内容正文:
第1章 认识化学科学
微专题(二) 钠、氯及其化合物间的转化关系
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[学科素养] 钠、氯及其化合物是中学化学的重要内容,通过对其性质的研究和探究,以及相关实验方案设计及实施,可以发展和提升学生宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识的学科素养。
1.钠及其化合物
重要反应的化学方程式如下:
(1)除去Na2CO3固体中的NaHCO3
2NaHCO3eq \o(=====,\s\up17(△))Na2CO3+H2O+CO2
(2)除去Na2CO3溶液中的NaHCO3
NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
(3)除去NaHCO3溶液中的Na2CO3
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
(4)Na2O2作为供氧剂的原理
2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑
(5)向NaOH溶液通入少量CO2
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
2.氯及其化合物
重要反应的化学方程式如下:
(1)Fe和Cl2反应
2Fe+3Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2FeCl3
(2)将Cl2通入水中
Cl2+H2O===HCl+HClO
(3)HClO见光分解
2HClOeq \o(=====,\s\up17(光照))2HCl+O2↑
(4)漂白粉的制备
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(5)84消毒液的制备
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
(6)将少量CO2气体通入Ca(ClO)2溶液中
CO2+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO
1.下列转化关系不能通过一步反应实现的是( )
A.Cl2―→FeCl2
B.Na―→Na2O
C.Na2O2―→NaOH
D.HClO―→HCl
解析 氯气与铁反应生成氯化铁,Cl2―→FeCl2不能通过一步反应得到,A符合题意;钠与氧气常温下反应生成氧化钠,Na―→Na2O能通过一步反应实现,B不符合题意;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,Na2O2―→NaOH能通过一步反应实现,C不符合题意;少量二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,HClO―→HCl能通过一步反应实现,D不符合题意。
答案 A
2.已知A是一种金属单质,B显淡黄色,其转化关系如下图所示,则以下说法错误的是( )
A.化合物B中阴阳离子个数比为1∶2
B.少量金属A保存在煤油中
C.D溶液呈碱性,溶质的俗名为苏打
D.C固体受热不易分解
解析 B显淡黄色,则B为Na2O2,A为Na;B与二氧化碳反应得到C,则C为碳酸钠;B与水反应生成D,则D为氢氧化钠。化合B为Na2O2,其由一个过氧根离子和两个钠离子构成,阴、阳离子个数比为1∶2,A正确;金属A为Na,可以保存在煤油中,B正确;D的溶液是氢氧化钠溶液,氢氧化钠俗名烧碱,C错误;C是碳酸钠,受热不分解,D正确。
答案 C
3.纯碱和小苏打都是白色晶体,在日常生活中很常见。若要在家中将它们区分开来,下面的方法中可行的是( )
A.分别放在炒锅中加热,观察是否有残留物
B.分别向纯碱溶液和小苏打溶液中加入食盐水
C.分别向纯碱溶液和小苏打溶液中加入石灰水
D.在水杯中各盛相同质量的样品,分别加入等体积的白醋,观察反应的剧烈程度
解析 NaHCO3不稳定,受热易分解:2NaHCO3eq \o(=====,\s\up17(△))Na2CO3+CO2↑+H2O,但分解后仍有固体剩余,Na2CO3稳定性好,不分解,A错误;Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与NaCl溶液均不反应,B错误;澄清石灰水与NaHCO3、Na2CO3溶液均能生成白色沉淀,C错误;NaHCO3与Na2CO3分别与白醋反应,反应较剧烈的是NaHCO3,D正确。
答案 D
4.(2024·山东滕州期中)用下图所示装置制备氯化铜并探究氯气的某些性质,下列说法错误的是( )
A.加热之前应通入干燥的氯气排出装置中的空气
B.空试管没有用处,可以去掉
C.持续通入氯气后紫色石蕊溶液先变红后褪色
D.为防止氯气污染环境,实验装置末端处应连接一个尾气处理装置
解析 氯气和铜加热反应生成氯化铜,氯气和水反应生成HCl和次氯酸,通入紫色石蕊溶液先变红后褪色,氯气与硝酸银溶液反应生成氯化银沉淀。为了防止空气中的O2与Cu反应,加热之前应通入干燥的氯气排出装置内的空气,A正确;加热时试管内的气压不稳定,空试管能防止液体倒吸入装有铜粉的硬质玻璃管中,B错误;氯气与水反应生成HCl和HClO,盐酸和次氯酸具有酸性,紫色石蕊溶液先变红,HClO有漂白性,持续通入后石蕊溶液又褪色,C正确;氯气是有毒气体,能与碱液反应被吸收,为防止氯气污染环境,实验装置末端处应连接一个盛有NaOH溶液的尾气处理装置,D正确。
答案 B
5.现有A、B、C、D、E、F、G、H、M九种物质,其中A为淡黄色粉末,B为日常生活中最常见的无色无味液体,E为无色气体单质,F的水溶液与石灰水混合可得D的溶液,G为黄绿色气体单质,H是“84”消毒液的有效成分,它们之间的相互转化关系如图所示,其他与题无关的生成物均已略去。
请回答下列问题:
(1)写出H的化学式________,C的化学式________。
(2)化合物A中非金属元素的化合价是________,物质M的名称是________。
(3)写出相关化学方程式:
①A+C:_____________________________________________________;
②M→E:_____________________________________________________。
解析 A为淡黄色粉末,A是过氧化钠。B为日常生活中最常见的无色无味液体,B是水,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,E为无色气体单质,E是氧气,D是氢氧化钠。G为黄绿色气体单质,H是漂白液的有效成分,G是氯气,H是次氯酸钠。次氯酸钠溶液吸收二氧化碳生成M是次氯酸,次氯酸见光分解生成氧气和氯化氢。F的水溶液与石灰水混合可得D的溶液,F是碳酸钠,因此C是二氧化碳,据此分析解题。
答案 (1)NaClO CO2 (2)-1 次氯酸
(3)①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ②2HClOeq \o(=====,\s\up17(光照))2HCl+O2↑
6.(2025·山东烟台月考)将一定量的CO2气体通入2 L未知浓度的NaOH溶液中,在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的气体与HCl的物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发),下列说法正确的是( )
A.Oa段发生的反应:NaOH+HCl===NaCl+H2O
B.O点溶液中所含溶质的化学式为NaHCO3、Na2CO3
C.通入CO2,在标准状况下的体积为4.48 L
D.原NaOH溶液的溶质的物质的量为5 mol
解析 Na2CO3与盐酸的反应分步进行:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl,说明O点溶质为NaOH、Na2CO3;则Oa段发生反应为NaOH+HCl===NaCl+H2O、Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl;ab段开始生成二氧化碳气体,发生反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑;加入5 mol HCl后气体的物质的量不再变化,据此分析解题。由分析可知,Oa段发生的反应为NaOH+HCl===NaCl+H2O、Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,A错误;由分析可知,O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na2CO3,B错误;由图可知,a点时开始生成气体,故发
生反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,至生成二氧化碳体积最大时,该阶段消耗的HCl的物质的量为2 mol,由方程式可知产生二氧化碳的物质的量为2 mol,生成的二氧化碳的物质的量等于开始通入的二氧化碳的物质的量,故开始通入的二氧化碳的体积为2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L,C错误;加入5 mol HCl生成二氧化碳体积最大,此时溶液中溶质为NaCl,根据氯离子守恒有n(NaCl)=n(HCl),根据钠离子守恒有n(NaOH)=n(NaCl),故n(NaOH)=n(HCl)=5 mol,原NaOH溶液的物质的量为5 mol,D正确。
答案 D
7.某研究性学习小组欲探究氯气的化学性质,设计如图所示的实验装置。
已知:该装置气密性良好;铜粉放在耐高温托盘内(防止硬质玻璃管炸裂)。
请回答下列问题:
(1)为防止铜与空气中的氧气反应,在加热之前应该进行的操作为_______。
(2)当观察到AgNO3溶液中出现白色沉淀时,点燃酒精灯加热;写出AgNO3溶液中生成白色沉淀的化学方程式:______________________________________
___________________________________________________________________。
(3)硬质玻璃管中的反应现象为____________,反应的化学方程式为______________。
(4)装置中空试管的作用是_________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)烧杯中氢氧化钠溶液的作用是____________________________________
___________________________________________________________________,发生反应的化学方程式为________________。
解析 (1)为防止铜与空气中的氧气反应,在加热之前应该进行的操作为通入氯气排尽装置中的空气。
(2)氯气溶于水生成盐酸和次氯酸,盐酸能与银离子反应生成白色沉淀氯化银,反应的化学方程式为Cl2+H2O===HCl+HClO、HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3。
(3)干燥的氯气与铜粉在高温下剧烈反应生成氯化铜,产生棕黄色的烟,化学方程式为Cu+Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))CuCl2。
(4)空试管的作用是防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,使试管炸裂。
(5)氢氧化钠溶液可吸收尾气中的氯气,防止污染空气,发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
答案 (1)通入氯气排尽装置中的空气
(2)Cl2+H2O===HCl+HClO、HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
(3)剧烈反应,产生棕黄色的烟 Cu+Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))CuCl2
(4)防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,使硬质玻璃管炸裂
(5)吸收尾气中的氯气,防止污染空气 Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
$$