高考化学钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析.docx

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高考化学钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析

高考化学——钠及其化合物的综合压轴题专题复习及答案解析

一、高中化学钠及其化合物

1．过氧化钠是一种淡黄色固体，有漂白性，能与水、酸性氧化物和酸反应。

（1）一定条件下，m克的H2、CO的混合气体在足量的氧气中充分燃烧，产物与过量的过氧化钠完全反应，过氧化钠固体增重___克。

（2）常温下，将14.0克的Na2O和Na2O2的混合物放入水中，得到400mLpH=14的溶液，则产生的气体标准状况下体积为___L。

（3）在200mLAl2（SO4）3和MgSO4的混合液中，加入一定量的Na2O2充分反应，至沉淀质量不再减少时，测得沉淀质量为5.8克。

此时生成标准状况下气体体积为5.6L。

则原混合液中c（SO42-）=___mol/L。

（4）取17.88gNaHCO3和Na2O2的固体混合物，在密闭容器中加热到250℃，经充分反应后排出气体，冷却后称得固体质量为15.92g。

请列式计算：

①求原混合物中Na2O2的质量B___；

②若要将反应后的固体反应完，需要1mol/L盐酸的体积为多少毫升___？

【答案】m1.1227.8g200mL≤V≤320mL

【解析】

【分析】

（1）利用差量法，根据化学方程式分析：

CO与H2在氧气中完全燃烧，生成CO2和H2O，生成的CO2和H2O再与Na2O2反应；2CO+O2

2CO2，一氧化碳与二氧化碳物质的量相等，Na2O2与CO2反应2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2，质量增重△m为2Na2CO3﹣2Na2O2＝2CO，可知，反应后固体质量增加量为CO的质量；2H2+O2

2H2O，生成的水与氢气物质的量相等，Na2O2与H2O反应2H2O+2Na2O2＝4NaOH+O2，质量增重△m为2H2O﹣O2＝2H2，可知，反应后固体增加的质量为氢气质量；

（2）氧化钠、过氧化钠与水反应后的溶质为氢氧化钠，根据n＝

计算出氢氧化钠的物质的量，再根据质量守恒、钠原子守恒列式计算出氧化钠、过氧化钠的物质的量，最后根据c＝

计算出氢氧根离子的物质的量、根据过氧化钠与水的反应方程式计算出生成的标况下氧气的体积；

（3）生成标准状况下气体体积为5.6L，物质的量为：

＝0.25mol，所以过氧化钠的物质的量为0.5mol，所以氢氧化钠的物质的量为：

0.5mol×2＝1mol，沉淀质量为5.8克，即氢氧化镁的质量为5.8克，所以氢氧化镁的物质的量为：

＝0.1mol，生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2＝0.2mol，则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8，所以铝离子的物质的量为0.2mol，所以溶液中硫酸根离子的物质的量为：

0.3+0.1＝0.4mol，则c＝

＝2mol/L；

（4）①结合发生的反应2Na2O2+4NaHCO3＝4Na2CO3+2H2O↑+O2↑和2Na2O2+2NaHCO3＝2Na2CO3+2NaOH+O2↑计算；

②反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na2CO3，再结合反应原理计算。

【详解】

（1）CO和H2的混合气体燃烧的方程式：

2CO+O2

2CO2，2H2+O2

2H2O，与Na2O2反应的方程式：

2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2，2H2O+2Na2O2＝4NaOH+O2，通过方程式可以看出，固体质量的增加量就是原混合气体的质量为mg；

（2）设14.0g混合物中含有氧化钠xmol，含有过氧化钠ymol，则①62x+78y＝14，最后得到的溶质为NaOH，得到400mLpH＝14的溶液，氢氧化钠的物质的量为：

0.4×1＝0.4mol，根据钠原子守恒可得：

②2x+2y＝0.4，联合①②解得：

x＝0.1、y＝0.1，所以0.1mol的过氧化钠生成0.05mol的氧气，标况下生成的氧气的体积为：

V（O2）＝22.4L/mol×0.05mol＝1.12L；

（3）生成标准状况下气体体积为5.6L，物质的量为：

＝0.25mol，所以过氧化钠的物质的量为0.5mol，所以氢氧化钠的物质的量为：

0.5mol×2＝1mol，沉淀质量为5.8克，即氢氧化镁的质量为5.8克，所以氢氧化镁的物质的量为：

＝0.1mol，生成氢氧化镁消耗氢氧根离子的物质的量为0.1×2＝0.2mol，则铝离子转化为偏铝酸根离子消耗氢氧根的物质的量为0.8，所以铝离子的物质的量为0.2mol，所以溶液中硫酸根离子的物质的量为：

0.3+0.1＝0.4mol，则c＝

＝2mol/L，故答案为：

2；

（4）①设Na2O2和NaHCO3的物质的量分别为x，y；

15.41＜15.92＜16.11说明两个反应都发生，所以：

78x+84y＝17.88、106y+（2x﹣y）×40＝15.92，解之得：

x＝0.1mol、y＝0.12mol，故m（Na2O2）＝7.8g；

②反应后固体为0.08mol的NaOH和0.12mol的Na2CO3，当反应后溶质为NaCl、NaHCO3时，则需盐酸体积为200mL；当反应后溶质只有NaCl时，则需盐酸体积为320mL，故盐酸体积为200mL≤V≤320mL。

【点睛】

本题考查有关物质的量的计算、混合物的计算，注意掌握有关物质的量的计算方法，明确质量守恒定律、极值法在化学计算中的应用，试题有利于提高学生的化学计算能力。

2．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。

3．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

【解析】

【分析】

（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；

【详解】

（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。

4．（Ⅰ）现有一包固体粉末，其中可能含有如下五种物质：

、

、

、

、

。

已知

难溶于水，

溶液呈蓝色。

现进行如下实验：

①溶于水得无色溶液；②向溶液中加入

溶液生成白色沉淀，再加盐酸时沉淀消失。

根据上述实验现象推断：

（1）一定不存在的物质是（填写化学式）_________________________；

（2）一定存在的物质是（填写化学式）_________________________；

（3）可能存在的物质是（填写化学式）_________________________；

（4）检验可能存在的物质所用试剂名称为：

_________________________；

（Ⅱ）（5）钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。

钠钾合金可在核反应堆中用作热交换液。

钠钾合金溶于

水生成

氢气。

确定该钠-钾合金的组成（用

的形式表示）：

__________；如果所得溶液的体积仍为

，则

溶液的物质的量浓度为___________________。

【答案】CaCO3、Na2SO4、CuSO4Na2CO3NaCl稀硝酸、硝酸银溶液NaK20.2mol/L

【解析】

【分析】

（Ⅰ）由①溶于水得无色溶液，可知一定不含CuSO4、CaCO3；由②向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，再加盐酸时沉淀消失，可知白色沉淀为碳酸钡，则一定含Na2CO3，不含Na2SO4，不能确定是否含NaCl，以此来解答；（II）根据发生反应：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2K+2H2O=2KOH+H2↑，根据氢气体积、金属质量列方程计算Na、K物质的量；根据

计算可得。

【详解】

由①溶于水得无色溶液，可知一定不含CuSO4、CaCO3；由②向溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀，再加盐酸时沉淀消失，可知白色沉淀为碳酸钡，则一定含Na2CO3，不含Na2SO4，不能确定是否含NaCl；

（1）一定不存在的物质是CaCO3、Na2SO4、CuSO4，故答案为：

CaCO3、Na2SO4、CuSO4；

（2）一定存在的物质是Na2CO3，故答案为：

Na2CO3；

（3）可能存在的物质是NaCl，故答案为：

NaCl：

（4）由氯离子的检验方法可知，检验可能存在的物质所用试剂为稀硝酸、硝酸银溶液，故答案为：

稀硝酸、硝酸银溶液。

（5）设钠、钾的物质的量分别为amol、bmol，则

0.5a+0.5b=0.15，23a+39b=10.1，计算可得：

a=0.10，b=0.20，n（Na）：

n（K）=1：

2，该钠-钾合金化学式为NaK2，c（NaOH）=

，故答案为：

NaK2；0.2mol/L。

5．现有下列几种物质：

①盐酸；②Na2O；③Na2O2；④Al（OH）3；⑤Na2CO3；⑥H2O；⑦CO2；⑧乙醇；⑨Cu；⑩NaOH溶液。

（1）其中属于电解质的有___________（填写序号，下同），属于碱性氧化物的有_______。

（2）④与⑩反应的离子方程式为______________________________________。

（3）Na2O2因能发生下列反应被用作供氧剂：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为：

______。

（4）如用超氧化钾（KO2）作供氧剂，写出它和CO2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目______________________________________________________。

【答案】②③④⑤⑥②Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O1:

1

或

【解析】

【分析】

（1）①盐酸为混合物，不属于电解质；

②Na2O为离子化合物，属于电解质、碱性氧化物；

③Na2O2为离子化合物，属于电解质，过氧化物；

④Al（OH）3为离子化合物，属于电解质；

⑤Na2CO3为离子化合物，属于电解质；

⑥H2O属于电解质、氧化物；

⑦CO2不属于电解质，为氧化物；

⑧乙醇属于非电解质；

⑨Cu为单质，不属于电解质；

⑩NaOH溶液为混合物，不属于电解质；

（2）NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水；

（3）过氧化钠中部分氧原子化合价升高为0价，部分降低为-2价，则过氧化钠既是氧化剂，又是还原剂，且物质的量之比为1：

1；

（4）超氧化钾（KO2）中O2-平均价态为-0.5价，部分氧原子化合价升高为0价，部分降低为-2价，则升高的氧原子数目为降低氧原子数目的3倍。

【详解】

（1）①盐酸为混合物，不属于电解质；

②Na2O为离子化合物，属于电解质、碱性氧化物；

③Na2O2为离子化合物，属于电解质，过氧化物；

④Al（OH）3为离子化合物，属于电解质；

⑤Na2CO3为离子化合物，属于电解质；

⑥H2O属于电解质、氧化物；

⑦CO2不属于电解质，为氧化物；

⑧乙醇属于非电解质；

⑨Cu为单质，不属于电解质；

⑩NaOH溶液为混合物，不属于电解质；

综上所述，属于电解质的为②③④⑤⑥；碱性氧化物的为②；

（2）NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O；

（3）过氧化钠中部分氧原子化合价升高为0价，部分降低为-2价，则过氧化钠既是氧化剂，又是还原剂，且物质的量之比为1：

1；

（4）超氧化钾（KO2）中O2-平均价态为-0.5价，部分氧原子化合价升高为0价，部分降低为-2价，则升高的氧原子数目为降低氧原子数目的3倍，则单线桥法为

或

。

6．钠和铝是两种重要的金属。

请回答下列问题：

（1）一小块金属钠长时间放置在空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是______________________（填序号）；

①变成白色粉末②变暗③变成白色固体④变成液体

若金属钠长时间在潮湿的空气中放置，最后生成的物质是_________（填名称）。

（2）将一小块金属钠投入水中，观察到的实验现象是________（填序号），发生反应的离子方程式为：

__________________。

A．钠沉到水底B．钠熔成小球C．小球四处游动

（3）铝与稀硝酸反应的化学方程式为：

Al+4HNO3=Al（NO3）3+NO↑+2H2O，该反应的氧化剂是_______（填化学式），还原剂与氧化剂的物质的量之比是________，当有5.4gAl发生反应时，转移的电子数为________。

【答案】②③④①碳酸钠BC2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑HNO31:

10.6NA

【解析】

【分析】

（1）切开金属钠置于空气中，切口开始呈银白色（钠的真面目）→变暗（生成Na2O）→变白色固体（生成NaOH）→成液（NaOH潮解）→结块（吸收CO2成Na2CO3•10H2O）→最后变成Na2CO3粉（风化）；

（2）依据钠的物理性质及钠与水反应产物解答；

（3）反应中铝失去电子化合价升高，硝酸中的氮元素化合价从+5价降为+2价，据此分析氧化剂和还原剂，依据化合价变化结合方程式进行电子转移数目计算。

【详解】

（1）钠在空气中发生如下变化：

Na→Na2O→NaOH→Na2CO3•10H2O→Na2CO3，发生的变化：

金属钠在空气中易被氧气氧化形成氧化钠，出现变暗现象，然后是氧化钠与空气中的水反应生成氢氧化钠，NaOH具有吸水性，氢氧化钠再与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水，最终变成白色粉末为碳酸钠，即现象出现的先后顺序是②③④①，且最后生成的物质是碳酸钠；

（2）钠密度小于水，熔点低，浮在水面，故答案为BC；钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，方程式：

2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑；反应放热，使钠熔化成小球，产生的氢气推动钠四处游动；

（3）Al+4HNO3═Al（NO3）3+NO↑+2H2O，反应中1mol铝失去3mol电子，做还原剂，4mol硝酸中有1mol硝酸中+5价的氮元素化合价降为一氧化氮中+2价，有1mol硝酸做氧化剂，消耗1mol铝转移3mol电子，则有5.4gAl（物质的量为0.2mol）发生反应时，转移电子的物质的量为0.6mol，电子数为0.6NA。

7．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。

请你参与并完成对有关问题的解答：

（1）甲同学用如图所示装置测定CO2的质量。

实验时稀硫酸是与样品中的__________（填“Na2CO3”或“NaCl”）发生反应，仪器b的名称是______，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是__________。

（2）乙同学用如图所示装置，取一定质量的样品（mg）和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。

①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的______________________________，则装置气密性良好。

②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的______（填“体积”或“质量”）。

（3）丙同学用下图所示方法和步骤进行实验：

①操作Ⅰ涉及的实验名称有：

__________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、__________。

②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为__________。

【答案】Na2CO3分液漏斗除去CO2中的水蒸气液面上升体积过滤称量106y/197x

【解析】

【详解】

（1）依据装置和试剂分析，硫酸和样品中的碳酸钠反应，仪器b是加入液体的仪器可以控制加入的量，是分液漏斗；反应过程中含有水蒸气，可以利用浓硫酸干燥二氧化碳气体；

（2）①使用注射器改变瓶内气体的多少而改变瓶内压强；当将针筒活塞向内推压时，瓶内气体被压缩，压强增大，瓶内液体则会被压入长颈漏斗内，b下端玻璃管中液面上升，可以说明装置气密性良好；②在实验完成时，反应后可以利用注射器读取生成气体的体积，能直接测得的数据是CO2的体积；

（3）①流程分析可知，加入氢氧化钡溶液和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀，通过过滤得到沉淀，洗涤后称重得到沉淀碳酸钡质量；②由流程分析判断：

碳酸钡沉淀质量为yg，根据原子守恒可知样品中Na2CO3质量为

，因此样品中Na2CO3的质量分数为

。

8．Ⅰ．金属冶炼与处理中常涉及离子反应和氧化还原反应。

（1）实验室常用无水乙醇处理少量残留的金属钠，写出反应的化学方程式_________。

（2）镁与碳在加强热时可生成易水解的MgC2，其水解的化学方程式为________。

（3）我国古代劳动人民曾利用明矾溶液除去铜器表面的铜锈[Cu2（OH）2CO3]，请简要解释其原理:

_______。

Ⅱ．（4）0.1mol·L－1NaHCO3溶液与0.1mol·L－1NaOH溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是：

______________。

（5）恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2，发生反应CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）。

下列描述能说明该反应达到平衡状态的是_____（填序号）。

A容器内的混合气体的平均相对分子质量保持不变

B水分子中断裂2NA个H-O键，同时氢分子中生成3NA个H-H键

CCH3OH和H2O的浓度保持不变

D容器内的混合气体的密度保持不变

（6）现有反应CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g）△H＝＋23.4kJ/mol，在某温度下的平衡常数为0.25，此温度下，在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3（g）和H2O（g），反应到10min时测得各组分浓度如下：

物质

CH3OCH3（g）

H2O（g）

CH3OH（g）

浓度/mol·L－1

0.9

0.9

1.2

此时v正_______v逆（填“＞”、“＜”或“＝”），v（CH3OH）＝_______；当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OCH3体积分数（CH3OCH3）%＝______%。

【答案】2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa+H2↑MgC2+2H2O═Mg（OH）2+C2H2↑明矾中的Al3+发生水解反应使溶液呈酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解c（Na＋）>c（

）>c（OH－）>c（

）>c（H+）AC＜0.12mol·L－1·min－120%

【解析】

【分析】

Ⅰ.

（1）乙醇和钠反应生成乙醇钠和氢气；

（2）MgC2水解生成氢氧化镁和乙炔；

（3）明矾溶液中铝离子水解表现酸性，能使Cu2（OH）2CO3溶解；

Ⅱ．（4）0.1mol·L－1NaHCO3溶液与0.1mol·L－1NaOH溶液等体积混合，生成Na2CO3溶液,根据盐类水解规律进行分析溶液中离子浓度由大到小的顺序；

（5）根据反应达到平衡状态的标志：

正逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变，以及由此衍生出的其它物理量进行分析；

（6）根据CH3OCH3（g）＋H2O（g）

2CH3OH（g）反应，根据Qc与K的关系进行分析。

【详解】

Ⅰ.

（1）实验室常用无水乙醇处理少量残留的金属钠，写出反应的化学方程式2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa+H2↑；

故答案为：

2Na+2CH3CH2OH═2CH3CH2ONa