第37讲-锂钠及其化合物(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第37讲-锂钠及其化合物(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第37讲
锂、钠及其化合物
2025:基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
2025
模型建构
重温经典
名师导学
知识重构
2024全国甲卷-11题 元素推断和元素周期律的应用:根据离子形式以及原子序数大小关系推出元素锂,根据同一周期元素原子半径变化规律比较半径大小关系
2024.1浙江卷-12题 元素推断和元素周期律的应用、物质结构与性质:原子序数大小关系以及电负性大小推得元素钠,钠可以形成两种氧化物,结合物质结构考查电负性差值比较
2024河北卷-2题 实验室安全:观察烧杯中钠与水反应的实验现象时,不能近距离俯视判断正误
2024河北卷-7题 元素推断、物质结构与性质:依据侯氏制碱法主反应推出相关元素钠、结合物质结构与性质考查钠单质与氯气、氧气的沸点大小比较
2024河北卷-16题 工艺流程题,Na[Al(OH)4]的性质:依据Na[Al(OH)4]的溶解性,主要浸出滤液中杂质的主要成分为Na[Al(OH)4]
2024江苏卷-10题 工业流程中物质的转化:纯碱工业中主反应的考查
2024安徽卷-2题 物质的鉴别:Na2O2能与水反应且生成物溶于水的性质鉴别Na2O2和硫单质,利用钠元素与钾元素的焰色反应现象不同鉴别氯化钠和氯化钾
2024安徽卷-3题 化学与STSE:纯碱化学式应为Na2CO3 不是NaHCO3
2024湖北卷-10题 无机制备实验:根据金属锂比较活泼,在空气中可被氧化,因此使用时必须打磨出新鲜表面;利用信息书写锂与液氨的反应
2024黑吉辽卷-5题 化学与STSE:用过氧碳酸钠漂白衣物:Na2CO4具有较强氧化性
2024年——锂钠及其化合物考向考点统计
2024山东卷-2题 化学与STSE:谷氨酸钠可用作食品增味剂
2024湖南卷-1题 化学与STSE:锂离子电池充放电原理的考查
2024湖南卷-2 题 化学用语:氢氧化钠电子式的书写与判断
2024甘肃卷-3题 化学与STSE:次氯酸钠性质和用途对应关系
2024甘肃卷-5题 元素推断和物质性质的推断:根据原子结构及性质进行元素种类推断,锂的碳化物的性质、钠的氧化物的组成和性质,钠的硫化物的性质
2024北京卷-8题 盐类水解、物质分离与提纯:Na2CO3 和NaHCO3 性质的比较
2023全国甲卷-7题 化学与STSE:苯甲酸钠可作为食品防腐剂原因
2023全国乙卷-12题 二次电池钠一硫电池:离子移动方向判断、电子流动方向判断、正极反应式、特殊材料的作用
2023全国乙卷-27题 化学工艺流程:以菱锰矿为原料制备LiMn2O4 化学方程式的书写
2023湖北卷-2题 化学反应基本规律:同主族元素性质递变规律理解及应用
2023湖北卷-16题 化学工艺流程:从废弃的锂电池正极材料 LiCoO,中回收Li、Co,鉴别Li2CO3 和Na2CO3 和所用实验方法
2023.1浙江卷-1题 元素及其化合物:Na2O氧化物类型判断
2023.1浙江卷-4题 元素及其化合物:Na、NaClO的性质和用途
2023.1浙江卷-5题 元素及其化合物:Na和乙醇的反应
2023.1浙江卷-7题 离子方程式的书写:饱和Na2CO3 溶液和CO2反应、NaOH溶液 和Cl2反应、NaOH溶液 和Al2O3反应
2024年——锂钠及其化合物考向考点统计
2023.1浙江卷-10题 元素及其化合物:根据原子结构进行元素推断,Na2O2中化学键的判断
2023.6浙江卷-4题 元素及其化合物:Na2O2的性质和用途
2023.6浙江卷-16题 化学实验:NaClO的性质
2023北京卷-2题 化学用语:NaCl电子式的书写
2023广东卷-10题 元素及其化合物:根据钠与铜的价类二维图考查物质的转化、醛基的检验、共价键的判断
2023广东卷-11题 物质的量:NaHCO3 的分解、溶液中HCO3-的数目、NaCl和NH4Cl的混合物中质子数计算
2023福建卷-6题 氧化还原反应:氧化还原反应的判断、还原性比较、转移电子数目的计算
2023辽宁卷-4题 元素及其化合物:Na2CO3 和NaHCO3 的鉴别
2023山东卷-4题 化学实验安全:NaHCO3 溶液的用途
2023山东卷-6题 物质的鉴别:NaClO的性质
2023山东卷-17题 化学工艺流程:以高镁卤水为原料除镁制备Li2CO3 ,加入纯碱除去所得滤液中的Ca2+,提高Li2CO3 纯度
2023海南卷-4题 晶体结构与性质:NaCl焰色试验颜色及原理
2024年——锂钠及其化合物考向考点统计
锂与钠的对比
锂和钠的对比:锂(Li)、钠都是碱金属,分别位于元素周期表的第二、三周期IA族,原子序数为3、11,原子量为6.9(≈7)、23。
锂单质 钠单质
色、态
银白色固体
银白色固体
密度硬度小
0.534g·cm-3,约为水的一半
≈0.97g·cm-3,略小于水
保存方法
焰色反应
液体石蜡中
密封保存
紫红色
煤油中保存
黄色
锂与钠的对比
锂单质 钠单质
与氧气
只生成普通氧化物Li2O
生成Na2O,Na2O2
4Li + O2 = 2Li2O
与水
氢化物与水
2Li + 2H2O = 2LiOH +H2↑
LiH+ H2O = LiOH +H2↑
2Na + 2H2O = 2NaOH +H2↑
NaH + H2O = NaOH +H2↑
用途
常用于原子反应堆、制轻合金及锂电池等。
做还原剂,电光源,化工原料和合金等
锂的存在、性质和用途
(2)锂的特殊性:锂和下周期对角的镁有许多性质相似的地方。
锂的性质 镁的性质
燃烧都只生成普通氧化物
氢氧化物的溶解度都很小
盐的溶解度都很小
与氮气直接生成氮化物
氮化物水解生成两种碱
LiOH溶解度大约为5.3g
(288K)
常温:小于0.01g
氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是微溶盐
(1)锂主要矿物为锂辉石(LiAlSi2O6)等
Li3N+3H2O = 3LiOH↓+ NH3↑
Mg3N2+6H2O = 3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑
锂电池(含有锂元素的电池)
锂电池的分类
金属锂电池
锂离子电池
单质锂做负极,SOCl2或MnO2等作为正极,做好就有电压;属于一次电池,不能充电,因充电后易产生枝晶,易燃烧。
Li-SOCl2电池
负极:4Li-4e- =4 Li+
正极:2SOCl2+4e-=S+SO2+4Cl-
总反应:4Li+2SOCl2=S+SO2+4LiCl
先将Li+嵌入正极化合物中,做成稳定的嵌锂过渡金属氧化物,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
做为负极的材料应该可嵌入锂,如各种碳材料包括石墨、碳纤维等。
新购的锂离子电池没有电压,需充电后才能使用
氢化钠

氧化钠
过氧化钠
氢氧化钠
碳酸钠
碳酸氢钠
酸碱性
氧还性
沉淀性
其它性质
碱性
还原性
碱性
还原性
沉淀性
碱性
不稳定性
碱性
强氧化性
氯化钠
碱性
沉淀性
碱性
沉淀性
酸碱性
沉淀性
不稳定性
沉淀性
还原性
漂白性
水解性
潮解性、腐蚀性
氢化钠
【碱 性】 NaH溶于水发生归中反应生成强碱NaOH,故显碱性,
【还原性】 -1价H和H2O\HCl中+1价H归中生成0价氢H2,价升高,表现为还原性。
-1 +1 0
NaH + H2O = NaOH + H2↑
-1 +1 0
NaH + HCl = NaCl + H2↑
【经典再现】(2015高考题)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈表示为Fe2O3),脱锈过程中发生反应的化学方程式表示为__________
【解析】NaH除锈,是把Fe2O3还原为Fe,NaH中-1价的H升高为+1价,变为NaOH,故化学方程式为: 3NaH + Fe2O3 = 2Fe + 3NaOH
3NaH + Fe2O3 = 2Fe + 3NaOH
碱性
还原性

碱性
还原性
沉淀性
【还原性】
Na与O2、Cl2、H2O、酸、盐、醇失e-,表现还原性
4Na+O2===2Na2O(白)
(浅黄)
(白烟)
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2 ↑
(浮游熔响红)
2Na+2H+=2Na++H2↑
(燃烧)
【沉淀性】
Na与FeCl3、CuSO4的溶液生成沉淀,表现为沉淀性
2Na+Cu2++2H2O = 2Na+ +H2↑+Cu(OH)2↓ (蓝色↓)
6Na+2Fe3++6H2O= 6Na+ +3H2↑+2Fe(OH)3↓ (红褐色↓)
4Na+TiCl4 (熔融)= 4NaCl+Ti (冶炼钛等金属)
【碱 性】
2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑
氧化钠
过氧化钠
碱性
不稳定性
碱性
强氧化性(从而有漂白性,工业漂白剂)
【碱性】Na2O与H2O反应生成强碱,与CO2和HCl反应生成盐,是碱性氧化物:
Na2O+CO2=Na2CO3
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
Na2O+H2O=2NaOH
【不稳定性】空气中加热生成更稳定的Na2O2
2Na2O+O2 2Na2O2
【诠释】Na2O2含过氧键(-O-O-)与H2O反应生成强碱和氧气,有碱性、强氧化性
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2↑+2H2O
Na2O2+SO2=Na2SO4
与H2S,SO2,I-,Fe2+等发生氧还反应:
Na2O2供氧剂
氢氧化钠
【碱性】
【沉淀性】
潮解性
腐蚀性
俗称:烧碱、火碱、苛性钠
用干燥小烧杯快速称量
NaOH = Na+ +OH-
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaOH+HCl=NaCl +H2O
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl
NaOH+Ca(HCO3)2=CaCO3↓+NaHCO3+H2O
2NaOH+MgSO4=Mg(OH)2↓+Na2SO4
沾到皮肤上大量水冲洗
蓝色↓
红褐↓
白色↓
碳酸钠





水解性
俗名纯碱、苏打,白色粉末,盐类显碱性 pH>7
Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓ +2NaOH
Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓ +2NaCl
Na2CO3+H2O NaHCO3 +NaOH
NaHCO3+H2O H2CO3 +NaOH
3CO32-+2Fe3+ +3H2O===2Fe(OH)3↓ +3CO2↑
MgSO4与Na2CO3溶液反应时,会产生碱式碳酸镁:
Na2CO3+CuSO4===Na2SO4+CuCO3↓
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
CuSO4与Na2CO3溶液反应时,会发生竞争反应:
2CO32-+Mg2++H2O=Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑
3CO32-+Mg2++2H2O=Mg2(OH)2CO3↓+2HCO3-
3CO32-+2Al3+ +3H2O=2Al(OH)3↓ +3CO2↑
碳酸氢钠
酸碱性
沉淀性
不稳定性
【酸碱性】
NaHCO3 = Na+ + HCO3- HCO3- H+ +CO32-
NaHCO3 +H2O H2CO3+NaOH
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O +CO2↑
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
【沉淀性】
【不稳定性】
NaHCO3和AlCl3,FeCl3溶液可以发生双水解反应而不能大量共存:
3HCO3- + Al3+ = Al(OH)3 ↓+ 3CO2↑
3HCO3- + Fe3+ = Fe(OH)3 ↓+ 3CO2↑
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O +CO2↑
【用 途】
中和胃酸、食品工业膨松剂
HCO3-与H+和OH-均不能大量共存
氯化钠
【沉淀性】
【弱还原性】
【氯碱工业】
【沉淀性】
NaCl + AgNO3 = NaNO3 +AgCl↓ 白色沉淀不溶于稀硝酸
【弱还原性】
【氯碱工业】
【阳极区】2Cl- -2e- =Cl2↑
【阴极区】2H2O+2e- = H2↑+2OH-
模型建构
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2025
知识重构
锂电池通式和电极方程式快写
锂电池通式:总反应:Li + X = LiX 负极:Li-e- =Li+ 正极:X+e- +Li+ = LiX
负极材料:Li电池,锂为负极。若有基体,去掉基体判断。石墨基锂LixC6或LixCy为负极。
正极为含Li+化合物,LiMO2(M:Co、Ni、Mn等)、LiM2O4(M:Mn等)、LiMPO4(M:Fe等)
锂离子电池依据“嵌入/脱嵌”反应原理,替代传统的“氧化—还原”理念;在电压的驱动下,Li+可以“嵌入”或者“脱嵌”,配平时不必计算化合价变化,而是依据嵌入或脱嵌的Li+的数目即可。
锂离子电池通式:
负极反应:LixC6-xe-=xLi++C6 正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe-=LiMO2
规律阐述
锂离子和电子都进入正极
失去锂离子和电子,质量减小
接受锂离子和电子,质量增大
C6
LixC6
LiFePO4
充电前
充电后
Li1-xFePO4
xe-
xLi+
负极(阴极)
正极(阳极)
无电压
有了电压
放电
LixC6
Li1-xFePO4
xe-
xLi+
放电结束
C6
LiFePO4
非水溶液
非水溶液
实际不可能完全放电这对电池不利
模型建构:
负极(阴极)
正极(阳极)
Fe化合价升高
Fe化合价降低
充电时Li+和e-移向阴极,放电时Li+和e-移向正极。
锂电池解题[模型构建]
(1)锂电池,锂为负极;
(2)锂电池,用非活泼氢(水,醇)介质;
(3)锂电池,去碳基找负极;
(4)锂电池看放电,Li+的运动方向是正极。
(5)方程式转换:电子先移项,方程式再反转,负极变阴极,正极变阳极。
【典例1】钴酸锂电池放电总反应: Li1-xCoO2 +LixC6 = LiCoO2 +C6(x<1)
放电时:负极:
充电时:阴极:
充电时总反应:LiCoO2 +C6=Li1-xCoO2 +LixC6 (x<1)
LixC6 -xe-=xLi++C6
xLi++C6 +xe-=LixC6
Li+移向正极
正极
阳极
负极
阴极
正极:Li1-xCoO2 +xe-+xLi+= LiCoO2
阳极: LiCoO2 - xe-=Li1-xCoO2 +xLi+
碳酸钠的制备——侯氏制碱法
【1】饱和NaCl溶液中先通入NH3至饱和,因NH3的溶解度大(1:700), NH3饱和后吸收CO2(1:1)能力强,容易析出NaHCO3固体。
【2】再持续通入CO2: NaCl + NH3+H2O+CO2 = NaHCO3 ↓+ NH4Cl,体系中NaHCO3在相同温度下溶解度最小,故可以沉淀结晶出来。
【3】2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 ↑CO2可循环使用。母液中NH4Cl可做化肥。
立式阳离子交换膜电解槽
【阳极区】
进入精制饱和食盐水;出淡盐水、氯气;
2Cl- -2e- =Cl2↑ ,钠离子穿膜进入阴极区;
【阴极区】
进入稀NaOH溶液,出浓NaOH溶液、氢气;
2H2O+2e- = H2↑+2OH- ,结合Na+生成NaOH
立式阳离子交换膜电解槽优点
避免了H2,Cl2混合发生爆炸;
避免了Cl2与NaOH混合产生杂质使烧碱不纯
【氯碱工业】
阴极区:放氢生碱
阳极区:生成氯气
模型构建
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2025
知识重构
【典例1】(2024.河北7)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
【解析】
侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
A.一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径: ,故A错误;
B.同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能: ,故B错误;
【典例1】(2024.河北7)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
【解析】
侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
C. 、 为分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,在常温下为固体,则沸点: ,故C正确;
D.同周期元素,从左往右电负性逐渐增大,同族元素,从上到下电负性逐渐减小,电负性: ,故D错误;
C
【典例2】(2024.北京8)关于 和 的下列说法中,不正确的是( )
【解析】
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用 溶液使 转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的 差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
A. 和 的溶液中均存在 、 、 、 、 、 、 ,A正确;
B. 加入 溶液会发生反应: ,B正确;
C. 受热易分解转化为 ,而 热稳定性较强,C正确;
D.室温下 和 饱和溶液 相差较大的主要原因是 的水解程度远大于
,D错误。
D
【典例3】(2024.甘肃5) X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最
外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一
半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性 B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应 D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
【解析】
X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子、且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。
A.若X为H,H与C组成化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物
也具有可燃性,A项正确;
B.X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价,为S元素的最低价,具有还原性,
B项正确;
【典例3】(2024.甘肃5) X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最
外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一
半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性 B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应 D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
【解析】
X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子、且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。
C.Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2,Na2O与水反应生成NaOH,Na2O2与水
反应生成NaOH和O2,C项正确;
D.W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误。
D
【典例4】(2024.湖北10)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子 是强
还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
【解析】
A. 碱石灰有利于 逸出 B. 锂片必须打磨出新鲜表面
C. 干燥管中均可选用 D. 双口烧瓶中发生的变化是
A.碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程
大量放热,有利于 逸出,A正确;
B.金属Li较活泼,在空气中可被氧化,氧化产物会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打
磨出新鲜表面,B正确;
【典例5】(2023.全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应: 下列叙述错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性
B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应
D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
【解析】
由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
A.充电时为电解池装置,阳离子移向阴极,即钠电极,故充电时,Na+由硫电极迁移至钠电极,A错误;
【典例5】(2023.全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应: 下列叙述错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性
B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应
D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
B.放电时Na在a电极失去电子,失去的电子经外电路流向b电极,硫黄粉在b电极上得电
子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx,电子在外电路的流向为a→b,B正确;
【解析】
由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【典例5】(2023.全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应: 下列叙述错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性
B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应
D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
C.由题给的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx,
C正确;
【解析】
由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【典例5】(2023.全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应: 下列叙述错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性
B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应
D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
D.炭化纤维素纸中含有大量的炭,炭具有良好的导电性,可以增强硫电极的导电性能,
D正确。
【解析】
由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
A
【典例6】(2023.1浙江7)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液: 2Na+ +CO32- +CO2+H2O=2NaHCO3↓
D.溶液中滴入氯化钙溶液:Ca2+ +SO32- =CaSO3↓
【解析】
A.通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为:
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,故A正确;HCO3-
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
Al2O3+2OH-= 2AlO2-+H2O
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为:
,选项B正确;
Al2O3+2OH-= 2AlO2-+H2O
【典例6】(2023.1浙江7)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液: 2Na+ +CO32- +CO2+H2O=2NaHCO3↓
D.溶液中滴入氯化钙溶液:Ca2+ +SO32- =CaSO3↓
【解析】
C.过量CO2 通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体,反应的离子方程式为:
2Na+ +CO32- +CO2+H2O=2NaHCO3↓,选项C正确;
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
Al2O3+2OH-= 2AlO2-+H2O
D.溶液中滴入氯化钙溶液,因亚硫酸酸性弱于盐酸,不能发生反应,选项D不正确;
D
【典例7】(高考真题)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4,溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。 回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。
(2)电池正极反应式为___________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”),原因是_____________________________________________
MnO2+e-+Li+=LiMnO2
b
a

电极Li是活泼金属,能与水反应
(-)
(+)
e-
Li+
2Li + 2H2O = 2LiOH +H2↑
负极:Li - e- = Li+
【典例8】磷酸亚铁锂电池的总反应式为
其工作原理如图所示。放电时,电解质溶液中Li+ ,(填“从左到右”或“从右到左”)穿过锂离子导电膜;充电时,LiFePO4极的电极反应式为 。
从左到右
LiFePO4-xe- =xLi++ Li1-xFePO4
负极 正极 阳极 阴极
负极
阴极
正极阳极
xe-
xLi+
去石墨基找负极:
放电Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4
【典例9】(2022年6月浙江21) 通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A. 电极A为阴极,发生还原反应
B. 电极B的电极反应:
2H2O + Mn2+ -2e- = MnO2 + 4H+
C. 电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D. 电解结束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
C
电解池
LiMn2O4→Mn2+还原反应为阴极
Mn2+→MnO2氧化反应为阳极
每生成1个Mn2+和1个Mn2+变为MnO2沉淀转移电子数不同
生成Mn(OH)2和和Li2CO3都难溶于水


×

负、阳氧,正、阴还。
【典例10】使用三元锂电池新能源电动汽车已经成为趋势。该电池放电时反应为:
电池工作原理如图所示,两电极之间有一个允许特定离子X通过的隔膜,下列说法错误的是
A.三元锂电池具有能量密度高、耐低温等优异性能
B.放电时,X离子由A经过隔膜向B移动
C.放电时,每转移0.1mol电子,理论B极质量增加0.7g
D.充电时,B极反应为:
Li+移向正极
正极 负极 阳极 阴极

×


xLi+
(-)
(+)
负阳氧,正阴还
【典例11】(2021辽宁名校联盟高三考试)锂辉矿是生产锂离子电池的重要矿物资源。锂辉矿的主要成分为LiAlSi2O6,主要杂质为Fe2O3。盐焙烧工艺提取锂辉矿中锂的工艺流程如图所示:
Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,离子浓度小于10-5mol·L-1时,即认为沉淀完全。
(1)已知滤渣1的主要成分是K2O·Al2O3·4SiO2,“焙烧”过程发生反应的化学方程式为
(2)“水浸”过程中,为提高浸出速率,可采取的措施有(写出两条);
____________________________________ 加入NaOH溶液的目的是去除Al3+和Fe3+,“调节pH”过程需要调节pH的范围是_______。
升温、搅拌、减小烧渣粒径
Li2SO4
Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,离子浓度小于10-5mol·L-1时,即认为沉淀完全。
根据已知信息,可知溶液中Al3+和Fe3+的浓度小于10-5 mol·L-1即除净。根据Al(OH)3和Fe(OH)3的Ksp可知,Fe(OH)3 比Al(OH)3更难溶,只要Al3+沉淀完全,则Fe3+一定已经沉淀完全。Ksp[Al(OH)3] = 1.0×10-33,当c(Al3+)<10-5mol·L-1时:
则pH≥4.7,故当pH≥4.7时,Al3+、Fe3+沉淀完全
(2) 加NaOH溶液的目的是去除Al3+和Fe3+,“调节pH”过程需要调节pH的范围是_______。
pH≥4.7
同型化合物R(OH)3,Ksp越大,沉淀所需的pH越高。
(3)“沉锂”过程发生反应的化学方程式为 。
(4)洗涤产品Li2CO3需要使用 (填“冷水”或热水”),理由是_______,
检验已洗涤干净的方法是 。
热水
Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗
取最后一次洗涤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗涤干净
温度越高,溶解度越小
根据产物判断,反应物应为Li2SO4和Na2CO3
【典例12】(2021辽宁名校联盟高三考试)锂辉矿是生产锂离子电池的重要矿物资源。锂辉矿的主要成分为LiAlSi2O6,主要杂质为Fe2O3。盐焙烧工艺提取锂辉矿中锂的工艺流程如图所示:
(5)某工厂用at锂辉矿(含LiAlSi2O6 93%)制得bt Li2CO3,则Li2CO3的产率为_______。
设理论上生成Li2CO3的质量为x,则根据关系式:
则Li2CO3的产率为:
【典例13】钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,右图为钠投入液氨中的溶剂化图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )
A.钠的密度比液氨大
B.溶液的导电性增强
C.0.01mol钠投入液氨生成0.01mol H2,Na共失去0.02mol电子
D.钠和液氨可发生以下反应:2NH3 + 2Na = 2NaNH2 + H2↑
A.钠沉入液氨说明钠的密度比液氨大,A正确
B.液氨中没有能导电的离子,而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子,能导电,说明溶液的导电性增强,B正确
C.0.01mol钠反应失去0.01mol电子,C错误
D.反应中钠失去电子,只能是氢元素得到电子,所以钠和液氨可发生以下反应: 2NH3 + 2Na=2NaNH2 + H2↑,D正确
C
【典例14】(2021·河北14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献,某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:
(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是 (按气流方向,用小写字母表示)。
CO2含HCl杂质
HCl杂质用NaHCO3除去
【排列技巧】:先大写后小写
制备CO2→除HCl→核心实验→除去CO2尾气
A →D →B →E
a →ef →bc →gh
a-ef-bc-gh
CO2尾气吸收
【典例14】(2021·河北14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献,某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:
(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是 (按气流方向,用小写字母表示)。
a-ef-bc-gh
为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或_______________________________
将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(2)B中使用雾化装置的优点是___________________________________________________。
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为___________________________________________________。
使氨盐水雾化可增大与二氧化碳的接触面积,从而提高产率
NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓
(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为________g。
②向滤液中加入NaCl粉末,存在过程。
NaCl(s)+NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)+NH4Cl(s)
为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。
2NaHCO3 ==Na2CO3 +H2O +CO2 ↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm = 56
可得:2NaHCO3---CO2---Δm
168 28
x=0.84 0.14g
0.84
冷却结晶 过滤
【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到右图曲线,下列说法不正确的是( )
A.甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c(HCO3-)-2c(CO32-)
C.根据pH-V(HCl)图,滴定分析时c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应用离子方程式表示为HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是( )
[解析] 先从”量“分析:n(Na2CO3)=n(NaHCO3),Na2CO3耗酸是NaHCO3的2倍,故甲,丁代表Na2CO3;
再从压力传感器来说:Na2CO3加入20mL时没有气体:H++CO32- = HCO3-
NaHCO3与酸很快产生气体:HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O 可判断乙,丙代表NaHCO3
H++CO32- = HCO3-
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是( )
A.甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸
H++CO32- = HCO3-
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O

【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是( )
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c(HCO3-)-2c(CO32-)
H++CO32- = HCO3-
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
【解析】Na2CO3和NaHCO3溶液中均含有5种离子,其电荷守恒式均为:
c(Na+)+c(H+) =c(OH-)+ c(HCO3-)+2c(CO32-)
移向可得:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c(HCO3-)-2c(CO32-)

【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是( )
C.根据pH-V(HCl)图,滴定分析时c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
【解析】c点pH约等于8,pH突跃范围处于碱性范围,应该选用酚酞误差更小;d点pH突跃范围内pH约为4,在甲基橙的变色范围之内,用甲基橙误差更小。故c正确。

【典例15】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是( )
D.当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应用离子方程式表示为HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
H++CO32- = HCO3-
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
【解析】当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应用离子方程式表示为HCO3-+ H+ = H2CO3(20mL时已经转化为HCO3-,但压强没有增大,说明H2CO3尚未饱和未产生CO2)
×
D
重温经典
模型建构
名师导学
2025
知识重构
Li,Na
导 学
金属锂,钠要紧紧抓住强还原性、碱性;
在新能源汽车蓬勃发展的今天,要重点研究锂电池的制备、原理和锂电池的回收利用。
钠的化合物重点从酸碱性、氧化性和还原性、沉淀性、漂白性等方面理解和应用。第一部分:锂及其化合物专练
1.【2024·湖北10】 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A. 碱石灰有利于逸出
B. 锂片必须打磨出新鲜表面
C. 干燥管中均可选用
D. 双口烧瓶中发生的变化是
【答案】C
【解析】
【分析】本题利用Li和液氨反应制备;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧瓶中在冷却体系中发生反应生成;最后的球形干燥管中可装,除掉过量的氨气,同时防止空气的水进入引起副反应。
【详解】A.碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于逸出,A正确;
B.锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;
C.第一个干燥管目的是干燥氨气,为酸性干燥剂能与氨气反应,所以不能用,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用,C错误;
D.双口烧瓶中发生的变化是,D正确;
故选C。
2.【2024·全国甲卷11】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是
A. X和Z属于同一主族B. 非属性:X>Y>Z C. 气态氢化物的稳定性:Z>YD. 原子半径:Y>X>W
【答案】A
【解析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,且能形成离子化合物,则W为Li或Na;又由于W和X原子序数之和等于的核外电子数,若W为Na,X原子序数大于Na,则W和X原子序数之和大于18,不符合题意,因此W只能为Li元素;由于Y可形成,故Y为第Ⅶ主族元素,且原子序数Z大于Y,故Y不可能为Cl元素,因此Y为F元素,X的原子序数为10-3=7,X为N元素;根据W、Y、Z形成离子化合物,可知Z为P元素;综上所述,W为Li元素,X为N元素,Y为F元素,Z为P元素。
【详解】A.由分析可知,X为N元素,Z为P元素,X和Z属于同一主族,A项正确;
B.由分析可知,X为N元素,Y为F元素,Z为P元素,非金属性:F>N>P,B项错误;
C.由分析可知,Y为F元素,Z为P元素,非金属性越强,其简单气态氢化物的稳定性越强,即气态氢化物的稳定性:HF>PH3,C项错误;
D.由分析可知,W为Li元素,X为N元素,Y为F元素,同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小,故原子半径:Li>N>F,D项错误;
故选A。
3.【2024·湖南1】近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是
A. 理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B. 氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C. 锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D. 太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
【答案】D
【解析】
【详解】A.理想的新能源应具有可再生、无污染等特点,故A正确;
B.氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能,对氢气与氧气反应的能量进行利用,减小了直接燃烧的热量散失,产物无污染,故具有能量转化率高、清洁等优点,B正确;
C.脱嵌是锂从电极材料中出来的过程,放电时,负极材料产生锂离子,则锂离子在负极脱嵌,则充电时,锂离子在阳极脱嵌,C正确;
D.太阳能电池是一种将太阳能能转化为电能的装置,D错误;
本题选D。
4.【2023·湖北2】下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
【答案】D
【详解】A.电解质的沉淀和溶解是对立的,当电解质的沉淀速率和溶解速率相等时,电解质建立了沉淀溶解平衡,因此,沉淀和溶解又互相统一在这个平衡体系中;石灰乳中存在着未溶解的氢氧化钙和溶解的氢氧化钙,因此,石灰乳中存在沉淀溶解平衡,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,A不符合题意;
B.氧化剂和还原剂是对立的,但是,氯气与强碱反应时,有部分氯气发生氧化反应,同时也有部分氯气发生还原反应,因此,氯气既是氧化剂又是还原剂,氯气的这两种作用统一在同一反应中,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,B不符合题意;
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应,正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应,氧化反应和还原反应是对立的,但是这两个反应又同时发生,统一在原电池反应中,因此,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,C不符合题意;
D.Li、Na、K均为第ⅠA的金属元素,其核外电子层数依次增多,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,其失电子能力依次增强,因此,其金属性随其核外电子层数增多而增强,这个化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,D符合题意;
综上所述,本题选D。
5.【2022年6月浙江】通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是
A. 电极A为阴极,发生还原反应
B. 电极B的电极发应:
C. 电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D. 电解结束,可通过调节除去,再加入溶液以获得
【答案】C
【解析】A.由电解示意图可知,电极B上Mn2+转化为了MnO2,锰元素化合价升高,失电子,则电极B为阳极,电极A为阴极,得电子,发生还原反应,A正确;
B.由电解示意图可知,电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2,电极反应式为:2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+,B正确;
C.电极A为阴极, LiMn2O4得电子,电极反应式为:2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O,依据得失电子守恒,电解池总反应为:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应生成了Mn2+,Mn2+浓度增大,C错误;
D.电解池总反应为:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,电解结束后,可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去,然后再加入碳酸钠溶液,从而获得碳酸锂,D正确;
答案选C。
6.【2022·湖南卷】海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑, M极上Li失去电子发生氧化反应,则M电极为负极,电极反应为Li-e-=Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,同时氧气也可以在N极得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
A.海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,故A正确;
B.由上述分析可知,N为正极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,和反应O2+4e-+2H2O=4OH-,故B错误;
C.Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,并能传导离子,故C正确;
D.该电池不可充电,属于一次电池,故D正确;
答案选B。
7.【2022·全国乙卷】电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A.充电时,电池的总反应
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应
【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2),则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2,结合图示,充电时金属Li电极为阴极,光催化电极为阳极;则放电时金属Li电极为负极,光催化电极为正极;据此作答。
A.光照时,光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电,结合阴极反应和阳极反应,充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2,A正确;
B.充电时,光照光催化电极产生电子和空穴,阴极反应与电子有关,阳极反应与空穴有关,故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,B正确;
C.放电时,金属Li电极为负极,光催化电极为正极,Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移,C错误;
D.放电时总反应为2Li+O2=Li2O2,正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2,D正确;
答案选C。
8.【2022·四川德阳·二模】如图所示的锂—二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质,其正极反应是一种典型的嵌入式反应,电池总反应为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法错误的是
A.锂片做负极,发生氧化反应
B.放电时,正极反应为:MnO2+Li++e-=LiMnO2
C.高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D.放电时,电子移动方向为:电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
4.【答案】D
【解析】由电池总反应Li+MnO2=LiMnO2可知Li失电子,MnO2得电子,负极反应式为Li-e-=Li+,Li+向正极移动,正极反应式为MnO2+Li++e-=LiMnO2。
A.Li失电子,作负极,发生氧化反应,A正确;
B.放电时,MnO2在正极得电子,正极反应为:MnO2+Li++e-=LiMnO2,B正确;
C.负极Li是活泼金属,能与水反应,故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中,C正确;
D.放电时属于原电池装置,电子从负极经用电器流向正极,不在电解质中移动,故放电时,电子移动方向为:电极盖1→用电器→电极盖2,D错误;
答案选D。
9.【2018·浙江高考真题】锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是
A.金属锂作负极,发生氧化反应
B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C.正极的电极反应:O2+4e—==2O2—
D.电池总反应:4Li+O2+2H2O==4LiOH
【答案】C
【解析】A.在锂空气电池中,金属锂失去电子,发生氧化反应,为负极,正确;B.Li在负极失去电子变成了Li+,会通过有机电解质向水溶液处(正极)移动,正确;C.正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根,电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,错误;D.负极的反应式为Li-e-= Li+,正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH,正确。综上所述,本题的正确答案为C。
10.(2021年6月浙江省普通高校招生选考化学试题)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示,电极A为非晶硅薄膜,充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中;电极B为薄膜;集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A.充电时,集流体A与外接电源的负极相连
B.放电时,外电路通过电子时,薄膜电解质损失
C.放电时,电极B为正极,反应可表示为
D.电池总反应可表示为
【答案】B
【解析】由题中信息可知,该电池充电时得电子成为Li嵌入电极A中,可知电极A在充电时作阴极,故其在放电时作电池的负极,而电极B是电池的正极。
A.由图可知,集流体A与电极A相连,充电时电极A作阴极,故充电时集流体A与外接电源的负极相连,A说法正确;
B.放电时,外电路通过a mol电子时,内电路中有a mol 通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极,但是LiPON薄膜电解质没有损失,B说法不正确;
C.放电时,电极B为正极,发生还原反应,反应可表示为,C说法正确;
D.电池放电时,嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成,正极上得到电子和变为,故电池总反应可表示为,D说法正确。
综上所述,相关说法不正确的是B,本题选B。
11.(2021年新高考辽宁化学真题)如图,某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是
A.放电时,M电极反应为
B.放电时,由M电极向N电极移动
C.充电时,M电极的质量减小
D.充电时,N电极反应为
【答案】B
【解析】由题干信息可知,放电时,M极由于Li比Ni更活泼,也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼,故M极作负极,电极反应为:Li-e-=Li+,N极为正极,电极反应为:3Li++3e-+Bi=Li3Bi,据此分析解题。
A.由分析可知,放电时,M电极反应为Li-e-=Li+,A错误;
B.由分析可知,放电时,M极为负极,N极为正极,故由M电极向N电极移动,B正确;
C.由二次电池的原理可知,充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程,M电极的电极反应为:Li++e-= Li,故电极质量增大,C错误;
D.由二次电池的原理可知,充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程,充电时,N电极反应为,D错误;
故答案为:B。
12.(20全国卷Ⅲ-12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示,其中
在VB2电极发生反应:
该电池工作时,下列说法错误的是
A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为
D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
【答案】B
【解析】A.当负极通过0.04mol电子时,正极也通过0.04mol电子,根据正极的电极方程式,通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气,在标况下为0.224L,A正确;
B.反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高,负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低,B错误;
C.根据分析,电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4,C正确;
D.电池中,电子由VB2电极经负载流向复合碳电极,电流流向与电子流向相反,则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极,D正确;
故选B。
13.(18全国Ⅲ卷-11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-)O2
【答案】D
【解析】A.题目叙述为:放电时,O2与Li+在多孔碳电极处反应,说明电池内,Li+向多孔碳电极移动,因为阳离子移向正极,所以多孔碳电极为正极,选项A错误。
B.因为多孔碳电极为正极,外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极),选项B错误。
C.充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反,放电时,Li+向多孔碳电极移动,充电时向锂电极移动,选项C错误。
D.根据图示和上述分析,电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X,电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+,所以总反应为:2Li + (1-)O2 = Li2O2-X,充电的反应与放电的反应相反,所以为Li2O2-X = 2Li + (1-)O2,选项D正确。
14.(17全国Ⅲ卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【解析】A.原电池工作时,Li+向正极移动,则a为正极,正极上发生还原反应,随放电的多少可能发生多种反应,其中可能为2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4,故A正确;B.原电池工作时,转移0.02mol电子时,氧化Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,故B正确;C.石墨能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,故C正确;D.电池充电时间越长,转移电子数越多,生成的Li和S8越多,即电池中Li2S2的量越少,故D错误;答案为D。
15.(16四川卷-5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时,负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C.充电时,若转移1mole-,石墨C6电极将增重7xg
D.充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+
【答案】C
【解析】A、放电时,阳离子在电解质中向正极移动,故正确
B.放电时,负极LixC6失去电子产生Li+,电极反应式为LixC6-xe-═xLi++C6,故B正确;
C.充电时,石墨(C6)电极变成LixC6,电极反应式为:xLi++C6+xe-═LixC6,则石墨(C6)电极增重的质量就是锂离子的质量,根据关系式:
xLi+~~~xe-
1mol 1mol
可知若转移1mole-,就增重1molLi+,即7g,故C错误;
D.正极上Co元素化合价降低,放电时,电池的正极反应为:Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2,充电是放电的逆反应,所以充电时,阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-═Li1-xCoO2+xLi+,故D正确;
16.(14全国Ⅰ卷-12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是
a为电池的正极
电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi
放电时,a极锂的化合价发生变化
放电时,溶液中的Li+从b向a迁移
【答案】C
【解析】图示所给出的是原电池装置。A项,由图示分析,金属锂易失电子,由原电池原理可知,含有锂的一端为原电池的负极,即b为负极,a为正极,故正确;B项,电池充电时为电解池,反应式为原电池反应的逆反应,故正确;C项,放电时,a极为原电池的正极,发生还原反应的是Mn元素,锂元素的化合价没有变化,故不正确;D项,放电时为原电池,锂离子应向正极(a极)迁移,故正确。
17.(2022·广东肇庆·二模)我国科学家在Li-CO2电池的研究上取得重大科研成果,设计分别以金属Li及碳纳米管复合Li2CO3做电池的电极,其放电时电池反应为3CO2+4Li=2L2CO3+C。该电池放电时
A.Li电极发生还原反应
B.Li+在电解质中移向负极。
C.CO2在正极上得到电子
D.电流由Li电极经外电路流向石墨复合Li2CO3电极
【答案】C
【解析】根据放电时电池反应为3CO2+4Li=2L2CO3+C,可知Li失去电子,为负极;CO2在正极上发生得电子的反应。A.由电池反应可知,Li电极为负极,石墨复合Li2CO3电极为正极,Li电极反应式为Li-e-=Li+,发生氧化反应,A项错误;
B.电池放电时,电解质中阳离子移向正极,B项错误;
C.碳纳米管复合Li2CO3电极反应式为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C,C项正确;
D.电流由碳纳米管复合Li2CO3电极经外电路流向Li电极,D项错误。
故选C。
18.(2022·山西太原·高三期末)中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。我国科学家研发了一种水系可逆Zn—CO2电池,电池工作时,复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-,在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时,Zn—CO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A.闭合K1时,Pd电极电势高于Zn电极电势
B.闭合K1时,Pd表面的电极反应式为CO2+ 2H+-2e-=HCOOH
C.闭合K2时,OH-通过b膜向Pd电极方向移动
D.Pd电极还具有高效双催化性能,有利于CO2和HCOOH的相互转化
【答案】D
【解析】由装置图可知,闭合K1时为Zn-CO2电池,Zn电极为负极,电极反应式为Zn+4OH--2e-═,Pd电极为正极,正极上CO2得电子生成HCOOH,电极反应式为CO2+2e-+2H+═HCOOH,原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极;闭合K2时为电解池,原电池的正负极与直流电源的正负极相接,为阳阴极,阴阳极反应与原电池负正极反应相反,即Pd电极为阳极,Zn电极为阴极,电解池中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极,据此分析解题。
A.由分析可知,闭合K1时,Zn为负极,Pd为正极,故Pd电极电势高于Zn电极电势,A正确;
B.由分析可知,闭合K1时,Pd表面的电极反应式为CO2+ 2H+-2e-=HCOOH,B正确;
C.由分析可知,闭合K2时,则形成电解池,Zn与电源负极相连为阴极,Pd与电源的正极相连为阳极,则溶液中阴离子由阴极流向阳极,阳离子由阳极流向阴极,OH-通过b膜向Pd电极方向移动,C正确;
D.由题干信息得不出Pd电极具有高效的催化性能,有利于CO2转化HCOOH,且HCOOH转化为CO2需在通电作用下才能进行,D错误;
故答案为:D。
19.(2022·全国·模拟预测)某锂离子电池的总反应为:2Li+FeS=Fe+Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水,并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF6 SO(CH3)2为锂离子电池的电解质]
下列说法正确的是
A.X与锂离子电池的Li电极相连
B.若去掉离子膜M将左右两室合并,则X电极的反应不变
C.离子膜M为阴离子交换膜,离子膜N为阳离子交换膜
D.电解过程中b室BaCl2浓度增大
【答案】D
【解析】通过总反应可知,锂发生氧化反应,做负极,FeS发生还原反应,做正极;以该电源电解处理含Ba(OH)2废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水,并分别获得BaCl2溶液和单质镍,Ni2++2e-=Ni,发生还原反应,故Y极为阴极,与锂电极相连,X为阳极,与FeS电极相连;据以上分析解答。
A.结合以上分析可知,X与锂离子电池的FeS电极相连,故A错误;
B.阴离子放电顺序:Cl->OH-;根据分析可知,阳极的极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O;若去掉离子膜M将左右两室合并,氯化钡溶液中含有氯离子,移向阳极,发生氧化反应,电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑;故X电极的反应发生改变,故B错误;
C.镍棒与电源负极相连,是电解池的阴极,电极反应:Ni2++2e-=Ni,为平衡电荷,氯离子移向b室,N为阴离子交换膜;同理,碳棒为阳极,电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O;为平衡电荷,钡离子移向b室,M为阳离子交换膜;故C错误;
D.镍棒与电源负极相连,是电解池的阴极,电极反应:Ni2++2e-=Ni,为平衡阳极区、阴极区电荷,钡离子、氯离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜移向1%的氯化钡溶液中,使氯化钡溶液的物质的量浓度增大,故D正确;
20.【2023·湖北16节选】是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属,工艺路线如下:
回答下列问题:
(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体常用方法的名称是 。
【答案】
(3)焰色反应
【分析】由流程和题中信息可知,粗品与在500℃焙烧时生成氧气和烧渣,烧渣是LiCl、和的混合物;烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1,滤饼1的主要成分是和;滤液1用氢氧化钠溶液沉钴,过滤后得滤饼2(主要成分为)和滤液2(主要溶质为LiCl);滤饼2置于空气中在850℃煅烧得到;滤液2经碳酸钠溶液沉锂,得到滤液3和滤饼3,滤饼3为。
【详解】(3)洗净的“滤饼3”的主要成分为,常用焰色反应鉴别和,的焰色反应为紫红色,而的焰色反应为黄色。故鉴别“滤饼3”和固体常用方法的名称是焰色反应。
21.【2023·山东17节选】盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下:
已知:常温下,。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式);精制Ⅰ后溶液中的浓度为,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,除无法回收外,还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ;进行操作时应选择的试剂是 ,若不进行该操作而直接浓缩,将导致 。
【答案】(2) 、Mg(OH)2 CaO
(3) 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度 盐酸 浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小
【分析】由流程可知,卤水中加入盐酸脱硼后过滤,所得滤液经浓缩结晶后得到晶体,该晶体中含有Na+、Li+、Cl-、等,焙烧后生成HCl气体;烧渣水浸后过滤,滤液中加生石灰后产生沉淀,滤渣Ⅰ的主要成分为Mg(OH)2、;精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱又生成沉淀,则滤渣Ⅱ为、Mg(OH)2;精制Ⅱ所得滤液经操作X后,所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯化钠,浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂,得到。
【详解】 (2)由分析可知,滤渣I的主要成分是、Mg(OH)2;精制I后溶液中的浓度为2.0,由可知,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在 以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,若不回收HCl,整个溶液将呈强酸性,因此为达到除Mg2+离子所需的碱性pH首先需要额外多消耗CaO,同时多引入的Ca2+离子需要更多的纯碱除去,因此,还将增加生石灰(CaO)和纯碱()的用量。
(3)精制Ⅰ中,烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为;由于微溶于水,精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的,还需要除去,因此,精制Ⅱ的目的是:加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度。操作X是为了除去剩余的碳酸根离子,为了防止引入杂质离子,应选择的试剂是盐酸;加入盐酸的目的是除去剩余的碳酸根离子,若不进行该操作而直接浓缩,将导致浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小。
22.【2014·海南高考真题】锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4,溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。 回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。
(2)电池正极反应式为___________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”),原因是________________________________________________________________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为_______________________________________________。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。
【答案】(1)b a (2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2 (3)否 电极Li是活泼金属,能与水反应 (4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1
【解析】
(1)锂是活泼的金属,作负极,因此外电路的电流方向是由正极b流向负极a。
(2)在电池正极b上发生得到电子的还原反应,则电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2;
(3)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。
(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式:3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O;K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2,根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知:每转移2mol的电子,产生1mol的MnO2、2mol KMnO4,所以生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:1。
23.(2018新课标Ⅰ卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧硫酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【答案】D
【解析】正极片碱溶时铝转化为偏铝酸钠,滤渣中含有磷酸亚铁锂,加入硫酸和硝酸酸溶,过滤后滤渣
是炭黑,得到含Li、P、Fe的滤液,加入碱液生成氢氧化铁沉淀,滤液中加入碳酸钠生成含锂的沉淀,
据此解答。A、废旧电池中含有重金属,随意排放容易污染环境,因此合理处理废旧电池有利于保护环
境和资源再利用,A正确;B、根据流程的转化可知从正极片中可回收的金属元素有Al、Fe、Li,B正
确;C、得到含Li、P、Fe的滤液,加入碱液生成氢氧化铁沉淀,因此“沉淀”反应的金属离子是Fe3+,
C正确;D、硫酸锂能溶于水,因此上述流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠,D错误。答案选D。
24.全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含有和少量),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下:
的溶解度:
化合物
回答下列问题:
(1)“沉淀1”为___________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体的目的是___________。
(3)为提高的析出量和纯度,“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备。查阅资料后,发现文献对常温下的有不同的描述:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究的性质,将饱和溶液与饱和溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下___________(填“稳定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为___________。
(5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入改为通入。这一改动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由___________。
【答案】(1)Mg(OH)2
(2)将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质
(3) ①. 蒸发浓缩 ②. 趁热过滤
(4) ①. 不稳定 ②. Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
(5)能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果
【解析】
【分析】浓缩卤水(含有和少量)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有和的滤液1,沉淀1为Mg(OH)2,向滤液1中加入Li2CO3后,得到滤液2,含有的离子为和OH-,沉淀2为CaCO3,向滤液2中加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀,再通过蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤、干燥后得到产品Li2CO3。
【小问1详解】
浓缩卤水中含有,当加入石灰乳后,转化为Mg(OH)2沉淀,所以沉淀1为Mg(OH)2;
【小问2详解】
滤液1中含有和,结合已知条件:LiOH的溶解度和化合物的溶度积常数,可推测,加入Li2CO3的目的是将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质;
【小问3详解】
由Li2CO3的溶解度曲线可知,温度升高,Li2CO3的溶解度降低,即在温度高时,溶解度小,有利于析出,所以为提高的析出量和纯度,需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀,即依次蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤。故答案为:蒸发浓缩,趁热过滤;
【小问4详解】
饱和LiCl和饱和NaHCO3等体积混合后,产生了LiHCO3和NaCl,随后LiHCO3分解产生了CO2和Li2CO3。故答案为:不稳定,Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O;
【小问5详解】
“滤液2”中含有LiOH,加入,目的是将LiOH转化为Li2CO3。若改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。故答案为:能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。
25.【2018全国I] Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为    、    (填标号)。
(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H+),原因是          。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是       、中心原子的杂化形式为      。LiAlH4中,存在    (填标号)。
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
图(a)
图(b)
可知,Li原子的第一电离能为    kJ·mol-1,OO键键能为     kJ·mol-1,Li2O晶格能为     kJ·mol-1。
(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为      g·cm-3(列出计算式)。
[答案] (1)D C (2)Li+核电荷数较大 (3)正四面体 sp3 AB (4)520 498 2 908
(5)
[解析] (1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的能量最高。
(2)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H- 。
(3)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的空间构型是正四面体,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和σ键。
(4)根据循环图中数据可知,Li原子的第一电离能是520 kJ·mol-1,OO键的键能是249×2 kJ·mol-1=498 kJ·mol-1,Li2O的晶格能是2 908 kJ·mol-1。
(5)根据分割法,一个晶胞中含有Li:8个,含有O:8×+6×=4个,1 mol晶胞中含有4 mol Li2O,则Li2O的密度为(a为晶胞参数): g·cm-3。
26(2022·湖南湘西·三模)是锂离子电池的活性材料。某小组以含锰矿料(主要成分是,含少量、、FeO、CoO和)为原料制备的流程如图所示(部分条件和产物省略)。
已知几种金属氢氧化物沉淀的pH如表所示:
金属氢氧化物
开始沉淀的pH 2.7 7.6 7.6 7.7
完全沉淀的pH 3.7 9.1 9.1 9.2
请回答下列问题:
(1)写出一条提高“酸浸”速率的措施:_______。
(2)“除杂1”时,加入的作用是_______(用离子方程式表示)。
(3)“固体1”中除了含有外,还只含有另外一种固体,其化学式为_______,则“除杂1”过程调节pH范围为_______。
(4)在高温下“合成”,反应的化学方程式为_______。
(5)已知:常温下,。为了使残液中,必须控制≥_______mol/L。
(6)“浸渣”中含少量锰元素,其测定方法如下:
第1步:称取W g“浸渣”,加酸将锰元素以形式全部溶出,过滤,将滤液加入250mL容量瓶中,定容;
第2步:取25.00mL上述定容后的溶液于锥形瓶中,加入少量催化剂和过量溶液,加热,充分反应后,煮沸溶液;
第3步:用溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL,使重新变为。
已知:具有强氧化性,受热易分解。
①“浸渣”中锰元素的质量分数为_______(用含W、V的代数式表示)。
②如果省略第2步“煮沸溶液”,测得结果将_______(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】(2022·湖南湘西·三模)(1)粉碎含锰矿料(或适当加热或搅拌)(2)
(3) 3.7≤pH≤7.6
(4)
(5)(6) 偏高
【解析】锰矿料(主要成分是,含少量、、FeO、CoO和),加硫酸后,、、FeO、CoO 均溶于硫酸生成硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸锰等可溶性盐,其中不溶于硫酸生成浸渣;过滤得滤液,滤液中加二氧化锰和氨水,将铁转化为氢氧化铁沉淀,过滤除去,滤液中加硫化钠,将钴离子转化成硫化钴沉淀,过滤后,在滤液中加碳酸钠得到,将转入合成装置中加碳酸锂,通入氧气得到,据此分析解答。
(1)可以通过升高温度、搅拌、粉碎矿料、适当增大硫酸的浓度等措施提高“酸浸”速率,故答案为:粉碎含锰矿料(或适当加热或搅拌);
(2)“除杂1”时,加入将亚铁离子氧化成三价铁,有利于将铁转化成沉淀除去,离子方程式为:,故答案为:;
(3)“固体1”中主要含生产的氢氧化铁,还有过量的二氧化锰,由表格数据可知“除杂1”过程只为除去铁离子,而不使钴离子和锰离子沉淀,因此pH值应控制在3.7≤pH≤7.6,故答案为:;3.7≤pH≤7.6;
(4)将转入合成装置中加碳酸锂,通入氧气在高温下发生反应得到和二氧化碳,反应方程式为:,故答案为:;
(5)为了使残液中,必须控制≥,故答案为:;
(6)根据得失电子守恒可得关系式:,,消耗滴定液V mL,可知=mol,则mol,“浸渣”中锰元素的质量分数为==; ②如果省略第2步“煮沸溶液”,则会有溶液残留在溶液中,具有强氧化性也能氧化,增加了的消耗,使得测定结果偏高,故答案为:;偏高;
钠及其化合物专练
第一部分
一、【2022高考考点重组】判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)Na具有强还原性,可高温下与TiCl4反应制备Ti(  )
(2)1 mol Na2O2与足量水完全反应,转移的电子数为2NA(  )
(3)钠与水的反应比钠与乙醇的反应剧烈(  )
(4)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液(  )
(5)工业上可以用Na制取K(  )
(6)向酚酞溶液中加Na2O2,溶液先变红后褪色(  )
(7)Na2O与Na2O2阳离子与阴离子个数之比均为2∶1(  )
(8)将一小块Na放入75%的酒精中,产生气泡。说明Na能置换出醇羟基中的氢(  )
(9)用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的SO2(  )
(10)分别向NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液,都产生白色沉淀(  )
(11)氯碱工业中发生主要反应的离子方程式:
2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(  )
(12)用图示装置可以制取碳酸氢钠(  )
(13)实验室可用碳酸钠与氢氧化钙反应制取少量的氢氧化钠(  )
(14)金属钠着火时,可用干燥的沙土覆盖灭火(  )
(15)固体碳酸钠粉末中混有少量碳酸氢钠,可以用加热的方法将杂质除去(  )
(16)侯氏制碱法工业过程中应用了物质溶解度的差异(  )
(17)Na2CO3溶液呈碱性,可用于去除油污(  )
(18)钠和钾都可以保存在煤油中(  )
(19)用小苏打(NaHCO3)作焙制糕点的膨松剂(  )
(20)生活中常用苏打作发酵粉(  )
【答案】1.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
√ × √ × √ √ √ × √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ ×
【解析】
(2)× 1molNa2O2发生歧化反应,转移1mol电子。
× 含钠元素的化合物都可以,不一定是钠盐。
(8)× 75%的酒精中含有水,水也能与Na反应置换出氢。
(20)× 生活中用小苏打NaHCO3做发酵粉,不是苏打。
2.【2016年高考江苏卷】根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤,下列图示装置和原理能达到实验目的的是
2.【答案】C
【解析】A、氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体,不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气,A错误;B、气流方向错误,应该从右侧导管通入CO2气体,B错误;C、从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法,C正确;D、碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,不能用该装置干燥碳酸氢钠,D错误。答案选C。
3.【2014年高考上海卷第15题】右图模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
3.【答案】C
【解析】由于CO2在水中的溶解度小,而氨气极易溶于水,且氨气是碱性气体,CO2是酸性气体,因此先通入氨气,然后再通入CO2,这样有利于吸收CO2,易于形成碳酸氢钠晶体。又因为由于氨气极易溶于水需要防止倒吸,因此a通入NH3,b通入CO2。氨气是碱性气体需要稀硫酸吸收多余的氨气,答案选C。
4.(2011·江苏高考真题)NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质。下列说法正确的是
A.25℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存,所以Cl2不与铁反应
D.图4所示转化反应都是氧化还原反应
4.【答案】B
【解析】A、25 ℃,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小,错误;B、石灰乳与Cl2的反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,只有氯元素化合价发生变化,Cl2既是氧化剂,又是还原剂,正确;C、常温下Cl2不与铁反应,加热条件下则可以反应,错误;D、图中所示转化反应中生成NaHCO3、Na2CO3的反应都是非氧化还原反应,错误。答案选B。
5. (2021·河北卷)侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图。回答下列问题:
(1) 从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是___________ (按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或______________________。
(2) B中使用雾化装置的优点是______________________________________ ___________________________________。
(3) 生成NaHCO3的总反应的化学方程式为____________________________ ___________________________________________________________________。
(4) 反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为________g。
②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为____________、____________、洗涤、干燥。
(5) 无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果________(填标号)。
A. 偏高   B. 偏低   C. 不变
5.【答案】
(1) aefbcgh或aefbcg 将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(2) 增大CO2气体与氨盐水的接触面积,加快反应速率
(3) NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
(4) ①0.84 ②冷却 过滤 
(5) A
【解析】 (1) A装置用于制备CO2气体,由于反应放热,使CO2气体中混有HCl气体,可用饱和NaHCO3溶液除去,洗气装置是导气管长进短出,CO2气体通入盛有饱和氨盐水装置生成NaHCO3,由装置B的水浴可知,该反应放热会使氨盐水的氨气逸出,可用饱和食盐水吸收,一可防止氨气污染空气,二可使得到的氨盐水循环利用,所以装置的接口连接顺序为aefbcgh或 aefbcg;为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,先平衡分液漏斗内气压,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或凹槽对准小孔;(2) B中使用雾化装置,可增大CO2气体与氨盐水的接触面积,加快反应速率,使CO2气体更充分吸收;(3) 氨盐水是氨气、NaCl的混合溶液,通入CO2气体生成NaHCO3和NH4Cl,总反应的方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;(4) ①NaHCO3分解反应为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O↑,Na2O2吸收CO2反应为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑,Na2O2―→Na2CO3增重相当于Na2O2+CO===Na2CO3,则关系式为2NaHCO3~CO2~Na2O2~CO,Na2O2增重0.14 g,相当吸收了0.14 g CO,n(NaHCO3)=2n(CO)=2×=2×=0.01 mol,m(NaHCO3)=nM=0.01 mol×84 g/mol=0.84 g;②根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线可知,从NaCl和NH4Cl混合溶液中分离NH4Cl固体可用冷却结晶方法,再过滤、洗涤、干燥得到NH4Cl固体;(5) 若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,会使标准液的物质的量浓度偏低,标定过程中消耗V(Na2CO3)偏大,由c(待测)=×V(标准)分析可知,标定的盐酸浓度偏大。
6. (2021·广东适应性)试剂级NaCl可用海盐(含泥沙、海藻、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质)为原料制备。制备流程简图如下:
(1) 焙炒海盐的目的是____________________________________________。
(2) 根据除杂原理,在表中填写除杂时依次添加的试剂及其预期沉淀的离子。
实验步骤 试剂 预期沉淀的离子
步骤1 BaCl2溶液 SO
步骤2
步骤3
(3) 操作X为____________________。
(4) 用如图所示装置,以焙炒后的海盐为原料制备HCl气体,并通入NaCl饱和溶液中使NaCl结晶析出。
①试剂a为______________________。相比分液漏斗,选用仪器1的优点是____________________________________________________________。
②对比实验发现,将烧瓶中的海盐磨细可加快NaCl晶体的析出,其原因是____________________________________________________________。
(5) 已知:CrO+Ba2+===BaCrO4↓(黄色);
CrO+3Fe2++8H+===Cr3++3Fe3++4H2O。
设计如下实验测定NaCl产品中SO的含量,填写下列表格。
步骤 操作 现象 目的/结论
① 称取样品m1 g,加水溶解,加盐酸调至弱酸性,滴加过量c1 mol/L BaCl2溶液V1 mL 稍显浑浊 目的: _______________________________________________________________ _____________________
② 继续滴加过量c2 mol/L K2CrO4溶液V2 mL 产生黄色 沉淀 目的:沉淀过量的Ba2+
③ 过滤洗涤,滴加少许指示 剂于滤液中,用c3 mol/L FeSO4溶液滴定至终点,消耗FeSO4溶液V3 mL 结论: SO的质量分数为 __________________________________________ (列算式)
6.【答案】3. (1) 除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小
(2) 步骤2:NaOH溶液 Mg2+和Fe3+
步骤3:Na2CO3溶液 Ba2+和Ca2+
(3) 蒸发浓缩
(4) ①浓硫酸 平衡压强,使液体顺利滴下
②增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快
(5) 使SO完全沉淀 %
6.【解析】 海盐经过焙炒,除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,之后溶解,加入氯化钡除去硫酸根,加入NaOH除去Mg2+和Fe3+,再加入碳酸钠除去过量的钡离子和钙离子,之后过滤取滤液,蒸发浓缩得到饱和溶液,KCl的溶解度比NaCl大,所以通入HCl气体结晶得到NaCl。(1) 焙炒海盐可以除去海藻等有机杂质,并使其颗粒变小,加速溶解;(2) 根据分析可知步骤2可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+,步骤3加入Na2CO3溶液除去Ba2+和Ca2+(或步骤2加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+,步骤3可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+);(3) 根据分析可知操作X为蒸发浓缩;(4) ①实验室可以利用浓硫酸与氯化钠固体共热制取HCl气体,所以试剂a为浓硫酸;仪器1侧面导管可以平衡压强,使液体顺利滴下;②将烧瓶海盐磨细可以增大与浓硫酸的接触面积,使产生HCl气体的速率加快,从而加快NaCl晶体的析出;(5) 步骤①中加入过量的氯化钡溶液,目的是使SO完全沉淀,之后再加入过量的K2CrO4溶液沉淀过量的Ba2+,然后用FeSO4溶液滴定剩余的CrO,根据方程式可知n剩(CrO)=c3V3×10-3 mol,则n剩(Ba2+)=n总(CrO)-n剩(CrO)=(c2V2×10-3-c3V3×10-3)mol,所以n(SO)=c1V1×10-3 mol-(c2V2×10-3-c3V3×10-3)mol=(c1V1-c2V2+c3V3)×10-3 mol,SO的质量分数为×100%=%。
7.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:
步骤I.的制备
步骤Ⅱ.产品中含量测定
①称取产品2.500g,用蒸馏水溶解,定容于250mL容量瓶中;
②移取25.00mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸;
④平行测定三次,平均值为22.45,平均值为23.51。
已知:(i)当温度超过35℃时,开始分解。
(ii)相关盐在不同温度下的溶解度表
温度/ 0 10 20 30 40 50 60
35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3
11.9 15.8 21.0 27.0
6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2
回答下列问题:
(1)步骤I中晶体A的化学式为_______,晶体A能够析出的原因是_______;
(2)步骤I中“300℃加热”所选用的仪器是_______(填标号);
A. B. C. D.
(3)指示剂N为_______,描述第二滴定终点前后颜色变化_______;
(4)产品中的质量分数为_______(保留三位有效数字);
(5)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则质量分数的计算结果_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
7.【答案】NaHCO3 在30-35C时NaHCO3的溶解度最小(意思合理即可) D 甲基橙 由黄色变橙色,且半分钟内不褪色 3.56% 偏大
【分析】
步骤I:制备Na2CO3的工艺流程中,先将NaCl加水溶解,制成溶液后加入NH4HCO3粉末,水浴加热,根据不同温度条件下各物质的溶解度不同,为了得到NaHCO3晶体,控制温度在30-35C发生反应,最终得到滤液为NH4Cl,晶体A为NaHCO3,再将其洗涤抽干,利用NaHCO3受热易分解的性质,在300C加热分解NaHCO3制备Na2CO3;
步骤II:利用酸碱中和滴定原理测定产品中碳酸氢钠的含量,第一次滴定发生的反应为:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,因为Na2CO3、NaHCO3溶于水显碱性,且碱性较强,所以可借助酚酞指示剂的变化来判断滴定终点,结合颜色变化可推出指示剂M为酚酞试剂;第二次滴定时溶液中的溶质为NaCl,同时还存在反应生成的CO2,溶液呈现弱酸性,因为酚酞的变色范围为8-10,所以不适合利用酚酞指示剂检测判断滴定终点,可选择甲基橙试液,所以指示剂N为甲基橙试液,发生的反应为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,再根据关系式求出总的NaHCO3的物质的量,推导出产品中NaHCO3的,最终通过计算得出产品中NaHCO3的质量分数。
【详解】
根据上述分析可知,
(1)根据题给信息中盐在不同温度下的溶解度不难看出,控制温度在30-35C,目的是为了时NH4HCO3不发生分解,同时析出NaHCO3固体,得到晶体A,因为在30-35C时,NaHCO3的溶解度最小,故答案为:NaHCO3;在30-35C时NaHCO3的溶解度最小;
(2)300C加热抽干后的NaHCO3固体,需用坩埚、泥三角、三脚架进行操作,所以符合题意的为D项,故答案为:D;
(3)根据上述分析可知,第二次滴定时,使用的指示剂N为甲基橙试液,滴定到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠,滴定达到终点后溶液的溶质为氯化钠,所以溶液的颜色变化为:由黄色变为橙色,且半分钟内不褪色;
(4) 第一次滴定发生的反应是:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,则n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.1000mol/L22.4510-3L=2.24510-3mol,第二次滴定消耗的盐酸的体积V2=23.51mL,则根据方程式NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物质的量n总(NaHCO3)= 0.1000mol/L23.5110-3L=2.35110-3mol,则原溶液中的NaHCO3的物质的量n(NaHCO3)= n总(NaHCO3)- n生成(NaHCO3)= 2.35110-3mol-2.24510-3mol=1.0610-4mol,则原产品中NaHCO3的物质的量为=1.0610-3mol,故产品中NaHCO3的质量分数为,故答案为:3.56%;
(5)若该同学第一次滴定时,其他操作均正确的情况下,俯视读数,则会使标准液盐酸的体积偏小,即测得V1偏小,所以原产品中NaHCO3的物质的量会偏大,最终导致其质量分数会偏大,故答案为:偏大。
8.【典例】(2021·湖南,17,13分)FePO4,在高温条件下,Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4,同时生成CO和H2O,该反应的化学方程式为                。
【答案】3Li2CO3+C6H12O6+6FePO46LiFePO4+9CO↑+6H2O
(6)根据提示可得:Li2CO3+C6H12O6+FePO4LiFePO4+CO+H2O,配平可得化学方程式为3Li2CO3+C6H12O6+6FePO46LiFePO4+9CO↑+6H2O。
第二部分
一、单选题,共13小题
1.(2024·河北7)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
2.(2024·北京8)关于和的下列说法中,不正确的是( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
3.(2024·甘肃5) X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性 B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应 D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
4.(2024·湖北10) 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A. 碱石灰有利于逸出
B. 锂片必须打磨出新鲜表面
C. 干燥管中均可选用
D. 双口烧瓶中发生的变化是
5.(2023·全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:S8 + e- S, S+e-S ,2Na++ S+2(1-)e-Na2Sx
下列叙述错误的是
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为:2Na++S8+2e-→Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
6.(2023·1浙江7)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液:
D.溶液中滴入氯化钙溶液:
7.(2022 天津 模拟)下列关于钠及其化合物的说法中错误的是
A.碳酸氢钠药片是抗酸药,服用时喝些醋能提高药效
B.与反应放出氧气,可用于制作呼吸面具
C.分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中,可比较水与乙醇中氢的活泼性
D.用铂丝蘸取某溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有
8.(2022·甘肃省武威第一中学一模)下列实验装置或操作不能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验目的 验证Na和水反应是否为放热反应 检验与反应有生成 观察的焰色试验 比较、的热稳定性
实验装置或操作
A.A B.B C.C D.D
9.(模拟)将一定量的NaHCO3和Na2O2的混合物置于密闭容器中充分加热,反应中转移电子的物质的量为1mol,下列说法一定正确的是
A.容器中一定有
B.反应后,容器中一定没有
C.反应后,容器中的固体只有
D.混合物中和的物质的量一定相等
10.(2022·长沙模拟预测)为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法错误的是
A.CO2气体(HCl):饱和NaHCO3溶液
B.Na2CO3固体(NaHCO3):加热至不再产生气体
C.NaHCO3溶液(Na2CO3):通过量CO2
D.Na2CO3溶液(Na2SO4):加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
11.(2022·天津·模拟预测)下列各溶液中加入试剂后,发生反应的离子方程式书写正确的是
A.向Mg(HCO3)2溶液中滴加足量NaOH溶液:Mg2+++OH-=MgCO3↓+H2O
B.水杨酸与过量碳酸钠溶液反应:+→ +CO2↑+H2O
C.Na2O2与H218O反应:2Na2O2+2H218O=4Na++4OH-+18O2↑
D.Na2S2O3溶液中通入足量氯气:+4Cl2+5H2O=2+8Cl-+10H+
12.(模拟)1941年,我国科学家侯德榜结合地域条件改进索尔维制碱法,提出纯碱与铵肥(NH4Cl)的联合生产工艺,后被命名为“侯氏制碱法”。主要工艺流程如下图。下列说法正确的是
已知:侯氏制碱法总反应:
索尔维制碱法总反应:(CaCl2作为废液排放)
A.气体1、气体2均为CO2
B.溶液2中,含碳微粒主要是
C.侯氏制碱法和索尔维制碱法中原料NaCl的原子利用率相同
D.盐析池中加入NaCl,c(Cl-)增大,的平衡逆向移动,NH4Cl析出
13.(2022 北海 模拟)某实验小组利用传感器探究Na2CO3和NaHCO3的性质。已知:pH越大,溶液碱性越强。下列分析错误的是
实验操作 实验数据
A.①与②的实验数据基本相同,说明②中的OH-未参与该反应
B.加入试剂体积相同时,②溶液比③溶液碱性更弱
C.a点反应的离子方程式为:Ca2++OH-+=CaCO3↓+H2O
D.Na2CO3和NaHCO3的稀溶液可利用CaCl2溶液鉴别
14.(2022·黑龙江·鹤岗一中三模)下列“类比”合理的是
A.Na与H2O反应生成NaOH和H2,则Fe与H2O反应生成Fe(OH)3和H2
B.NaClO溶液与CO2反应生成NaHCO3和HClO,则NaClO溶液与SO2反应生成NaHSO3和HClO
C.Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl,则Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4Cl
D.NaOH溶液与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NaNO3,则氨水与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NH4NO3
15.(模拟)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
B.ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
C.SiO2硬度大,可用于制造光导纤维
D.NH3易溶于水,可用作制冷剂
16.(模拟)某固体混合物由Na2CO3和NaHCO3两种物质组成,将其分成X、Y两等份。标准状况下,X溶于足量盐酸,生成CO2的体积为V1L;Y充分加热、冷却后再溶于足量盐酸,生成CO2,的体积为V2L。下列说法正确的是
A.加热,蒸干X与足量盐酸反应后的溶液,可得固体g
B.Y充分加热,固体质量减少g
C.X、Y消耗盐酸的物质的量之比为1:1
D.混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为
17.(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是
A.图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c()-2c()
C.根据pH-V(HCl)图,滴定分析时c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应用离子方程式表示为+ H+ = CO2↑+ H2O
18.(2022·山东·高考真题)实验室用基准配制标准溶液并标定盐酸浓度,应选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定标准溶液。下列说法错误的是
A.可用量筒量取标准溶液置于锥形瓶中
B.应选用配带塑料塞的容量瓶配制标准溶液
C.应选用烧杯而非称量纸称量固体
D.达到滴定终点时溶液显橙色
19.(2022·湖南·株洲二中二模)侯氏制碱法原理为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。下列有关模拟侯氏制碱法的实验原理和装置能达到实验目的的是
A.制取氨气 B.制NaHCO3
C.分离NaHCO3 D.制Na2CO3
二、非选择题,共5小题
20.(模拟)实验室有不纯的过氧化钠,欲用排水法测量其纯度,准确称量该样品8.0克装入C装置中。实验操作如下,请完成下列问题:
(1)A是实验室常见制备的装置,锥形瓶内盛有某不溶于水的块状固体,锥形瓶上方盛装盐酸的仪器名称:_______, 锥形瓶内发生反应的离子方程式为_______。
(2)填写下表中的空白
装置编号 加入试剂 加入该试剂的目的
B _______ _______
D _______ _______
(3)写出C装置中主要反应的化学方程式:_______。
(4)欲检验F中收集的气体,其具体操作步骤及现象:_______。
(5)缓缓通入过量的后,收集到气体为1120.0mL(标准状况下),则过氧化钠的纯度为_______%(三位有效数字)。
21.(2022·北京 模拟)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:
步骤I.的制备
步骤Ⅱ.产品中含量测定
①称取产品2.500g,用蒸馏水溶解,定容于250mL容量瓶中;
②移取25.00mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸;
④平行测定三次,平均值为22.45,平均值为23.51。
已知:(i)当温度超过35℃时,开始分解。
(ii)相关盐在不同温度下的溶解度表
温度/ 0 10 20 30 40 50 60
35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3
11.9 15.8 21.0 27.0
6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2
回答下列问题:
(1)步骤I中晶体A的化学式为_______,晶体A能够析出的原因是_______;
(2)步骤I中“300℃加热”所选用的仪器是_______(填标号);
A. B. C. D.
(3)指示剂N为_______,描述第二滴定终点前后颜色变化_______;
(4)产品中的质量分数为_______(保留三位有效数字);
(5)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则质量分数的计算结果_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
16.(2020·浙江大学附属中学模拟预测)过碳酸钠(Na2CO4)是一种很好的供氧剂,与稀盐酸发生反应的化学方程式为2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。市售过碳酸钠中一般都含有碳酸钠,为测定某过碳酸钠样品(只含 Na2CO4和Na2CO3)的纯度,某化学兴趣小组采用以下方案实施:按如图组装好实验装置,Q为一可鼓胀收缩的塑料气袋(该气袋耐酸碱腐蚀),取适量样品于其中,打开分液漏斗活塞,将足量稀盐酸滴入气袋中至充分反应。
(1)过碳酸钠的化学式也可表示为aNa2O2·bNa2CO3,请写出Na2O2的电子式___。
(2)仪器 B 的名称为___,导管A的作用是__。
(3)该实验共需测定两个数据,首先需测定反应所生成的气体的总体积,故滴加稀盐酸前必须关闭___并打开___(均填“K1”、“K2”或“K3”)。
(4)其次用量筒Ⅱ测定混合气体中某种成分的体积,则 B 中装的固体试剂名称为___,具体测定过程操作如下:当 Q 中反应停止后,先___,再___。
(5)实验结束时,装置内的气体同温同压,测得量筒 I 中有x mL水,量筒Ⅱ中收集到了 y mL 气体,则样品中过碳酸钠的质量分数是___(用含有x、y 的代数式表示)。
17.(2021杭州 模拟)I.某学习小组做Na2O2与H2O反应的实验,发现一些有趣的现象:
①取适量Na2O2固体用脱脂棉包好放在石棉网上,然后向脱脂棉上滴加3-4滴水,结果脱脂棉剧烈燃烧。
②取适量Na2O2固体置于试管中,加水使其充分反应至不再产生气体为止,滴入几滴酚酞试液,溶液先变红后褪色。回答有关问题。
(1)已知Na2O2可看作二元弱酸H2O2对应的盐,其第一步水解完全进行。写出其第一步水解的离子方程式为_______。
(2)由①实验现象所得出的有关结论是:A.有氧气生成;B.________。
II.为探究Na2O2与H2O反应的机理,他们在老师的指导下设计了如图所示装置。连接好装置,打开K1、K2,通过注射器注入适量蒸馏水,充分反应后用气球鼓气,Na2S溶液变浑浊,酸性KMnO4溶液褪色。分别取A、C中溶液滴入几滴酚酞,开始都变红,以后A中溶液很快褪色,C中溶液缓慢褪色。另取A、C中溶液分别加入少量二氧化锰,充分振荡,发现均反应剧烈、产生大量气泡,把带火星的木条伸入试管,木条复燃,向反应后的溶液中滴入几滴酚酞试液,溶液变红不褪色。
(3)A中冰盐和C中热水的作用分别是_________,_______。
(4)用化学方程式表示Na2S溶液变浑浊的原因_________。
(5)用离子方程式表示KMnO4溶液褪色的原因(MnO在酸性条件下被还原成Mn2+)________。
(6)Na2O2与H2O反应的机理是(用化学方程式表示)第一步_________,第二步_______。
(7)若向Na2O2中滴加适量的稀盐酸,也能同样产生使木条复燃的气体,请写出该反应的化学方程式_________。
三、工业流程题
22.(模拟)叠氮化钠()不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼()并利用其进一步反应制取的流程如下:
已知:①易溶于水,具有强还原性,易被氧化成;
②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成。
回答下列问题:
(1)吸收塔内发生反应的离子方程式为_______。
(2)写出反应器1中生成水合肼反应的化学方程式:_______。
(3)反应器2中加入无水乙醚的作用是_______。
(4)已知亚硝酸乙酯的结构简式为,写出反应器2中生成和的化学方程式:_______。若生成39g ,则该反应中转移电子的物质的量为_______。
(5)反应器1要控制NaClO溶液的用量,其主要目的是_______。
(6)某实验室设计了如图所示装置制备。双极膜是阴、阳复合膜,层间的解离成和并可分别通过阴、阳膜定向移动。
①双极膜中产生的_______(填“”或“”)移向多孔铂电极。
②石墨电极反应式为_______。
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共29页
(北京)股份有限公司
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参考答案:
1.【答案】C
【解析】侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
【详解】A.一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:,故A错误;
B.同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:,故B错误;
C.、为分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,在常温下为固体,则沸点:,故C正确;
D.同周期元素,从左往右电负性逐渐增大,同族元素,从上到下电负性逐渐减小,电负性:,故D错误;
故选C。
2.【答案】D
【解析】 盐类水解、物质分离与提纯 和的溶液中均存在、、、、、、,A正确;加入溶液会发生反应:,B正确;受热易分解,转化为,而热稳定性较强,C正确;室温下和饱和溶液相差较大的主要原因是的水解程度远大于,D错误。
【归纳总结】除固体中的少量可采用加热的方法;除溶液中的少量可加入适量溶液;除溶液中的少量可通入足量气体。
3.【答案】D
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子、且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。
【详解】A.若X为H,H与C组成化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物也具有可燃性,A项正确;
B.X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价,为S元素的最低价,具有还原性,B项正确;
C.Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2,Na2O与水反应生成NaOH,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,C项正确;
D.W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误;
答案选D。
4.【答案】C
【解析】
【分析】本题利用Li和液氨反应制备;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧瓶中在冷却体系中发生反应生成;最后的球形干燥管中可装,除掉过量的氨气,同时防止空气的水进入引起副反应。
【详解】A.碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于逸出,A正确;
B.锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;
C.第一个干燥管目的是干燥氨气,为酸性干燥剂能与氨气反应,所以不能用,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用,C错误;
D.双口烧瓶中发生的变化是,D正确;
故选C。
5.【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【详解】A.充电时为电解池装置,阳离子移向阴极,即钠电极,故充电时,Na+由硫电极迁移至钠电极,A错误;
B.放电时Na在a电极失去电子,失去的电子经外电路流向b电极,硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx,电子在外电路的流向为a→b,B正确;
C.由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx,C正确;
D.炭化纤维素纸中含有大量的炭,炭具有良好的导电性,可以增强硫电极的导电性能,D正确;
故答案选A。
6.【答案】D
【详解】A.通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为:,选项A正确;
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为:,选项B正确;
C.过量通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体,反应的离子方程式为:,选项C正确;
D.溶液中滴入氯化钙溶液,因亚硫酸酸性弱于盐酸,不能发生反应,选项D不正确;
答案选D。
7.A
【详解】A.碳酸氢钠能与醋酸反应,服用碳酸氢钠时喝些醋能会使药效降低,故A错误;
B.与反应放出氧气,可以用作供氧剂,可用于制作呼吸面具,故B正确;
C.钠和水反应较剧烈,和乙醇反应比较缓慢,故分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中,可比较水与乙醇中氢的活泼性,故C正确;
D.钠的焰色反应为黄色,用铂丝蘸取某溶液灼烧,且钠元素在溶液只能以离子形式存在,火焰呈黄色,证明其中含有,故D正确;
故选A。
8.D
【详解】A.如果钠与水反应式放热反应,具支试管中气体受热膨胀,U形红墨水处出现左低右高,能够达到实验目的,故A不符合题意;
B.氧气为助燃气体,能使带火星木条复燃,如果带火星木条复燃,说明过氧化钠与水反应生成氧气,能够达到实验目的,故B不符合题意;
C.K元素的火焰为紫色(通过蓝色钴玻璃观察),能够达到实验目的,故C不符合题意;
D.做套管实验时,碳酸钠放在外管里,碳酸氢钠放在内管里,外管温度高,内管温度低,题中实验,不能达到实验目的,故D符合题意;
答案为D。
9.A
【详解】加热时NaHCO3分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,然后发生:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,由方程式可知,转移1mol电子,则生成0.5molO2,可知反应1molNa2O2,如过氧化钠过量,则产物生成Na2CO3和NaOH,如过氧化钠不足,则产物为Na2CO3,可能有NaOH,不一定有水。
故答案为:A。
10.D
【详解】A.二氧化碳与碳酸氢钠不反应,氯化氢能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,故A正确;
B.碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠,碳酸钠受热不分解,则加热法可除杂,故B正确;
C.碳酸钠溶液吸收二氧化碳转化为碳酸氢钠,则用二氧化碳能除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠,故C正确;
D.二者都与氢氧化钡反应生成沉淀,主要物质也被除去了,故D错误;
故选D。
11.D
【详解】A.向Mg(HCO3)2溶液中滴加足量NaOH溶液,镁离子和碳酸氢根以1:2完全反应,所以离子方程式为:Mg2++2+4OH-=Mg(OH)2↓+2+2H2O,A项错误;
B.根据酸性的强弱可知,羧酸>碳酸>苯酚>碳酸氢根,所以离子方程式为3+2 →2+CO2↑+H2O+2,B项错误;
C.Na2O2与H218O反应中Na2O2即体现了氧化性也体现了还原性,所以氧气中的氧元素来源于过氧化钠,所以正确的离子方程式为:2Na2O2+2H218O=4Na++418OH-+O2↑,C项错误;
D.Na2S2O3中的硫元素为+2价,具有还原性,氯气具有强氧化性,发生氧化还原反应,根据氧化还原反应配平可得离子方程式:+4Cl2+5H2O=2+8Cl-+10H+,D项正确;
故答案选D。
12.D
【分析】在饱和NaCl溶液中先通入NH3,然后通入CO2气体,发生反应:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl,过滤分离得到的固体1是NaHCO3,将固体1在煅烧炉中加热,发生分解反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,得到纯碱和气体1是CO2气体;溶液1中含有NaCl、NaHCO3、NH4Cl;在冷却池中通入NH3,使溶液显碱性,同时增大了溶液中c(),逆向移动;析出NH4Cl固体可作氮肥;溶液2含有NaCl、Na2CO3、(NH4)2CO3、NH4Cl。在盐析池中加入NaCl,c(Cl-)增大,的平衡逆向移动,NH4Cl析出,析出盐后的溶液3循环回转到沉淀池中,再用于制取纯碱。
【详解】A.根据上述分析可知气体1为CO2,气体2为NH3,A错误;
B.向冷析池中通入NH3,增大溶液中c(),便于析出盐NH4Cl,此时溶液显碱性,因此溶液2中,含碳微粒主要是,B错误;
C.侯氏制碱法中Na+用于制取纯碱Na2CO3,Cl-用于制取NH4Cl,NH4Cl可作氮肥,也可用于金属加工除锈等,原子利用率较高;而索尔维法制取纯碱时,反应产生的CaCl2作为废液排出,原子利用率大大降低,故侯氏制碱法中原料NaCl的原子利用率比索尔维制碱法中原料NaCl的原子利用率高,C错误;
D.盐析池中加入NaCl固体,增大了溶液中c(Cl-)增大,使盐NH4Cl的溶解结晶平衡逆向移动,从而使NH4Cl结晶析出,D正确;
故合理选项是D。
13.B
【分析】澄清石灰水中滴加Na2CO3溶液,发生反应:Ca2++ CO32-=CaCO3↓;滴加NaHCO3溶液,若NaHCO3溶液少量,发生反应:Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O,若NaHCO3溶液足量,Ca(OH)2完全反应时,发生反应:Ca2++2OH-+2 HCO3-=CaCO3↓+ CO32-+2H2O,实验中②生成NaOH浓度大于③。
【详解】A.澄清石灰水中滴加碳酸钠溶液,发生反应:Ca2++ CO32-=CaCO3↓,①是对照试验,①与②的实验数据基本相同,可说明②中的OH-未参与该反应,A正确;
B.碳酸钠和碳酸氢钠浓度相同,加入试剂体积相同时,二者物质的量相同,与氢氧化钙完全反应,Na2CO3溶液反应不消耗OH-,而NaHCO3会反应消耗OH-,因此反应后溶液中OH-的物质的量n(OH-):②>③,而溶液体积相同,故反应后溶液中c(OH-):②>③;c(OH-)越大,溶液的碱性就越强,因此溶液的碱性:②>③,B错误;
C.从起始到a点,氢氧化钙过量,碳酸氢钠完全反应,故发生反应要以不足量的NaHCO3为标准,反应的离子方程式为:Ca2++OH-+ HCO3-=CaCO3↓+H2O,C正确;
D.Na2CO3和CaCl2溶液反应产生CaCO3白色沉淀,而NaHCO3的稀溶液与CaCl2溶液不反应,无明显现象,因此可利用CaCl2溶液鉴别二者,D正确;
故答案选B。
14.C
【详解】A.Na与水反应生成NaOH和H2,Fe与冷水、热水都不反应,Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,A不合理;
B.NaClO具有强氧化性,SO2具有较强的还原性,NaClO溶液与SO2发生氧化还原反应时SO2被氧化成,ClO-被还原成Cl-,B不合理;
C.Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl:Na3N+4HCl=3NaCl+NH4Cl,Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4Cl:Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl,C合理;
D.氨水与少量AgNO3反应生成[Ag(NH3)2]+:Ag++2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++2H2O,D不合理;
答案选C。
15.A
【详解】A.Na2O2吸收CO2生成O2和Na2CO3,Na2O2用作呼吸面具中的供氧剂,故A正确;
B.ClO2具有强氧化性而使蛋白质变性而不是还原性,故B错误;
C.光导纤维的主要成分是二氧化硅,光导纤维是利用光的全反射原理,与二氧化硅的硬度大小无关,故C错误;
D.氨气易液化而吸收热量导致周围环境温度降低,所以氨气常常作制冷剂,与氨气易溶于水无关,故D错误;
故选A。
16.C
【详解】反应涉及的方程式为: , , 假设每份中碳酸氢钠的物质的量为xmol,碳酸钠的物质的量为ymol,则有 ,
A.X与盐酸反应后的溶液蒸干后得到氯化钠,根据以上方程式分析,氯化钠和二氧化碳的物质的量关系不确定,A错误;
B.碳酸氢钠受热分解,质量减少为水和二氧化碳的质量,B错误;
C.两个过程最后都得到氯化钠,根据原子守恒分析,X、Y消耗盐酸的物质的量之比为1:1,C正确;
D., ,解 ,则碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量比例为:,D错误;
故选C。
17.D
【分析】Na2CO3的水解程度大于NaHCO3,则0.4mol L-1Na2CO3溶液的碱性强于40mL0.2mol L-1NaHCO3溶液,Na2CO3与HCl反应先生成NaHCO3,NaHCO3再与盐酸反应生成CO2气体,NaHCO3直接与HCl反应生成CO2气体,并且n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.008mol,分别加入20mL0.4mol L-1HCl时Na2CO3恰好转化为NaHCO3,容器中压强不变,随着HCl的加入,容器中压强逐渐增大,加入40mLHCl时容器的压强达到最大值,NaHCO3直接与HCl反应生成CO2气体,容器中压强增大,并且加入20mLHCl时容器的压强达到最大值、一直保持不变,所以图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,据此分析解答。
【详解】A.由上述分析可知,图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,A正确;
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中电荷守恒关系均为c(H+)+c(Na+)=c()+2c()+c(OH-),即Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c()-2c(),B正确;
C.由图可知,滴定分析时,c点的pH在9左右,在酚酞的变色范围内,可选择酚酞作指示剂;d点的pH在4左右,在甲基橙的变色范围内,可选择甲基橙作指示剂,C正确;
D.在加入20mlHCl时Na2CO3转化为了NaHCO3,从20mL以后至V1才发生NaHCO3与HCl反应生成了CO2气体,则V1>20ml时碳酸氢根离子和氢离子反应,故当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应为+H+═,D错误;
故答案为:D。
18.A
【分析】选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定Na2CO3标准溶液,则应将Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中,将待测盐酸置于酸式滴定管中,滴定终点时溶液由黄色变为橙色。
【详解】A.量筒的精确度不高,不可用量简量取Na2CO3标准溶液,应该用碱式滴定管或移液管量取25.00 mL Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中,A说法错误;
B.Na2CO3溶液显碱性,盛放Na2CO3溶液的容器不能用玻璃塞,以防碱性溶液腐蚀玻璃产生有粘性的硅酸钠溶液而将瓶塞粘住,故应选用配带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液,B说法正确;
C.Na2CO3有吸水性且有一定的腐蚀性,故应选用烧杯而非称量纸称量Na2CO3固体,C说法正确;
D.Na2CO3溶液显碱性,甲基橙滴入Na2CO3溶液中显黄色,当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色突变为橙色且半分钟之内不变色即为滴定终点,故达到滴定终点时溶液显橙色,D说法正确;
综上所述,本题选A。
19.C
【详解】A.直接加热氯化铵固体无法制得氨气,应加热氯化铵与消石灰固体混合物制备氨气,故A错误;
B.制备碳酸氢铵时,应将二氧化碳通入溶有氨气的饱和食盐水中,否则无法制得碳酸氢钠,故B错误;
C.分离碳酸氢钠固体时,应用过滤的方法分离,故C正确;
D.碳酸氢钠受热分解制备碳酸钠时,应在试管中加热碳酸氢钠,不能在烧杯中加热碳酸氢钠,故D错误;
故选C。
20.(1) 分液漏斗
(2) 饱和溶液 除去中HCl 足量浓氢氧化钠溶液 除去中的
(3),
(4)用大姆指堵住试管口,把试管F移出水面,用带火星的木条伸入试管口,木条复燃
(5)97.5
【分析】装置A用于制取二氧化碳,制取的二氧化碳中会混有氯化氢和水;装置B中盛放饱和碳酸氢钠溶液,用来除去二氧化碳中的氯化氢;装置C中的过氧化钠与二氧化碳和水反应生成氧气;装置D盛放氢氧化钠溶液,用于除去氧气中的二氧化碳;装置E用于收集生成的氧气。
(1)
盛装盐酸的仪器名称为分液漏斗,实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,离子方程式为:。
(2)
装置B中盛放的是饱和碳酸氢钠溶液,用来除去二氧化碳中的氯化氢;装置D中盛放的是氢氧化钠溶液,用来除去氧气中过量的二氧化碳。
(3)
装置C中,过氧化钠与二氧化碳、水蒸气反应,反应化学方程式为:,。
(4)
F中收集的气体为氧气,氧气具有助燃性,因此检验氧气的具体操作步骤和现象为:用大姆指堵住试管口,把试管F移出水面,用带火星的木条伸入试管口,木条复燃。
(5)
由方程式可知,过氧化钠与氧气的物质的量之比为2:1,已知氧气的体积为1120.0mL(标准状况下),则氧气的物质的量为1.12L/22.4L/mol=0.05mol,则过氧化钠的物质的量为0.1mol,质量为0.1mol78g/mol=7.8g,则过氧化钠的质量分数为7.8g/8.0g100%=97.5%。
21. NaHCO3 在30-35C时NaHCO3的溶解度最小(意思合理即可) D 甲基橙 由黄色变橙色,且半分钟内不褪色 3.56% 偏大
【分析】步骤I:制备Na2CO3的工艺流程中,先将NaCl加水溶解,制成溶液后加入NH4HCO3粉末,水浴加热,根据不同温度条件下各物质的溶解度不同,为了得到NaHCO3晶体,控制温度在30-35C发生反应,最终得到滤液为NH4Cl,晶体A为NaHCO3,再将其洗涤抽干,利用NaHCO3受热易分解的性质,在300C加热分解NaHCO3制备Na2CO3;
步骤II:利用酸碱中和滴定原理测定产品中碳酸氢钠的含量,第一次滴定发生的反应为:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,因为Na2CO3、NaHCO3溶于水显碱性,且碱性较强,所以可借助酚酞指示剂的变化来判断滴定终点,结合颜色变化可推出指示剂M为酚酞试剂;第二次滴定时溶液中的溶质为NaCl,同时还存在反应生成的CO2,溶液呈现弱酸性,因为酚酞的变色范围为8-10,所以不适合利用酚酞指示剂检测判断滴定终点,可选择甲基橙试液,所以指示剂N为甲基橙试液,发生的反应为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,再根据关系式求出总的NaHCO3的物质的量,推导出产品中NaHCO3的,最终通过计算得出产品中NaHCO3的质量分数。
【详解】根据上述分析可知,
(1)根据题给信息中盐在不同温度下的溶解度不难看出,控制温度在30-35C,目的是为了时NH4HCO3不发生分解,同时析出NaHCO3固体,得到晶体A,因为在30-35C时,NaHCO3的溶解度最小,故答案为:NaHCO3;在30-35C时NaHCO3的溶解度最小;
(2)300C加热抽干后的NaHCO3固体,需用坩埚、泥三角、三脚架进行操作,所以符合题意的为D项,故答案为:D;
(3)根据上述分析可知,第二次滴定时,使用的指示剂N为甲基橙试液,滴定到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠,滴定达到终点后溶液的溶质为氯化钠和碳酸(溶解的CO2),所以溶液的颜色变化为:由黄色变为橙色,且半分钟内不褪色;
(4) 第一次滴定发生的反应是:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,则n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.1000mol/L22.4510-3L=2.24510-3mol,第二次滴定消耗的盐酸的体积V2=23.51mL,则根据方程式NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物质的量n总(NaHCO3)= 0.1000mol/L23.5110-3L=2.35110-3mol,则原溶液中的NaHCO3的物质的量n(NaHCO3)= n总(NaHCO3)- n生成(NaHCO3)= 2.35110-3mol-2.24510-3mol=1.0610-4mol,则原产品中NaHCO3的物质的量为=1.0610-3mol,故产品中NaHCO3的质量分数为,故答案为:3.56%;
(5)若该同学第一次滴定时,其他操作均正确的情况下,俯视读数,则会使标准液盐酸的体积偏小,即测得V1偏小,所以原产品中NaHCO3的物质的量会偏大,最终导致其质量分数会偏大,故答案为:偏大。
22. 干燥管 平衡分液漏斗和反应体系内的压强,使稀盐酸顺利滴下,同时消除所滴下的稀盐酸体积对所测量气体体积的影响 K1、K2 K3 碱石灰 使K1和K3处于关闭状态,K2处于打开状态 缓缓打开K1
【分析】实验时,反应产生的CO2、O2使气球变大,将广口瓶中气体排出,水进入量筒Ⅰ中,所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO2、O2的体积,用碱石灰吸收二氧化碳,量筒Ⅱ中排出液体的体积为氧气体积,根据反应2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O,可计算Na2CO4的含量,以此解答该题。
【详解】(1)Na2O2为离子化合物,含有过氧键,电子式为,故答案为:;
(2)仪器B为干燥管,为使分液漏斗内液体顺利流下,应是分液漏斗内外压强相等,所以导管A的作用是平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下,同时能够减小实验误差,故答案为:干燥管;平衡分液漏斗和反应体系内的压强,使稀盐酸顺利滴下,同时消除所滴下的稀盐酸体积对所测量气体体积的影响;
(3)反应产生的CO2、O2使气球变大,将广口瓶中气体排出,水进入量筒Ⅰ中,所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO2、O2的体积,所以滴稀H2SO4前必须关闭K1、K2打开K3,故答案为:K1、K2;K3;
(4)为获得氧气的体积,应将二氧化碳除去,可用碱石灰,当Q中反应停止后,先使K1和K3处于关闭状态,K2处于打开状态,再缓缓打开K1即可,故答案为:碱石灰;使K1和K3处于关闭状态,K2处于打开状态;缓缓打开K1
(5)量筒I中有xmL水,则CO2、O2的总体积为xmL,量筒Ⅱ中收集到了ymL气体,则O2总体积为y mL,根据反应2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O可知,生成的二氧化碳为2y mL,碳酸钠反应生成二氧化碳为(x-y-2y)mL=(x-3y)mL,生成二氧化碳物质的量之比为2y:(x-3y),则Na2CO4与碳酸钠的物质的量之比为2y:(x-3y),故样品中过碳酸钠的质量分数是=。
23. Na2O2+H2O=2Na++HO2-+OH- 反应放热 防止生成的H2O2分解 使H2O2分解 Na2S+H2O2=S↓+2NaOH 2MnO+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2 2H2O22H2O+O2↑ 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
【详解】(1)Na2O2可看作二元弱酸H2O2对应的盐,其第一步完全水解离子方程式为:Na2O2+H2O=2Na++HO2-+OH-;
(2)适量Na2O2固体用脱脂棉包好放在石棉网上,然后向脱脂棉上滴加3 4滴水,结果脱脂棉剧烈燃烧,结合可燃物燃烧的条件,可知Na2O2与水反应,除生成氧气,此反应还是放热反应;
(3)双氧水不稳定,温度过高容易分解,则A中用冰盐冷浴,目的是防止温度过高H2O2分解;C中用热水浴可使H2O2分解,
故答案为:防止生成的H2O2分解;使H2O2分解;
(4)Na2S溶液中滴加H2O2溶液,有S生成,结合原子守恒和电子守恒,发生反应的化学方程式为Na2S+H2O2=S锂、钠及其化合物(学案)
锂和钠的对比:锂(Li)、钠都是碱金属,分别位于元素周期表的第二、三周期IA族,原子序数为3、11,原子量为6.941(≈7)、23。
表1:锂、钠碱金属性质的对比
锂 钠
色态 银白色固体 银白色固体
密度、硬度 0.534g·cm-3,约为水的一半 ≈0.97g·cm-3
保存方法 液体石蜡中密封保存 煤油中保存
焰色反应 紫红色 黄色
与氧气 只有普通氧化物Li2O 4Li + O2 = 2Li2O 生成Na2O,Na2O2 4Na + O2 = 2Na2O 2Na+O2 Na2O2
与水: 2Li + 2H2O = 2LiOH +H2↑ 2Na + 2H2O = 2NaOH +H2↑
氢化物与水 Li H+ H2O = LiOH +H2↑ NaH + H2O = NaOH +H2↑
用途 常用于原子反应堆、制轻合金及锂电池等 还原剂、电光源、合金、制化工原料等
锂及其化合物的性质
(1)锂的特殊性:锂和下周期对角的镁有许多性质相似的地方。
锂 铍 硼
镁 铝 硅
(2)锂与镁相似性对比
锂的性质 镁的性质
燃烧都只生成普通氧化物 4Li + O22Li2O 2Mg + O22MgO
氢氧化物的溶解度都很小 LiOH的溶解度大约为5.3g(288K) 常温:小于0.01g
盐的溶解度都很小 氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐
与氮气直接生成氮化物 6Li + N22Li3N 3Mg + N2 Mg3N2
(3)锂的存在:锂主要矿物为锂辉石(LiAlSi2O6)等
(4)锂的用途:主要是是制造低密度合金和锂电池。
(1)制造低密度合金:
(2)制造锂电池等
(5)锂电池(含有锂元素的电池)
锂电池的分类
特点 问题及评价
锂金属电池 金属单质锂做负极 因安全隐患如今极少使用
锂离子电池 正极:含锂离子的化合物(如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂) (1)相对安全、价廉、高效 (2)锂电池的负极,可以用去碳基(或石墨基)来判断。如 LixC6→Lix→为负极 LixCy→Lix→为负极 (3)锂电池一般不能用含有活泼氢的溶剂(如水、乙醇等),以防止锂与其反应。
负极:活性物质主要是石墨、或近似石墨结构的碳材料等,常用LixC6或LixCy表示
隔膜:锂离子交换膜,如PE和PP两种及其组合
电解液:一般为有机体系,如溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂等。
(6)两类锂电池的工作原理
① 金属锂电池:
Li-SOCl2电池 负极 4Li-4e- =4 Li+ 组装完后就有电压,不需充电。充电易形成锂枝晶,造成内部短路,不能充电。
正极 2SOCl2 + 4e- = S+SO2↑+4Cl-
② 锂离子电池
a:先将Li嵌入正极化合物中,做成稳定的嵌锂过渡金属氧化物,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
b:做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物,如各种碳材料包括石墨、碳纤维。
c:工作原理:
【典例】磷酸铁锂电池稳定、安全、对环境友好,该电池放电时的反应原理可表示为,充放电原理如下:新购的锂离子电池没有电压,需充电后才能使用:
(1)先充电:
充电时,Li+从阳极LiFePO4中脱嵌,每脱嵌x个锂离子,同时有x个e-也进入阴极,离子走非水电解质溶液,电子走导线,形成石墨与x个Li+和x个e-共存的电中性体系,相当于x个锂原子插入石墨中(锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆),阴极形成石墨插层化合物变为LixC6;
同时正极的Fe的化合价升高(相当于铁失去电子),部分变为+3价,正极变为Li1-xFePO4,这样正负极之间产生了电压,就可以放电了。
充电过程示意图
(2)再放电:
放电时,石墨插层化合物LixC6中的锂原子失电子变为Li+,每x个锂离子通过电解质到正极,同时有x个电子通过导线进入正极,进入正极后嵌入正极化合物变为LiFePO4,同时,铁的化合价降低,由+3变为+2价。
放电过程示意图
d:【规律1】锂电池用非水电解质(包括含活泼氢的醇都不能用)
【规律2】锂电池看放电,放电时锂为负。
负极判断1:去掉石墨基(C6或Cy)找负极;
负极判断2:锂离子的运动方向:向正极运动。如在反应中,观察前后可以看出x个Li+向Li1-xFePO4运动,则Li1-xFePO4为正极。
【规律3】锂电池的表达通式:若Li为负极,X为正极,则
放电总反应:Li + X =LiX 负极:Li-e- = Li+
正极:X+e- +Li+ = LiX
【规律4】正负、阴阳极的电极方程式转换:电子移项,方程式翻转,负变阴,正变阳。
【典例】钴酸锂电池放电时电池的总反应为Li1-xCoO2 +LixC6 = LiCoO2 +C6(x<1)
充电 LiCoO2 +C6=Li1-xCoO2 +LixC6 (x<1) 插入 阳极(脱嵌)
xLi++C6 +xe-= LixC6 LiCoO2 - xe- = Li1-xCoO2 +xLi+
放电 Li1-xCoO2 +LixC6 = LiCoO2 +C6(x<1) 负极(脱插) 正极(嵌入)
LixC6 - xe-= xLi++C6 Li1-xCoO2 + xe-+ xLi+ = LiCoO2
重温经典
【典例1】(2024·河北7)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
【答案】C
【解析】侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
【详解】A.一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:,故A错误;
B.同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:,故B错误;
C.、为分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,在常温下为固体,则沸点:,故C正确;
D.同周期元素,从左往右电负性逐渐增大,同族元素,从上到下电负性逐渐减小,电负性:,故D错误;
故选C。
【典例2】(2024·北京8)关于和的下列说法中,不正确的是( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
【答案】D
【解析】盐类水解、物质分离与提纯和的溶液中均存在、、、、、、,A正确;加入溶液会发生反应:,B正确;受热易分解,转化为,而热稳定性较强,C正确;室温下和饱和溶液相差较大的主要原因是的水解程度远大于,D错误。
【归纳总结】除固体中的少量可采用加热的方法;除溶液中的少量可加入适量溶液;除溶液中的少量可通入足量气体。
【典例3】(2024·甘肃5)X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是
A. X、Y组成的化合物有可燃性 B. X、Q组成的化合物有还原性
C. Z、W组成的化合物能与水反应 D. W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
【答案】D
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子、且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。
【详解】A.若X为H,H与C组成化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物也具有可燃性,A项正确;
B.X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价,为S元素的最低价,具有还原性,B项正确;
C.Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2,Na2O与水反应生成NaOH,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,C项正确;
D.W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误;
答案选D。
【典例4】(2024·湖北10)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A. 碱石灰有利于逸出
B. 锂片必须打磨出新鲜表面
C. 干燥管中均可选用
D. 双口烧瓶中发生的变化是
【答案】C
【解析】
【分析】本题利用Li和液氨反应制备;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧瓶中在冷却体系中发生反应生成;最后的球形干燥管中可装,除掉过量的氨气,同时防止空气的水进入引起副反应。
【详解】A.碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于逸出,A正确;
B.锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;
C.第一个干燥管目的是干燥氨气,为酸性干燥剂能与氨气反应,所以不能用,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用,C错误;
D.双口烧瓶中发生的变化是,D正确;
故选C。
【典例5】(2023·全国乙12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:S8 + e-S,S+e-S ,2Na++ S+2(1-)e-Na2Sx
下列叙述错误的是
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为:2Na++S8+2e-→Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【详解】A.充电时为电解池装置,阳离子移向阴极,即钠电极,故充电时,Na+由硫电极迁移至钠电极,A错误;
B.放电时Na在a电极失去电子,失去的电子经外电路流向b电极,硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx,电子在外电路的流向为a→b,B正确;
C.由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx,C正确;
D.炭化纤维素纸中含有大量的炭,炭具有良好的导电性,可以增强硫电极的导电性能,D正确;
故答案选A。
【典例6】(2023·1浙江7)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液:
D.溶液中滴入氯化钙溶液:
【答案】D
【详解】A.通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为:,选项A正确;
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为:,选项B正确;
C.过量通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体,反应的离子方程式为:,选项C正确;
D.溶液中滴入氯化钙溶液,因亚硫酸酸性弱于盐酸,不能发生反应,选项D不正确;
答案选D。
【典例7】(2014·海南高考真题)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4,溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。 回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。
(2)电池正极反应式为___________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”),原因是________________________________________________________________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为_______________________________________________。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为___________。
【答案】(1)b a (2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2(3)否 电极Li是活泼金属,能与水反应 (4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1
【解析】(1)锂是活泼的金属,作负极,因此外电路的电流方向是由正极b流向负极a。
(2)在电池正极b上发生得到电子的还原反应,则电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2;
(3)由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。
(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式:3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O;K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2,根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知:每转移2mol的电子,产生1mol的MnO2、2mol KMnO4,所以生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2:1。
【典例8】磷酸亚铁锂电池的总反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C,其工作原理如图所示。放电时,电解质溶液中Li+_______,(填“从左到右”或“从右到左”)穿过锂离子导电膜;充电时,LiFePO4极的电极反应式为_______。
【答案】从左到右 LiFePO4-xe- =xLi++ Lii-xFePO4
【分析】在原电池中,阳离子向正极移动,结合电池的反应式和装置图,可以知道,左侧是负极,右侧是正极,故Li+从左到右穿过导电膜;由磷酸亚铁锂电池的总反应式可以知道,充电时,LiFePO4失去电子,最终生成Li1-xFePO4,故电极反应式为:LiFePO4-xe- =xLi++ Lii-xFePO4。
【典例9】【2022年6月浙江21】通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是
A. 电极A为阴极,发生还原反应
B. 电极B的电极发应:2H2O + Mn2+ -2e- = MnO2 + 4H+
C. 电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D. 电解结束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【答案】C
【解析】【详解】由电解示意图可知,电极B上Mn2+转化为了MnO2,锰元素化合价升高,失电子,则电极B为阳极,电极A为阴极,得电子,发生还原反应,A正确;由电解示意图可知,电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2,电极反应式为:2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+,B正确;电极A为阴极, LiMn2O4得电子,电极反应式为:2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O,依据得失电子守恒,电解池总反应为:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应生成了Mn2+,Mn2+浓度增大,C错误;电解池总反应为:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,电解结束后,可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去,然后再加入碳酸钠溶液,从而获得碳酸锂,D正确。
【典例10】25.使用三元锂电池新能源电动汽车已经成为趋势。该电池放电时反应为:,电池工作原理如图所示,两电极之间有一个允许特定离子X通过的隔膜,下列说法错误的是
A.三元锂电池具有能量密度高、耐低温等优异性能
B.放电时,X离子由A经过隔膜向B移动
C.放电时,每转移0.1mol电子,理论B极质量增加0.7g
D.充电时,B极反应为:
【答案】D
【分析】如图所示,B极为LiNixCoyMnzO2,则放电时,B极为正极,电极反应为Li1 aNixCoyMnzO2+aLi++ae-= LiNixCoyMnzO2,A极为负极,电极反应为LiaC6-ae-=aLi++6C。
【详解】A.三元锂电池具有能量密度高、耐低温等优异性能,使用三元锂电池新能源电动汽车已经成为趋势,A正确;
B.根据放电时的电极反应可知,X离子为Li+;放电时,A极为负极,B极为正极,阳离子向正极移动,即Li+由A经过隔膜向B移动,B正确;
C.放电时,B极的电极反应为Li1 aNixCoyMnzO2+aLi++ae-= LiNixCoyMnzO2,则每转移0.1mol电子,理论B极质量增加0.7g,C正确;
D.放电时,B极为正极,充电时,B极为阳极,B极反应为:LiNixCoyMnzO2-ae =Li1 aNixCoyMnzO2+aLi+,D错误;
故选D。
【典例11】.(2021届辽宁省名校联盟高三下学期开学考试)锂辉矿是生产锂离子电池的重要矿物资源。锂辉矿的主要成分为LiAlSi2O6,主要杂质为Fe2O3。盐焙烧工艺提取锂辉矿中锂的工艺流程如图所示:
已知:①Al(OH)3的Ksp=1.0×10-33,Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时,即认为沉淀完全。
②碳酸锂在不同温度下的溶解度如表所示:
温度/℃ 0 10 20 50 75 100
Li2CO3的溶解度/g 1.539 1.406 1.329 1.181 0.866 0.728
回答下列问题:
(1)已知滤渣1的主要成分是K2O·Al2O3·4SiO2,“焙烧”过程发生反应的化学方程式为_______。
(2)“水浸”过程中,为提高浸出速率,可采取的措施有_______(写出两条);加入NaOH溶液的目的是去除Al3+和Fe3+,“调节pH”过程需要调节pH的范围是_______。
(3)“沉锂”过程发生反应的化学方程式为_______。
(4)洗涤产品Li2CO3需要使用_______(填“冷水”或热水”),理由是_______,检验已洗涤干净的方法是_______。
(5)某工厂用at锂辉矿(含LiAlSi2O6 93%)制得bt Li2CO3,则Li2CO3的产率为_______。
【答案】(1) (2) 升温、搅拌、减小烧渣粒径 ≥4.7 (3) (4)热水 Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗 取最后一次洗涤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗涤干净 (5) ×100%
【详解】
(1)锂辉矿()加入K2SO4焙烧,得到 和Li2SO4,发生的是非氧化还原反应,“焙烧”过程发生反应的化学方程式为。
(2)升温、搅拌、增大固体表面积加催化剂等都可以增大反应速率。
根据已知信息①,可知溶液中Al3+和Fe3+的浓度小于10-5mol·L-1即除净。根据给出的Al(OH)3和Fe(OH)3的Ksp可知,Fe(OH)3比Al(OH)3更难溶,所以只要Al3+沉淀完全,则Fe3+一定已经沉淀完全。Al(OH)3的Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,当c(Al3+)<10-5mol·L-1时,,,则pH≥4.7,故当pH≥4.7时,Al3+、Fe3+沉淀完全。
(3)根据流程信息可知,“沉锂”过程发生反应的化学方程式为↓ 。
(4)根据表格可知,Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可以减少Li2CO3损耗。“沉锂”时,滤液中含有硫酸根离子,若产品碳酸锂已洗涤干净,则产品表面不含硫酸根离子,故检验沉淀已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则证明已洗涤干净。
(5) 设理论上生成Li2CO3的质量为x,则根据关系式:
故,则Li2CO3的产率为
钠及其化合物
一、8种含Na物质的基本性质
物质 酸碱性 氧还性 沉淀性 其它性质
1 NaH 碱性 强还原性
2 Na 碱性 还原性 沉淀性
3 Na2O 碱性 不稳定性
4 Na2O2 碱性 强氧化性 漂白性
5 NaOH 碱性 沉淀性 潮解性,腐蚀性
6 Na2CO3 碱性 沉淀性 水解性
7 NaHCO3 酸碱性 沉淀性 不稳定性
8 NaCl 弱还原性 沉淀性 氯碱工业
二、各种物质的性质分述
1.NaH固体:-1价氢,最强还原剂之一
【碱性】 NaH溶于水发生归中反应生成强碱NaOH,故显碱性,
【还原性】 -1价H和H2O\HCl中+1价H归中生成0价氢H2,价升高,表现为还原性。
(1) NaH + H2O = NaOH + H2↑ (2) NaH + HCl = NaCl + H2↑
【经典再现】(2015高考题)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈表示为Fe2O3),脱锈过程中发生反应的化学方程式表示为__________
【解析】NaH除锈,是把Fe2O3还原为Fe,NaH中-1价的H升高为+1价,变为NaOH,故化学方程式为: 3NaH + Fe2O3 = 2Fe + 3NaOH
2. Na的单质
【碱性】钠与水反应生成强碱,故显碱性
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
金属钠着火时不能用水,也不能用泡沫灭火器,应用沙土盖灭
【强还原性】
(1)常温下,钠与氧气反应:4Na+O2===2Na2O,加热情况下,2Na+O2Na2O2,先熔化 成小球,后燃烧产生黄色火焰,生成淡黄色固体(过氧化钠)
(2)2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ ,2Na+2H+===2Na++H2↑ ,钠和酸的反应比水更剧烈,在酸溶 液中,钠先和酸反应,酸反应完后,过量的钠会和水继续反应
(3)2Na+Cl22NaCl剧烈燃烧,产生白烟
(4)4Na+TiCl44NaCl+Ti,熔融状态下钠用于制取金属(钛),金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取金属
【钠的沉淀性】钠与盐溶液(CuSO4)反应:无色气体和蓝色沉淀生成:
2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
与盐溶液反应时先与水反应(2Na+2H2O=2NaOH+H2↑),生成的碱与盐可能发生复分解反应 (2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓)。不能误解为钠更活泼,而置换出铜单质:
3. 氧化钠(白色固体)
【碱性】与水、酸性氧化物、酸反应,为碱性氧化物
Na2O+H2O===2NaOH , Na2O+CO2=== Na2CO3,Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
【不稳定性】在空气中加热生成更稳定的过氧化钠(浅黄色固体) 2Na2O+O22Na2O2
4. 过氧化钠:
过氧化钠,淡黄色固体,属于过氧化物,可作供氧剂
【碱性】【强氧化性】【漂白性】
(1)过氧化钠与水反应生成强碱NaOH和氧气,有碱性、强氧化性和漂白性,做工业漂白剂:
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)过氧化钠与酸性氧化物(CO2 、SO2、SO3)反应:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2Na2O2既是氧化剂又是还原剂
2Na2O2+2SO2===2Na2SO4Na2O2是氧化剂
2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2Na2O2既是氧化剂又是还原剂
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑Na2O2既是氧化剂又是还原剂
氧化钠具有强氧化性,具有杀菌、消毒、漂白的作用。如能使品红溶液褪色。
5.氢氧化钠
【碱性】 NaOH = Na+ + OH- ,与碱性氧化物CO2,酸HCl、H2SO4和部分盐类可以反应。
【沉淀性】 NaOH与许多盐反应可以生成难溶性碱:
Cu2+ +2OH- = Cu(OH)2↓ Fe3+ +3OH- = Fe(OH)3↓ Mg2++2OH- = Mg(OH)2 ↓
【潮解性】NaOH置于潮湿的空气中容易潮解,称量时放在烧杯中快速称量。
【腐蚀性】NaOH对衣服皮肤有强烈的腐蚀性,要迅速用大量的水冲洗,皮肤必要涂上硼酸溶液。
6.碳酸钠
【碱性】CO32- + H2O = HCO3- +OH- CO32- + H2O = HCO3- +OH- 去油污,中和酸
(1)与酸反应:Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑CO32-+2 H+ = CO2↑+H2O
(2)与CO2反应:Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3
【沉淀性】与多数金属离子(除K+,Na+,NH4+等之外)发生沉淀反应:Ca2++CO===CaCO3↓
7. 碳酸氢钠
【酸碱性】
(1)与碱反应:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2OHCO+OH-===CO+H2O
(2)与酸反应:NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑HCO3-+H+== CO2↑+H2O
【沉淀性】碳酸氢钠与澄清石灰水反应:
(1)NaHCO3足量:Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+2H2O+CO
NaHCO3不足量:Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O
(2)NaHCO3和AlCl3,FeCl3溶液可以发生双水解反应而不能大量共存:
3HCO3- + Al3+ = Al(OH)3↓+ 3CO2↑3HCO3- + Fe3+ = Fe(OH)3↓+ 3CO2↑
【不稳定性】碳酸氢钠加热分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
8. 氯化钠
【沉淀性】 NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3 (不溶于水也不溶于稀硝酸)
【弱还原性】 2NaCl(s) + MnO2 + 2H2SO4 (浓) Na2SO4 + MnSO4 +Cl2↑ + 2H2O
其他重点内容:
【氯碱工业】 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
【侯氏制碱法】 NH3+CO2+NaCl+H2O===NH4Cl+NaHCO3↓
(或NH3+CO2+H2O===NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl===NH4Cl+NaHCO3↓)、
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
经典再现
1.判断正误
(1)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包,原因是Na2CO3可与酸反应((2022·广东)( × )
【解析】用NaHCO3烘焙面包。
(2)23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA(2021·广东,11A)( × )
【解析】1mol钠生成0.5molH2。
(3)金属钠在空气中加热生成淡黄色固体:4Na+O2===2Na2O(2021·北京,7B)( × )
【解析】加热产物是过氧化钠。
(4)高压钠灯可用于道路照明(2020·浙江7月选考,9A)( √ )
【解析】正确,高压钠灯发出波长很长的黄光,可以照射的很远。
(5)Na2O在空气中加热可得固体Na2O2(2020·浙江7月选考,12A)( √ )
【解析】正确,氧化钠不稳定,加热可以生成更稳定的Na2O2。
(6)Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂(2017·江苏,3A)( √ )
(7)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强(2020·浙江7月选考,8B) ( × )
【解析】酸式碳酸盐不稳定,加热容易生成碳酸钠、水和二氧化碳。
(8)在给定条件下能实现转化:NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)(2020·江苏,10B) ( × )
【解析】纯碱工业中侯氏制碱法用NaCl、NH3、H2O、CO2来制备NaHCO3。
(9)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良(2019·天津,3C) ( × )
【解析】盐碱地Na2CO3应该用酸性物质改良。
(10)碳酸钠可用于去除餐具的油污(2018·全国卷Ⅱ,7A) ( √ )
热的碳酸钠洗油污效果更好( √ )
Na2CO3除油污是Na2CO3和油污直接反应( × )
【解析】碳酸钠溶液水解出NaOH,NaOH溶液再与油污发生皂化反应,所以纯碱洗油污不是直接反应而是间接反应;水解过程是吸热过程,加热可以促进碳酸钠水解,故热的碳酸钠洗涤油污效果更好。
(11)因NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂(2018·江苏,3A) ( × )
【解析】因碳酸氢钠与胃酸中的盐酸发生反应中和胃酸,故可以用于胃酸中和剂。
(12)溶解度:Na2CO3【解析】碳酸氢钠溶解度更小。
(13)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+(2018·全国卷Ⅲ,10C) ( √ )
【解析】钠的焰色反应为黄色。
(14)用Na2CO3溶液可鉴别CaCl2溶液、NaCl溶液和稀硫酸(2018·浙江11月选考,10D) ( √ )
【解析】取样品分别加入Na2CO3溶液,有沉淀生成的为CaCl2,有气体生成的为稀硫酸,无明显现象的为NaCl溶液。
(15)为除去NaHCO3固体中的Na2CO3,可将固体加热至恒重(2017·天津,4A改编) ( × )
【解析】正确的方法是溶于水,通入CO2至过量,再结晶。
2.【典例6】钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,下图为钠投入液氨中的溶剂化图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是
A.钠的密度比液氨大
B.溶液的导电性增强
C.0.1mol钠投入液氨生成0.01molH2时,Na共失去0.02mol电子
D.钠和液氨可发生以下反应:2NH3 + 2Na=2NaNH2 + H2↑
1.C
【详解】A.钠沉入液氨说明钠的密度比液氨大,A正确,不符合题意;
B.液氨中没有能导电的离子,而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子,能导电,说明溶液的导电性增强,B正确,不符合题意;
C.0.1mol钠反应失去0.1mol电子,C错误 ,符合题意;
D.反应中钠失去电子,只能是氢元素得到电子,所以钠和液氨可发生以下反应: 2NH3 + 2Na=2NaNH2 + H2↑,D正确,不符合题意;
故选C。
3.【典例7】(2021·河北14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献,某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:
回答下列问题:
(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是____________(按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或__________________________________________________________________________。
(2)B中使用雾化装置的优点是________________________________________________。
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为_____________________________________。
(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为________g。
②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。
答案 (1)aefbcgh 将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔 (2)使氨盐水雾化,可增大与二氧化碳的接触面积,从而提高产率(或其他合理答案) (3)NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓ (4)①0.84 ②冷却结晶 过滤
解析 (1)经分析可知,要制备NaHCO3,需先选用装置A制备二氧化碳,然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl,后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3,其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收,所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh;为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。
①对固体NaHCO3充分加热,产生二氧化碳和水蒸气,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,将气体先通过足量浓硫酸,吸收水蒸气,再通过足量Na2O2,Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,根据化学方程式及差量法可知,当增重0.14 g(2CO的质量)时,消耗的二氧化碳的质量为×44 g·mol-1=0.22 g,其物质的量为=0.005 mol,根据关系式2NaHCO3~CO2可知,消耗的NaHCO3的物质的量为2×0.005 mol=0.01 mol,所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g·mol-1=0.84 g。②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
4.【典例8】(2022 南通 模拟)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol·L-1Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol·L-1盐酸滴定,用pH计和压力传感器检测,得到如下曲线,下列说法不正确的是
A.图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c(HCO3-)-2c(CO32-)
C.根据pH-V(HCl)图,滴定分析时c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应用离子方程式表示为HCO3-+ H+ = CO2↑+ H2O
【答案】.D
【分析】Na2CO3的水解程度大于NaHCO3,则0.4mol L-1Na2CO3溶液的碱性强于40mL0.2mol L-1NaHCO3溶液,Na2CO3与HCl反应先生成NaHCO3,NaHCO3再与盐酸反应生成CO2气体,NaHCO3直接与HCl反应生成CO2气体,并且n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.008mol,分别加入20mL0.4mol L-1HCl时Na2CO3恰好转化为NaHCO3,容器中压强不变,随着HCl的加入,容器中压强逐渐增大,加入40mLHCl时容器的压强达到最大值,NaHCO3直接与HCl反应生成CO2气体,容器中压强增大,并且加入20mLHCl时容器的压强达到最大值、一直保持不变,所以图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,据此分析解答。
【详解】A.由上述分析可知,图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,A正确;
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中电荷守恒关系均为c(H+)+c(Na+)=c()+2c()+c(OH-),即Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(OH-)- c(H+) = c(Na+)- c()-2c(),B正确;
C.由图可知,滴定分析时,c点的pH在9左右,在酚酞的变色范围内,可选择酚酞作指示剂;d点的pH在4左右,在甲基橙的变色范围内,可选择甲基橙作指示剂,C正确;
D.在加入20mlHCl时Na2CO3转化为了NaHCO3,从20mL以后至V1才发生NaHCO3与HCl反应生成了CO2气体,则V1>20ml时碳酸氢根离子和氢离子反应,故当滴加盐酸的体积至V1mL时(a点、b点),过程中发生的主要反应为HCO3-+H+═H2CO3,D错误;
故答案为:D。
(
3
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