【高考化学】一轮复习考点训练：过氧化钠、碳酸钠的实验探究与计算（教师版）

这是一份【高考化学】一轮复习考点训练：过氧化钠、碳酸钠的实验探究与计算（教师版），共15页。试卷主要包含了002 ml n，侯氏制碱原理等内容，欢迎下载使用。
1．甲同学将Na2O2分别与H2O和浓盐酸反应，有如下现象：
请回答下列问题：
实验Ⅰ中：
(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)反应的化学方程式是____________________________________________________。
(3)证明无色无味气体是氧气的方法是____________________________________________________。
实验Ⅱ中：
(4)根据现象②、③，推测生成的气体中可能含有Cl2，产生Cl2的化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________。
(5)若往“浅黄绿色溶液”中加入FeCl3溶液，立即产生与实验Ⅰ相同的气体，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)试管壁发热，说明反应是放热反应。
(2)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
(3)检验氧气的方法是将带火星的木条放在试管口，木条复燃，则证明是氧气。
(4)有刺激性气味的气体产生，反应后所得溶液呈浅黄绿色，说明生成的气体是氯气，过氧化钠氧化浓盐酸生成氯气，化学方程式为Na2O2＋4HCl(浓)===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。
(5)随反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，而稀盐酸与Na2O2可发生复分解反应生成过氧化氢，所以溶液中存在的过氧化氢在氯化铁催化作用下产生氧气。
答案：(1)放热
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)将带火星的木条放在试管口，木条复燃，则证明是氧气
(4)Na2O2＋4HCl(浓)===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O
(5)浅黄绿色溶液中存在H2O2，加入的FeCl3使H2O2分解速率加快，立即产生氧气
2．Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。为了验证此推测结果，该同学设计并进行如下实验。
Ⅰ.实验探究
步骤1：按如图所示的装置组装仪器(图中夹持仪器已省略)并检查装置的气密性，然后装入药品。
步骤2：打开K1、K2，在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中，未观察到明显现象。
步骤3：进行必要的实验操作，淡黄色的粉末慢慢变成白色固体，无水硫酸铜未变蓝色。
(1)组装好仪器后，要检查装置的气密性。简述检查虚线框内装置气密性的方法：
________________________________________________________________________。
(2)B装置中所盛放的试剂是____________，其作用是________________________________________________________________________。
(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，_______(请按正确的顺序填入下列步骤的字母)。
A．加热至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间
B．用小试管收集气体并检验其纯度
C．关闭K1
D．停止加热，充分冷却
(4)由上述实验可推出Na2O2与H2反应的化学方程式为__________________________。
Ⅱ.数据处理
(5)实验结束后，该同学欲测定C装置硬质玻璃管内白色固体中未反应完的Na2O2含量。
其操作流程如下：
eq \x(一定量样品)eq \(――→,\s\up7(稀盐酸))eq \x(操作1)―→eq \x(溶液转移)―→eq \x(操作2)eq \(――→,\s\up7(冷却))eq \x(称量)
①测定过程中需要的仪器除固定、夹持仪器外，还有电子天平、烧杯、酒精灯、蒸发皿和________。
②在转移溶液时，若溶液转移不完全，则测得Na2O2的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“不变”)
解析：Ⅰ.(1)关闭K1，向A装置中的漏斗加水至漏斗内液面高于漏斗外液面，并形成一段水柱，一段时间后水柱稳定不降，说明启普发生器的气密性良好；(2)A中生成的H2中混有水蒸气和挥发出的HCl，应利用B装置中所盛放的碱石灰吸收氢气中的水和氯化氢；(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，应先通一会儿氢气并用小试管收集气体并检验其纯度，当装置内空气完全除去后，加热C中至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间，然后停止加热，充分冷却，最后关闭K1，故操作顺序为BADC；(4)Na2O2与H2反应无水生成，说明产物为NaOH，发生反应的化学方程式为Na2O2＋H2eq \(=====,\s\up7(△))2NaOH；
Ⅱ.①NaCl溶液蒸发操作需要用玻璃棒搅拌，操作过程中需要的仪器除固定、夹持仪器外，还有电子天平、烧杯、酒精灯、蒸发皿和玻璃棒；②在转移溶液时，若溶液转移不完全，则得到NaCl固体的质量偏低，固体增重量偏低，导致NaOH的含量偏高，测得Na2O2的质量分数偏小。
答案：(1)关闭K1，向A装置中的漏斗加水至漏斗内液面高于漏斗外液面，并形成一段水柱，一段时间后水柱稳定不降，说明虚线框内的装置气密性良好
(2)碱石灰 吸收氢气中的水和氯化氢
(3)BADC (4)Na2O2＋H2eq \(=====,\s\up7(△))2NaOH
(5)①玻璃棒 ②偏小
3．某课外活动小组设计如图实验装置，验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。
(1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是____________________________________，该反应中，反应物的总能量________(填“大于”或“小于”)生成物的总能量。
(2)装置Ⅰ中的试剂是________(填字母)。
a．稀盐酸 b．稀硫酸 c．小苏打 d．石灰石
(3)实验时，应先打开弹簧夹________(填“K1”或“K2”)，观察到预期现象后，关闭它，再打开另一个弹簧夹。
(4)实验过程中将带火星的木条置于a口，观察到带火星的木条始终不复燃。
①为观察到最终木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是________________________________________________________________________；
②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是________________________________________________________________________。
(5)为进一步达到实验目的，应补充的实验是：取最终反应后Ⅲ中所得固体，________________________________________________________________________。
解析：(1)此反应是放热反应。(2)依据实验目的，需要干燥CO2，所以装置Ⅰ是制取CO2的装置，因为盐酸易挥发出HCl，所以应选择稀硫酸、小苏打。(3)先通干燥CO2，然后再通湿润CO2进行对比。(5)证明反应后固体中含有COeq \\al(2－,3)。
答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 大于
(2)bc (3)K2 (4)①除去未充分反应的CO2 ②水与Na2O2反应生成O2 (5)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(答案合理即可)
4．某化学课外活动小组通过实验探究NO能否与Na2O2反应以及反应后的产物，该小组同学设计了如图所示装置(夹持仪器、连接用的乳胶管均已省略)。
经查阅资料知：①NO是不成盐氧化物；②2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
回答下列问题：
(1)写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：_______________________________________。
(2)为了完成实验，选择上图中的装置，其连接顺序为a→________________________(按气流方向，用小写字母表示)；有同学认为该装置存在缺陷，则该缺陷是__________________。
(3)连接好仪器，________________，装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴入浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是_______________________________________。
(4)装置E的作用是_______；能说明NO与Na2O2发生反应的实验现象是________________。
(5)探究NO与Na2O2反应的产物。
假设1：产物只有NaNO3；假设2：_________________________________________；
假设3：产物为NaNO3和NaNO2的混合物。
为验证反应产物，该小组同学准确称取反应后的固体3.50 g，用煮沸并冷却后的蒸馏水配成100.00 mL溶液，取10.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 ml·L－1 KMnO4溶液(硫酸酸化)滴定，共消耗KMnO4溶液20 mL。滴定过程中发生反应的离子方程式为________________，反应产物中NaNO2的质量分数为________(保留四位有效数字)。
解析：(5)根据关系式，设NOeq \\al(－,2)的物质的量为n，
2MnOeq \\al(－,4) ～ 5NOeq \\al(－,2)
2 ml 5 ml
0．002 ml n
求得n＝0.005 ml
则NaNO2的质量分数为eq \f(0.005 ml×10×69 g·ml－1,3.5 g)×100%≈98.57%。
答案：(1)C＋4HNO3(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)h→i→d→e→b→c→f或g 缺少尾气处理装置
(3)检验装置的气密性 排出装置中的空气，防止NO被空气中的O2氧化为NO2
(4)制备NO D中固体由淡黄色变为白色
(5)产物只有NaNO2 2MnOeq \\al(－,4)＋5NOeq \\al(－,2)＋6H＋===5NOeq \\al(－,3)＋2Mn2＋＋3H2O 98.57%
5．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 ml·L－1盐酸、6 ml·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________________________________________________。
(2)装置B的作用是_________________________________________________________，
装置E中碱石灰的作用是_______________________________________________。
(3)装置D中发生反应的化学方程式为______________________________________。
(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________。
解析：(1)A是用来制取二氧化碳的装置，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能继续进行，所以用盐酸而不用硫酸来反应，故装置A中液体试剂选用6 ml·L－1盐酸。(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液来除去；装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。(3)装置D中含有氧化钠和过氧化钠，CO2分别与它们发生反应。(4)根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，即生成的氧气的物质的量为eq \f(0.224 L,22.4 L·ml－1)＝0.01 ml，则过氧化钠的物质的量为0.02 ml，故试样中过氧化钠的纯度为eq \f(0.02 ml×78 g·ml－1,2.0 g)×100%＝78%。
答案：(1)6 ml·L－1盐酸
(2)除去气体中的HCl 吸收装置D中反应剩余的CO2
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3
(4)78%
6．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是( )
A．0.125 ml B．0.25 ml
C．0.5 ml D．1 ml
解析：选C 根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝eq \f(8 g,32 g·ml－1)＝0.25 ml，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 ml×2＝0.5 ml。
7．以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：

则下列叙述错误的是( )
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异
C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶
解析：选D A项，利用NH3极易溶于水，且水溶液显碱性，可以提高CO2的吸收，因此先通NH3后通CO2，正确；B项，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，利用了溶解度的差异，正确；C项，操作Ⅲ是过滤，因此用到玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒，正确；D项，晶体是NaHCO3，利用NaHCO3的不稳定性，2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，错误。
8．侯氏制碱原理：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，需经过制取氨气、制取NaHCO3、分离及干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置能达到实验目的的是( )
解析：选C A项，氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和HCl，温度稍低时二者又可化合生成氯化铵；B项，气体应长管进，短管出；C项，从溶液中分离固体，可用过滤的方法；D项，碳酸氢钠不稳定，受热易分解，不能直接加热干燥，且不能在烧杯中加热干燥固体。
9．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。请你参与并完成对有关问题的解答：
(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。实验时稀硫酸是与样品中的__________(填“Na2CO3”或“NaCl”)发生反应，仪器b的名称是__________，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是__________________。
(2)乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品(m g)和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。
①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的__________________，则装置气密性良好。
②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的______(填“体积”或“质量”)。
(3)丙同学用下图所示方法和步骤进行实验：

①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、__________。
②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为__________。
解析：(1)NaCl不与稀硫酸反应，Na2CO3与稀硫酸反应。仪器b的名称是分液漏斗。浓硫酸的作用是除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2气体)。
(2)①将针筒活塞向内推压，增大了容器中的压强，故若b下端玻璃管中的液面上升，则装置气密性良好。②CO2是气体，故能直接测得的数据是CO2的体积。
(3)①生成沉淀，故操作Ⅰ涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称量。②经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为 eq \f(106y,197x)。
答案：(1)Na2CO3 分液漏斗 除去CO2中的水蒸气
(2)①液面上升 ②体积
(3)①过滤 称量 ②eq \f(106y,197x)
10．小苏打长期放置在空气中会变质(部分转变为Na2CO3)，某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数，设计如下实验方案：
Ⅰ.加热分解法
利用图1装置，充分加热小苏打样品。
(1)仪器a的名称为__________________。
(2)在实验过程中，需要测量的实验数据如下：
①仪器a的质量；②_______________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
Ⅱ.测量气体体积法
利用图2装置，测定反应生成气体的体积。
(3)组装好仪器后，首先进行的操作为______________。
(4)导管g的作用为________________________________________________________。
(5)为了减小实验误差，B、C中最好用________溶液代替水。
(6)待反应结束，气体冷却至室温后，利用图示装置读取气体体积时，应注意的事项如下：
①__________________________________________________________。
②__________________________________________________________。
(7)若所取样品的质量为m g，反应前量气管C的读数为V1 mL，反应结束后量气管C的读数为V2 mL，则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为________(气体体积均已换算为标准状况下的体积)。
解析：(7)根据碳原子守恒，1 ml碳原子对应1 ml二氧化碳，二氧化碳的物质的量为eq \f(V1－V2,22 400) ml，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为eq \f(V1－V2,22 400) ml。
答案：Ⅰ.(1)坩埚
(2)②加热前，仪器a和样品的总质量 ③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量
Ⅱ.(3)检查装置气密性
(4)平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除因加入稀硫酸而引起的气体体积误差
(5)饱和NaHCO3
(6)①读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平 ②视线与液面最低处相平
(7)eq \f(V1－V2,22 400) ml实验序号
使用药品
现象
Ⅰ
Na2O2、H2O
①试管壁发热；②有无色无味气体产生
Ⅱ
Na2O2、浓盐酸
①试管壁发热；②有刺激性气味的气体产生；③反应后所得溶液呈浅黄绿色