高考化学钠及其化合物的综合复习附详细答案

高考化学钠及其化合物的综合复习附详细答案一、高中化学钠及其化合物1．I.中国的侯德榜对索尔维制碱法进行了改进，将合成氨工业与纯碱工业联合，发明了侯氏制碱法，又称联合制碱法，生产流程可以表示如图所示（代表所需物质，代表产品）在上述工业流程中：（1）产品N的化学式__________，所需物质A的名称____________，B的电子式____________。

（2）侯德榜制碱法的原理是_____________________________________（用化学方程式表示）。

操作X的名称是_________________________。

II.利用侯德榜原理制备的纯碱中含有少量NaCl等杂质，利用下列装置可用来测定纯碱中的Na2CO3的质量分数。

实验步骤如下：①如图所示，组装好实验仪器，并检查其气密性；②准确称取盛有碱石灰的干燥管D的质量（设为m1g）；③准确称取一定量的纯碱（设为ng），并将其放进广口瓶B内；④从分液漏斗中缓缓滴入一定量的稀硫酸，并从前端缓缓地鼓入空气，至B反应器中不再产生气体为止；⑤准确称取干燥管D的总质量（设为m2g）根据上述实验，回答下列问题：（3）该实验进行到操作④时，要缓缓鼓入空气，鼓入空气的作用是__________________________。

装置A 中的液体应选用___________。

（4）装置B 与D 之间必须添加一装置C ，否则使测定结果偏高。

在空白框内画出该装置C ，装置中盛放的是__________。

（5）根据此实验，计算出纯碱中Na 2CO 3的质量分数为_________________（用m 1、m 2、n 表示）。

如果缺少装置E ，则实验所得纯碱样品的纯度会_________（“偏高”、“偏低”、或“无影响”）。

【答案】NH 4Cl 氨气 NaCl +NH 3+CO 2+H 2O →NaHCO 3↓+NH 4Cl 过滤 确保CO 2充分被吸收 氢氧化钠溶液浓硫酸 21106m m 100%44n -⨯（） 偏高 【解析】【分析】 联合制碱法：以食盐、氨和二氧化碳为原料来制取纯碱，二氧化碳在水中的溶解度小，与水反应形成不稳定的碳酸，而把二氧化碳通入溶有氨气而呈碱性的水中，会使生成的碳酸与氨水发生反应，而增大二氧化碳气体的吸收，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，A 为NH 3，B 为CO 2，反应为：CO 2+H 2O +NaCl +NH 3=NaHCO 3↓+NH 4Cl ，经过滤、洗涤得NaHCO 3微小晶体，再加热制得纯碱产品。

【详解】（1）产品N 是氯化铵，化学式为NH 4Cl ，所需物质A 的名称是氨气，CO 2的电子式：；（2）侯德榜制碱法的原理是NaCl +NH 3+CO 2+H 2O =NaHCO 3↓+NH 4Cl ；操作X 后得滤液和固体，则操作为过滤；（3）该实验进行到操作④时，要缓缓鼓入空气，鼓入空气的作用是确保CO 2充分被吸收；为防止空气中的CO 2造成实验误差，装置A 中的液体应选用氢氧化钠溶液；（4）装置B 与D 之间必须添加一装置C ，吸收水分，否则使测定结果偏高；装置C 为：，装置中盛放的是浓硫酸；（5）根据此实验，干燥管D 增加二氧化碳质量21m m -（）g ，通过差量法可知，纯碱中Na 2CO 3的质量分数为21106m m 100%44n-⨯（），如果缺少装置E ，外界的二氧化碳、水蒸气会被干燥管D 吸收，则实验所得纯碱样品的纯度会偏高。

2．2019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。

(1)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。

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．紫色 C．黄色(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下：已知：部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=--lgKsp)的柱状图如图1。

回答下列问题：①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为________。

②为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是________。

③向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3+、A13+完全沉淀，则pH至少为_______。

(保留到小数点后一位。

已知：完全沉淀后离子浓度低于1×l0-5)mol/L)④常温下，已知K sp[ Mg(OH)2]=3.2×10-11mol/L，K sp[Fe(OH)3]=2.7×10﹣39，若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，所得溶液中金属阳离子的浓度分别为____________mol/L、__________mol/L。

⑤“沉锂”过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+，可将其加入到“___________”步骤中。

⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温下焙烧生成钴酸锂的化学方程式为__________(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LiCoO2+C6 Li x C6+Li1-x CoO2 ，其工作原理如图2。

下列关于该电池的说法正确的是___________(填字母)。

A ．电池反应式中过程1为放电过程B ．该电池若用隔膜可选用质子交换膜C ．石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度D ．充电时，LiCoO 2 极发生的电极反应为LiCoO 2-xe -=xLi ++Li 1-x CoO 2E ．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li +嵌入石墨烯中而有利于回收【答案】A Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2 将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案) 4.7 2×10-4 1×10-10 净化 6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2 CD【解析】【分析】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色；(2)①根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法进行改写；②流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；③根据柱状图分析可知，Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的，那么使Al 3+完全沉定pH 大于Fe 3+的，应用K sp (Al(OH)3)＝1×10-33进行计算；④根据沉淀溶解平衡和溶度积常数进行计算；⑤“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li +，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用；⑥Li 2CO 3与Co 3O 4在敞口容器中反应生成LiCoO 2时Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 2参与反应氧化Co 元素； (3)根据电池反应式为LiCoO 2+C 6 12垐垐?噲垐?过程过程Li x C 6+Li 1-x CoO 2进行相关分析与判断。

【详解】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色为紫红色，故答案为：A ；(2)①硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a ．氧化物的书写顺序：活金属氧化物g 较活波金属氧化物g 二氧化硅g 水；b ．各元素的化合价保持不変，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成；c ．当计量数配置出现分数时应化为整数；锂石的主要成分为LiAlSi 2O 6，根据方法，其氧化物的形式为Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2，故答案为：Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2；②流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；本题中为“酸化焙烧”，硫酸的浓度已经最大，因此合理的措施为将矿石细磨、搅拌、升高温度等，故答案为：将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案)；③根据柱状图分析可知，Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的，那么使Al 3+完全沉定pH 大于Fe 3+的，K sp (Al(OH)3)＝1×10-33，c (OH -==1×10-9.3mol/L ，c (H +)＝1×10-4.7mol/L ，pH ＝4.7，即pH 至少为4.7，故答案为：4.7；④将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，即为饱和溶液，溶液中离子浓度满足沉淀溶解平衡方程式中化学计量数得关系，所以Mg(OH)2悬浊液中c (Mg 2+)=sp 22-(Mg(OH))(OH )K c ，c (OH -)=2c (Mg 2+),则c (Mg 2+-4mol/L ；Fe(OH)3中c (Fe 3+)=sp 33-(Fe(OH))(OH )K c ，c (OH -)=3c (Fe 3+)，则c (Fe 3+-10mol/L ；故答案为：2×10-4；1×10-10；⑤“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li +，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用，故答案为：净化；⑥Li 2CO 3与Co 3O 4在敞口容器中反应生成LiCoO 2时Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 2参与反应氧化Co 元素，化学方程式为6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2，故答案为：6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2；(3)A ．电池反应式为LiCoO 2+C 6 12垐垐?噲垐?过程过程Li x C 6+Li 1-x CoO 2，由此可知，放电时，负极电极反应式为以Li x C 6-xe -＝xLi ++C 6，正极电极反应式为Li 1-x CoO 2+xLi ++xe -＝LiCoO 2，石墨电极为放电时的负极，充电时的阴极，过程1为Li +向石墨电极移动，因此为充电过程，A 错误； B ．该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而制作，因此隔膜不能选择质子交换膜，B 错误；C ．石墨烯电池利用的是Li 元素的得失电子，因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度，C 正确；D ．充电时，LiCoO 2极为阳极，将放电时的正极电极式逆写即可得，即LiCoO 2极发生的电极反应为LiCoO 2-xe -=xLi ++Li 1-x CoO 2，D 正确；E ．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li +嵌入LiCoO 2中才有利于回收，E 错误；故答案为：CD。