内容正文:
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
高考模拟练
应用实践
1.[2026江西“三新”协同教研共同体联考]浙江大学开发的新型ZU系列MOFs吸附剂,在保持MOFs骨架结构不变的前提下,通过精细调控局部孔化学环境,引入路易斯碱性位点以增强对CO2的酸碱作用,同时维持对C2H6的选择性捕获,实现对CO2与C2H6的协同吸附,从而实现一步高效纯化乙烯(C2H4)。已知:同温同压下,气体扩散速率与相对分子质量之间的定量关系为=;标准状况下,C2H4、C2H6均为气体。下列叙述正确的是 ( )
A.将含有CO2(约5%)和C2H6(约4%)的乙烯粗品通过该MOFs吸附剂,得到的气体平均相对分子质量减小
B.标准状况下,等体积的CO2、C2H4、C2H6含原子数之比为1∶1∶1
C.同温同压下,气体扩散速率:CO2>C2H6>C2H4
D.等质量的CO2和C2H6,C2H6的体积大于CO2
2.[2026山东济南第一中学学情检测]某种天然碱的化学式为aNa2CO3·bNaHCO3·cH2O,取一定质量该天然碱溶于水,逐滴加入稀盐酸,溶液中的NaHCO3的物质的量与加入HCl的物质的量关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.a∶b=2∶1
B.C点发生的离子反应是C+2H+ CO2↑+H2O
C.若D点溶液的体积是2 L,则D点溶液中c(Na+)=2.5 mol/L
D.E点溶液中n(Na+)∶n(Cl-)=1∶1
3.[2026福建龙岩期中]Na2O2是常用的强氧化剂,H2是常用的还原剂。某学习小组以Na2O2能否与H2反应为目标开展研究,下列说法正确的是 ( )
A.装置A气密性检查方法:直接向长颈漏斗中加水,若长颈漏斗中液面与试管中液面高度相同,说明气密性良好
B.装置B中盛装无水氯化钙,目的是除去装置A中挥发出来的少量水蒸气
C.装置C中固体若由淡黄色变为白色,推测产物可能为NaOH
D.若装置D中无水硫酸铜变蓝,可以说明Na2O2与H2反应有水生成
4.[2025湖北教改联盟期中联考]卤素互化物一般可由卤素单质直接化合制得。如三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点为33 ℃,沸点为73 ℃,遇水易反应。实验室可用如图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl2 2ICl3。下列说法不正确的是 ( )
A.利用装置甲选用药品二氧化锰和浓盐酸不能制得氯气
B.装置乙中长颈漏斗内液面上升说明装置丙可能发生堵塞
C.装置丙中的药品可用碱石灰或浓硫酸替代
D.装置戊中碱石灰的作用是吸收尾气Cl2并防止空气中的水蒸气进入装置丁
5.[2026黑龙江大庆期中]已知:将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且的值与温度有关。当n(KOH)=a mol时,下列有关说法错误的是 ( )
A.若某温度下,反应后=11,则溶液中=
B.不同温度下,参加反应的氯气的物质的量一定等于0.5a mol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne的范围:a mol≤ne≤a mol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为0.2a mol
6.[2025湖南常德期中]有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如图所示的实验装置,通过测量反应产生的CO2和H2O的质量,来确定该混合物中各组分的质量分数。
(1)实验步骤:
①按图(部分夹持仪器未画出)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打开弹簧夹K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入氮气数分钟,其目的是 。
④关闭弹簧夹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Na2CO3·10H2O Na2CO3+10H2O、 。
⑤打开弹簧夹K1,缓缓鼓入氮气数分钟,然后拆下装置,再次称量洗气瓶C的质量和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氮气,会分别导致Na2CO3·10H2O、NaHCO3、NaCl的质量分数测定结果 、 、 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
②E中盛放的药品是碱石灰,其作用是 ,如果实验中没有该装置,则会导致NaHCO3的质量分数测定结果
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③若样品质量为20 g,反应后C、D装置增加的质量分别为2.7 g、2.2 g,则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为 。
7.[2026山东省实验中学期中]三个实验小组同学欲测定101 kPa、298 K下的气体摩尔体积。
Ⅰ.第一实验小组同学用如图所示简易装置测定。塑料注射器活塞摩擦力大,玻璃注射器活塞摩擦力小,可忽略不计。已知:H2O2分解是放热反应。
实验步骤:
①检查装置的气密性后,向10 mL注射器筒中加入少量二氧化锰颗粒(固体体积忽略不计);
②打开止水夹,将20 mL玻璃注射器活塞推到0刻度处,关闭止水夹;
③缓缓推动5 mL塑料注射器活塞,向10 mL注射器筒内注入1 mL 3%双氧水(密度约为1.13 g·cm-3);
④充分反应后……读取玻璃注射器中的气体体积为12.3 mL。
回答下列问题:
(1)步骤①中加入少量二氧化锰就能达到实验目的,其原因是 ,产生氧气的物质的量为
mol(保留2位有效数字)。
(2)步骤④中省略的操作为 ,由实验可得101 kPa、298 K下气体摩尔体积为 (保留3位有效数字)。
(3)第二实验小组使用这套实验装置,重复实验步骤①②③④,读取玻璃注射器中的气体体积为13.2 mL。然后固定塑料注射器活塞,把玻璃注射器活塞推到6.0 mL处,此时装置内气体的压强为 kPa(保留3位有效数字)。若10 mL注射器筒中不再产生气泡,立即读取玻璃注射器中的气体体积,则测定的101 kPa、298 K下的气体摩尔体积 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
Ⅱ.第三实验小组设计的简易实验装置如图所示:
该实验的主要操作步骤如下:
①用已知浓度的浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸,需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、 ;
②用10 mL的量筒量取8.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸加入锥形瓶中;
③准确称取a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为 ;
④往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤反应结束后待体系温度恢复到298 K,读出量筒中水的体积为V mL。
请回答下列问题:
(4)补全操作步骤。步骤①: ,步骤③: 。
(5)读数时需要注意(至少写出两点): 。若忽略水蒸气影响,在该条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm= L·mol-1。
迁移创新
8.(创新题·新考法)[2026河北沧州月考]向100 mL 1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中滴加CuSO4溶液,溶液电导率、沉淀质量与CuSO4溶液体积的关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.M、N点对应的溶液电导率和组成都相同
B.上述硫酸铜溶液中c(CuSO4)=2 mol·L-1
C.W=8.275
D.b点对应的固体中含有0.075 mol BaSO4
答案与分层梯度式解析
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
高考模拟练
1.A CO2的相对分子质量为44,C2H6的相对分子质量是30,C2H4的相对分子质量是28,混合气体通过该MOFs吸附剂后CO2和C2H6被除去,所得气体的平均相对分子质量减小,A正确;相同条件下,等体积的气体的物质的量相同,等体积的CO2、C2H4、C2H6的原子数之比应该是3∶6∶8,B错误;根据同温同压下,=,相对分子质量越大,扩散速率越慢,所以气体扩散速率应该是CO2<C2H6<C2H4,C错误;没有指出气体所处的温度和压强,无法比较CO2和C2H6的体积,D错误。
2.B 依据题意,天然碱溶于水,逐滴加入稀盐酸,先发生反应①Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl;当Na2CO3消耗完后,继续加入稀盐酸,发生反应②NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O。结合题图可知,AB段发生反应①,消耗2 mol HCl,生成2 mol NaHCO3;BE段发生反应②,消耗3 mol HCl,则天然碱中a∶b=2∶1,A正确。BE段发生反应的离子方程式为HC+H+ CO2↑+H2O,B错误。溶液中Na+总物质的量为5 mol,当溶液体积为2 L时,溶液中钠离子的浓度为2.5 mol/L,C正确。E点溶液中的溶质为NaCl,则n(Na+)∶n(Cl-)=1∶1,D正确。
3.C 检查装置A的气密性可通过液差法,具体操作为:先关闭K1,向长颈漏斗中加水至漏斗中液面高于试管中液面,静置一段时间后,长颈漏斗中液面高于试管中液面且高度差保持不变,说明气密性良好,A错误;锌粒与稀盐酸反应生成H2,盐酸易挥发,装置B中盛装碱石灰,用于除去挥发出的HCl并干燥H2,B错误;装置C中固体若由淡黄色变为白色,推测Na2O2与H2共热反应可能生成NaOH,C正确;干燥管后面没有连接吸收空气中水蒸气的装置,装置D中无水硫酸铜变蓝不能说明反应有水生成,D错误。
4.C 二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气需加热,所以利用装置甲选用药品二氧化锰和浓盐酸不能制得氯气,A正确;装置丙发生堵塞时,装置乙内压强增大,长颈漏斗内液面上升,B正确;浓硫酸应用洗气瓶盛装,碱石灰可以吸收氯气,不能用来干燥氯气,C错误;装置戊中碱石灰的作用是吸收多余的Cl2,并防止空气中的水进入装置丁中,以防ICl3与水反应,D正确。
5.D 若某温度下,反应后=11,假设Cl-和ClO-的物质的量分别为11 mol和1 mol,根据反应中得失电子守恒,生成11 mol Cl-时得到电子11 mol,而生成1 mol ClO-只失去1 mol电子,所以生成Cl时要失去10 mol电子,因此n(Cl)==2 mol,则溶液中=,A正确。由Cl原子守恒可得:2n(Cl2)=n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3),由K原子守恒可得:n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3)=n(KOH)=a mol,则不同温度下,参加反应的氯气的物质的量n(Cl2)=0.5n(KOH)=0.5a mol,B正确。当n(KOH)=a mol时,若只生成KCl和KClO,氧化产物仅为KClO,转移电子最少,即发生反应:Cl2+2KOH KCl+KClO+H2O,此时生成的n(KCl)=n(KClO)=a mol,转移电子 mol;若只生成KCl和KClO3,氧化产物全部为KClO3,转移电子最多,即发生反应:3Cl2+6KOH 5KCl+KClO3+3H2O,此时生成的n(KCl)=a mol,n(KClO3)=a mol,转移电子a mol,产物中KClO3的最大理论产量为a mol,所以改变温度,反应中转移电子的物质的量ne满足关系:a mol≤ne≤a mol,C正确、D错误。
6.答案 (1)①检查装置气密性 ③除去装置中的CO2和水蒸气 ④2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
(2)①偏小 偏小 偏大 ②防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D 偏大 ③14.3%
解析 (1)①组装好实验装置后,首先进行的操作是检查装置气密性;③装置内有空气,空气中含有水蒸气和二氧化碳,会影响反应生成的水蒸气和二氧化碳质量的测定,所以打开弹簧夹K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入氮气数分钟,其目的是除去装置中的CO2和水蒸气;④装置B中发生反应的化学方程式为Na2CO3·10H2O Na2CO3+10H2O、2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。
(2)①加热后有部分CO2和水蒸气会残留在装置中,必须鼓入氮气使其完全被吸收,若不鼓入氮气,则测得的Na2CO3·10H2O、NaHCO3的质量分数偏小,NaCl的质量分数偏大;②E中盛放碱石灰,其作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D,如果实验中没有该装置,则会导致D中测得的气体的质量偏大,导致NaHCO3的质量分数偏大;③若样品质量为20 g,反应后C、D装置增加的质量分别为2.7 g、2.2 g,D装置测定的是CO2的质量,根据2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,碳酸氢钠分解产生的水的质量为×18 g/mol=0.9 g,故Na2CO3·10H2O分解产生水的质量为2.7 g-0.9 g=1.8 g,Na2CO3·10H2O的质量为××286 g/mol=2.86 g,质量分数为×100%=14.3%。
7.答案 (1)二氧化锰作催化剂,少量即可催化H2O2全部分解 5.0×10-4
(2)待体系温度恢复至298 K 22.6 L·mol-1
(3)149 偏大
(4)100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管 0.096
(5)恢复至298 K再读数;调整量筒高度,使量筒内液面与广口瓶中液面相平;读数时视线与凹液面最低处相平(写两点即可) 0.25V
解析 Ⅰ.题图装置是用于测定101 kPa、298 K下气体摩尔体积的简易实验装置,核心是利用H2O2在二氧化锰催化下分解生成氧气,通过测量氧气体积计算气体摩尔体积。5 mL塑料注射器用于盛装并向反应体系注入双氧水,其活塞摩擦力大;10 mL注射器筒作为反应容器,内置二氧化锰颗粒(催化剂),催化H2O2分解;20 mL玻璃注射器用于收集生成的氧气并测量其体积,因其活塞摩擦力小(可忽略),能更准确反映气体体积变化。因H2O2分解是放热反应,反应过程中体系温度会升高,而气体体积受温度影响较大,因此实验步骤④中“充分反应后”需等待装置冷却至298 K,再读取玻璃注射器中气体的体积,否则会因气体热膨胀导致体积测量误差偏大。
(1)二氧化锰作催化剂,少量即可催化H2O2全部分解,所以步骤①中加入少量二氧化锰就能达到实验目的;由题意可知向10 mL注射器筒内加入H2O2的物质的量为 mol≈9.97×10-4 mol,根据2H2O2 2H2O+O2↑可得n(O2)=0.5n(H2O2)≈5.0×10-4 mol。
(2)由于H2O2分解是放热反应,且温度会影响气体的体积,故应待体系温度恢复至298 K后再读取气体的体积;向10 mL注射器筒内加入1 mL双氧水,会把1 mL空气赶到20 mL玻璃注射器中,充分反应后玻璃注射器中的气体体积为12.3 mL,所以生成的氧气的体积为(12.3-1) mL=11.3 mL(易错点),则气体摩尔体积为=22.6 L·mol-1。
(3)体系温度恢复至298 K后,装置内气体压强为101 kPa,体积为13.2 mL+10 mL-1 mL=22.2 mL,把玻璃注射器活塞推到6.0 mL处,此时装置内气体的体积为6.0 mL+10 mL-1 mL=15.0 mL,根据理想气体状态方程pV=nRT,此时气体压强与体积成反比,则此时装置内气体的压强为×101 kPa≈149 kPa。由于H2O2分解是放热反应,反应结束后立即读取气体的体积会导致测得的V(O2)偏大,从而导致Vm偏大。
Ⅱ.(4)用浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸,除量筒、烧杯外,还需要的玻璃仪器有玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管;步骤③中消耗HCl的物质的量为0.008 L×1.0 mol·L-1=0.008 mol,根据Mg+2HCl MgCl2+H2↑,可知需要Mg的物质的量为=0.004 mol,Mg的质量至少为0.004 mol×24 g·mol-1=0.096 g 。
(5)若忽略水蒸气影响,实验得到氢气的体积为V mL、物质的量为0.004 mol,则气体摩尔体积Vm==0.25V L·mol-1。
8.C Ba(OH)2为强碱,电离出Ba2+和OH-,向溶液中滴加CuSO4溶液,生成BaSO4和Cu(OH)2沉淀,随着CuSO4溶液的滴加,生成的BaSO4和Cu(OH)2沉淀逐渐增多,溶液的电导率也逐渐下降,直至反应完全,BaSO4和Cu(OH)2沉淀不再增多,继续滴加CuSO4溶液,溶液的电导率逐渐升高。由上述分析和题图可知,N点溶液中溶质是Ba(OH)2,M点溶液中溶质是CuSO4,对应的溶液电导率相同,组成不同,A错误;该过程发生反应的化学方程式为Ba(OH)2+CuSO4 Cu(OH)2↓+BaSO4↓,根据题图可知,当滴加CuSO4溶液的体积为100 mL时,恰好完全反应,由反应的化学方程式可知完全反应时n[Ba(OH)2]=n(CuSO4),即1 mol·L-1×0.1 L=c(CuSO4)×0.1 L,解得:c(CuSO4)=1 mol·L-1,B错误;根据反应的化学方程式可知,a点生成的Cu(OH)2、BaSO4的物质的量均为1 mol·L-1×25×10-3 L=0.025 mol,故a点沉淀质量为0.025 mol×(233+98) g·mol-1=8.275 g,C正确;根据化学方程式分析,b点对应的固体中n(BaSO4)=n(CuSO4)=1 mol·L-1×50×10-3L=0.05 mol,D错误。
试题剖析 本题是电解质溶液电导率与复分解反应沉淀量结合的图像综合题,创新点主要体现在:
(1)信息呈现方式创新,将溶液电导率与沉淀质量整合在同一坐标系中,考查学生对多维度信息的整合与分析能力。
(2)将 “定性分析”(反应过程的离子变化、溶液组成)与 “定量计算”(沉淀质量、物质的量浓度)结合,要求学生既理解 “原理”,又能进行 “计算”。
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