【化学】培优易错试卷钠及其化合物辅导专题训练含答案

【化学】培优易错试卷钠及其化合物辅导专题训练含答案一、高中化学钠及其化合物1．2019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。

(1)自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷锂铝石等。

为鉴定某矿石中是否含有锂元素，可以采用焰色反应来进行鉴定，当观察到火焰呈________，可以认为存在锂元素。

A．紫红色 B．紫色 C．黄色(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下：已知：部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=--lgKsp)的柱状图如图1。

回答下列问题：①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为________。

②为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是________。

③向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3+、A13+完全沉淀，则pH至少为_______。

(保留到小数点后一位。

已知：完全沉淀后离子浓度低于1×l0-5)mol/L)④常温下，已知K sp[ Mg(OH)2]=3.2×10-11mol/L，K sp[Fe(OH)3]=2.7×10﹣39，若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，所得溶液中金属阳离子的浓度分别为____________mol/L、__________mol/L。

⑤“沉锂”过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+，可将其加入到“___________”步骤中。

⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温下焙烧生成钴酸锂的化学方程式为__________(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LiCoO 2+C 6 Li x C 6+Li 1-x CoO 2 ，其工作原理如图2。

下列关于该电池的说法正确的是___________(填字母)。

A ．电池反应式中过程1为放电过程B ．该电池若用隔膜可选用质子交换膜C ．石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度D ．充电时，LiCoO 2 极发生的电极反应为LiCoO 2-xe -=xLi ++Li 1-x CoO 2E ．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li +嵌入石墨烯中而有利于回收【答案】A Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2 将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案) 4.7 2×10-4 1×10-10 净化 6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2 CD【解析】【分析】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色；(2)①根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法进行改写；②流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；③根据柱状图分析可知，Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的，那么使Al 3+完全沉定pH 大于Fe 3+的，应用K sp (Al(OH)3)＝1×10-33进行计算；④根据沉淀溶解平衡和溶度积常数进行计算；⑤“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li +，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用；⑥Li 2CO 3与Co 3O 4在敞口容器中反应生成LiCoO 2时Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 2参与反应氧化Co 元素； (3)根据电池反应式为LiCoO 2+C 6 12垐垐?噲垐?过程过程Li x C 6+Li 1-x CoO 2进行相关分析与判断。

【详解】(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色为紫红色，故答案为：A ；(2)①硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a ．氧化物的书写顺序：活金属氧化物g 较活波金属氧化物g 二氧化硅g 水；b ．各元素的化合价保持不変，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成；c ．当计量数配置出现分数时应化为整数；锂石的主要成分为LiAlSi 2O 6，根据方法，其氧化物的形式为Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2，故答案为：Li 2O·Al 2O 3·4SiO 2；②流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；本题中为“酸化焙烧”，硫酸的浓度已经最大，因此合理的措施为将矿石细磨、搅拌、升高温度等，故答案为：将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案)；③根据柱状图分析可知，Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的，那么使Al 3+完全沉定pH 大于Fe 3+的，K sp (Al(OH)3)＝1×10-33，c (OH -==1×10-9.3mol/L ，c (H +)＝1×10-4.7mol/L ，pH ＝4.7，即pH 至少为4.7，故答案为：4.7；④将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，即为饱和溶液，溶液中离子浓度满足沉淀溶解平衡方程式中化学计量数得关系，所以Mg(OH)2悬浊液中c (Mg 2+)=sp 22-(Mg(OH))(OH )K c ，c (OH -)=2c (Mg 2+),则c (Mg 2+-4mol/L ；Fe(OH)3中c (Fe 3+)=sp 33-(Fe(OH))(OH )K c ，c (OH -)=3c (Fe 3+)，则c (Fe 3+-10mol/L ；故答案为：2×10-4；1×10-10；⑤“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li +，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用，故答案为：净化；⑥Li 2CO 3与Co 3O 4在敞口容器中反应生成LiCoO 2时Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 2参与反应氧化Co 元素，化学方程式为6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2，故答案为：6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2高温12LiCoO 2+6CO 2；(3)A ．电池反应式为LiCoO 2+C 6 12垐垐?噲垐?过程过程Li x C 6+Li 1-x CoO 2，由此可知，放电时，负极电极反应式为以Li x C 6-xe -＝xLi ++C 6，正极电极反应式为Li 1-x CoO 2+xLi ++xe -＝LiCoO 2，石墨电极为放电时的负极，充电时的阴极，过程1为Li +向石墨电极移动，因此为充电过程，A 错误； B ．该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而制作，因此隔膜不能选择质子交换膜，B 错误；C ．石墨烯电池利用的是Li 元素的得失电子，因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度，C 正确；D ．充电时，LiCoO 2极为阳极，将放电时的正极电极式逆写即可得，即LiCoO 2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi++Li1-x CoO2，D正确；E．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入LiCoO2中才有利于回收，E错误；故答案为：CD。

2．2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。

锂离子电池的广泛应用使锂的需求量大增，自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷锂铝石等。

（1）i.为鉴定某矿石中是否含有锂元素，可以采用焰色反应来进行鉴定，当观察到火焰呈_______，可以认为存在锂元素。

A．紫红色 B．绿色 C．黄色 D．紫色（需透过蓝色钴玻璃）ii锂离子电池的广泛应用同样也要求处理电池废料以节约资源、保护环境。

采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(由Al箔、LiFePO4活性材料、少量不溶于酸碱的导电剂组成)中的资源，部分流程如图：查阅资料，部分物质的溶解度(s)，单位g，如下表所示：（2）将回收的废旧锂离子电池进行预放电、拆分破碎、热处理等预处理，筛分后获得正极片。

下列分析你认为合理的是___ 。

A．废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，否则在后续处理中，残余的能量会集中释放，可能会造成安全隐患。

B．预放电时电池中的锂离子移向负极，不利于提高正极片中锂元素的回收率。

C．热处理过程可以除去废旧锂离子电池中的难溶有机物、碳粉等。

（3）工业上为了最终获得一种常用金属，向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，请写出此时硫酸参与反应的所有离子方程式 ____________（4）有人提出在―酸浸时，用H2O2代替HNO3效果会更好。

请写出用双氧水代替硝酸时主要反应的化学方程式__________________（5）若滤液②中c(Li+)=4mol/L加入等体积的Na2CO3后，沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%，计算滤液③中c(CO32-)___________。

（K sp(LiCO)=1.62×10－3）（6）综合考虑，最后流程中对―滤渣③‖洗涤时，常选用下列________（填字母）洗涤。

A．热水 B．冷水 C．酒精原因是_______________________（7）工业上将回收的Li2CO3和滤渣②中FePO4粉碎与足量炭黑混合高温灼烧再生制备LiFePO4，实现了物质的循环利用，更好的节省了资源，保护了环境。

请写出反应的化学方程式：___________________________ 。

【答案】A AC H++ OH-=H2O、H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓ 2LiFePO4+H2O2+4H2SO4=Li2SO4+Fe2(SO4)3+2 H2O+2H3PO4 0.2mol/L A 碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，用热水洗涤会减少沉淀的溶解，同时热水成本比酒精低 Li2CO3+ 2FePO4+2C=2LiFePO4+3CO【解析】【分析】废旧电池正极片（磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等）放电拆解后加入氢氧化钠溶液碱浸，过滤得到滤液中偏铝酸钠溶液，滤渣酸浸过滤得到炭黑和硫酸锂、硫酸亚铁的溶液，加入硫酸、硝酸氧化亚铁滤渣生成铁离子，调节溶液pH生成磷酸铁沉淀，过滤后的滤液中加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂，经过滤、洗涤、干燥等操作得到碳酸锂，以此解答该题。

(1)根据锂的焰色反应回答；(2)将回收的废旧锂离子电池进行预放电，A．从锂的性质分析；B．放电是原电池，从离子的移动方向考虑；C．从有机物与碳的性质分析；(3)碱溶一步所得滤液中含有偏铝酸钠和氢氧化钠，加入硫酸，首先发生的是酸碱中和，然后是偏铝酸根与氢离子的反应；(4)LiFePO4在硫酸和过氧化氢同时存在的条件下生成Li2SO4，Fe2（SO4）3，2 H2O和2H3PO4，从环保和价格的角度分析；(5)利用溶度积进行计算；(6)碳酸锂的溶解度随温度的变化分析；(7)根据题目所给信息写出化学方程式；【详解】(1)根据焰色反应原理，锂矿石含有锂元素，锂的焰色反应为紫红色；(2)A．废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，由于锂是很活泼的金属，容易和氧气，水蒸气发生反应，可能会造成安全隐患，故A正确；B．放电时，阳离子移向正极，故放电时电池中的锂离子移向正极，故B错误；C．难溶有机物的沸点一般较低，碳粉也可以被氧化，通过热处理可以除去有机物和碳粉，故C正确；(3)向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，先发生酸碱中和，向偏铝酸钠溶液中加入酸，由于要得到金属，酸的量必须控制，故离子反应为：H++ OH-=H2O，H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓；(4)H2O2和HNO3都具有强氧化性，由于硝酸见光分解，成本较高，故可以利用过氧化氢代替硝酸，过氧化氢被还原的产物是水，对环境没有污染，化学方程式为2LiFePO 4 +H 2O 2+4H 2SO 4=Li 2SO 4+Fe 2(SO 4)3+2H 2O+2H 3PO 4；(5)碳酸锂是沉淀，存在难溶电解质的溶解平衡，设两溶液体积为V ，滤液②中c(Li +)=4mol/L ，沉淀中的Li 元素占原Li 元素总量的95.5%，则沉淀后溶液中锂离子的浓度为()4mol /L V 195.V%25⨯⨯-=0.09mol/L ，故K sp (Li 2CO 3)=c (Li +)2c (CO 32-)，故c (CO 3)= ()()232Ksp Li CO c Li =()321.62100.09⨯－=0.2mol/L ； (6)碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，用热水洗涤会减少沉淀的溶解，同时热水成本比酒精低； (7)工业上将回收的Li 2CO 3和滤渣②中FePO 4粉碎与足量炭黑混合高温灼烧再生制备 LiFePO 4，反应方程式为Li 2CO 3+ 2FePO 4+2C= 2LiFePO 4+3CO 。