高考化学二模试题分类汇编钠及其化合物综合附答案Word格式文档下载.docx
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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-,100mL2mol/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×
×
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9.3g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
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
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;
(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。
2.2019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
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;
(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。
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。
(4)关于侯氏联合制碱法,下列说法合理的是_____。
A.往沉淀池中先通入CO2再通入氨气的目的是提高NaHCO3的产量
B.往母液中加入食盐的目的是使NaHCO3更多地析出
C.从母液中经过循环Ⅰ进入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水
D.往母液中通氨气目的仅仅是增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出
【答案】阳2CH2ClCOO-+2H2O
CH2ClCH2Cl+2CO2↑+H2↑+2OH-
B50%ⅠC
(一)电解溶液成分中只有溶质一氯代乙酸钠有氯元素,因此根据原子守恒结合装置图,利用电解池的工作原理书写其电极反应式,考虑二氯乙烷会与OH-反应来选择离子交换膜,据此分析作答;
(二)
(1)A.催化剂具有选择性;
B.根据
G=
H-T
S公式作答;
C.结合理论与实际经济成本考虑;
D.综合温度对化学反应速率与化学平衡的影响效果作答;
(2)根据三段式结合平衡常数K计算产率与氨气的物质的量分数变化情况;
(3)从碳酸氢钠的溶解性角度分析;
(4)A.二氧化碳微溶,氨气易溶;
B.加入盐可提高氯离子浓度;
C.根据侯氏联合制碱法的原理作答;
D.根据氨气的溶解度及化学反应的原理作答。
(一)根据上述分析可知,阳极上每消耗2molCH2ClCOO-可得到1mol产物CH2ClCH2Cl,阳极同时生成气体CO2,阴极上溶液中水电离的H+放电,生成H2和OH-,可书写电解池总反应:
2CH2ClCOO-+2H2O
CH2ClCH2Cl+2CO2↑+H2↑+2OH-,为了防止二氯乙烷与OH-反应,应使用阳离子交换膜,故答案为:
阳;
CH2ClCH2Cl+2CO2↑+H2↑+2OH-;
(二)
(1)A.V2O5是SO2和O2合成SO3的催化剂,不是合成氨反应的催化剂,A项错误;
B.通过饱和氯化钠溶液中通入氨气与二氧化碳反应生成碳酸氢钠晶体,该反应能自发进行,则根据
S<0可知,若反应
S小于零,则
H一定小于零,B项正确;
C.实际在合成氨工业生产中,压强不能太大,否则能耗太高,并且对设备要求高,C项错误;
D.提高温度可以适当加快氮气合成速率,温度太高则该放热反应平衡逆向移动,转化率降低,且催化剂活性降低,因此反应控制在500
左右,D项错误;
答案为B;
(2)设平衡时氮气消耗xmol/L,则平衡时氮气为(
-x)mol/L,氢气为3
(
-x)mol/L=(
-3x)mol/L,氨气为2xmol/L,根据K=48计算可得x=
,产率为50%。
当氮气与氢气的物质的量之比为合成氨反应的计量系数之比为3:
1,到平衡时氧气的物质的量分数最大,因此横坐标n=
时纵坐标达到峰值,画图如图所示:
,故答案为:
50%;
;
(3)析出晶体后的溶液中还含有碳酸氢钠、氯化钠、氯化铵、氨水等物质,因此循环I可以提高氯化钠的利用率;
(4)A.氨气溶解度大,通入氨气后使溶液显碱性,吸收二氧化碳的量增加,A项错误;
B.加入盐的目的是提高氯离子浓度,促进氯化铵结晶析出,B项错误;
C.通入氨气的作用是增大铵根离子浓度,增强碱性和碳酸氢钠反应,从而使碳酸钠、氯化铵和过量氨水通过循环I进入沉淀池,C项正确;
D.往母液中通氨气目的,可增大铵根离子浓度,在促进氯化铵析出的同时,还可增强溶液的碱性,有利于在循环I后吸收二氧化碳,D项错误;
答案选C。
4.欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数可用以下四种方法。
方法一:
方法二:
方法三:
方法四:
不使用化学试剂,使用实验室常用仪器。
按要求回答下列问题:
(1)方法一:
加入足量的试剂A是___________(填写A的化学式),可将HCO3-转化为沉淀并称重。
操作1、2、3、4的名称依次是溶解、____、洗涤和干燥(烘干);
(2)方法二:
在操作1中所用到的玻璃仪器中,除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要用到的是__________,应选择甲基橙作指示剂;
(3)在方法二中计算该样品中NaHCO3的质量分数为_____________;
(4)在方法三中,根据所用的实验装置,除了称量样品质量外,还需测定的实验数据是_____________________;
(5)仔细分析方法三中的实验装置,若由此测得的数据来计算实验结果,则有可能偏高也有可能偏低,偏高的原因可能是_________,偏低的原因可能是__________(均文字简述);
(6)方法四的实验原理是________________(用化学方程式表示)。
【答案】Ca(OH)2或Ba(OH)2过滤100mL容量瓶0.042V/m×
100%装有碱石灰的干燥管在实验前后的质量碱石灰可能还会吸收空气中的水蒸气和CO2气体装置内会留存部分CO2气体2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
(图甲)固态样品加试剂A使碳酸氢跟生成沉淀,再经过过滤、洗涤、干燥称量沉淀的质量,从而根据碳守恒计算碳酸氢钠的质量,进而计算质量分数;
(图乙)固态样品加水溶解成100ml溶液,取20ml加指示剂,用标准盐酸进行滴定,从而计算出碳酸氢钠的质量分数;
(图丙)固态样品加稀硫酸充分溶解,再经过浓硫酸干燥,用碱石灰吸收生成的二氧化碳气体,根据二氧化碳的质量计算碳酸氢钠的质量,进而计算质量分数;
不用其他化学试剂,就只能是碳酸氢钠的受热分解了,利用固体反应前后的质量差,计算碳酸氢钠的质量分数。
(1)与HCO3-反应钠产生沉淀的试剂有Ca(OH)2或Ba(OH)2;
操作1、2、3、4的名称依次是溶解、过滤、洗涤、干燥;
(2)方法二操作1的步骤是溶解、转移、洗涤、定容、摇匀,用到的仪器有玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管、100mL容量瓶,还需100mL的容量瓶;
(3)由所用盐酸的体积可计算出20mL的待测液中碳酸氢钠的物质的量,原液是待测液的5倍,所以,样品中NaHCO3的质量分数为V(HCl)×
10-3×
0.100×
5×
84/m×
100%=
(4)方法三利用产生二氧化碳的质量来计算碳酸氢钠的质量分数,所用需要称量装有碱石灰的干燥管在实验前后的质量;
(5)偏高的原因是碱石灰还会吸收空气中的二氧化碳和水使质量增大;
偏低的原因是装置中会有残留的二氧化碳未被吸收;
(6)不用其他化学试剂,就只能是碳酸氢钠的受热分解了,利用固体反应前后的质量差,计算碳酸氢钠的质量分数,化学方程式是2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑。
5.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
(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;
(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。
6.某化学小组进行Na2O2与水反应的实验,如下图所示,该小组对试管c中红色褪去的原因进行探究。
(1)Na2O2中含有的化学键类型:
__________;
请写出a中反应的化学方程式______。
查阅资料:
①当NaOH溶液pH≥13时,可以使酚酞由红色褪为无色;
②Na2O2与水反应分两步进行:
Na2O2+H2O="
NaOH"
+H2O22H2O2=2H2O+O2↑
(2)请设计实验验证Na2O2与水反应后的溶液中有H2O2残留:
取少量b溶液于试管中,____________,证明溶液中有H2O2残留。
(3)结合资料,该小组同学针c中溶液红色褪去的原因提出以下假设:
①_____________________;
②溶液中H2O2破坏酚酞的结构;
③NaOH和H2O2共同作用结果。
(4)该小组同学测出c中溶液的pH为14,认为还不能排除假设②、③,于是又进行了如下实验,请完成下表空白处:
实验
1
向少量H2O2中滴加2滴酚酞,放置一段时间,再加入NaOH溶液至pH=12
加入NaOH后,无色溶液先变红,后褪色
①___________
2
向少量NaOH溶液(pH=14)中滴加2滴酚酞;
再加适量稀盐酸至溶液pH=12
溶液先变红,后褪色;
加盐酸后,又出现红色,且不褪色
3
向Na2O2与水反应后的溶液(pH=14)中滴加2滴酚酞;
再加适量稀盐酸至溶液pH=12……
②_____________________________……
溶液pH大于13时,NaOH使变红的溶液褪色;
pH在8~13时,NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色
(5)某同学按取(4)中述实验2褪色后的溶液,加水稀释至pH=12,没有观察到溶液变红。
该同学推测实验2加盐酸后溶液变红还可能与温度有关,请写出理由:
___________。
【答案】离子键、非极性共价键2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑加入少量MnO2粉末,产生大量气泡,用带火星的木条检验,木条复燃溶液中NaOH浓度较大,pH≥13仅H2O2不能破坏酚酞结构,酚酞褪色是H2O2和NaOH共同作用结果(或假设②不正确,假设③正确)溶液先变红,后褪色;
加入稀盐酸,会因发生中和反应而放热,使溶液温度升高
(1)Na2O2中含有的化学键类型有离子键、非极性共价键;
Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
(2)证明过氧化氢的存在,利用其在二氧化锰作催化剂的条件下发生分解反应,生成氧气来判断。
操作步骤是加入少量MnO2粉末,产生大量气泡,用带火星的木条检验,木条复燃。
(3)当NaOH溶液pH≥13时,可以使酚酞由红色褪为无色;
所以①的假设是溶液中NaOH浓度较大,pH≥13;
(4)实验1的现象说明①仅H2O2不能破坏酚酞结构,酚酞褪色是H2O2和NaOH共同作用结果;
实验3的结论说明Na2O2与水反应后的溶液(pH=14>
13),所以滴加2滴酚酞先变红后褪色;
加入盐酸使氢氧根离子浓度减小,又出现红色,pH在8~13时,NaOH和H2O2共同作用使溶液褪色,所以最终溶液褪色。
(5)加水稀释不变红,加盐酸后变红,因为加盐酸后发生中和反应,中和反应是
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