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化学必修第二册5.2重要的金属化合物优秀第1课时课时练习
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5.2 重要的金属化合物
学习聚焦
知识精讲
知识点01 氧化钠与过氧化钠
钠的氧化物与氢氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素化合价
-2
-1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
用途
氧化剂、供氧剂、漂白剂
(1)强氧化性的五个表现
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
Na2O2与H2O、CO2的反应规律
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)
气体体积变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的,等于生成氧气的量,ΔV=V(O2)=V
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,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)
【即学即练1】下列关于钠及其化合物的说法正确的是
A.Na2O、Na2O2互为同素异形体
B.Na、Na2O、Na2O2久置在空气中最终都会变成碳酸钠
C.探究金属钠在氧气中燃烧后所得固体粉末的成分:取少量固体粉末,加入2~3mL蒸馏水,若无气体生成,则固体粉末为Na2O;若有气体生成,则固体粉末为Na2O2
D.侯德榜制碱法是指在饱和食盐水中依次通入足量的氨气、二氧化碳而从溶液中析出纯碱的方法
【答案】B
【解析】A.由同种元素组成的不同单质为同素异形体,氧化钠和过氧化钠均为化合物,不符合题意,A错误;
B.单质钠吸收空气中的氧气转化为氧化钠,氧化钠与空气中的水蒸气、二氧化碳反应生成十水合碳酸钠(),十水合碳酸钠风化生成无水碳酸钠晶体。过氧化钠也会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠与氧气,三者久置在空气中最终都会生成碳酸钠,B正确;
C.金属钠也能与水反应生成氢气,不能通过是否生成气体判断固体粉末中含有过氧化钠,C错误;
D.在饱和食盐水中依次通入足量氨气、二氧化碳生成的是碳酸氢钠而非纯碱(碳酸钠),反应式为,热分解碳酸氢钠制纯碱,D错误;
故选B。
【即学即练2】将Na2O2分别投入到含有下列离子的溶液中,离子浓度明显减小的是
① ②I- ③ ④Ca2+ ⑤Cl- ⑥Na+
A.②③④⑤ B.①③④⑤ C.①②③④ D.②③④
【答案】C
【解析】①Na2O2投入到溶液中,首先与水反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,反应产生的NaOH电离产生的OH-与溶液中结合形成弱电解质NH3·H2O,导致的浓度降低,①符合题意;
②Na2O2具有强氧化性,而I-具有还原性,二者会发生氧化还原反应,导致I-的浓度减小,②符合题意;
③Na2O2与溶液中的水反应产生NaOH,NaOH电离产生OH-与反应产生和水,导致浓度减小,③符合题意;
④Na2O2与溶液中的水反应产生NaOH,反应放出热量,使溶液温度升高,同时Ca2+、OH-形成的Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,导致Ca2+浓度降低,④符合题意;
⑤Cl-与Na2O2及其与水反应产生的成分NaOH、O2都不能发生反应,故溶液中Cl-的浓度不变,⑤不符合题意;
⑥Na2O2与溶液中的水反应产生NaOH,NaOH电离产生Na+使Na+的浓度增大,⑥不符合题意;
可见加入Na2O2后离子浓度减小的微粒序号是①②③④,故合理选项是C。
知识点02 铁的氧化物
铁的氧化物
铁的氧化物
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化 学 式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
溶 名
铁红
磁性氧化铁
色 态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
化 合 价
+2
+3
+2,+3
水 溶 性
不 溶
⑴跟酸反应:FeO+2H+ → Fe2++2H2O Fe3O4+8H+ → Fe2++2Fe3++4H2O
3FeO+10HNO3(稀)→ 3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O Fe2O3+6HI→ 2FeI2+I2+3H2O
⑵氧化亚铁不稳定性:6FeO+O22Fe3O4
⑶具有氧化性: FexOy+yCO xFe+yCO2 8Al+3Fe3O4 高温 4Al2O3+9Fe
【即学即练3】下列离子方程式书写正确的是
A.向氧化亚铁中加入稀盐酸:FeO+2H+ = Fe3++H2O
B.向FeI2溶液中通入足量的Cl2:2Fe2++2I-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+I2
C.AlCl3溶液中滴加过量的氨水:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH
D.向NaHCO3溶液中滴入少量澄清石灰水:HCO+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
【答案】C
【解析】A.向氧化亚铁中加入稀盐酸,盐酸没有氧化性,不会生成三价铁离子正确的离子方程式为:FeO+2H+ = Fe2++H2O,A错误;
B.向FeI2溶液中通入足量的Cl2,FeI2完全反应,参与反应的Fe2+与2I-的物质的量之比为1∶2,故正确的离子方程式为:,B错误;
C.AlCl3溶液中滴加过量的氨水,氢氧化铝不能溶解于氨水中,正确离子方程式为: Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH,C正确;
D.向NaHCO3溶液中滴入少量澄清石灰水,NaHCO3过量,故二者应以化学计量数比2∶1发生反应,故正确的离子方程式为:2HCO+Ca2++2=CaCO3↓+2H2O+,D错误;
故本题选C。
【即学即练4】下列关于铁及其氧化物的说法中正确的是
A.磁铁矿粉末溶于盐酸后生成FeCl2
B.铁与盐酸、水蒸气反应,铁作氧化剂
C.铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2
D.FeO为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)2
【答案】C
【解析】A.磁铁矿主要成分为Fe3O4,与盐酸后生成FeCl2、FeCl3,故A错误;
B.铁与盐酸、水蒸气反应分别生成FeCl2、Fe3O4,铁元素化合价升高,铁作还原剂,故B错误;
C.铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,故C正确;
D.FeO不与水反应,不能生成Fe(OH)2,故D错误;
故答案为C。
【即学即练5】是一种黑色晶体,俗称磁性氧化铁的物质是
A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.FeO D.FeS
【答案】B
【解析】A.名为三氧化二铁,俗称赤铁矿、铁红,故A不选;
B.名为四氧化三铁,俗称磁性氧化铁,故B选;
C.FeO为氧化亚铁,俗称方铁矿,故C不选;
D.FeS为硫化亚铁,没有俗称,故D不选;
故选B。
常见考法
常见考法一 氧化钠与过氧化钠的对比比较
【例1】下列方程式与所给事实不相符的是
A.吸收作供氧剂:
B.溶液中通入,生成黄色沉淀:
C.悬浊液中滴加足量溶液,出现红褐色沉淀:
D.溶液中滴加少量溶液,出现白色沉淀:
【答案】D
【解析】A.吸收作供氧剂,反应的化学方程式为:,A正确;
B.溶液中通入,生成黄色沉淀,化学方程式为:,正确;
C.悬浊液中滴加足量溶液,出现红褐色沉淀,反应的离子方程式为:,C正确;
D.溶液中滴加少量溶液,出现白色沉淀,反应的离子方程式为:,D错误;
故选D。
【例2】下列有关钠及其化合物的性质说法正确的是
A.气体使固体变白,气体被还原
B.除去固体中的,可以将固体加热至恒重
C.吸收产生,所以可用作呼吸面具供氧剂
D.钠与水反应:Na+2H2O=Na++2OH−+H2↑
【答案】C
【解析】A.过氧化钠与二氧化碳反应时,过氧化钠既是氧化剂也是还原剂,而二氧化碳既不是氧化剂也不是还原剂,故A错误;
B.碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,则用加热方法不能除去碳酸氢钠中混有的碳酸钠,故B错误;
C.过氧化钠能与人体呼出的二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,所以过氧化钠常用作呼吸面具供氧剂,故C正确;
D.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应的离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH−+H2↑,故D错误;
故选C。
【同步练习1】将等物质的量的和同时放入足量的水中,充分反应后收集到混合气体(标准状况下)。下列说法错误的是
A.标准状况下,混合气体中氢气与氧气的体积比为3:1
B.加入的固体过氧化钠为7.8 g
C.反应后有固体剩余
D.反应后的溶液中含有的溶质是NaOH和NaAlO2
【答案】C
【解析】发生反应:2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,Na2O2与Al的物质的量相等,结合方程式可知溶液中NaOH有剩余,且溶液中NaOH与NaAlO2的物质的量相等,最终溶液中溶质为NaOH和NaAlO2。
A.假设Na2O2、Al的物质的量均为n mol,则:由2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑可得,由2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑可得,故混合气体中氢气与氧气的体积之比为1.5n mol:0.5n mol=3:1,故A正确;
B.生成气体总物质的量为,所以0.5 n mol+1.5n mol=0.2nmol,解得n=0.1,故过氧化钠的质量为m=n∙M=0.1mol×78g/mol=7.8g,故B正确;
C.发生反应:2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,Na2O2与Al的物质的量相等,结合方程式可知溶液中NaOH有剩余,则固体、Al完全反应,无剩余,故C错误;
D.发生反应:2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,Na2O2与Al的物质的量相等,结合方程式可知溶液中NaOH有剩余,且溶液中NaOH与NaAlO2的物质的量相等,最终溶液中溶质为NaOH和NaAlO2,故D正确;
故选:C。
常见考法二 过氧化钠与水、二氧化碳的反应
【例3】5gCO和的混合气体与足量的氧气充分反应后,在150℃时将混合气体通过足量的固体,则固体增加的质量为
A.5g B.3g C.1.5g D.无法确定
【答案】A
【解析】CO与H2在氧气中完全燃烧,生成CO2和H2O,生成的CO2和H2O再与Na2O2反应:,一氧化碳与二氧化碳物质的量相等,Na2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,总方程式为:2CO+2Na2O2=2Na2CO3,质量增重△m=2Na2CO3-2Na2O2=2CO,可知反应后固体质量增加量为CO的质量;,生成的水与氢气物质的量相等,Na2O2与H2O反应:2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,总方程式为:2H2+2Na2O2=4NaOH,质量增重∆m=4NaOH-2Na2O2=2H2,可知反应后固体增加的质量为氢气质量;所以Na2O2增重的质量为CO与H2混合气体的质量,共5g。
故选A
【例4】将固体投入、的溶液中,下列有关叙述中,正确的是
A.整个过程中,水作氧化剂
B.整个过程中,转移了电子
C.反应结束后,最终产生了标准状况下的气体
D.反应结束后,溶液中无沉淀产生
【答案】D
【解析】将固体投入、的溶液中,发生反应、;
A.是氧化还原反应,水中元素化合价不变,水既不是氧化剂又不是还原剂,故A错误;
B.整个过程中,是氧化还原反应,过氧化钠中O元素化合价由-1降低为-2、由-1升高为0,转移了电子,故B错误;
C.反应放出氧气,最终生成0.05mol氧气,标准状况下氧气的体积为1.12L,故C错误;
D.生成0.2mol氢氧化钠,0.2mol恰好与0.05mol发生反应生成偏铝酸钠,溶液中无沉淀产生,故D正确;
选D。
必杀技
Na2O2与H2O、CO2的反应规律
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)
气体体积变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的,等于生成氧气的量,ΔV=V(O2)=V
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,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)
【同步练习2】某实验小组通过如图所示装置进行实验,验证CO2能与Na2O2反应产生O2。下列说法错误的是
A.试管可以用来直接加热,加热固体时试管口略向下倾斜
B.将装置B撤掉也可以得到同样的实验结论
C.蚊香燃烧更旺可以证明CO2与Na2O2反应产生了O2
D.该反应过程中Na2O2既是氧化剂又是还原剂,O2为氧化产物
【答案】B
【解析】A.试管可直接加热,先预热,加热固体时试管口略向下倾斜,故A正确;
B.装置B主要作用是干燥二氧化碳气体,将装置B撤掉,过氧化钠和水会反应生成氧气,因此不能得到同样的实验结论,故B错误;
C.蚊香燃烧更旺,说明有氧气生成,则该实验证明CO2与Na2O2反应产生了O2,故C正确;
D.过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,过氧化钠中氧化合价既升高又降低,则Na2O2既是氧化剂又是还原剂,氧气是过氧化钠中−1价氧升高得到,因此O2为氧化产物,故D正确。
综上所述,答案为B。
常见考法三 铁的氧化物的性质
【例5】用足量CO还原32.0g的某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到60g沉淀,则该氧化物是
A.FeO B.Fe2O3 C.CuO D.Fe3O4
【答案】B
【分析】由题意可知,一氧化碳和金属氧化物反应生成金属单质和二氧化碳。二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙,二氧化碳物质的量为 ,根据碳原子守恒知CO物质的量为0.6mol,根据氧原子守恒,氧化物中含氧元素物质的量为0.6mol,质量为0.6nol16/mol=9.6g,则金属元素的质量为32g-9.6g=22.4g,所以氧化物中金属元素和氧元素的质量比为22.4g∶9.6g=7∶3。
【解析】A FeO中铁元素和氧元素质量比为56∶16=7∶2,A错误;
B Fe2O3中铁元素和氧元素质量比为∶ =7∶3,B正确;
CCuO中铜元素和氧元素质量比为64∶16=4∶1,C错误;
D Fe3O4中铁元素和氧元素质量比∶=21∶4,D错误;
故答案选B。
必杀技
在铁、铜及其化合物与硝酸反应的试题中,应该理解该类的反应属于氧化还原反应,解决本类的问题应该思考的按照电子转移守恒与元素守恒。
【同步练习3】向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL浓度为1.0mol•L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出448mL的气体(标准状况),所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是
A.11.2g B.5.6g C.2.8g D.1.4g
【答案】C
【解析】向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL浓度为1.0mol•L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现,说明溶质为FeCl2,根据铁元素守恒,n(Fe)=n(HCl)= ×0.1L×1.0mol•L-1=0.05mol,若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是0.05mol×56g/mol=2.8g,选C。
分层提分
题组A 基础过关练
1.下列关于钠的化合物叙述不正确的是
A.碳酸氢钠是酸式盐,既可以与盐酸反应,又可以与氢氧化钠反应
B.过氧化钠可以做呼吸面具中的供氧剂
C.氯化钠可以做调味剂和防腐剂
D.碳酸钠可用于治疗胃酸过多
【答案】D
【解析】A.碳酸氢钠是酸式盐,既可以与盐酸反应生成二氧化碳、氯化钠,又可以与氢氧化钠反应生成碳酸钠,A正确;
B.过氧化钠可以和水、二氧化碳反应生成氧气,做呼吸面具中的供氧剂,B正确;
C.氯化钠俗称食盐,可以做调味剂和防腐剂,C正确;
D.碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多,D错误;
故选D。
2.NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.1mol·L-1NaCl溶液中含有Na+的个数为NA
B.常温常压下,48gO2和48gO3含有的氧原子数均为3NA
C.Na2O2与H2O反应生成1.12LO2(标准状况),反应中转移的电子数为0.2NA
D.标准状况下,22.4L的H2O中含有NA个H2O分子
【答案】B
【解析】A.NaCl溶液的体积未知,不能进行相关计算,故A错误;
B.O2和O3的实验式均为O,常温常压下,48gO2和48gO3含有的氧原子数均为,故B正确;
C.对于反应,转移电子数目为2,生成1.12LO2(标准状况),反应中转移的电子数为,故C错误;
D.标准状况下,水为液态,不能由进行相关计算,故D错误;
故选B。
3.裂解水制氢气的过程如下图所示。下列说法不正确的是
A.反应I的化学方程式是Fe3O4+CO=3FeO+CO2
B.反应II的化学方程式是3FeO+H2O(g)=Fe3O4+H2
C.总反应的化学方程式是C+2H2O(g)=CO2+2H2
D.铁的氧化物是裂解水的催化剂
【答案】C
【解析】A.根据图示可知:反应I的反应物是Fe3O4、CO,生成物是FeO、CO2,则根据电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式是Fe3O4+CO=3FeO+CO2,A正确;
B.根据图示可知:反应II的反应物是FeO、H2O(g),生成物是Fe3O4、H2,则反应II的化学方程式是3FeO+H2O(g)=Fe3O4+H2,B正确;
C.反应III的反应物是CO2、C,生成物是CO,反应方程式为CO2+C=2CO,将反应I+II+III,整理可得化学方程式为:C+H2O(g)CO+H2,C错误;
D.铁的氧化物Fe3O4、FeO参与反应,但总反应为C+H2O(g)CO+H2,反应产物没有Fe3O4、FeO,所以铁的氧化物是裂解水的催化剂,D正确;
故合理选项是C。
4.下列指定物质之间的转化:
Fe 混合溶液溶液
下列说法不正确的是
A.反应①属于置换反应
B.反应②所得混合溶液中与物质的量之比是1∶2
C.反应③的离子方程式为:
D.利用反应④制备时需要充分振荡反应液
【答案】D
【解析】A.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,属于置换反应,A正确;
B.Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O,Fe2+、 Fe3+物质的量之比是1∶2,B正确;
C.Fe+ 2Fe3+=3 Fe2+,C正确;
D.不能振荡,Fe(OH)2易与空气中的氧气发生反应而变质,D错误;
故答案为:D。
5.以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是
A.都是炼铁的原料
B.都只有氧化性
C.都是不溶于水的黑色固体
D.都能与酸反应生成盐和水,都属于碱性氧化物
【答案】A
【解析】A.都能与还原剂CO发生氧化还原反应生成Fe,都是炼铁原料,故A正确;
B.FeO中铁元素是+2价,四氧化三铁中的铁元素有两个是+3价,一个是+2价,故FeO、四氧化三铁既有氧化性,又有还原性,故B错误;
C.常见的铁的氧化物FeO、Fe3O4都是黑色,但是Fe2O3是红棕色的物质,俗称铁红,故C错误;
D.碱性氧化物是能与酸反应生成一种盐和水,而Fe3O4与酸反应生成Fe2+、Fe3+盐,不属于碱性氧化物,故D错误;
故选:A。
6.下列转化不能通过一步实现的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.Na2CO3与Ca(OH)2发生反应产生CaCO3沉淀和NaOH,因此能够一步实现物质之间的转化,A不符合题意;
B.Na加热时与氧气反应产生Na2O2,能够一步实现物质之间的转化,B不符合题意;
C.NaHCO3和Ca(OH)2反应产生碳酸钙、水和碳酸钠,能够一步实现物质之间的转化,C不符合题意;
D.Fe2O3难溶于水,不能与水反应产生Fe(OH)3,故不能一步实现物质之间的转化,D符合题意;
故合理选项是D。
7.化学是门实用性很强的科学。请根据题意填空。
(1)过氧化钠可用于呼吸面具中作为氧气的来源。完成下列化学方程式_______
2Na2O2+2_______=2Na2CO3+O2
(2)厨房中用的食盐和纯碱外观相似。某同学为区分这两种物质,各取少量置于玻璃杯中,滴加食醋,有气体产生的是_______(填“食盐”或“纯碱”),写出纯碱(Na2CO3)的电离方程式_______。
(3)某同学炒菜时发现,汤汁溅到液化气的火焰是时,火焰呈黄色。据此他判断汤汁中含有_______(填“钠”或“钾”)元素。
(4)海水提镁的重要步骤之一是用沉淀剂将海水中的Mg2+沉淀。该沉淀剂是_______(填“生石灰”或“盐酸”)。
(5)配平HClO见光分解的化学方程式:2HClO_______HCl+O2↑
【答案】(1)H2O
(2) 纯碱
(3)钠
(4)生石灰
(5)2
【解析】(1)过氧化钠与水或者二氧化碳反应生成氧气,,;
故答案为:H2O;
(2)纯碱的主要成分Na2CO3,加酸产生气体;纯碱为强电解质,完全电离;
故答案为:纯碱;;
(3)根据焰色反应为黄色,则含有钠元素;
故答案为:钠;
(4)生石灰与水反应生成氢氧化钙,;
故答案为:生石灰;
(5);
故答案为:2。
8.把水滴入盛有足量过氧化钠固体的试管中,立即把带火星的木条放在试管口,现象为_______;用手轻摸试管外壁,感觉_______,说明反应_______;向试管溶液中滴入酚酞溶液,现象为_______。反应的化学方程式:_______。
【答案】 木条复燃 试管发热 放出热量 溶液变红
【解析】过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,氧气助燃所以把带火星的木条放在试管口,现象:木条复燃反应放出大量的热,用手轻摸试管外壁,感觉试管壁发热,说明反应放出热量,氢氧化钠溶液呈碱性,酚酞遇到碱变红色;反应的方程式为 。
9.钠、铝和铁是中学化学常见的三种重要金属。请回答下列问题:
(1)钠在空气中燃烧生成淡黄色的_______(填“Na2O”或“Na2O2”); Al2O3能溶于酸或强碱溶液生成盐和水,则是一种_______(填“酸性”、“碱性”或“两性”)氧化物;
(2)写出钠与水反应的化学方程式:______
(3)写出铝与NaOH溶液反应的化学方程式:______;铝与NaOH溶液反应的离子方程式:______
(4)现有下列3种物质:①Na2O2、②NaHCO3、③Na2CO3,请回答:受热易分解的是______ (填序号,下同),溶于水显碱性的是_______,与CO2反应产生的气体能使带火星木条复燃的是_______。
【答案】(1) Na2O2 两性
(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(3) 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑
(4) ② ①②③ ①
【解析】(1)钠在空气中燃烧生成淡黄色的Na2O2,Na2O为白色,Al2O3能溶于酸或强碱溶液生成盐和水,即Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,则是一种两性氧化物,故答案为:Na2O2;两性;
(2)钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应的化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,故答案为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(3)铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,该反应的化学方程式为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,其离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑;
(4)受热易分解的是NaHCO3,方程式为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,碳酸钠和碳酸氢钠溶液均显碱性,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,故其溶于水显碱性,2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,故与CO2反应产生的气体能使带火星木条复燃的是Na2O2,故答案为:②;①②③;①。
题组B 能力提升练
10.下列物质放置在空气中,不会因发生氧化还原反应而变质的是
A. B.Na C. D.H2O2
【答案】C
【解析】A.过氧化钠放置在空气中,与空气中的水或二氧化碳反应生成氢氧化钠、氧气或碳酸钠、氧气,发生氧化还原反应而变质,A不符合题意;
B.金属钠与空气中的氧气反应生成氧化钠,属于氧化还原反应,B不符合题意;
C.碳酸氢钠与空气中的物质不反应,若温度高,可能部分受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,不是氧化还原反应,C符合题意;
D.过氧化氢在空气中分解生成水和氧气,属于氧化还原反应,D不符合题意;
故选C。
11.如图所示,两圆圈相交的部分表示圆圈内的物质相互发生的反应。已知Na、Na2O、Na2O2的物质的量都是0.1 mol,水的质量为100g。下列说法正确的是
A.反应③与反应①中生成的气体的质量相等
B.反应①的离子方程式为Na+2H2O=Na++2OH-+H2↑
C.反应③与反应①中水的作用不相同
D.①②③充分反应后恢复至室温,所得溶液中溶质的物质的量浓度从大到小为①>②>③
【答案】C
【解析】A.反应③为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,反应①为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,则0.1 mol Na、Na2O2与水反应生成的气体都为0.05mol,但质量不相等,A不正确;
B.反应①为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,B不正确;
C.反应③为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,反应①为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,反应③中水既不作氧化剂也不作还原剂,反应①中水作氧化剂,C正确;
D.①②③充分反应后恢复至室温,所得溶液中溶质都为NaOH,物质的量分别为0.1mol、0.2mol、0.2mol,①溶液的体积稍小,②、③溶液的体积相同,则溶质的物质的量浓度从大到小为②=③>①,D不正确;
故选C。
12.以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物。
下列分析正确的是
A.从煤油中取用钠只需小刀、滤纸和玻璃片
B.上述含钠的化合物加入含少量酚酞的水中,最终都会变成红色
C.反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给,常温下产生,转移电子
D.将相同质量的碳酸钠与碳酸氢钠分别加入足量稀盐酸中,前者产生的多
【答案】A
【解析】A.钠质软,保存在煤油中,从煤油中取用钠只需小刀、滤纸和玻璃片,A正确;
B.过氧化钠具有漂白性,加入含少量酚酞的水中,最终都会变成无色,B错误;
C.过氧化钠与水或二氧化碳反应生成氧气,因此反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给,常温下的物质的量不是1mol,无法计算转移电子数,C错误;
D.碳酸钠M=106 g/mol 碳酸氢钠M=84 g/mol,给出反应的离子方程式CO+ 2H+ =H2O + CO2;HCO + H+= H2O + CO2反应中C原子守恒,反应物中全部转化为CO2,在相同质量下,碳酸氢钠物质的量大于碳酸钠,碳酸氢钠生成的CO2多,D错误;
答案选A。
13.某铁矿石的有效成分是Fe2O3,用如图所示装置测该铁矿石有效成分的含量(杂质不参与反应),称取2.00g铁矿石于硬质玻璃管A中,充分反应后测得干燥管B增重1.32g,C增重0.10g,下列相关说法中错误的是
A.应先通一段时间CO,称量干燥管B后,再加热硬质玻璃管A
B.干燥管C的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入干燥管B
C.在硬质玻璃管A中发生的反应中,Fe2O3为氧化剂
D.铁矿石有效成分的质量分数为86.0%
【答案】D
【解析】A.因为硬质玻璃管内有空气,先通CO能排出O2、CO2和水蒸气,防止干扰实验结果及出现安全事故,A项正确;
A.没有干燥管C,空气中的CO2和水蒸气会进入干燥管B,导致干燥管B质量增加偏大,影响实验结果,B项正确;
A.根据反应,Fe2O3为氧化剂,C项正确;
A.干燥管B增重1.32g,即生成0.03mol CO2,根据方程式可知,铁矿石含有0.01mol Fe2O3,质量为1.6g,所以Fe2O3质量分数为=80.0%,D项错误;
故选D。
14.某混合物X由Fe2O3、Cu、SiO2三种物质组成,进行如图实验:
下列有关说法正确的是
A.由I可知Cu能与过量的盐酸发生置换反应
B.蓝色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+,可能含有Fe3+
C.原混合物X中含Fe2O3的质量是4.48g,SiO2的质量为3.0g
D.将I和II的顺序互换,不影响实验最后残留固体的质量
【答案】D
【分析】由4.92g固体溶于过量氢氧化钠溶液、过滤得到1.92g固体可知,向混合物X中加入过量盐酸,氧化铁完全溶于盐酸得到氯化铁,氯化铁溶液完全与铜反应得到过量盐酸、氯化亚铁和氯化铜蓝色混合溶液,4.92g固体为铜和二氧化硅的混合物,1.92g固体为未反应的铜,二氧化硅的质量为4.92g—1.92g=3.0g,则混合物X中氧化铁和铜的质量为9.4g—3.0g=6.4g,混合物X中氧化铁的物质的量为xmol、铜的物质的量为ymol,由X中氧化铁和铜的质量可得:160x+64y=6.4①,由方程式Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+═2Fe2++Cu2+可得:64y—64x=1.92②,解联立方程式可得x=0.02、y=0.05。
【解析】A.铜是不活泼金属,不能与过量的盐酸发生置换反应,故A错误;
B.由分析可知,蓝色溶液中一定含有铜离子、亚铁离子,一定不含有铁离子,故B错误;
C.由分析可知,氧化铁的物质的量为0.2mol,质量为0.2mol×160g/mol=3.2g,故C错误;
D.若将I和II的顺序互换,向混合物X中加入过量氢氧化钠溶液,二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,过滤得到6.4g氧化铁和铜固体混合物,向固体混合物中加入过量的盐酸,氧化铁完全溶于盐酸得到氯化铁,氯化铁溶液完全与铜反应得到1.92g铜,所以将I和II的顺序互换,不影响实验最后残留固体的质量,故D正确;
故选D。
15.钠元素在自然界都以化合物的形式存在。
(1)过氧化钠中氧元素的化合价为_____价,焰色试验为_____色。
(2)利用如图比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,则物质甲的化学式为_____。
(3)若要除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠,发生反应的化学方程式为_____。
【答案】(1) -1 黄色
(2)NaHCO3
(3)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
【解析】(1)过氧化钠中,钠为+1价,依据化合物中各元素化合价代数和为0可知,氧元素化合价为-1价;钠元素的焰色为黄色。
(2)大试管温度更高,小试管温度低于大试管,碳酸氢钠放在小试管中,更能说明碳酸氢钠稳定性弱于碳酸钠,则物质甲的化学式为:NaHCO3。
(3)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和水、二氧化碳,化学方程式为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
16.钠及其化合物有如下转化关系,请按要求填空:
(1)实验室中金属钠通常保存在_______中。金属钠与水反应的化学方程式是_______。
(2)Na2O2是_______色的固体,利用Na2O2能与CO2反应生成氧气这一性质,常用于潜水艇中做_______,有关反应的化学方程式为: _______。
(3)用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中。当滴到最后一滴时红色突然褪去。产生上述现象的原因可能有两种(简要文字说明):
①可能是由于_______;
②可能是由于_______。
【答案】(1) 煤油 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(2) 淡黄 供养剂 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
(3) 新制的饱和氯水中含有HClO,具有漂白性,将红色漂白; 新制的饱和氯水中含有HCl,具有酸性,能将NaOH中和,从而使溶液褪色;
【解析】(1)钠容易与空气中的氧气及水反应导致变质,因此要密封保存。为隔绝空气,结合钠的密度比煤油大,与煤油不能反应的性质,在实验室中金属钠通常保存在煤油中;一小块金属钠投入水中,与水反应产生NaOH、H2,二者反应的化学方程式是2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
(2)Na2O2是淡黄色的固体, Na2O2能与H2O、CO2反应生成氧气,所以常用于潜水艇中做为供养剂,发生反应的化学方程式是:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;
(3)新制氯水中存在化学平衡:Cl2+H2OHCl+HClO,含有HClO、HCl电离产生H+,使溶液显酸性,可以中和NaOH溶液,从而使酚酞溶液褪色;溶液中含有HClO具有强氧化性,又会将红色物质氧化为无色。故可能是新制的饱和氯水中含有HClO,具有漂白性,将红色漂白;也可能是新制的饱和氯水中含有HCl,具有酸性,能将NaOH中和,从而使溶液褪色。
17.A、B、C是中学化学中常见的三种物质,它们之间的相互转化关系如下(部分反应条件及产物略去):
(1)若A是一种金属C是淡黄色固体,则B的化学式为______;A→C反应的化学方程式为______;写出C的一种用途______(用化学方程式表示)。
(2)若A是一种非金属,其常见单质为黑色固体,C是最主要的温室气体,则C的分子式为______,电子式为______。B→C反应的化学方程式为______。A和C是否能反应?______(填“能”或“不能”),若能,写出反应的化学方程式:______(若不能,此空不填)。
【答案】(1) Na2O 2Na+O2Na2O2 2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
(2) CO2 2CO+O22CO2 能 C+CO22CO
【分析】(1)A是一种金属,C是淡黄色固体,则A为Na,B为Na2O ,C为Na2O2;(2)A是一种非金属,其单质为黑色固体,C是最主要的温室气体,则A为C,B为CO,C为CO2。
【解析】(1)由分析可知B为Na2O;Na在氧气中燃烧生成,则A→C反应的化学方程式为2Na+O2Na2O2;C为,可以在呼吸面具和潜水艇里作为供氧剂,化学方程式为2+2H2O=4NaOH+O2↑、2+2CO2=2Na2CO3+O2↑;
(2)由分析可知C的分子式为CO2,其电子式为;CO在O2中燃烧生成CO2,则B→C反应的化学方程式为2CO+O22CO2;C能和CO2发生归中反应生成CO,所以 A和C反应的化学方程式为: C+CO22CO。
题组C 培优拔尖练
18.某实验小组通过如图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法中正确的是
A.②中的大量气泡的主要成分是氢气
B.③中溶液变红,说明有酸性物质生成
C.④中现象可能是由于溶液中含有漂白性物质造成的
D.⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
【答案】C
【解析】A.过氧化钠与水反应生成NaOH和氧气,则②中大量气泡的主要成分是氧气,选项A错误;
B.酚酞遇到碱显红色,③中溶液变红,说明有碱性物质生成,选项B错误;
C.④中红色褪去,应该是由溶液中的具有强氧化性、漂白性物质氧化酚酞致酚酞变质导致,选项C正确;
D.⑤中加入MnO2产生较多气泡,说明溶液中存在H2O2,MnO2的主要作用是作催化剂,选项D错误;
答案选C。
19.下列反应的离子方程式正确的是
A.Fe2O3溶于氢碘酸:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
B.铝和氢氧化钠溶液反应:Al+3OH-=Al(OH)3↓
C.向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液:+2H+=SO2↑+H2O
D.NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液:+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O
【答案】D
【解析】A.Fe2O3溶于氢碘酸:Fe2O3+2I-+6H+=2Fe2++3H2O+I2,A错误;
B.铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸根:2Al+2H2O+2OH-=2AlO+3H2↑,B错误;
C.向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液,亚硫酸根被氧化为硫酸根:2NO+3+2H+=2NO↑+3SO+H2O,C错误;
D.NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液生成碳酸钡沉淀:+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O,D正确;
答案选D。
20.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中,加入100 mL 1 mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况下)的气体。所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现,混合物中铁元素的质量分数为
A.81.4% B.77.8% C.68.6% D.无法计算
【答案】A
【解析】Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸生成氢气和水,根据氢元素守恒,生成水的物质的量为(0.1L×1mol/L-×2)÷2=0.04 mol,即Fe、FeO、Fe2O3的混合物中氧元素的物质的量是0.04 mol;所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现,说明溶质是氯化亚铁,n(FeCl2)= 0.1L×1mol/L÷2=0.05 mol,即铁元素0.05 mol,混合物中铁元素的质量分数是×100%=81.4%,故A正确。
点睛:
对于复杂的化学计算,可以利用关系式根据元素守恒进行,盐酸与Fe、FeO、Fe2O3的混合物反应过程中氯元素守恒 ,得关系式2HCl ~ FeCl2,根据盐酸的物质的量可知氯化亚铁的物质的量。
21.向一定量Fe和Fe2O3的混合物中加入500mL一定浓度的稀硝酸恰好使混合物溶解,同时可得到标准状况下2.24L NO气体。向所得到的溶液中再加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,得到11.2g铁单质。则原稀硝酸的物质的量浓度为
A.1mol/L B.1.5mol/L C.2mol/L D.无法计算
【答案】A
【解析】向一定量Fe和Fe2O3的混合物中加入500mL一定浓度的稀硝酸恰好使混合物溶解,同时可得到标准状况下2.24L NO气体。向所得到的溶液中再加入KSCN溶液,无红色出现,说明产物是Fe(NO3)2。用足量的H2在加热条件下还原相同质量的Fe和Fe2O3的混合物,得到11.2g铁单质,则Fe和Fe2O3的混合物中Fe元素的物质的量为0.2mol;则反应后的溶液中含有0.2molFe(NO3)2,根据氮元素守恒,500mL一定浓度的稀硝酸中含HNO3的物质的量为0.2mol×2+=0.5mol;原稀硝酸的物质的量浓度为,选A。
22.某课外活动小组为了研究“干燥的CO2不能与Na2O2反应”和“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,设计了如下实验装置:
(1)如图装置,在干燥管中装入Na2O2后,打开活塞加入稀硫酸,生成CO2。打开K1,关闭K2,加热铜丝,目的是_________,X是_________。实验观察到铜丝未变化,则得出结论_________。
(2)若打开K2,关闭K1,出现_________现象可证明有水时CO2与Na2O2反应产生了O2。
(3)根据以上的实验结论,写出生成O2及O2与Cu反应的化学方程式:_________,_________。
【答案】(1) 防止水蒸气进入干燥的Na2O2中,影响实验结果 浓硫酸 无水时CO2与Na2O2不发生反应
(2)红色铜丝变黑色
(3) 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2 2Cu+O22CuO
【分析】稀硫酸与Na2CO3反应生成CO2,若打开K1,关闭K2,生成的CO2通过干燥剂后,CO2中不含水蒸气,若打开K2,关闭K1,生成的二氧化碳中含有水蒸气,再通过加热铜丝验证实验。
【解析】(1)在干燥管中装入Na2O2后,打开活塞加入稀硫酸,生成CO2。打开K1,关闭K2,反应生成CO2,通过干燥剂后,CO2中不含水蒸气,CO2与Na2O2未发生反应,说明无水存在时,CO2与Na2O2不会产生O2。X为浓硫酸,操作的目的是干燥CO2,防止水蒸气影响实验结果,故答案为:防止水蒸气进入干燥的Na2O2中,影响实验结果;浓硫酸;无水时CO2与Na2O2不发生反应;
(2)若打开K2,关闭K1,生成的二氧化碳中含有水蒸气,若出现铜丝由红色变黑色,证明有O2产生,O2与Cu反应生成黑色CuO,可证明有水时才能使CO2与Na2O2反应,故答案为:红色铜丝变黑色;
(3)根据上述分析,二氧化碳与过氧化钠反应生成O2,反应的化学方程式为2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,O2与Cu反应的化学方程式为2Cu+O22CuO,故答案为:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,2Cu+O22CuO。
23.物质类别、物质所含核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本角度。
(1)向粉末中滴入几滴水,有大量气泡生成,该反应的化学方程式为_______,该反应中氧化剂是_______(填化学式,下同),还原剂是_______。
(2)铁锈的主要成分是氧化铁,从物质类别来看,它属于_______(填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”);用稀盐酸除去铁锈的反应属于_______(填四大基本反应类型之一)。
(3)已知铁元素的常见化合价有0、、,根据铁元素的常见化合价可以预测氧化铁具有_______,试写岀一个氧化铁表现该性质的化学方程式:_______。
(4)是一种酸性氧化物,类似的性质。试写出过量的与溶液反应的离子方程式:_______。
(5)从硫元素的价态分析可知具有还原性,在溶液中可被氧化为高价态的。写出将通入氯水中发生反应的主要离子方程式:_______。
【答案】(1) 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O2 Na2O2
(2) 碱性氧化物 复分解反应
(3) 氧化性
(4)
(5)
【解析】(1)与水反应生成NaOH和氧气,该反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,Na2O2中O为-1价,氧元素发生歧化反应,该反应中氧化剂是Na2O2,还原剂是Na2O2;
(2)氧化铁能与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物;用稀盐酸除去铁锈的反应方程式为Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,属于复分解反应;
(3)氧化铁中铁元素为+3价,具有氧化性,可与还原性物质CO反应生成Fe和二氧化碳,反应的化学方程式:;
(4)过量的与溶液反应生成NaHSO3,反应的离子方程式为:;
(5)通入氯水中发生反应生成和Cl-,反应的主要离子方程式:。
24.(Ⅰ)把15.6gNa2O2放入100mL水中,充分反应后,计算:
(1)生成O2在标准状况的体积___________mL;
(2)反应后所得NaOH的物质的量浓度___________。(反应前后溶液体积变化忽略不计)。
(Ⅱ)把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中,直到铁片完全溶解,经检验该溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为4:1。
(3)检验该溶液中无Fe3+的方法及现象____________。
(4)则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为___________。
(5)若原混合物中铁元素的总物质的量为6mol,则反应中生成H2的为_______L(标准状况)。
【答案】(1)2240
(2)4mol/L
(3)取少量原溶液于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红色
(4)1:2
(5)33.6
【解析】(1)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,n(Na2O2)==0.2mol,V(O2)==2240mL。答案为:2240;
(2)n(NaOH)=2n(Na2O2)=0.4mol,c(NaOH)== 4mol/L。答案为:4mol/L;
(3)检验溶液中无Fe3+,常使用硫氰化钾溶液,具体方法及现象为:取少量原溶液于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红色。答案为:取少量原溶液于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红色;
(4)把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中,直到铁片完全溶解,经检验该溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为4:1,则发生总反应的离子方程式为Fe2O3+2Fe+8H+=4Fe2++H2↑+3H2O,则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为1:2。答案为:1:2;
(5)若原混合物中铁元素的总物质的量为6mol,则反应中生成H2的为=33.6L。答案为:33.6。
【点睛】计算时,为简化过程,可利用终态法求解。
25.2021年10月16日,神舟十三号载人飞船顺利进入预定轨道。飞船的轨道舱内安装盛有颗粒的装置,为宇航员供氧。某兴趣小组利用下列装置(夹持仪器省略),用金属钠和空气来制备(不考虑空气中与Na反应)。
(1)若规定气流的方向为从左到右,各仪器连接的接口顺序(每个装置只用一次)是:空气→_______→_______→_______→_______→_______→_______→c→d(填字母)。_______
(2)装置Ⅱ的仪器作用是_______。
(3)Ⅳ中反应的离子方程式为_______,若没有装置Ⅳ可能导致生成的中含有_______(填化学式)。
(4)该小组同学称取ag所制备的样品,利用下列装置测定样品的纯度(夹持仪器省略)。
①有同学提出该实验装置存在缺陷,应该在A、B装置之间增加一个盛有饱和溶液的洗气瓶,该同学这样做的目的是_______,该同学想法是否必要?_______(填“是”或“否”),理由是_______。
②读出量筒内水的体积后,折算成标准状况下的体积为VmL,计算样品中的质量分数约为_______%。
【答案】(1)空气→h→g→f→e→a(b)→b(a)→c→d
(2)防止空气中的H2O(g)和CO2进入装置I
(3) CO2+2OH−=CO+H2O
(4) 除去CO2气体中混有的HCl气体 否 从A装置出来的气体有H2O(g)、CO2和HCl,三者与Na2O2反应均生成O2,且为2Na2O2~O2,故HCl的存在不影响纯度的测定
【分析】利用空气和金属钠反应制备过氧化钠,需要把空气中的二氧化碳和水蒸气除去,且还要防止空气中的二氧化碳、水蒸气和过氧化钠反应;测定样品纯度时装置A制备二氧化碳,装置B中过氧化钠和二氧化碳、挥发出的氯化氢以及水蒸气反应生成氧气,装置C除去剩余的二氧化碳,最后利用排水法测量氧气的体积,据此解答。
【解析】(1)空气中的二氧化碳和水蒸气会干扰过氧化钠的制备,需要除去,最后还需要防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置Ⅰ中,则若规定气流的方向为从左到右,各仪器连接的接口顺序是:空气→h→g→f→e→a(b)→b(a)→c→d;
(2)装置II的作用是防止空气中的H2O(g)和CO2进入装置I;
(3)装置Ⅳ中二氧化碳气体被氢氧化钠溶液吸收,反应的离子方程式为CO2+2OH−=+H2O;若没有装置Ⅳ,生成的过氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠,则可能导致生成的Na2O2中含有Na2CO3;
(4)①A、B装置之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,目的为除去CO2气体中混有的HCl气体;由于从A装置出来的气体有CO2、H2O(g)、HCl,三者与Na2O2反应均生成O2,且为2Na2O2∼O2,故HCl的存在不影响纯度的测定;
②读出量筒内水的体积后,折算成标准状况下O2的体积为VmL,氧气的物质的量是mol,根据2Na2O2∼O2可知过氧化钠的物质的量是mol,则样品中Na2O2的质量分数约为×100%=%。
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