，生成物质B，则A的分子式为HCl，NH3与HCl反应产生的物质B是NH4Cl，其中所含的化学键类型有（极性）共价键、离子键(和配位键)；

（4）6.4 g铜的物质的量是n(Cu)=6.4g÷64g/mol=0.1mol，将6.4 g铜粉投入一定量的浓硝酸中，会发生反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+NO2↑+2H2O；3Cu＋8HNO3(稀)=2Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu是+2价的金属，0.1molCu失去电子的物质的量是0.2mol，反应产生的NO、NO2混合气体在标准状况下体积是3.36 L，物质的量是n=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol，假设NO、NO2的物质的量分别是x、y，则3x+y=0.2mol；x+y=0.15mol，解得x=0.025mol，y=0.125mol，根据n=V/Vm可知二者的体积比等于它们的物质的量的比，所以V(NO):V(NO2)=

0.025mol:0.125mol=1:5；V(NO2): V(NO) =5:1；根据N元素守恒可知n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(气体)=2×0.1mol+0.15mol=0.35mol；

（5）根据铁和硝酸反应的实质，开始铁全部被硝酸氧化为硝酸铁，反应的方程式是：Fe＋4H++NO3-=Fe3+＋NO↑＋2H2O，根据方程式可知4molHNO3发生反应产生1molNO气体，反应消耗1molFe，后发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，无气体产生，所以用图象表示为；

（6）氨气和硝酸生产的氮肥硝酸铵受热或受撞击容易分解，若分解时只生成两种氧化物只能是N2O、H2O，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式是NH4NO3

N2O↑ + 2H2O。

3．（加试题）

（一）以一氯代乙酸钠(CH2ClCOONa）水溶液为原料，通过电解法可以制备1，2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl），装置如图1所示。

（1）所用的离子交换膜是___(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

（2）写出电解池总反应___。

（二）1940年，我国著名化工专家侯德榜先生成功冲破了“索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液，并联合合成氨厂一起生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的“侯氏联合制碱法”，工艺流程如图2。

请回答：

（1）关于合成氨反应，下列说法合理的是___。

A．反应体系中一般用V2O5作催化剂

B．因为该反应ΔS小于零，所以反应的ΔH一定也小于零

C．因为该反应的ΔS小于零，所以反应的压强控制越高越好

D．该反应往往控制在500℃左右，是因为该温度下反应物转化率最高

（2）一定温度下合成氨反应的平衡常数K＝48。若在该温度下，在9L的恒容容器中投入1mol氮气和3mol氢气进行反应，则氨气的平衡产率y＝___；若氮气和氢气的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中氨气的物质的量分数为x，请在图3中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)。______

（3）侯氏制碱法最大的优点是使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了____（填上述编号）的循环。