高考化学专题复习 跟踪检测（十） 关于过氧化钠、碳酸钠的实验探究与计算（含解析）

跟踪检测（十）  关于过氧化钠、碳酸钠的实验探究与计算

1．过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是(　　)

A．Na2O2与铝粉反应，产物中有NaAlO2生成

B．1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA

C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂

D．过氧化钠与木炭反应，若氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1，则氧化产物为CO

解析：选C　Na2O2与Al反应的化学方程式为3Na2O2＋2Al===2NaAlO2＋2Na2O，A项正确；过氧化钠的电子式为 ，1 mol过氧化钠中阴离子数目为NA，B项正确；Na2O2与Al、C反应时，Na2O2只作氧化剂，C项错误；Na2O2与木炭反应时，根据电子得失守恒可知，木炭被氧化为CO，D项正确。

2．实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液，下列有关操作错误的是(　　)

解析：选B　A项，用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨气，正确；B项，侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠，过滤获得碳酸氢钠，且过滤时需要玻璃棒引流，错误；C项，在坩埚中灼烧碳酸氢钠分解制备碳酸钠，正确；D项，蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液，并不断搅拌，正确。

3．某小组设计如图所示装置(夹持装置略去)，在实验室模拟侯氏制碱工艺中NaHCO3的制备。下列说法不正确的是(　　)

A．③、⑤中可分别盛放饱和食盐水和浓氨水

B．应先向③中通入足量NH3，再通入足量CO2

C．③中反应的离子方程式为NH3＋CO2＋H2O===NH＋HCO

D．装置①也可用于制H2

解析：选C　本实验利用浓氨水与碱石灰混合制取氨气，所以装置⑤中盛装浓氨水，装置③中盛装饱和食盐水，A项正确；先通入足量氨气，再通入足量CO2有利于NaHCO3的生成和析出，B项正确；③中反应的离子方程式为NH3＋CO2＋Na＋＋H2O===NaHCO3↓＋NH，C项错误；装置①适合块状不溶于水的固体和液体反应，可以用其制取氢气，D项正确。

4．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

5．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：

―→―→

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＋H22NaOH；

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＋H22NaOH

(5)①玻璃棒　②偏小

6．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CO。

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)

7．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 mol·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NO的物质的量为n，

2MnO　～　5NO

2 mol　　　　  5 mol

0．002 mol       n

求得n＝0.005 mol

则NaNO2的质量分数为×100%≈98.57%。

答案：(1)C＋4HNO3(浓)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　2MnO＋5NO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O　98.57%

8．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 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________________________________________________。

(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 mol·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＝0.01 mol，则过氧化钠的物质的量为0.02 mol，故试样中过氧化钠的纯度为×100%＝78%。

答案：(1)6 mol·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%

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 。

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　②

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 mol碳原子对应1 mol二氧化碳，二氧化碳的物质的量为 mol，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为 mol。

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) mol