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钠及其重要化合物
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2015上海联考)下列有关钠的叙述中,错误的是( )
A.钠的还原性很强,可以用来冶炼金属钛、锆、铌等
B.钠的化学性质非常活泼,钠元素只能以化合态存在于自然界
C.钠极易与水反应而被还原
D.钠、氧化钠、氢氧化钠的焰色反应均显黄色
答案:C
解析:钠的还原性很强,可用来从熔融盐中冶炼金属钛、锆、铌等,A项正确;钠元素只能以化合态存在于自然界,B项正确;钠极易与水反应而被氧化:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,C项错误;焰色反应显黄色说明化合物中含有钠元素,D项正确。
2.下列各组物质相互混合反应后,既有气体生成,最终又有沉淀生成的是( )
①金属钠投入到FeCl3溶液中 ②过量NaOH溶液和明矾溶液混合 ③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中 ④Na2O2投入FeCl2溶液中
A.①④ B.③
C.②③ D.①③④
答案:A
解析:①中生成H2和Fe(OH)3,②中生成Na[Al(OH)4],③中生成CaCO3,④中生成O2和Fe(OH)3。
3.(2015山东聊城模拟)某溶液中含有HC、S、C、CH3COO-四种阴离子,向其中加入足量的Na2O2固体后,假设溶液体积无变化,溶液中离子浓度基本保持不变的是( )
A.C B.HC
C.CH3COO- D.S
答案:C
解析:加入Na2O2后,S被氧化为S,HC与生成的OH-反应生成C和水使c(HC)减小,c(C)增大,c(CH3COO-)变化不大。
4.(2015安徽合肥模拟)下列实验装置不能达到实验目的的是( )
答案:D
解析:D项实验装置,应将NaHCO3置于小试管中,Na2CO3置于大试管中,加热时右边烧杯中澄清石灰水变浑浊,左侧烧杯中澄清石灰水不变浑浊,说明热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。
5.如图所示,两圆圈相交的阴影部分表示圆圈内物质相互发生的反应。钠及其氧化物的物质的量均为0.1 mol,水的质量为100 g。下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙都属于氧化还原反应
B.甲反应的离子方程式为Na+2H2ONa++2OH-+H2↑
C.丙充分反应,能产生0.05 mol O2,电子转移0.1 mol
D.甲、乙、丙充分反应后所得溶液中溶质的质量分数分别为w1、w2、w3,则2w1=w2=w3〚导学号95380186〛
答案:C
解析:乙不是氧化还原反应,A项不正确;B项中离子方程式电荷不守恒,不正确;D项中所得溶液中溶质的质量分数的关系为2w1>w2=w3,不正确。
6.(2015河南联考)中学常见物质A、B、C、D存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。下列物质中符合转化关系的A的个数为( )
①金属钠 ②硫单质 ③NH3 ④Na2CO3 ⑤AlCl3溶液 ⑥单质铁
A.3 B.4 C.5 D.6
答案:D
解析:当A为金属钠时,D可以为O2,此时B、C分别为Na2O、Na2O2,符合转化关系;当A为硫单质时,D可以为O2,此时B、C分别为SO2、SO3,符合转化关系;当A为NH3时,D可以为O2,此时B、C分别为NO、NO2,符合转化关系;当A为Na2CO3时,D可以为HCl,此时B、C分别为NaHCO3、CO2,符合转化关系;当A为AlCl3溶液时,D可以为NaOH,此时B、C分别为Al(OH)3、Na[Al(OH)4],符合转化关系;当A为单质铁时,D可以为HNO3,此时B、C分别为Fe(NO3)2、Fe(NO3)3,符合转化关系。
7.将0.01 mol下列物质分别加入100 mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度的大小顺序是(溶液体积变化忽略不计)( )
①Na2O2 ②Na2O ③Na2CO3 ④NaCl
A.①>②>③>④ B.①>②>④>③
C.①=②>③>④ D.①=②>③=④
答案:C
解析:Na2O2、Na2O与水反应的化学方程式分别为:Na2O2+H2O2NaOH+O2↑、Na2O+H2O2NaOH,二者均产生0.02 mol OH-,因溶液体积变化忽略不计,故①=②;Na2CO3和NaCl电离产生的阴离子均为0.01 mol,而C发生微弱的水解:C+H2OHC+OH-,阴离子数目增多,③>④。
8.下列判断正确的是( )
A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色
答案:A
解析:Na2O粉末中若混有Na2O2,加水可产生无色气泡,A项正确;CO2与Na2O2反应无明显现象,B项错误;高温时:2Na2O+O22Na2O2,C项错误;Na2O2具有强氧化性,加到酚酞溶液中,溶液先变红后退色,Na2O无氧化性,加到酚酞溶液中生成NaOH,溶液只变红不退色。
9.下列反应与Na2O2+SO2Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是( )
A.2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
B.2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2
C.Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2
D.3Na2O2+Cr2O32Na2CrO4+Na2O
答案:D
解析:反应Na2O2+SO2Na2SO4中SO2是还原剂,过氧化钠是氧化剂。D项反应3Na2O2+Cr2O32Na2CrO4+Na2O中,过氧化钠是氧化剂。
10.过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28 g,反应中有关物质的物理量填写正确的一组是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
①
1 mol
NA
②
22.4 L
1 mol
③
106 g
1 mol
④
106 g
2NA
A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④
答案:A
解析:依据二氧化碳与过氧化钠反应的化学方程式:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,每有2 mol CO2参加反应时,固体质量增加56 g,电子转移2NA。现固体质量增加了28 g,说明有1 mol二氧化碳参加了反应,转移电子数为NA,①项正确;因反应条件为常温常压下,22.4 L二氧化碳气体的物质的量不是1 mol,②项错误;反应过程中有106 g Na2CO3生成,转移1 mol电子,③项正确,④项错误。
二、非选择题(本题共4个小题,共50分)
11.(12分)金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。如图甲、乙所示分别来完成下列实验:
(1)现按图甲所示的方法,在室温时,向盛有Ca(HCO3)2溶液的烧杯中加入一小块金属钠。下列现象描述正确的是 (填字母)。
A.钠浮在液面上,并四处游动,最后消失
B.钠熔化成一个光亮的小球
C.反应开始后,溶液由无色变红色
D.恢复到室温时,烧杯底部有固体物质析出
(2)请补充并完成甲实验中从试剂瓶中取出钠→向烧杯投入钠的有关操作:用镊子从试剂瓶中取出一小块钠→
→用镊子夹取切好的金属钠投入到盛有Ca(HCO3)2溶液的烧杯中。
(3)某学生用镊子夹住一块钠,按图乙所示方法来收集产生的气体,但钠很快脱落,实验没有成功。正确的操作是
。
(4)钠与水反应的离子方程式为 。在反应过程中,若生成标准状况下224 mL的H2,则转移电子的物质的量为 。
(5)根据上述实验过程中钠所发生的有关变化,试说明将金属钠保存在煤油中的目的是
。
答案:(1)ABD
(2)用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切一块黄豆粒大小的钠,剩余的钠放回原试剂瓶
(3)用带小孔的铝箔把钠包好,再用镊子夹住
(4)2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑ 0.02 mol
(5)隔绝空气,防止钠与空气中的O2和水蒸气反应
解析:(1)钠投入到盛有Ca(HCO3)2溶液的烧杯中,反应原理是钠先与水反应,然后生成的氢氧化钠和碳酸氢钙反应,其方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑,OH-+Ca2++HCCaCO3↓+H2O,所以现象为A、B、D。
(3)由于钠与水反应时熔化为液态,所以无法完成,应用带有一些小孔的铝箔把钠包好,再用镊子夹住。
(4)钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑。每生成0.01 mol H2转移0.02 mol电子。
12.(12分)某研究性学习小组在网上收集到信息:钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。
他们对钠在CO2气体中燃烧后得到的白色产物进行了如下探究:
[实验操作]将燃烧的钠迅速伸入装满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底有黑色颗粒,瓶壁上附着白色物质。
[提出假设]
假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3。
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
[设计方案]该小组对燃烧后生成的白色物质进行如下探究:
实验方案
实验操作
实验现象
结论
方案1
取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞溶液
溶液变成红色
白色物质为Na2O
方案2
①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液。②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞溶液
①出现白色沉淀。
②无明显现象
白色物质为Na2CO3
请回答下列问题:
(1)写出金属镁与二氧化碳反应的化学方程式:
。
(2)甲同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是
。
(3)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为
。
(4)乙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意乙同学的观点,并简述理由:
。
〚导学号95380187〛
答案:(1)2Mg+CO22MgO+C
(2)Na2CO3溶液显碱性,也会使酚酞溶液变红,且也有可能是Na2O和Na2CO3的混合物
(3)4Na+3CO22Na2CO3+C
(4)不同意,因为反应物中无氢元素(或违背质量守恒定律)(其他合理答案也可)
解析:(2)根据白色物质的水溶液呈碱性,不能得出白色物质为Na2O,因为Na2CO3溶液显碱性,也会使酚酞溶液变红。(3)因为假设2成立,钠在二氧化碳中燃烧的产物为Na2CO3和C,其燃烧反应的化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C。(4)白色物质不可能是氢氧化钠,因为反应物中没有氢元素,不会生成氢氧化钠。
13.(14分)现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,用如图的实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 mol·L-1盐酸、6 mol·L-1硫酸和蒸馏水)
回答下列问题:
(1)装置A中液体试剂选用 ,理由是
。
(2)装置B的作用是
,装置D中碱石灰的作用是
。
(3)装置C中发生反应的化学方程式是
。
(4)若开始时测得样品的质量为2.0 g,反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况),则Na2O2试样的纯度为 。〚导学号95380188〛
答案:(1)6 mol·L-1盐酸 硫酸与CaCO3固体反应生成的CaSO4微溶于水,会覆盖在CaCO3固体表面,使反应不能持续进行
(2)除去气体中的HCl 吸收装置C中反应剩余的CO2
(3)2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、Na2O+CO2Na2CO3、Na2O+H2O2NaOH
(4)78%
解析:(1)制取CO2只能用CaCO3和6 mol·L-1的盐酸,因为CaCO3与硫酸反应生成的CaSO4微溶于水,会覆盖在CaCO3固体表面,使反应不能持续进行。(2)根据装置B中盛的是饱和NaHCO3溶液可知其作用是除去CO2气体中的HCl。碱石灰的作用是吸收未反应的CO2,确保测得的O2体积准确。
(4)设Na2O2的质量为x,根据:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2知:
2Na2O2 ~ O2
2×78 g 22.4 L
x=1.56 g 0.224 L
所以w(Na2O2)=×100%=78%。
14.(2015江西吉安模拟)(12分)为了探究过氧化钠的强氧化性,某研究性学习小组设计了如图所示的实验装置。
实验步骤及现象如下:
①检查装置气密性后,装入药品Na2O2并连接仪器。
②缓慢通入一定量的N2后,将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中),再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸,剧烈反应,产生黄绿色气体。
③一段时间后,将导管末端伸入集气瓶中收集气体。装置D中收集到能使带火星的木条复燃的无色气体。
④反应结束后,关闭分液漏斗的活塞,再通入一定量的N2,至装置中气体无色。
回答下列问题:
(1)装置B中湿润的红色纸条退色,证明A中反应有 (填化学式)生成。 若B中改放湿润的淀粉KI试纸,仅凭试纸变蓝的现象不能证明上述结论,请用离子方程式说明原因 。
(2)装置C的作用是
。
(3)甲同学认为O2是Na2O2被盐酸中的HCl还原所得。乙同学认为此结论不正确,其不赞成的理由可能为
① ;
② 。
答案:(1)Cl2 4H++4I-+O22I2+2H2O
(2)吸收HCl和过量的Cl2,防止污染空气,使D中能收集到较为纯净的氧气
(3)①Na2O2被还原时氧元素的化合价应该降低,不可能得到O2
②O2有可能是Na2O2与盐酸中的H2O反应所得
解析:(1)B中湿润的红色纸条退色,说明A中反应有Cl2生成;若B中是湿润的淀粉KI试纸且变蓝,不能说明一定有Cl2生成,因为O2也可以把I-氧化成I2:4H++4I-+O22I2+2H2O,从而使试纸变蓝。
(2)装置C中盛放的是NaOH溶液,其作用是吸收HCl和Cl2,防止污染空气并使D中收集到较纯净的O2。
(3)Na2O2被还原时氧元素的化合价应该降低,不能得到O2;O2可能是Na2O2与盐酸中的H2O反应得到。
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