1、第二篇 核心素养培优第一部分 主题复习知识串联1.钠及其化合物命题素材源命题素材源:来自华盛顿州立大学和西北太平洋国家实验室的研究人员研制出来自华盛顿州立大学和西北太平洋国家实验室的研究人员研制出了一种钠离子电池了一种钠离子电池,这种电池的能量转换和工作性能与一些商用锂离子电池相这种电池的能量转换和工作性能与一些商用锂离子电池相同。这一突破使得使用大量廉价材料的电池技术成为可能。该项目的研究人同。这一突破使得使用大量廉价材料的电池技术成为可能。该项目的研究人员报告了迄今为止最好的钠离子电池的结果之一。钠的化合物在自然界中存员报告了迄今为止最好的钠离子电池的结果之一。钠的化合物在自然界中存在丰富
2、在丰富,且在生活中应用广泛且在生活中应用广泛,对钠及其化合物的改造、开发、利用是化学研对钠及其化合物的改造、开发、利用是化学研究的一项主要任务。究的一项主要任务。【前瞻命题群前瞻命题群】命题命题(一一):):纯碱是生活中常用食品添加剂纯碱是生活中常用食品添加剂,也是重要的工业原料。也是重要的工业原料。(1)(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,其生产流程可简要表示如下其生产流程可简要表示如下:提示提示:沉淀池中发生的反应为沉淀池中发生的反应为NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+
3、NH4 4ClCl往饱和食盐水中依次通入足量的往饱和食盐水中依次通入足量的NHNH3 3、COCO2 2(氨碱法氨碱法),),而不先通而不先通COCO2 2再通再通NHNH3 3的原的原因是因是 。从生产流程图可知从生产流程图可知,物质物质X X是是_。写出煅烧炉中发生反应的化学方程式写出煅烧炉中发生反应的化学方程式:。(2)NaHCO(2)NaHCO3 3是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物,在滤出小苏打后在滤出小苏打后,母液提取母液提取氯化铵有两种方法氯化铵有两种方法:通入氨通入氨,冷却、加食盐冷却、加食盐,过滤。过滤。不通入氨不通入氨,冷却、加食盐冷却
4、、加食盐,过滤。对两种方法的评价正确的是过滤。对两种方法的评价正确的是_(选填编选填编号号)。a.a.析出的氯化铵纯度更高析出的氯化铵纯度更高b.b.析出的氯化铵纯度更高析出的氯化铵纯度更高c.c.的滤液可直接循环使用的滤液可直接循环使用d.d.的滤液可直接循环使用的滤液可直接循环使用(3)(3)实验室用实验室用COCO2 2和和50 mL 2 mol L50 mL 2 mol L-1-1 NaOH NaOH溶液制取溶液制取50 mL 1 mol L50 mL 1 mol L-1-1纯碱溶纯碱溶液。液。写出简要的实验步骤写出简要的实验步骤:。写出有关反应的化学方程式写出有关反应的化学方程式:。
5、【解析解析】(1)(1)由于由于COCO2 2在在NaClNaCl溶液中的溶解度很小溶液中的溶解度很小,先通入先通入NHNH3 3使食盐水呈碱性使食盐水呈碱性,能够吸收大量能够吸收大量COCO2 2气体气体,产生较高浓度的产生较高浓度的 ,才能析出才能析出NaHCONaHCO3 3晶体晶体;煅烧炉煅烧炉中发生反应中发生反应2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O,COO,CO2 2为沉淀池中通入的气体为沉淀池中通入的气体,故可以循故可以循环使用。环使用。(2)a.(2)a.滤出小苏打后滤出小苏打后,母液里有母液里有NHNH4 4ClCl和
6、和NaHCONaHCO3 3,通入氨气通入氨气,增加增加c c(),(),再加入食再加入食盐盐,使使NHNH4 4ClCl析出析出,然后过滤然后过滤,氯化铵的纯度较高氯化铵的纯度较高,故故a a说法正确说法正确;b.;b.中析出的中析出的NHNH4 4ClCl中含有较多的中含有较多的NaCl,NaCl,氯化铵的纯度降低氯化铵的纯度降低,故故b b说法错误说法错误;c.;c.中滤液还有较多中滤液还有较多3HCO4NH的的NHNH3 3,不能直接循环使用不能直接循环使用,故故c c说法错误说法错误;d.;d.中滤液中含有较多中滤液中含有较多NaCl,NaCl,可以直接可以直接循环使用循环使用,故故
7、d d说法正确。说法正确。(3)(3)向向NaOHNaOH溶液中通入溶液中通入COCO2 2气体气体,由于通入气体的量控制不好由于通入气体的量控制不好,得到的溶液的溶质得到的溶液的溶质可以有四种可能可以有四种可能NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3、NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3。故可以利。故可以利用反应用反应NaHCONaHCO3 3+NaOH=Na+NaOH=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O制备碳酸钠。制备碳酸钠。答案答案:(1)(1)由于由于COCO2 2在在NaClNaCl溶液中的溶解度
8、很小溶液中的溶解度很小,先通入先通入NHNH3 3使食盐水呈碱性使食盐水呈碱性,能能够吸收大量够吸收大量COCO2 2气体气体,产生较高浓度的产生较高浓度的 ,才能析出才能析出NaHCONaHCO3 3晶体晶体COCO2 22NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O(2)ad(2)ad(3)(3)将将50 mL 2 mol L50 mL 2 mol L-1-1 NaOH NaOH溶液分成两等份溶液分成两等份,在一份在一份NaOHNaOH溶液中通入过量溶液中通入过量的的COCO2 2气体气体,再将两溶液混合再将两溶液混合,即得即得50 mL
9、 1 mol L50 mL 1 mol L-1-1 Na Na2 2COCO3 3溶液溶液NaOH+CONaOH+CO2 2=NaHCONaHCO3 3、NaHCONaHCO3 3+NaOH+NaOH=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O O3HCO命题命题(二二):):碳酸氢钠俗称碳酸氢钠俗称“小苏打小苏打”,在生活、生产中用途广泛。在生活、生产中用途广泛。(1)(1)泡沫灭火器中主要成分是泡沫灭火器中主要成分是NaHCONaHCO3 3溶液和溶液和AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3溶液溶液,两者混合后发生双水两者混合后发生双水解反应生成解反应生成Al(OH)Al(OH)3 3
10、和和COCO2 2进行灭火进行灭火,写出该反应的化学方程式写出该反应的化学方程式 。(2)Na(2)Na2 2O O2 2和和NaHCONaHCO3 3都属于钠的化合物都属于钠的化合物,Na,Na2 2O O2 2具有很强的氧化性。少量具有很强的氧化性。少量NaNa2 2O O2 2与与FeClFeCl2 2溶液能发生如下反应溶液能发生如下反应:_NaNa2 2O O2 2+_FeClFeCl2 2+_H H2 2O=O=_Fe(OH)Fe(OH)3 3 +_FeClFeCl3 3+_NaCl,NaCl,已知已知FeClFeCl2 2前面化学计量数为前面化学计量数为6,6,配平上述化学方程式配
11、平上述化学方程式,并并用单线桥标出电子转移方向和数目用单线桥标出电子转移方向和数目。该反应中被还原的元素是该反应中被还原的元素是_(填元素符号填元素符号),),氧化产物是氧化产物是_。(3)(3)向向NaHCONaHCO3 3溶液中加入少许溶液中加入少许Ba(OH)Ba(OH)2 2固体固体,忽略溶液体积变化忽略溶液体积变化,溶液中的溶液中的c c()()的变化是的变化是_(填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)。【解析解析】(1)(1)根据信息根据信息,NaHCO,NaHCO3 3与与AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3发生双水解反应发生双水解反应,其化学反应方程式为其化学反
12、应方程式为AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3+6NaHCO+6NaHCO3 3=2Al(OH)=2Al(OH)3 3+6CO+6CO2 2+3Na+3Na2 2SOSO4 4;23CO(2)Na(2)Na2 2O O2 2具有强氧化性具有强氧化性,在该反应中作氧化剂在该反应中作氧化剂,Fe,Fe2+2+以还原性为主以还原性为主,作还原剂作还原剂,NaNa2 2O O2 2中氧元素共降低中氧元素共降低 2 2价价,Fe,Fe2+2+FeFe3+3+升高升高1 1价价,最小公倍数为最小公倍数为2,2,题中给出题中给出FeClFeCl2 2的的化学计量数为化学计量数为6,6,则则NaNa2 2
13、O O2 2的化学计量数为的化学计量数为3,3,根据原子守恒配平其他根据原子守恒配平其他,即反应方程即反应方程式为式为3Na3Na2 2O O2 2+6FeCl+6FeCl2 2+6H+6H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3+2FeCl+2FeCl3 3+6NaCl;+6NaCl;电子转移的方向和数目电子转移的方向和数目是是3Na3Na2 2O O2 2+6FeCl+6FeCl2 2+6H+6H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3+2FeCl+2FeCl3 3+6NaCl;+6NaCl;该反应中被还原的元素是该反应中被还原的元素是NaNa2 2O O2 2中中-1-1
14、价价O,O,氧化产物是氧化产物是FeClFeCl3 3和和Fe(OH)Fe(OH)3 3;(3)Ba(OH)(3)Ba(OH)2 2少量少量,发生离子反应方程式发生离子反应方程式BaBa2+2+2OH+2OH-+2H =BaCO+2H =BaCO3 3+2H+2H2 2O+,O+,NaHCONaHCO3 3电离方程式为电离方程式为NaHCONaHCO3 3=Na=Na+,+,因此加入少许因此加入少许Ba(OH)Ba(OH)2 2固体固体,溶液中溶液中c c()()增大增大;3CO23CO3HCO23CO答案答案:(1)6NaHCO(1)6NaHCO3 3+Al+Al2 2(SO(SO4 4)3
15、 3=2Al(OH)=2Al(OH)3 3+6CO+6CO2 2+3Na+3Na2 2SOSO4 4(2)3(2)36 66 64 42 26 63Na3Na2 2O O2 2+6FeCl+6FeCl2 2+6H+6H2 2O=O=4Fe(OH)4Fe(OH)3 3+2FeCl+2FeCl3 3+6NaCl+6NaClO OFe(OH)Fe(OH)3 3和和FeClFeCl3 3(3)(3)增大增大命题命题(三三):):潜艇是公认的战略性武器潜艇是公认的战略性武器(尤其是在裁军或扩军谈判中尤其是在裁军或扩军谈判中),),其研发需要其研发需要高度发达和全面的工业能力高度发达和全面的工业能力,目前
16、只有少数国家能够自行设计和生产。其中潜目前只有少数国家能够自行设计和生产。其中潜艇的供氧就是一个关键问题艇的供氧就是一个关键问题,过氧化钠是潜艇中的供氧剂。过氧化钠是潜艇中的供氧剂。室温下室温下,某同学进行某同学进行COCO2 2与与NaNa2 2O O2 2反应的探究实验反应的探究实验,回答下列问题回答下列问题:(1)(1)用图用图1 1装置制备纯净的装置制备纯净的COCO2 2。丙装置的名称是丙装置的名称是_,乙、丙装置中盛装的试剂分别是乙、丙装置中盛装的试剂分别是_、_。若若COCO2 2中混有中混有HCl,HCl,则则HClHCl与与NaNa2 2O O2 2反应的化学方程式为反应的化
17、学方程式为。(2)(2)按照图按照图2 2的装置图进行实验的装置图进行实验(夹持装置略夹持装置略)。先组装仪器先组装仪器,然后然后_,再用注射器再用注射器1 1抽取抽取100 mL100 mL纯净的纯净的COCO2 2,将其连接在将其连接在K K1 1处处,注射器注射器2 2的活塞推到底后连的活塞推到底后连接在接在K K2 2处处,具支具支U U形管中装入足量的形管中装入足量的NaNa2 2O O2 2粉末与玻璃珠。粉末与玻璃珠。打开止水夹打开止水夹K K1 1、K K2 2,向右推动注射器向右推动注射器1 1的活塞的活塞,可观察到的现象可观察到的现象是是 。实验过程中实验过程中,需缓慢推入需
18、缓慢推入COCO2 2,其目的是其目的是 ,为达到相同目的为达到相同目的,还可进行的操作是还可进行的操作是 。(3)(3)实验结束后实验结束后,当注射器当注射器1 1的活塞推到底时的活塞推到底时,测得注射器测得注射器2 2中气体体积为中气体体积为65 mL,65 mL,则则COCO2 2的转化率是的转化率是_。【解析解析】(1)(1)乙装置中盛装的是饱和乙装置中盛装的是饱和NaHCONaHCO3 3溶液溶液,用来除去二氧化碳中的用来除去二氧化碳中的HCl;HCl;丙丙装置中盛装的是无水装置中盛装的是无水CaClCaCl2 2或或P P2 2O O5 5,用来干燥二氧化碳气体。用来干燥二氧化碳气
19、体。(2)(2)二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,则则U U形管中的淡黄色粉末过氧形管中的淡黄色粉末过氧化钠颜色逐渐变浅化钠颜色逐渐变浅,生成的氧气进入注射器生成的氧气进入注射器2 2中中,所以注射器所以注射器2 2的活塞向右移动。的活塞向右移动。(3)2Na(3)2Na2 2O O2 2+2CO2CO2 2=2Na=2Na2 2COCO3 3+O+O2 2V V(减小减小)2 2 1 1 V V 35 mL 35 mL解得解得V V=70 mL=70 mL。COCO2 2的转化率是的转化率是 100%=70%100%=70%。70 mL100 mL答案答案:(1)(1)球形干燥管饱和球形干燥管饱和NaHCONaHCO3 3溶液无水溶液无水CaClCaCl2 2或或P P2 2O O5 52Na2Na2 2O O2 2+4HCl=4NaCl+2H+4HCl=4NaCl+2H2 2O+OO+O2 2(2)(2)检查装置气密性检查装置气密性U U形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅,注射器注射器2 2的活塞向右移动的活塞向右移动使反应进行得更充分多次往返推动注射器使反应进行得更充分多次往返推动注射器1 1和和2 2的活塞的活塞(3)70%(3)70%
