全国高考化学钠及其化合物的综合高考真题分类汇总含答案解析.docx
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全国高考化学钠及其化合物的综合高考真题分类汇总含答案解析
全国高考化学钠及其化合物的综合高考真题分类汇总含答案解析
一、高中化学钠及其化合物
1.某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(已知试样质量为1.560g、锥形瓶和水的质量为190.720g),利用如图装置测定混合物中Na2O2的质量分数,每隔相同时间读得电子天平的数据如下表:
(1)写出Na2O2和H2O反应的化学方程式_______。
(2)计算过氧化钠质量分数时,除了试样的质量,锥形瓶和水的质量,还必需的数据是______,不必作第6次读数的原因是______。
(3)根据上述数据,过氧化钠的质量分数是_____(保留2位小数)。
(4)测定上述样品(1.560g)中Na2O2质量分数的另一种方案,其操作流程如图:
①操作Ⅰ的名称是_____。
②需直接测定的物理量是_____。
③操作Ⅱ需要的仪器除了酒精灯,还需要_____(固定、夹持仪器除外)。
④在转移溶液时,如溶液转移不完全,则Na2O2质量分数的测定结果_____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑第4次或第5次的读数第5次与第4次的读数相同,锥形瓶内质量已达恒重0.84溶解生成NaCl的质量玻璃棒、蒸发皿偏大
【解析】
【分析】
(1)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气;
(2)、(3)计算过氧化钠质量分数时,应用过氧化钠完全反应的数据,根据称量的锥形瓶+水+试样总质量变化以及还有第4次或第5次读数,计算生成氧气的质量,根据氧气的质量计算过氧化钠的质量;由表中数据可知,第4、5次读数相等,锥形瓶内的质量已达到恒重;
(4)①由流程图可知,操作Ⅰ是将样品在稀盐酸中溶解;
②操作Ⅱ是从溶液中获得的晶体为氯化钠,需直接测定氯化钠的质量;
③操作Ⅱ是从溶液中获得的晶体,蒸发浓缩、冷却结晶,需要的仪器有酒精灯、玻璃棒、蒸发皿;
④在转移溶液时,如溶液转移不完全,烧杯内壁沾有少量的氯化钠,测定的氯化钠的质量偏小,样品中钠元素的质量分数偏低,故过氧化钠的质量分数偏大。
【详解】
(1)Na2O2和H2O反应的化学方程式:
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(2)计算过氧化钠质量分数时,应用过氧化钠完全反应的数据,根据称量的锥形瓶+水+试样总质量变化计算生成氧气的质量,根据氧气的质量计算过氧化钠的质量,故需要知道试样的质量、锥形瓶+水的质量,还有第4次或第5次读数;由表中数据可知,第4、5次读数相等,锥形瓶内的质量已达到恒重,不必作第6次读数;
(3)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,由反应方程式可知,由于过氧化钠与水反应生成氧气,反应前后质量减少,质量的变化量就是氧气的质量,即m(O2)=1.560g+190.720g-192.010=0.270g,n(O2)=
=0.0084mol,在化学反应中,反应物、生成物的物质的量变化之比等于化学计量数之比,故n(Na2O2)=2(O2)=0.0168mol,过氧化钠的质量分数是:
=84%;
(4)①由流程图可知,操作Ⅰ是将样品在稀盐酸中溶解;
②最终蒸发浓缩、冷却结晶得到的晶体为氯化钠,故应测定生成NaCl的质量;
③操作Ⅱ是从溶液中获得的晶体,蒸发浓缩、冷却结晶,需要的仪器有酒精灯、玻璃棒、蒸发皿;
④在转移溶液时,如溶液转移不完全,烧杯内壁沾有少量的氯化钠,测定的氯化钠的质量偏小,样品中钠元素的质量分数偏低,由于过氧化钠中钠元素的质量分数小于氧化钠中钠元素的质量分数,故过氧化钠的质量分数偏大。
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
【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。
3.已知①Na2O2②O2③HClO④H2O2⑤Cl2⑥NaClO⑦O3七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。
①HClO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:
_________________________。
②写出Na2O2与H2O反应制备O2的化学方程式:
____________________________________。
③H2O2在二氧化锰催化作用下可以制备O2。
若6.8gH2O2参加反应,则转移电子数目为_________,生成标准状况下O2体积为_______L。
【答案】②⑦④2
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑1.204x1023或0.2NA2.24
【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④H2O2;
(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2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(6)2H2O2
O2↑+2H2O,每生成1mol转移2mol电子,故6.8gH2O2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0.1mol×2×6.02×1023mol-1=1.204x1023;V(O2)=0.1mol×22.4L·mol1=2.24L。
4.Ⅰ.
(1)用锌片,铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,工作一段时间,锌片的质量减少了3.25g,铜表面析出了氢气________L(标准状况下),导线中通过________mol电子。
(2)将agNa投入到bgD2O(足量)中,反应后所得溶液的密度为dg/cm3,则该溶液物质的量浓度是_______;
Ⅱ.将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)。
反应进行到10s末时,测得A的物质的量为1.8mol,B的物质的量为0.6mol,C的物质的量为0.8mol,则:
(1)用C表示10s内正反应的平均反应速率为____________。
(2)反应前A的物质的量浓度是________。
(3)10s末,生成物D的浓度为________。
【答案】1.120.1
mol/L0.04mol•L-1•s-11.5mol•L-10.4mol•L-1
【解析】
【分析】
【详解】
Ⅰ.
(1)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,锌为负极,电极反应为:
Zn-2e-=Zn2+,铜为正极,电极反应为2H++2e-=H2↑,锌片的质量减少了3.25克,则物质的量为
=0.05mol,转移的电子的物质的量为n(e-)=2n(Zn)=2n(H2)=2×0.05mol=0.1mol,则V(H2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,故答案为:
1.12;0.1;
(2)将agNa投入到bgD2O(足量)中,发生2Na+2D2O=2NaOD+D2↑,agNa的物质的量为
=
mol,生成的氢氧化钠为
mol,D2的物质的量为
mol,质量为
mol×4g/mol=
g,反应后溶液的质量为ag+bg-
g=(a+b-
)g,溶液的体积为
=
cm3,则该溶液物质的量浓度c=
=
=
mol/L,故答案为:
mol/L;
Ⅱ.
(1)v(C)=
=0.04mol•L-1•s-1,故答案为:
0.04mol•L-1•s-1;
(2)3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)。
反应进行到10s末时,测得A的物质的量为1.8mol,C的物质的量为0.8mol,则反应的A为1.2mol,反应前A的物质的量浓度是
=1.5mol•L-1,故答案为:
1.5mol•L-1;
(3)3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)。
反应进行到10s末时,测得C的物质的量为0.8mol,则生成的D为0.8mol,10s末,生成物D的浓度为
=0.4mol•L-1,故答案为:
0.4mol•L-1 。
【点睛】
本题的难点为I.
(2),要注意生成的氢气的质量的计算,同时注意c=
中V的单位是“L”。
5.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。
6.在下图装置中,加热试管内的白色固体A(A的焰色反应为黄色),生成白色固体B并放出气体C和D,这些气体通过甲瓶的浓硫酸后,C被吸收;D进入乙瓶跟另一淡黄色固体E反应生成白色固体B和气体F;丙瓶中的NaOH溶液用来吸收剩余的气体D。
(1)写出各物质的化学式:
A______;B_______;C________;D______;E_______;F___________。
(2)写出试管中及丙瓶中反应的化学方程式:
_______________;__________________。
(3)等物质的量A、B分别与足量的盐酸反应生成气体的体积________(填“一样多”、“前者多”、“后者多”)。
【答案】NaHCO3Na2CO3H2OCO2Na2O2O22NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O一样多
【解析】
【分析】
加热白色固体A(A灼烧时火焰为黄色)生成白色固体B,并放出气体C和D,则A、B含有Na元素,气体D与淡黄色固体E反应,生成固体B和气体F,应是Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2,可推知D为CO2,E为Na2O2,B为Na2CO3,F为O2,故A为NaHCO3,C为水蒸气,据以上分析解答。
【详解】
加热白色固体A(A灼烧时火焰为黄色)生成白色固体B,并放出气体C和D,则A、B含有Na元素,气体D与淡黄色固体E反应,生成固体B和气体F,应是Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2,可推知D为CO2,E为Na2O2,B为Na2CO3,F为O2,故A为NaHCO3,C为水蒸气,
(1)根据以上分析可知A是NaHCO3,B是Na2CO3,C是H2O,D是CO2,E是Na2O2,F是O2;
(2)根据以上分析可知试管中及丙瓶中反应的化学方程式分别为2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O;
(3)等物质的量A、B中碳原子的物质的量相等,则分别与足量的盐酸反应生成气体的体积一样多。
7.
(1)研究物质时会涉及物质的组成、分类、性质和用途等方面。
①Na2O2属于____________(填物质的类别),检验其组成中所含阳离子的方法是_____________。
②将包有少量____色Na2O2固体的棉花放在石棉网上,用滴管向棉花上滴几滴水,观察到的现象是__________________,由此得出的结论是_________________________________。
③在潜水艇和消防员的呼吸面具中,Na2O2所发生反应的化学方程式为_________________________,从氧化剂和还原剂的角度分析,在该反应中Na2O2的作用是___________________。
某潜水艇上有25人,如果每人每分钟消耗的O2在标准状况下体积为0.80L(标准状况下O2的密度为1.429g/L),假设所需要的O2全部由Na2O2来提供,则该潜水艇一天所需要的Na2O2的物质的量是_____________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
①NaHCO3溶于醋酸:
__________________________________________________。
②过量CO2与NaOH溶液:
_____________________________________________。
③工业制漂白液:
______________________________________________________。
④生活中漂白粉的漂白原理:
____________________________________________。
【答案】金属氧化物焰色试验,火焰呈黄色淡黄棉花立刻燃烧起来过氧化钠与水反应放热,且有氧气产生
既做氧化剂又做还原剂2.57×103mol
【解析】
【分析】
根据物质的组成进行分类,根据常见阳离子的检验方法分析解答;根据过氧化钠反应生成氧气的方程式进行相关计算;根据常见无机物的制备原理书写相关离子方程式。
【详解】
(1)①Na2O2由两种元素组成,Na属于金属,所以属于金属氧化物;阳离子为钠离子,检验的方法是焰色试验,火焰呈黄色;
②Na2O2为淡黄色固体,过氧化钠与水反应放热,同时生成氧气,所以棉花会立刻燃烧;③在潜水艇和消防员的呼吸面具中,Na2O2可以与水反应生成氢氧化钠和氧气,与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为:
,
;Na2O2中O元素化合价为-1,反应后变为-2和0,则Na2O2的作用既做氧化剂又做还原剂;潜艇上的
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