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第二章 金属元素及其化合物
第一节 钠及其重要化合物
题号 1 2 3 4 5 5－1 5－2 6 6－1 6－2 6－3 6－4 7 8
答案
一、单项选择题
1．(2012•北京高考)下列用品的有效成分及用途对应错误的是( )
A B C D
用品
有效成分 NaCl Na2CO3 Al(OH)3 Ca(ClO)2
用途 做调味品 做发酵粉 做抗酸药 做消毒剂
2.(2012•北京高考)下列解释实验现象的反应方程式正确的是( )
A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗：2Na＋O2===Na2O2
B．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色：2AgCl＋S2－===Ag2S↓＋2Cl－
C．Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
D．向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：2HCO－3＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO2－3＋2H2O
3．已知钠能与水、乙醇等含有羟基(—OH)的化合物反应，将钠投入下列溶液中，反应的剧烈程度由强到弱的是( )
①水 ②NaOH溶液 ③0.1 mol/L盐酸 ④0.1 mol/L FeCl3溶液 ⑤乙醇
A．④③②①⑤ B．④③①②⑤
C．③④①②⑤ D．①③④②⑤
4．(2012•广东月考)只用胶头滴管和试管通过两试剂的互滴，不能区别的下列溶液(浓度均为0.1 mol/L)( )
A．NaAlO2和稀盐酸 B．NaHCO3和Ca(OH)2
C．NaOH和Al2(SO4)3 D．HCl和Na2CO3
5．(2011•郑州质检)等物质的量的N2、O2、CO2混合气体通过Na2O2后，体积变为原体积的89(同温同压)，这时混合气体中N2、O2、CO2的物质的量之比为( )
A．3 4 1 B．3 3 2 C．6 7 3 D．6 9 0
5题变式
5－1.200 ℃时，11.6 g CO2和H2O的混合物气体与足量的Na2O2反应，反应后固体增加了3.6 g，则原混合物的平均摩尔质量是多少( )
A．5.8 B．11.6 C．23.2 D．46.4
5－2.在一定条件下，使CO和O2的混合气体26 g充分反应，所得混合物在常温下跟足量的Na2O2固体反应，结果固体质量增加14 g，则原混合气体中O2和CO的质量之比是( )
A．9 4 B．1 1 C．7 6 D．6 7
6．在一定温度下，向饱和的烧碱溶液中加入一定量的Na2O2，充分反应后，恢复到原来的温度，下列说法中正确的是( )
A．溶液的pH不变，有H2放出
B．溶液的pH增大，有O2放出
C．溶液中c(Na＋)增大，有O2放出
D．溶液中Na＋数目减少，有O2放出
6题变式
6－1.将Na2O2放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液
A．①②③④⑤ B．①④ C．①④⑤ D．③④⑤
6－2.取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，下列物质不能满足上述结果的是( )
A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11
6－3.一定量的NaOH稀溶液(含酚酞)中分别加入足量的下列物质，一段时间后，红色一定消失的是( )
①H2O2 ②HCl ③SO2 ④Cl2 ⑤NaHCO3
A．① B．②⑤ C．②③④⑤ D．①②③④
6－4.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
二、双项选择题
7．(2011•上海高考)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正确的是(N( )
二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol NB
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol
D 106 g 2NA
8.将一定量的CO2气体通入含有4 g NaOH的溶液中，反应后的溶液中所含溶质的质量可能是( )
A．2.2 g B．4.4 g C．6.6 g D．8.8 g
三、非选择题
9．(1)向纯碱溶液中滴入酚酞溶液，观察到溶液变________色，说明纯碱溶液显________性；若再向该溶液中滴入过量氯化钙溶液，观察到的现象是_________________________________________，原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)常温下向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2，观察到的现象是_____________________________________________，
原因是________________________________________________
__________________________________________________________________________________。
10．NaHSO4与NaHCO3是两种重要的酸式盐。
(1)NaHSO4固体溶于水显酸性，而NaHCO3固体溶于水显碱性，请用离子方程式并配以必要的文字说明表示NaHCO3固体溶于水显碱性的原因_________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________。
(2)常温下把1 mL 0.2 mol/L的NaHSO4溶液加水稀释成2 L溶液，此时溶液中由水电离产生的c(H＋)为________________________
________________________________________________。
(3)NaHSO4和NaHCO3两溶液混合反应的离子方程式为__________________________。
(4)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性，请写出发生的离子方程式____________________________；在以上溶液中，继续滴加Ba(OH)2溶液，此时发生的离子方程式为_______________
______________________________________________________。
(5)若将等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液混合，反应的离子方程式为________________________________。
11．(2012•广东仁化中学)现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用下图的实验装置测定Na2O2试样的纯度(通过测定CO2与样品反应后生成O2的量，来测定Na2O2的含量)。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)实验前必须先________________________________。
(2)装置A中液体试剂应选用________。
(3)装置B的作用是_________________________________；
装置C的作用是___________________________________；
装置E中碱石灰的作用是___________________________。
(4)装置D中发生反应的化学方程式是：________________________、__________________________。
(5)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__________。
12．(2012•上海高考)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。
完成下列计算：
(1)叠氮化钠(NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若产生40.32 L(标准状况下)氮气，至少需要叠氮化钠________g。
(2)钠钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。
①计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度(忽略溶液体积变化)。
②计算并确定该钠钾合金的化学式。
(3)氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤，得到含铝酸钠的溶液。向该溶液中通入二氧化碳，有下列反应：2NaAl(OH)4＋CO2===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O。
已知通入二氧化碳336 L(标准状况下)，生成24 mol Al(OH)3和15 mol Na2CO3，若通入溶液的二氧化碳为112 L(标准状况下)，计算生成的Al(OH)3和Na2CO3的物质的量之比。
(4)常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至pH＝7，然后将溶液蒸干得氯化钠晶体，蒸干过程中产品无损失。
氢氧化钠质量/g 氯化钠质量/g
① 2.40 3.51
② 2.32 2.34
③ 3.48 3.51
上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠。通过计算，分析和比较上表3组数据，给出结论。
参考答案
一、单项选择题
1．解析：小苏打的主要成分为NaHCO3，故B项错误。
答案：B
2．解析：切开的金属钠暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗是因为Na被氧化为Na2O，发生的反应是4Na＋O2===2Na2O，A错误；Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物发生的反应是2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，C错误；向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀的方程式为HCO－3＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，故D错误。
答案：B
3．解析：c(H＋)浓度越大，反应速率越快，其中显酸性的是③、④，但④是因Fe3＋水解显弱酸性，故其排列顺序为c(HCl)(H＋)＞c(FeCl3)(H＋)＞10－7mol•L－1，而②是碱溶液，c(H＋)＜10－7mol•L－1，①中水呈中性，c(H＋)＝10－7mol•L－1，所以c(H＋)的大小顺序是：③＞④＞①＞②＞⑤，即为反应的剧烈程度由强到弱的顺序。
答案：C
4．解析：B项，NaHCO3滴定Ca(OH)2的时候发生的反应是NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O＋NaOH，Ca(OH)2滴定NaHCO3的时候发生的反应是2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3，但是现象都是产生白色沉淀，所以不能鉴别。在偏铝酸钠溶液中逐滴滴入盐酸，先沉淀后消失，AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；在盐酸中逐滴滴入偏铝酸钠溶液，开始时无明显现象，后出现沉淀，AlO－2＋4H＋=== Al3＋＋2H2O，Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓，所以A能区别。C项，NaOH滴定Al2(SO4)3的时候先沉淀，后沉淀消失，发生的反应是6NaOH＋Al2(SO4)3===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4，然后Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；反滴的时候是先不产生沉淀，过量时产生沉淀，发生的离子反应是4OH－＋Al3＋===AlO－2＋2H2O，Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓，现象不一样，所以能鉴别出来。D项，在碳酸钠溶液中滴入少量盐酸，边滴边振荡，无明显现象，发生反应的离子方程式为CO2－3＋H＋===HCO－3，HCO－3＋H＋===CO2＋H2O，在盐酸中滴入少量碳酸钠溶液，有气泡产生，发生反应的离子方程式为2H＋＋CO2－3===H2O＋CO2↑。
答案：B
5．解析：CO2与Na2O2反应：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，由反应式可得，每有2 mol CO2反应，气体的物质的量减小1 mol。设原混合气体各为3 mol，最后变为8 mol，即减少了1 mol，所以应有2 mol CO2参与反应(还剩余1 mol CO2)，生成1 mol O2(共有4 mol O2)、三者物质的量之比为3 4 1。
答案：A
5题变式
5－1.解析：设混合物中CO2和H2O的物质的量分别为m、n，则44m＋18n＝11.6，①
1 mol的CO2和1 mol的H2O与Na2O2反应，固体质量分别增加(44－16)＝28 g、(18－16)＝2 g，所以28m＋2n＝3.6，②
联立①②，解得m n＝1 4，进一步求得平均摩尔质量是23.2，故选C。
答案：C
5－2.解析：根据2CO＋O2=====点燃2CO2 ①，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ②，反应①＋②得Na2O2＋CO点燃,Na2CO3，由此可知固体质量增加的14 g为CO的质量，即与O2反应的CO为14 g，参与反应的O2为8 g。有4 g气体剩余，讨论4 g剩余气体可能为O2或CO。若为O2，则O2与CO的质量比为6 7；若为CO，则O2与CO的质量比为4 9。故选D项。
答案：D
6．解析：根据Na2O2和水的化学反应方程式可知，生成物为氢氧化钠、氧气，故A项错误；在一定温度下，饱和氢氧化钠溶液的浓度不变，因此pH相同，故B、C两项错误。
答案：D
6题变式
6－1.解析：Na2O2与水反应放出气体，生成的NaOH能与MgSO4、Ca(HCO3)2生成沉淀，对于④中的石灰水因为已经饱和，Na2O2与水反应消耗了水、温度升高OH－浓度增大，都会使Ca(OH)2析出。所以①④⑤都会析出沉淀。
答案：C
6－2.解析：根据CO2、水与Na2O2反应的实质，固体增加的质量恰好是相同物质的量的CO、H2的质量。所以，凡是符合(CO)m(H2)n形式的分子式都符合。
答案：D
6－3.解析：H2O2、Cl2都能把酚酞氧化漂白而褪色，HCl和SO2都是因为和NaOH反应而褪色。故选D。
答案：D
6－4.解析：0.01 mol Na2O2、Na2O与水反应的方程式分别为：Na2O2＋H2O===2NaOH＋12O2↑、Na2O＋H2O===2NaOH，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CO2－3发生微弱的水解：CO2－3＋H2O??HCO－3＋OH－，使阴离子数目增多，③＞④。
答案：C
二、双项选择题
7．解析：2Na2O2＋2CO22 mol1 mol===2Na2CO32 mol1 mol＋O2 Δm56 g28 g 转移电子2 mol1 mol
答案：AC
8．解析：极限法。当未通入CO2时，溶质是NaOH，质量为4 g，当通入过量的CO2时溶质是NaHCO3，质量为8.4 g，所以该题选B、C。
答案：BC
三、非选择题
9．解析：(1)纯碱的成分是Na2CO3，其水溶液显碱性，故滴入酚酞后溶液显红色。若滴加CaCl2溶液，溶液中产生白色沉淀：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，溶液中呈碱性的Na2CO3转化为中性的NaCl，溶液由红色转变为无色。
(2)向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2，CO2与Na2CO3溶液发生了反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，溶液中的水减少了，溶质的质量比反应前增大了，而NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小得多，所以观察到溶液中有白色固体析出。
答案：(1)红 碱 产生白色沉淀，红色褪去 Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，溶液中呈碱性的Na2CO3转化为中性的NaCl，溶液由红色转变为无色
(2)溶液中有白色固体析出 CO2与 Na2CO3溶液发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，溶液中的水减少，溶质的质量比反应前增大，且NaHCO3的溶解度比Na2CO3的溶解度小得多
10．解析：弱酸的酸式酸根既电离又水解，溶液显酸性还是显碱性取决于酸式酸根电离程度大还是水解程度大，如果电离大于水解就显酸性，如果水解大于电离就显碱性。由此很容易得出第一问的答案。NaHSO4是强酸的酸式盐，在水中完全电离出Na＋、H＋、SO2－4，酸性上相当于一元强酸。NaHSO4与NaHCO3反应跟一元强酸与NaHCO3反应的离子方程式是相同的。
答案：(1)NaHCO3===Na＋＋HCO－3，HCO－3＋H2O??H2CO3＋OH－，HCO－3??CO2－3＋H＋，且HCO－3水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性
(2)1×10－10 mol•L－1
(3)H＋＋HCO－3===H2O＋CO2↑
(4)2H＋＋SO2－4＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O
SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓
(5)HCO－3＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O
11．解析：该实验目的是测定Na2O2试样的纯度，方法是通过测定CO2与样品反应后生成O2的量，来测定Na2O2的含量。所以装置A是制取CO2的装置，B是除去挥发出的HCl，C是干燥CO2的，D装置中发生反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，E是吸收装置D中反应剩余的CO2，F和G是通过排水集气法来测量产生的O2的体积。
答案：(1)检查装置的气密性 (2)盐酸
(3)除去气体中的HCl 干燥气体 吸收装置D中反应剩余的CO2
(4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Na2O＋CO2===Na2CO3
(5)78%
12．解析：通过2NaN3===2Na＋3N2↑计算生成标况下40.32 L的N2所需要的NaN3的量。
答案：(1)78
(2)①c(OH－)＝0.075 mol×2200×10－3 L＝0.75 mol•L－1。
②设上述合金含a mol 钠、b mol 钾，则
解得：a＝0.050 mol，b＝0.10 mol。
答：该钠钾合金的化学式为NaK2。
(3)溶液含氢氧化钠。氢氧化钠和二氧化碳反应生成的碳酸钠：
15 mol－12×24 mol＝3 mol，
112 L二氧化碳的物质的量： ＝5 mol，
n(Al(OH)3) n(Na2CO3)＝[(5－3)×2] 5＝4 5。
(4)由氯化钠质量推算，氢氧化钠样品摩尔质量为：
M1(氢氧化钠)＝58.53.51×2.40＝40 g/mol，
M2(氢氧化钠)＝58.52.34×2.32＝58 g/mol，
M3(氢氧化钠)＝58.53.51×3.48＝58 g/mol。
结论：实验①所取氢氧化钠样品是NaOH；
实验②和实验③所取氢氧化钠样品应该是NaOH•H2O。