2022年高考化学一轮复习讲义第3章第14讲　钠及其化合物的计算与实验探究 (含解析)

这是一份2022年高考化学一轮复习讲义第3章第14讲　钠及其化合物的计算与实验探究 (含解析)，共21页。试卷主要包含了5% B．40%，3%，5 g，则O2的质量是16等内容，欢迎下载使用。
第14讲　钠及其化合物的计算与实验探究
复习目标　1.多角度认识Na2O2与H2O、CO2的反应。2.掌握Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的原理与定量分析。3.学会用实验的方法测定Na2CO3的质量分数。
考点一　Na2O2与H2O、CO2的反应规律与实验探究

1．Na2O2与CO2、H2O的反应规律
Na2O2与CO2、H2O(g)的混合气体反应，可看作Na2O2先与CO2反应，完毕后再与H2O(g)反应。
2．气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的且等于生成氧气的体积，即ΔV＝V(O2)＝V(混合)。
3．电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)。
4．固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”，可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)，所以固体增加的质量Δm(CO2)＝28 g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2O)＝2 g·mol－1×n(H2O)。

题组一　Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析
1．用单线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：___________________________。
(1)氧化剂和还原剂是____________________________，氧化产物是_____________________，
还原产物是_____________________________________________________________________。
(2)Na2O2与CO2反应时，生成0.1 mol氧气时，转移的电子数________。
答案　

(1)Na2O2　O2　NaOH
(2)0.2NA(或1.204×1023)
2．下列物质均为a g，将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的过氧化钠固体中，则过氧化钠固体增重为a g的是(　　)
①CO　②H2　③CH4　④HCHO　⑤CH3COOH　⑥HCOOH
A．①②⑤⑥ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．①②③⑤
答案　C
解析　H2、CO发生反应的化学方程式为2H2＋O22H2O,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；2CO＋O22CO2，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，由反应方程式可知，过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合(CO)m·(H2)n，则过氧化钠固体增重质量等于原物质的质量，则①②符合，而④HCHO可以改写成CO·H2，⑤CH3COOH可以改写成(CO)2·(H2)2，⑥HCOOH可以改写成CO2·H2，故⑥不符合，①②④⑤符合，故选C。
3．将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体，冷却后有固体物质剩余，下列选项不正确的是(　　)
选项


剩余的固体物质
A
1
2
Na2CO3
B
1.5
2
Na2O2、Na2CO3
C
2
1
Na2O2、NaOH、Na2CO3
D
2
2
NaOH、Na2CO3

答案　B
解析　将Na2O2与NaHCO3的混合物加热，有关反应的化学方程式依次为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶2时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋4NaHCO34Na2CO3＋O2↑＋2H2O；当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶1时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋2NaHCO32Na2CO3＋O2↑＋2NaOH，即当n(Na2O2)∶ n(NaHCO3)≤1∶2时，反应后剩余固体为Na2CO3，当1∶21∶1时，反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3，由此可以判断A、C、D正确，B错误。

ω g化学式符合通式(CO)m·(H2)n的物质(其中m、n为自然数)在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重ω g。
中学阶段常见符合这一关系的物质有
①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体；
②有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。
题组二　过氧化钠性质实验探究
4．比较下列四组反应，回答下列问题：
第一组：①Na2O2＋CO2　②Na2O2＋SO2
第二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液)　④Na2O2＋FeCl2(溶液)
第三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热　⑥Na2O2加入品红溶液中，加热
第四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中　⑧Na2O2固体加入紫色石蕊溶液中
(1)若第一组②不产生气体，用化学方程式解释原因：__________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)预测第二组中③④的现象是否可能相同：_________________________________________。
(3)预测⑤⑥反应中可能产生的现象并分析原因。
(4)预测⑦⑧反应中可能产生的现象并分析原因。
答案　(1)Na2O2＋SO2===Na2SO4
(2)可能相同
(3)⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。前者是因为SO2与品红溶液生成的无色物质不稳定，受热易分解；后者是因为Na2O2具有强氧化性，将品红溶液氧化为无色。
(4)⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。前者是因为NaOH溶液呈碱性，使紫色石蕊溶液变蓝；后者是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH，溶液呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。
5．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，________________________________________________________________________。
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)
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，再通湿润CO2进行对比。
(5)证明反应后固体中含有CO。
6．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________。
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%
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%。
考点二　Na2CO3、NaHCO3与酸反应图像及计算

1．Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较
二者浓度相同时生成CO2的速率
NaHCO3快
耗酸量
二者等质量
Na2CO3耗酸多
二者等物质的量
Na2CO3耗酸多
生成CO2的体积
二者等质量
NaHCO3产生的多
二者等物质的量
相等

2.依据图像特点判断溶液溶质成分的方法
(1)化学原理：向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量，依次发生①CO＋H＋===HCO、②HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，①②完成时消耗盐酸的量相等。
(2)图像分析
依据图像特点判断溶液溶质成分

若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)
溶液中的溶质为Na2CO3
涉及离子方程式Oa：CO＋H＋===HCO
ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
涉及离子方程式Oa：OH－＋H＋===H2O
CO＋H＋===HCO
ab：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
若V(Oa)