Question

20．鈉及其化合物具有廣泛的用途．
（1）工業(yè)上制備金屬鈉的常用方法是電解法．試寫出制備金屬鈉的化學(xué)方程式2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑．金屬鈉可用于液態(tài)鈉可作核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì) （寫出Na在熔點(diǎn)低方面的一種用途）．
（2）用Na₂CO₃熔融鹽作電解質(zhì)，CO、O₂、CO₂為原料可組成新型電池．該電池的結(jié)構(gòu)如圖所示：
①正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，電池工作時(shí)物質(zhì)A可循環(huán)使用，A物質(zhì)的化學(xué)式為CO₂．
②請(qǐng)寫出檢驗(yàn)Na₂CO₃中鈉元素的方法取一根潔凈的鉑絲蘸取碳酸鈉粉末或碳酸鈉溶液，放在酒精燈外焰上灼燒，觀察火焰的顏色．
（3）常溫下，濃度均為0.1mol•L^-1的下列五種鈉鹽溶液的pH如下表：

溶質(zhì)	CH3COONa	NaHCO3	Na2CO3	NaCO	NaCN
pH	8.8	9.7	.6	0.3	11.1

上述鹽溶液的陰離子中，結(jié)合H⁺能力最強(qiáng)的是CO₃^2-，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，濃度均為0.01mol•L^-1的下列四種酸的溶液分別稀釋100倍，pH變化最大的是c（填序號(hào)）．
a．HCN    b．HClO     c．CH₃COOH    d．H₂CO₃
（4）實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH來進(jìn)行尾氣處理、洗氣和提純．
①常溫下，當(dāng)300mL 1mol•L^-1的NaOH溶液吸收4.48L（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂時(shí)，所得溶液pH＞7，則溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HSO）＞c（SO）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
②已知幾種離子開始沉淀時(shí)的pH如下表：

離子	Fe2+	Cu2+	Mg2+
pH	7.6	5.2	10.4

當(dāng)向含相同濃度Cu²+、Mg²+、Fe²+的溶液中滴加某濃度的NaOH溶液時(shí)，Cu²⁺（填離子符號(hào)）先沉淀，K_sp[Fe（OH）₂]＜K_sp[Mg（OH）₂]（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）鈉化學(xué)性質(zhì)比較活潑，工業(yè)上采用電解法制取鈉；電解熔融氯化鈉和金屬鈉和氯氣；鈉的熔點(diǎn)較低，液態(tài)鈉可作核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)；
（2）①燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；將兩個(gè)方程式相加即得一氧化碳燃燒方程式；根據(jù)電極反應(yīng)分析即可；
②通過焰色反應(yīng)可以鑒別碳酸鈉中的鈉元素；
（3）越容易水解的鹽，越容易結(jié)合氫離子，相同濃度的鈉鹽溶液，pH越大則鹽的水解程度越大，濃度相同的酸稀釋相同的倍數(shù)后，酸性越強(qiáng)的酸其pH變化越大；
（4）①根據(jù)鹽類的水解和電荷守恒來分析，注意鹽類的水解是微弱的；
②開始沉淀時(shí)pH小的離子先沉淀，溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀．

解答 解：（1）金屬鈉比較活潑，工業(yè)上通常通過電解熔融氯化鈉獲得金屬鈉，反應(yīng)方程式為：2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑；由于金屬鈉的熔點(diǎn)較低，則液態(tài)鈉可作核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)，
故答案為：電解法；2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑；液態(tài)鈉可作核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)；
（2）①該燃料電池的總反應(yīng)為：2CO+O₂=2CO₂，通入氧氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，通入CO的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2CO-4e^-+2CO₃^2-=4CO₂，由電極反應(yīng)可知電池工作時(shí)參加循環(huán)的物質(zhì)為CO₂，
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；CO₂；
②可通過焰色反應(yīng)檢驗(yàn)Na₂CO₃中鈉元素，操作方法為：取一根潔凈的鉑絲蘸取碳酸鈉粉末或碳酸鈉溶液，放在酒精燈外焰上灼燒，觀察火焰的顏色為黃色，
故答案為：取一根潔凈的鉑絲蘸取碳酸鈉粉末或碳酸鈉溶液，放在酒精燈外焰上灼燒，觀察火焰的顏色；
（3）越容易水解的鹽，越容易結(jié)合氫離子，相同濃度的鈉鹽溶液，pH越大則鹽的水解程度越大，所以最易水解的鹽是碳酸鈉，所以最容易結(jié)合氫離子的陰離子是CO₃^2-；濃度相同的酸稀釋相同的倍數(shù)后，酸性越強(qiáng)的酸其pH變化越大，HCN、HClO、CH₃COOH、H₂CO₃四種酸的酸性大小順序是CH₃COOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCN，所以溶液的pH變化最大的是醋酸，故選c；
故答案為：CO₃^2-；c；
（4）①300mL 1mol•L^-1的NaOH的物質(zhì)的量=1mol/L×0.3L=0.3mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LSO₂的物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，所以氫氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)方程式為2SO₂+3NaOH=Na₂SO₃+NaHSO₃+H₂O，溶液中硫酸根離子水解而使溶液呈堿性，即c（OH^-）＞c（H⁺），硫酸根離子水解生成硫酸氫根離子，所以c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-），由于水解程度較小，所以c（SO₃^2-）＞c（OH^-），故溶液中各離子濃度大小順序是：c（Na⁺）＞c（HSO）＞c（SO）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO）＞c（SO）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
②pH小的離子先沉淀，溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先沉淀，所以Cu²⁺先沉淀，K_SP[（Fe（OH）₂]＜K_SP[（Mg（OH）₂]，
故答案為：Cu²⁺；＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子濃度大小比較、工業(yè)制取金屬Na的方法、燃料電池電極反應(yīng)式書寫、弱電解質(zhì)的電離、鹽的水解、Ksp的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)較多，題目難度中等，注意把握溶液中離子濃度大小比較的方法，明確電解原理、鹽的水解原理為解答關(guān)鍵．