Question

（一）（1）钠及其化合物是中学化学常用物质，核潜艇或宇宙飞船常用过氧化钠做供氧剂，其原理是_______________________________、_______________________________（用化学方程式表示），若上述变化过程中消耗过氧化钠的质量为23.4g，则变化过程中转移电子数为_____________个。

（2）下列关于Na₂O₂的叙述正确的是__________

A．Na₂O₂中阴、阳离子的个数比为1∶1

B．Na₂O₂分别与水及CO₂反应产生相同量的O₂时，需要水和CO₂的质量相等

C．取a g某物质在O₂中完全燃烧，将生成物与足量Na₂O₂固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，该物质可能是C₆H₁₂O₆

D．Na₂O₂的漂白原理与SO₂的漂白原理相同

E．Na₂O₂与水反应是水作还原剂的氧化还原反应

F．Na₂O₂与NaHCO₃固体按物质的量之比1：1混合加热充分反应后，所得固体中Na₂CO₃和NaOH的物质的量之比亦为1：1

（二）切开的金属Na暴露在空气中，其变化过程如下：

（1）反应Ⅰ的反应过程与能量变化的关系如右图：

① 反应Ⅰ 是     反应（填“放热”或“吸热”），判断依据是_________________________________。

② 1 mol Na（s）全部氧化成Na₂O（s）的热化学方程式是  _________________________________。

（2）白色粉末为Na₂CO₃。将其溶于水配制为0.1 mol/L Na₂CO₃溶液，下列说法正确的是      （填字母）。

A．升高温度，溶液的pH降低

B．c（OH^－）－c （H^＋）＝c （HCO₃^－）＋2 c （H₂CO₃）

C．加入少量NaOH固体，c （CO₃^2―）与c （Na^＋）均增大

D．c （Na^＋） > c （CO₃^2―） > c （HCO₃^―） > c（OH^―） > c （H^＋）

（3） 钠电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。

① 钠比锂活泼，用原子结构解释原因___________________________________。

② ZEBRA 电池是一种钠电池，总反应为NiCl₂ + 2Na Ni + 2NaCl。其负极反应式是____________

Answer

（一）共4分（1） 2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2 、2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+ O2↑（每个1分），0.3NA （2分） （2）CF；

（二）（1）①放热（1分）；反应物总能量高于生成物总能量，焓变为负值（1分）；

② Na（s）＋1/4O2（g）＝1/2Na2O（s） △H＝－207 kJ/ mol（2分）；

（2）BC（2分，每个1分）；

（3）① 最外层电子数相同，随着核电荷数增加，原子半径逐渐增大，失电子能力增强。（2分）；

② Na－e－＝Na+（2分）

【解析】

试题分析：

（一）（1）钠及其化合物是中学化学常用物质，核潜艇或宇宙飞船常用过氧化钠做供氧剂，其原理是过氧化钠可以与人呼吸产生的CO2及水蒸气发生反应产生氧气，用化学方程式表示为：2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2 、2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑，23.4g Na2O2的物质的量是23.4g÷78g/mol=0.3mol,每1mol Na2O2发生反应转移1mol电子，所以变化过程中转移电子数为0.3NA个。（2）A．Na2O2电离产生的离子是Na+、O22-，所以中阴、阳离子的个数比为1∶2，错误；B．Na2O2分别与水及CO2反应，反应方程式是2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2 、2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑，可见产生相同量的O2时，需要水和CO2的物质的量相等，由于二者的摩尔质量不相等，所以二者的质量不相等，错误；C．C6H12O6燃烧方程式是：C6H12O6+6O26CO2+6H2O，燃烧产物被足量Na2O2固体吸收，发生反应：2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2 、2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑，6molCO2和6molH2O被吸收产生6molO2，燃烧消耗的氧气与产生的物质被吸收释放的氧气的物质的量相等，所以取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，该物质可能是C6H12O6，正确；D．Na2O2的漂白是氧化漂白，物质分子结构发生改变，而SO2的漂白是结合漂白，产生的无色物质不稳定，加热容易发生分解反应，使物质恢复原来的颜色，因此二者的漂白原理不相同，错误；E．Na2O2与水反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂，水不作还原剂，也不作氧化剂，错误； F．Na2O2与NaHCO3固体按物质的量之比1：1混合，假设二者的物质的量都是2mol，则NaHCO3加热分解反应的方程式是：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，2molNaHCO3加热分解产生1mol CO2和1molH2O、1mol Na2CO3；然后使1mol CO2和1molH2O与Na2O2充分反应，根据反应方程式2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2 、2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑可知1mol CO2反应消耗1mol Na2O2产生1mol Na2CO3；1molH2O反应消耗1mol Na2O2产生2molNaOH，则反应后所得固体中Na2CO3和NaOH的物质的量之比亦为1：1，正确；

（二）（1）① 由于反应物的能量高于生成物，当反应物变为生成物时，多余的能量释放出来，因此反应Ⅰ 是放热反应；②根据图示可知2 mol Na（s）和1/2molO2（g）发生反应全部氧化成1molNa2O（s）时放出热量414kJ。所以该反应的热化学方程式是1mol Na（s） 全部转化为Na2O（s）的热化学方程式是：Na（s）＋1/4O2（g）＝1/2Na2O（s） △H＝－207 kJ/ mol；（2）白色粉末为Na2CO3。将其溶于水配制为0.1 mol/L Na2CO3溶液， A．Na2CO3是强碱弱酸盐，CO32-水解消耗水电离产生的H+，使溶液显碱性，盐水解反应是吸热反应，升高温度，会促进盐的水解，溶液的碱性增强，所以升高温度，溶液的pH升高，错误； B．根据电荷守恒可得：c （H＋）+ c （Na＋）=c（OH－）+c （HCO3－）＋2 c （CO32―） ；根据物料守恒可得：c （Na＋） =2 c （CO32―） +2 c （HCO3―） +2c （H2CO3），将第二个式子代入第一个式子，整理可得 c（OH－）－c （H＋）＝c （HCO3－）＋2 c （H2CO3），正确；C．在碳酸钠溶液中存在水解平衡：CO32―+H2O HCO3－+ OH－，由于消耗CO32―，使溶液中c （CO32―）减小，而c （Na＋）不变，当加入少量NaOH固体时，c （Na＋）增大，由于碱电离产生OH-，使溶液中c（OH－）增大，水解平衡逆向移动，导致c （CO32―）也增大，因此溶液中c （CO32―）与c （Na＋）均增大，正确；D．在碳酸钠溶液中存在水解平衡：CO32―+H2O HCO3－+ OH－，水解产生的HCO3－有一部分进一步发生水解反应：HCO3－+H2O H2CO3+ OH－，两步水解都产生OH―，而且在溶液中还存在水的电离平衡：H2O H＋+ OH－，所以c（OH―）> c （HCO3―） ；盐水解程度是微弱的，主要以盐电离产生的离子存在，所以c （CO32―） > c（OH―）；根据盐的化学式可知c （Na＋） > c （CO32―） ，所以该盐溶液中离子浓度关系是：c （Na＋） > c （CO32―） > c（OH―） > c （HCO3―） > c （H＋），错误；（3）①钠、锂都是碱金属元素，原子最外层电子数相同，随着核电荷数增加，原子半径逐渐增大，失电子能力增强。所以钠比锂活泼；② ZEBRA 电池是一种钠电池，总反应为NiCl2 + 2Na Ni+2NaCl。根据电池总反应方程式可知Na失去电子，NiCl2中的Ni获得电子，因此Na作负极，负极反应式是Na-e-=Na+，正极上发生还原反应，电极反应式是Ni2++2e-=Ni。

【考点定位】考查过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的结构、性质、溶液中离子浓度大小比较、反应热的判断、热化学方程式的书写及燃料电池的工作原理的知识。

【名师点睛】钠是典型的金属元素，因此钠元素的单质及化合物的性质非常具有代表性，钠很容易发生化学反应，在反应中失去电子表现强的还原性，由于钠最外层只有一个电子，因此无论与氧气反应产生氧化钠还是过氧化钠，只要反应的钠的物质的量是1mol则反应转移1mol电子；过氧化钠是离子化合物，其中含有离子键、极性共价键，电子式是，1个过氧化钠电离产生2和Na+和1个O22-，该物质具有强的氧化性，可以将有色物质氧化而具有漂白性，其漂白使物质分子结构的改变，加热也不能恢复原来的颜色，而SO2尽管也具有漂白性，但是是结合漂白，产生的无色物质不稳定，加热物质分解而使物质恢复原来的颜色；活性炭是由于具有吸附作用而漂白，它们的漂白原理各不相同。过氧化钠可以与水和二氧化碳发生反应产生氧气，因此常用于潜水艇或防毒面具的供氧剂，碳酸钠、碳酸氢钠是碳酸的两种钠盐，都是强碱弱酸盐，在溶液中会发生水解反应，是溶液显碱性，盐的水解程度：碳酸钠>碳酸氢钠，所以碳酸钠俗称纯碱，用于家庭厨房的油污洗涤剂，盐的水解反应是吸热反应，热碱水去污能力强。碳酸钠与酸溶液发生反应可以产生碳酸氢钠，碳酸氢钠与碱或加热发生分解反应会转化为碳酸钠，二者可以相互转化，都可以与酸发生反应，碳酸钠与盐酸反应分步进行，首先是反应产生碳酸氢钠和氯化钠，然后是反应产生的碳酸氢钠与盐酸反应产生氯化钠、水和二氧化碳，而碳酸氢钠溶液中加入盐酸马上反应产生气体，因此二者与盐酸反应现象不同，可以利用这一性质鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，也可以利用碳酸钠与盐酸反应的分步进行判断碳酸钠与盐酸。在判断溶液中离子浓度大小时，要注意应用电荷守恒、物料守恒和质子守恒的规律，结合盐的水解规律及水的电离平衡规律，应用平衡移动原理进行分析。