内容正文:
跟踪练(8) 钠及其化合物 碱金属
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列有关钠及其化合物的性质与用途的对应关系错误的是 ( )
A.NaHCO3受热易分解,可用于治疗胃酸过多症
B.Na2O2可吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
C.Na2CO3溶液呈碱性,常用热的纯碱溶液去除物品表面的油污
D.钠钾合金常温下呈液态,导热性好,可用作核反应堆的传热介质
A 解析:胃酸的主要成分是盐酸,NaHCO3可与盐酸反应,故常用于治疗胃酸过多症,与NaHCO3的热稳定性无关。
2.用下列装置或操作进行相应实验,能达到实验目的的是 ( )
实验目的
装置或操作
A
探究Na和水反应是否放热
B
检验化合物中是否含钾元素
C
比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性
D
制备氢氧化铁胶体
A 解析:大试管中密封了一定量的空气,Na与水反应放出热量使密封空气受热膨胀,压强增大,U形管中红墨水左侧液面下降,右侧液面升高,能达到预期目的;检验化合物中是否含有钾元素,要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色;比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性时,酒精灯直接加热的大试管温度高,小试管温度低,要把NaHCO3放在小试管中,Na2CO3放在大试管中;FeCl3饱和溶液与NaOH溶液混合,发生复分解反应生成Fe(OH)3沉淀,得不到胶体。
3.以不同类别物质间的转化为线索(见下图),认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是 ( )
A.反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B.反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3
C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D.上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
B 解析:反应③NaOH与CO2反应生成Na2CO3和H2O,说明CO2是酸性氧化物;反应④NaHCO3受热分解生成Na2CO3,说明Na2CO3的稳定性比NaHCO3强;反应⑤⑥中Na2O2与CO2、H2O反应均产生O2,故可用于潜水艇中氧气的供给;④是分解反应,①是化合反应,②是置换反应。
4.实验室模拟以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠的过程如下图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.300 ℃加热所用仪器为坩埚
B.通过抽滤操作可快速达到固液分离的目的
C.晶体A是碳酸钠,30~35 ℃时碳酸钠的溶解度最小
D.可以先通足量氨气,再通过量CO2代替碳酸氢铵粉末
C 解析:300 ℃时,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,加热所用仪器为坩埚;抽滤也称为减压过滤,利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低,可快速达到固液分离的目的;晶体A是碳酸氢钠;根据侯氏制碱法原理知,向饱和食盐水中先通入过量氨气,再通入二氧化碳可制得NaHCO3。
5.联合制碱法的工业流程如下图所示。
下列说法错误的是 ( )
A.该工艺流程中发生了复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应
B.应该先向饱和食盐水中通入过量CO2,再通入NH3
C.滤渣的主要成分为NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
D.最终所得母液可循环利用
B 解析:联合制碱法工艺流程中发生的反应主要有:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+ CO2↑+H2O,涉及复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应;因CO2在水中的溶解度小,NH3易溶于水,故应该先向饱和食盐水中通入过量NH3,再通入CO2;碳酸氢钠的溶解度较小,滤渣的主要成分是NaHCO3,则在相同温度下碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠的溶解度;向滤液中加入食盐并通入氨气,通过降温结晶析出氯化铵,所得母液为氯化钠溶液,可循环利用。
6.(2024·广西西部高三上学期联考)为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量,某同学设计如下实验:取一定质量的混合物,通过测量反应前后②和③装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是 ( )
A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰
B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
C.若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气,停止加热后需继续通入一段时间的空气
C 解析:装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②用于吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③用于吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,可以使用碱石灰。实验前必须将装置中的水蒸气和CO2排净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止。若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水蒸气的质量,使测得的Na2CO3·10H2O的含量偏高,NaCl的含量偏低。实验过程中一直通入空气,停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收。
7.某固体混合物由Na2CO3和NaHCO3两种物质组成,将其分成X、Y两等份。标准状况下,X溶于足量盐酸,生成CO2的体积为V1 L;Y充分加热、冷却后再溶于足量盐酸,生成CO2的体积为V2 L。下列说法正确的是 ( )
A.加热,蒸干X与足量盐酸反应后的溶液,可得固体 g
B.Y充分加热,固体质量减少 g
C.X、Y消耗HCl的物质的量之比为2∶1
D.混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为
D 解析:涉及反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。假设每份混合物中碳酸氢钠的物质的量为x mol,碳酸钠的物质的量为y mol,则有x+y=,+y=,联立两式解得x=2×,y=,则碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为;蒸干X与盐酸反应后的溶液得到的是氯化钠,根据上述化学方程式分析,氯化钠与二氧化碳的物质的量的关系不确定;碳酸氢钠受热分解,减少的质量为水和二氧化碳的质量;两个过程最后都得到氯化钠,根据原子守恒分析,X、Y消耗HCl的物质的量之比为1∶1。
二、非选择题
8.实验室有NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3固体组成的混合物,某研究性学习小组的同学设计了下图所示的实验装置,通过测量反应产生的CO2和H2O的质量,确定该混合物中各组分的质量分数。
(1)实验步骤:
①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后,首先进行的操作是________________________________________________________________________。
②称取样品,并将其放入硬质玻璃管中;称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。
③打开K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入空气数分钟,其目的是________________________________________________________________________。
④关闭K1、K2,打开K3,点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
⑤打开K1,缓缓鼓入空气数分钟,然后拆下装置,再次称量洗气瓶C和U形管D的质量。
(2)关于该实验方案,请回答下列问题。
①若加热反应后不鼓入空气,对测定结果的影响是______________________________。
②E处干燥管中盛放的药品是__________,其作用是 ____________________________。若实验中没有该装置,则会导致测得的NaHCO3的质量________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③若样品质量为w g,反应后装置C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g,则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为___________(用含w、m1、m2的代数式表示)。
答案:(1)①检查装置的气密性 ③除去装置中的二氧化碳和水蒸气 ④2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O
(2)①Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小,NaCl的质量分数测定结果偏大
②碱石灰 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果 偏大
③×100%
解析:(1)③装置中存在CO2和水蒸气,为避免对实验结果产生影响应先除去装置中的CO2和水蒸气。④由物质的性质可知,加热时该装置中发生的反应为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑、Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O。
(2)①加热后有部分CO2和水蒸气会残留在装置中,必须鼓入空气使其完全被吸收,若不鼓入空气,则会使测得的NaHCO3和Na2CO3·10H2O的质量分数偏小,NaCl的质量分数偏大。②装置E的目的是防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D,故干燥管中盛放的药品是碱石灰。若没有装置E,则会使测得的NaHCO3的质量偏大。③由题目信息可知,反应放出的CO2的质量为m2 g,根据反应2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,可计算出该反应中产生的水的质量为 g,从而计算出Na2CO3·10H2O分解产生的水的质量为(m1-) g,再根据Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O,计算出Na2CO3·10H2O的质量,最后计算出混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数。
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