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1、成都备战高考化学复习钠及其化合物专项综合练一、高中化学钠及其化合物12019 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：锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物
2、的形式为 _。为提高 “酸化焙烧 ”效率，常采取的措施是_。向 “浸出液 ”中加入CaCO“酸化焙烧 ”中过量的硫酸，控制3+、3，其目的是除去pH 使 FeA13+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-5低于 1l0 )mol/L)常温下，已知-11 39Ksp Mg(OH)2=3.2 10mol/L ， KspFe(OH)3=2.7 10，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 。“沉锂 ”过程所获得的“母液 ”中仍含有大量的Li+，可将其加入到
3、“_”步骤中。Li2 33 4_CO与 Co O 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 6x 61-x22 。+CLi C +LiCoO ，其工作原理如图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，22-+1-x2LiCoO 极发生的电极反应为LiCoO -xe =xLi +LiCoOE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【
4、答案】 ALi2 OAl2O34SiO2 将矿石细磨 (搅拌、升高温度或其他合理答案) 4.7 2-4 10-10高温1 10 净化6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2 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)根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法进行改写；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；根据柱状图分析可知，Al(OH)3sp3的，那么使3+完全沉定 pH 大于 Fe3+的 K大于 Fe(OH)A
5、l的，应用 Ksp3-33 进行计算；(Al(OH) ) 1 10根据沉淀溶解平衡和溶度积常数进行计算；“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；Li2CO3 与 Co3O4 在敞口容器中反应生成LiCoO2 时 Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O2 参与反应氧化Co 元素；过程 1垐 垐 ?(3)根据电池反应式为LiCoO2+C6 噲垐 ? LixC6+Li1-xCoO2 进行相关分析与判断。过程 2【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
6、为：A；(2)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 LiAlSi2O6 ，根据方法，其氧化物的形式为Li2OAl2O34SiO2，故答案为：Li2OAl2O34SiO2 ；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
7、矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案)；根据柱状图分析可知，Al(OH)3sp3的，那么使3+完全沉定 pH 大于 Fe3+的 K 大于 Fe(OH)Al-33-K sp= 31 10-33-9.3+-的， Ksp(Al(OH)3 ) 1 10， c(OH )= 31=1 10 mol/L ， c(H ) 1 10c(Al 3+ )10-54.7mol/L ， pH 4.7，即 pH 至少为4.7，故答案为：4.7；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
8、c(Mg 2+)= Ksp (Mg(OH)2 ) ， c(OH- )=2c(Mg2+),则2-c (OH )2+K sp(Mg(OH) 2 )33.2 10 11-4c(Mg)=3=2 10mol/L ；Fe(OH)中4433+Ksp (Fe(OH) 3)-3+)，则3+K sp (Fe(OH)3 )= 42.7 1039-c(Fe)=c3 (OH - )， c(OH )=3c(Fec(Fe)= 427=1 102710 ；故答案为： -4； 110-10；mol/L2 10“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；Li
9、2 3342CO与 Co O 在敞口容器中反应生成LiCoO 时 Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 参与反应氧化Co 元素，化学方程式为6Li CO +4Co O +O高温12LiCoO +6CO ，故答案22334222为： 6Li233 42高温22CO +4Co O +O12LiCoO +6CO ；过程1垐 垐 ?(3)A电池反应式为LiCoO2+C6 噲垐 ? LixC6+Li1-xCoO2，由此可知，放电时，负极电极反应过程 2式为以 LixC6-xe- xLi+C6，正极电极反应式为Li1-xCoO2+xLi+xe- LiCoO2，石墨电极为放电时的负极，充电时的阴极，过程
10、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，LiCoO2 极为阳极，将放电时的正极电极式逆写即可得，即LiCoO2 极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi+Li1-xCoO2 ，D 正确；E对废旧的该电池进行 “放电处理 ”让 Li+嵌入 LiCoO2 中才有利于回收， E 错误；故答案为： CD。2 .（ 1 ）用锌片，铜片连接后浸入稀硫酸
11、溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3. 25g，铜表面析出了氢气 _L（标准状况下），导线中通过_mol 电子。（2） 将 ag Na 投入到 bg D2O（足量）中，反应后所得溶液的密度为dg/ cm3，则该溶液物质的量浓度是 _；. 将气体 A、B 置于固定容积为2 L 的密闭容器中，发生如下反应：3A（ g） B（g）2C g）2Dg10 s末时，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的? （ ）。反应进行到量为 0. 6mol ， C 的物质的量为 0. 8 mol，则：（1）用 C表示 10 s 内正反应的平均反应速率为_。（ 2）反应前 A 的物质的量浓度是
12、_。（ 3） 10 s 末，生成物 D 的浓度为 _。1 120.11000ad- 1s- 1- 1- 1【答案】 .23a23bmol / L 0. 04mol ?L?1. 5mol ?L0. 4mol?L2a【解析】【分析】【详解】.( 1) 用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，锌为负极，电极反应为：-2+-=H2，锌片的质量减少了 3. 25克，则物质的Zn- 2e=Zn ，铜为正极，电极反应为2H +2e量为3.25g=0. 05mol ，转移的电子的物质的量为n( e-65g / mol)= 2n ( Zn)= 2n( H2)= 2 0. 05mol =0. 1mol，
13、则 V( H2)= 0.05mol 22. 4L/ mol=1. 12L，故答案1120.1为： .；( 2) 将 agNa 投入到 bg D222， ag Na 的物质的量为O( 足量 ) 中，发生2Na+2D O=2NaOD+Dag= amol ，生成的氢氧化钠为a2a23g/molmol， D 的物质的量为mol ，质量为232346amol 4g/ mol =2ag，反应后溶液的质量为ag+bg-2ag=( a+b-2a ) g，溶液的体积为46232323（ab2a） gb2a2323 cm 3，则该溶液物质的量浓度= adg / cm3da moln231000ad1000ad=a
14、b2a=2a23a 23b 2ac= V10 3 L23a 23bmol / L，故答案为：mol / L；23d0.8mol .( 1) v( C)= 2L =0. 04mol ?L- 1 ?s- 1，故答案为： 0. 04mol ?L- 1?s- 1；10s(2)3AgB g2C g2Dg10 s末时，测得A的物质的量为1.8 mol，( ) () ?( ) ( ) 。反应进行到C 的物质的量为0. 8 mol ，则反应的 A 为 1. 2mol ，反应前 A 的物质的量浓度是(1.81.2)mol- 1- 12L=1. 5mol?L ，故答案为：1. 5mol ?L；(3)3AgB g2
15、C g2Dg10 s末时，测得C的物质的量为0.8 mol，( ) () ?( ) ( ) 。反应进行到则生成的 D 为 0. 8 mol ， 10s 末，生成物 D 的浓度为0.8mol =0. 4mol?L- 1，故答案为：2L0. 4mol ?L 1 。【点睛】 -本题的难点为I.( 2) ，要注意生成的氢气的质量的计算，同时注意c= n 中 V 的单位是V“L”。3 锂离子电池历经半个世纪岁月的考验，作出重大贡献的三位科学家被授予2019 年诺贝尔化学奖。磷酸亚铁锂石(主要成分为 Li2O备 LiFePO 的工艺流程4( LiFePO)是新型锂离子电池的正极材料。某小组拟设计以一种锂辉
16、4Al2O3 4SiO2，含少量铁、钙、镁)为原料制备纯净的碳酸锂，进而制:已知： LiO22 3224242 322Al O 4SiO H SO (浓 )Li SO Al O4SiO H O回答下列问题 :（1） LiFePO4 含有锂、铁两种金属元素，它们焰色反应的颜色分别是_(填序号)。A 紫红色、无焰色反应B黄色、无焰色反应C 黄色、紫色D洋红色、黄绿色（2）滤渣1 的主要成分是 _；向滤液1 中加入适量的 CaCO细粉用于消耗硫3nCaCO3酸并将 Fe3+转化为红褐色沉淀，若n Fe3+=3,反应的离子方程式为_; 滤渣 2的主要成分是 Fe(OH)343、 _、 CaSO,其中F
17、e(OH) 脱水后可生成一种元素种类不变且摩尔质量为 89 g mol -1 的新化合物，其化学式为_。（3）已知碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，上述流程中趁热过滤的目的是_。（4）煅烧制备 LiFePO时，反应的化学方程式为_ 。4充电（5）某种以LiFePO44垐 垎?1-x4,作正极材料的锂电池总反应可表示为: LiFePO +C噲放电垐? LiFePO+CLix。放电时正极的电极反应式为 _。【答案】 AAl2O34SiO2H2O Fe3+3H+3CaCO= Fe(OH)3 +3Ca2+3CO2或3+2-= Fe(OH)3+3CaSO4+3CO2Mg(OH)2 FeO(OH)或
18、FeOOH减小 LiCO3Fe +3H +3CaCO+3SO4Li2CO3+H2C2O4+2FePO4煅烧的溶解损失2LiFePO4+3CO2 +H2O Li1-xFePO4 +xLi+xe-=LiFePO4【解析】【分析】锂辉石 (主要成分为Li2OAl2 O34SiO2，含少量铁、钙、镁)加入浓硫酸共热，根据已知信息可知得到的沉淀 1 主要成分为 Al2O34SiO2H2O，滤液中的主要阳离子有Fe3+、 Mg2+、 Ca2+、Li+；加入碳酸钙和石灰乳可以将过量的氢离子和Fe3+、 Mg2+除去，滤渣2 主要为 Fe(OH)3、Mg(OH)2 以及硫酸钙；滤液主要杂质离子有Ca2+和 S
19、O42-；再加入碳酸钠将钙离子除去，得到硫酸锂和硫酸钠的混合溶液，蒸发浓缩后加入饱和碳酸钠溶液，趁热过滤得到碳酸锂沉淀；提纯后加入草酸和磷酸铁经煅烧得到LiFePO4。【详解】(1)锂元素的焰色反应为紫色；铁元素无焰色反应，所以选A；(2)根据分析可知，滤渣1 主要为Al2O34SiO2H2O；得到的红褐色沉淀应为Fe(OH)3，再结合n CaCO3=3 以及溶液中有过量的硫酸，所以离子方程式为Fe3+3H+3CaCO=3+n Fe32+2，考虑到溶液中有大量硫酸根也可以写成3+42-=Fe(OH) +3Ca +3COFe +3H +3CaCO+3SOFe(OH) +3CaSO+3CO ；根据
20、分析可知滤渣 2 的主要成分是Fe(OH) 、 Mg(OH)以及34232489 g mol-1，则该物质的式量为89， Fe(OH)3的式量为107,107-89=18 ，CaSO；摩尔质量为说明脱水过程失去一分子水，所以新物质的化学式为：FeO(OH)；(3)碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，所以趁热过滤可以减小碳酸锂的溶解度，减少碳酸锂的损耗；(4)煅烧制备过程的原料为Li2CO3、 H2C2O4 和 FePO4，产物中有LiFePO4，铁元素的化合价降低，则该过程中某种物质被氧化，根据元素化合价变化规律可知草酸中的C 元素被氧化，由+3 价升高为 +4 价，结合电子守恒和元素守恒可
21、知方程式为：煅烧Li CO +H C O +2FePO2LiFePO +3CO +H O ；232244422(5)放电时正极得电子发生还原反应，负极失电子被氧化，根据总反应可知负极应为CLix-xe-=xLi+C，正极反应等于总反应减去负极反应，所以正极反应为：即Li1-xFePO4+xLi+ +xe-=LiFePO4。【点睛】第 5 题电极方程式书写为本题难点，首先要注意本题中的总反应最后中逆反应为放电反应，其次要注意到该电池中 Li 电极为负极，其负极的电极反应式比较好写，则可用总反应减去负极反应即可得到正极反应。410时加热NaHCO3 饱和溶液，测得该溶液的pH 随温度的升高发生如下
22、变化：甲同学认为，该溶液pH 升高的原因是随温度的升高HCO3-的水解程度增大，故碱性增强，该反应的离子方程式为_。乙同学认为，溶液pH 升高的原因是NaHCO3 受热分解，生成了 Na2CO3，并推断 Na2CO3 的水解程度 _(填 “大于 ”或“小于 ”)NaHCO3，该分解反应的化学方程式为_。丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为：(1)只要在加热煮沸的溶液中加入足量的BaCl 溶液，若产生沉淀，则乙判断正确。为什2么？能不能选用Ba(OH)2 溶液？ _ 。(2)将加热后的溶液冷却到 10 ，若溶液的pH_(填 “高于 ”、“低于 ”或 “等于 ” )8.，3则_(填 “甲 ”或“
23、乙 ”)判断正确。【答案】 HCO - HH2CO3 OH大于2NaHCO3Na2CO3 CO2H2O 若原因32 O是 HCO3-水解程度增大，则溶液中几乎没有CO32-，所以可用BaCl2 溶液检验溶液中是否含有2- 来推知乙的观点是否正确，但不能选用Ba(OH)2 OHHCO -CO32溶液，因为 Ba3=BaCO3 H2O，若用 Ba(OH)2 溶液检验，无论哪种观点都会有沉淀产生等于 甲【解析】【分析】HCO 是弱酸根离子， HCO 水解出碳酸和氢氧根离子；碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、二氧化碳、水；碱性越强，说明水解程度越大；(1) CO 能与钡离子结合成碳酸钡沉淀， HCO 与钡离子
24、不反应； Ba(OH)2 和碳酸钠、碳酸氢钠都能反应生成碳酸钡沉淀；(2)水解反应可逆，恢复到原温度，水解平衡逆向移动；【详解】HCO 水解出碳酸和氢氧根离子，水解方程式：HCO H2O?H2CO3 OH 。碳酸氢钠加热分解为碳酸钠、二氧化碳、水，反应方程式是2NaHCO3 = Na2CO3 CO2 H2O；碱性越强，说明水解程度越大，所以Na2CO3 的水解程度大于 NaHCO3；(1)CO 能与钡离子结合成碳酸钡沉淀，HCO 与钡离子不反应，在加热煮沸的溶液中加入足量的 BaCl2溶液，若产生沉淀，说明溶液中含有CO ；由于2Ba(OH) 和碳酸钠、碳酸氢钠都能反应生成碳酸钡沉淀，所以不能
25、选用Ba(OH)2 溶液；(2)水解反应可逆，若恢复到原温度，水解平衡逆向移动，将加热后的溶液冷却到10 ，若溶液的pH 等于 8.3，则甲判断正确。【点睛】本题考查碳酸钠、碳酸氢钠的性质，注意碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，鉴别碳酸钠、碳酸氢钠用氯化钙或氯化钡溶液，不能用氢氧化钙或氢氧化钡。5 按要求填空(1)1mol Na 2O2 固体与水完全反应时转移的电子数_ ，反应的离子方程式为_。高温(2)工业上由辉铜矿生产铜的主要反应为：Cu2S+O22Cu+SO，该反应中被还原的元素是 _( 填元素符号 )。(3)反应 (2)中产生的 SO 尾气可用 NaOH 溶液吸收，若用1L 1mol/L
26、的 NaOH 溶液吸收标准状2况下 22.4L SO2，反应的离子方程式为_。23+-【答案】 NA(或 6.02 10) 2Na2O2+2H2O=4Na+4OH +O2Cu、 O SO2+OH =HSO3【解析】【分析】(1) Na2O2 与水完全反应产生 NaOH 和 O2，根据元素化合价与电子转移关系判断电子转移数目，结合离子方程式书写原则书写离子方程式；(2)根据元素化合价的升降与发生的反应类型分析判断；(3)根据 SO2、 NaOH 的物质的量关系书写离子方程式。【详解】(1) Na O 与水完全反应产生NaOH 和 O ，反应方程式为： 2Na O +2H O=4NaOH+O ，在
27、2222222这个反应中， Na2O2中的 O 一部分化合价升高变为O2 中的 0 价，一部分化合价降低，变为NaOH 中的 -2 价，每有 1molNaO 反应，转移 1mol电子，转移的电子数目为N ；该反应用2 2A离子方程式表示为：2Na222+-2O +2H O=4Na +4OH +O ；(2)在该反应中 Cu、O 元素的化合价降低，获得电子被还原；(3)n(NaOH)= 1L 1mol/L=1mol，n(SO )=22.4L 22.4L/mol=1mol，n(NaOH)： n(SO )=1： 1，所以22NaOH 溶液吸收2的反应方程式为：2-3-。SOSO +OH =HSO【点睛
28、】本题考查了化学方程式、离子方程式的书写及氧化还原反应中物质的作用及电子转移关系。氧化还原反应和离子反应是两种重要的反应类型，掌握氧化还原反应中反应特征与反应实质的关系及物质的作用及离子方程式的物质拆分原则是本题解答的关键。6 如图为碳元素的价类二维图，结合图中的物质部分转化关系，完成下列问题：（ 1）下列说法正确的是 _a.要实现反应一定要与氧化剂作用b.要实现反应一定要与还原剂作用c.在一定条件下木炭与浓硝酸能实现反应转化d.反应属于非氧化还原反应（ 2）下列有关碳及其化合物类别及性质说法不正确的是_a.CO 不属于酸性氧化物，具有还原性b.CO2 属于酸性氧化物，可以与碱反应生成碳酸盐c
29、.NaHCO3 属于弱酸的酸式盐，既能与硫酸反应又能与NaOH 反应d.金刚石和石墨互为同素异形体，其物理性质和化学性质均相同（ 3）高炉炼铁的过程是将铁矿石（ Fe2O3 ）还原成金属铁的过程，实现了反应的转化，请写出其反应的化学方程式，并用“双线桥”表示电子的得失情况_ 。（4）化学活动课上，两组同学分别用如图所示甲、乙两装置探究“Na2 33与稀CO、NaHCO盐酸的反应”。按下表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查）。请回答：两组反应开始时，装置_(填“甲”或“乙”)中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_ 。当试管中不再有气体生
30、成时，两组实验出现不同现象。试剂用量0.84gNaHCO3 第 A 组 1.06gNa2CO36ml 4mol L-1 盐酸1.2gNaHCO3第 B 组1.2gNa2CO36ml 2mol L-1 盐酸实验现象分析原因甲、乙盐酸均过量甲中气球与乙中气球的n(NaHCO3 )= n(Na2CO3)体积相等V(CO2)甲 =V(CO2)乙甲中气球比乙中气球的体积大片刻后，乙中气球又缩小，甲中气球的体积基本不变按上表第 A 组原因分析方法，分析第B 组实验甲中气球为比乙中气球体积大的原因_。用离子方程式表示第B 组乙中气球又缩小的原因：_。【答案】 A C D甲 COO 甲、乙盐酸均不H +HCO
31、32 H2足，消耗的 n(NaHCO) n(Na CO)， V(CO) V(CO)2甲乙CO+CO+HO=2HCO323223223【解析】【分析】（1）根据氧化还原反应的有关规律判断；（2） a. CO 不属于酸性氧化物，C 元素化合价为+2 价，具有还原性，故a 正确；b. CO2 属于酸性氧化物，可以与碱反应生成碳酸盐，故b 正确；c. NaHCO3 属于弱酸的酸式盐，既能与硫酸反应生成二氧化碳和水，又能与碳酸钠，故 c 正确；NaOH 反应生成d. 金刚石和石墨互为同素异形体，其化学性质相似，物理性质有很大差异，故（3） Fe2O3 在高温下可以被CO 还原成 Fe 单质， Fe 元素
32、由 +3 价下降到d 错误；0 价，得到 3 个电子；（4）碳酸氢钠和盐酸反应的速率更快；按上表第A 组原因分析方法，分析第B 组实验中反应物之间的数量关系，二氧化碳可以溶于碳酸钠溶液中。【详解】（1） a.C2C 化合价升高作为还原剂，需要加入氧化剂才能实现，故a 正确；CO ，b. CCO， C 化合价升高作为还原剂，需要加入氧化剂才能实现，故b 错误；c.木炭与浓硝酸在加热的条件下可以生成二氧化碳，可以实现反应转化，故c 正确；d. 反应中 C 化合价变化，属于氧化还原反应，故d 错误；正确答案是 ac；（2） a. CO 不属于酸性氧化物， C 元素化合价为 +2价，具有还原性，故a 正确；b. CO2 属于酸性氧化物，可以与碱反应生成碳酸盐，故b 正确；c. NaHCO 属于弱酸的酸式盐