第19练　钠及其化合物的转化　碱金属 课时作业（含解析）2026届高三化学一轮总复习

第19练　钠及其化合物的转化　碱金属
一、 单项选择题
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1. (2025·泰州高三模拟预测)海水晒盐后精制得到NaCl，氯碱工业电解饱和NaCl溶液得到H2、Cl2和NaOH，以NaCl、NH3、CO2等为原料可得到NaHCO3；向海水晒盐得到的卤水中通Cl2可制溴；从海水中还能提取镁。下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)
A. NaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)
B. NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)
C. Mg(OH)2(s)MgCl2(aq)Mg(s)
D. NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
2. 下列测定 Na2CO3和NaHCO3固体混合物中NaHCO3质量分数的实验方案，合理的是(　　)
①取m g混合物与过量氢氧化钠溶液充分反应，加热、蒸干、灼烧，得n g固体
②取m g混合物充分加热，减重n g
③取m g混合物与过量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重n g
④取m g混合物与过量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥，得n g固体
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
3. 碱金属锂和镁的性质相似，下列有关锂及其化合物的说法不正确的是(　　)
A. Li2SO4易溶于水
B. Li在氧气中加热生成Li2O2
C. Li的熔点比钠高
D. Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2
4. 碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中错误的是(　　)
A. 在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B. 钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物
C. 它的氢氧化物化学式为FrOH，这是一种极强的碱
D. 它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸
5. 下列说法正确的是(　　)
A. 用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液
B. 用焰色试验鉴别食用盐和工业盐(NaNO2)
C. 用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋
D. 做焰色试验前，铂丝用稀硫酸清洗并灼烧至火焰呈无色
二、 非选择题
6.
(2025·连云港五校高三联考)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)广泛应用于造纸等行业。Na2S2O4易被氧化，129 ℃时分解，在碱性条件下较稳定，易溶于水，不溶于乙醇。实验室用NaBH4碱性溶液和NaHSO3酸性溶液制取Na2S2O4，实验室制备装置如题图所示。
(1)实验前需打开K通入一段时间氮气，其目的是__________________________________________________。
(2)在10 ℃～35 ℃下，向盛有一定浓度的NaHSO3溶液容器中滴加NaBH4溶液，生成Na2S2O4和NaBO2，制备Na2S2O4的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)Na2S2O4产率与加入NaBH4溶液与NaHSO3溶液质量比的关系如题图所示，NaBH4碱性溶液与NaHSO3酸性溶液加料质量比增大时，Na2S2O4产率下降的原因是_________________________________________________________。
(4)称量5.0 g含Na2S2O4·2H2O晶体粗品溶于水配制成250 mL溶液，准确量取25.00 mL配制溶液于锥形瓶中，加入足量甲醛溶液，充分反应后，再滴加几滴淀粉溶液，用0.200 0 mol·L－1标准碘溶液滴定至反应终点，重复实验三次后，平均消耗标准碘溶液20.00 mL。
有关反应如下：Na2S2O4＋2CH2O＋H2O===NaHSO3·CH2O＋NaHSO2·CH2O
NaHSO2·CH2O＋2I2＋2H2O===NaHSO4＋4HI＋CH2O
计算该粗品中Na2S2O4·2H2O晶体质量分数为(写出计算过程)。
(5)Zn还原法
已知：Zn＋2H2SO3ZnS2O4＋2H2O
二价锌在水溶液中存在形式的物质的量浓度的对数与pH的关系如题图所示。
请补充完整制备Na2S2O4·2H2O的实验方案：向水中加入Zn粉，搅拌，__________________________________________________，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，蒸馏水洗涤，再用乙醇洗涤，低温烘干，得到Na2S2O4·2H2O(实验中须使用的试剂：SO2、1 mol·L－1 NaOH溶液)
7. (2025·徐州七中高三期中)碳酸锂是工业上制备含锂化合物的重要原料之一。
已知：Li2CO3溶液煮沸时易水解；Ca(H2PO4)2溶于水，CaHPO4和Ca3(PO4)2难溶于水。
(1)由难溶性磷酸锂渣(主要成分为Li3PO4)为原料制备Li2CO3，主要经过“转化分离→除杂→Na2CO3沉锂”的过程。
①转化分离。将一定量磷酸锂渣与CaCl2溶液、盐酸配成悬浊液，Li3PO4转化为LiCl和CaHPO4的离子方程式为________________________________________________________________________。
不同盐酸用量对转化钙渣中残留锂的质量分数的影响如图所示。实验中选择盐酸用量为65 mL较为合适的原因是______________________________________________________________________________。
②除钙。若要使后续得到的Li2CO3中不含有CaCO3(沉淀后溶液中Li＋浓度为0.1 mol·L－1)，需控制除钙后溶液中c(Ca2＋)≤____________ mol·L－1[Ksp(Li2CO3)＝2.5×10－2，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9]。
(2)在氢气气氛中将碳酸锂加热到800 ℃可以制得氧化锂。Li2O晶胞结构如图所示，该晶胞中含有__________个Li＋，O2－的配位数为__________。
8. (2024·南京、盐城二模)以粉煤灰浸取液(含有Al3＋、Li＋、Mg2＋、Cl－等)为原料制备电极材料LiFePO4的实验流程如下：
(1)“焙烧”过程中，AlCl3最终转化为Al2O3和__________(填化学式)。
(2)“浸出”后的滤液中主要含有Li＋、Mg2＋、Cl－等。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.5×10－12。欲使c(Mg2＋)≤5.5×10－6 mol·L－1，“除杂”需要调节溶液的pH不低于__________。
(3)离子筛法“富集”锂的原理如图所示。在碱性条件下，离子筛吸附Li＋容量较大，其可能原因是
________________________________________________________________________。
(4)已知Li2CO3的溶解度曲线如图所示。“沉锂”反应1 h，测得Li＋沉淀率随温度升高而增加，其原因有
________________________________________________________________________。
(5)“合成”在高温下进行，其化学方程式为____________________________________________。
第19练　钠及其化合物的转化　碱金属
1. A　解析：氧化性Cl2＞Br2＞I2，所以氯气可以氧化NaBr得到溴单质，溴单质可以氧化碘化钠得到碘单质，故A正确；石灰水中Ca(OH)2浓度太小，一般用氯气和石灰乳反应制取漂白粉，故B错误；电解氯化镁溶液无法得到镁单质，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电产生氢气，同时产生大量氢氧根，与镁离子产生沉淀，故C错误。碳酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳与氯化钠溶液不反应，故D错误。故选A。
2. C　解析：氢氧化钠过量，在加热、蒸干、灼烧过程中可生成Na2CO3，则NaHCO3分解的质量不确定，①错误；碳酸氢钠不稳定，加热分解，利用固体差量法即可计算出固体中碳酸氢钠的质量，②正确；碱石灰吸收二氧化碳和水，CO2中混有水蒸气，影响计算，故应先把水蒸气排除才合理，③错误；n g固体为碳酸钡，假设碳酸氢钠、碳酸钠分别为x mol、 y mol，可根据碳元素守恒，分别列出84x＋106y＝ m、197(x＋y)＝n求出碳酸钠和碳酸氢钠的质量，进而可确定碳酸氢钠的质量分数，④正确。故选C。
3. B　解析：碱金属锂和镁的性质相似，MgSO4易溶于水，所以Li2SO4易溶于水，A正确；Mg在氧气中加热生成MgO，所以Li在氧气中加热生成Li2O，B错误；碱金属随着原子序数的递增，熔点逐渐降低，Li的熔点比钠高，C正确；碳酸镁受热可分解生成氧化镁和二氧化碳，Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2，D正确。故选B。
4. B　解析：根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，在碱金属元素中金属钫具有最大的原子半径，A正确；根据同主族元素性质的递变规律，根据同主族元素性质的递变规律，不只生成Fr2O，还可生成更复杂氧化物，B错误；从金属锂到金属钫，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，氢氧化物化学式为FrOH，这是一种极强的碱，C正确；从金属锂到金属钫，元素的金属性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，钫能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸，D正确。故选B。
5. C　解析：焰色试验呈黄色，说明溶液中含有Na＋，但不一定是钠盐溶液，也可能是NaOH溶液，A错误、C正确；食用盐和工业盐焰色试验都呈黄色，B错误；做焰色试验前，应用稀盐酸清洗铂丝，D错误。
6. (1)排出装置中的空气(或氧气)，防止Na2S2O4(或NaHSO3)被氧化
(2)NaBH4＋8NaHSO3NaBO2＋4Na2S2O4＋6H2O
(3)过量NaBH4将Na2S2O4还原到更低价态，导致Na2S2O4的产率下降
(4)84%(过程见解析)
(5)28～35 ℃加热条件下，向其中缓慢通入SO2至Zn粉完全溶解(或浊液变澄清)，再向溶液中边搅拌边滴加1 mol·L－1 NaOH溶液至pH在8.2～10.5之间，过滤
解析：(1)实验前需打开K通入一段时间氮气，其目的是：排出装置中的空气(或氧气)，防止Na2S2O4(或NaHSO3)被氧化；
(2)根据题意生成Na2S2O4和NaBO2，可得方程式为NaBH4＋8NaHSO3NaBO2＋4Na2S2O4＋6H2O；
(3)Na2S2O4产率下降的原因是：过量NaBH4将Na2S2O4还原到更低价态，导致Na2S2O4的产率下降；
(4)根据题意n(I2)＝c(标准液)×V(标准液)＝0.2 mol·L－1×0.02 L＝0.004 mol，根据Na2S2O4～2I2，n(Na2S2O4)＝0.002×＝0.02 mol，m(Na2S2O4×2H2O)＝0.02×210＝5 g，质量分数为×100%＝84%。
(5)根据二价锌在水溶液中存在形式的物质的量浓度的对数与pH的关系可得完整制备Na2S2O4·2H2O的实验方案为：向水中加入Zn粉，搅拌，28～35 ℃加热条件下，向其中缓慢通入SO2至Zn粉完全溶解(或浊液变澄清)，再向溶液中边搅拌边滴加1 mol·L－1 NaOH溶液至pH在8.2～10.5之间，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，蒸馏水洗涤，再用乙醇洗涤，低温烘干，得到Na2S2O4·2H2O。
7. (1)① Li3PO4＋H＋＋Ca2＋===CaHPO4＋3Li＋　低于65 mL时，盐酸不足，磷酸锂不能完全转化；高于65 mL时，残留锂的质量分数变化不大，且盐酸过量使后续实验中Na2CO3用量增加　②1.12×10－9
(2)8　8
解析：(1)①根据已知条件，磷酸锂渣与CaCl2溶液、盐酸配成悬浊液，LiCl和CaHPO4，可写出反应的离子方程式：Li3PO4＋H＋＋Ca2＋===CaHPO4＋3Li＋。
②Ksp(Li2CO3)＝c2(Li＋)·c(CO)＝2.5×10－2，c(Li＋)＝0.1 mol·L－1，则c(CO)＝2.5 mol·L－1，Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.8×10－9，则c(Ca2＋)≤1.12×10－9 mol·L－1。
(2)黑球均在内部，个数为8；白球在面心和顶点，个数为8×＋6×＝4，根据Li2O化学式可知，黑球是Li＋，白球是O2－，故该晶胞中含有8个Li＋。O2－周围有8个Li＋，则O2－的配位数为8。
8. (1)HCl
(2)11
(3)在碱性条件下，OH－与离子筛中H＋反应，使离子筛留出更多“空位”，能吸附更多Li＋
(4)随温度升高，“沉锂”反应速率加快，相同时间内Li2CO3沉淀量增大；随温度升高，Li2CO3溶解度减小，Li2CO3沉淀量增大
(5)Li2CO3＋H2C2O4＋2FePO42LiFePO4＋H2O＋3CO2↑
解析：(1)“焙烧”浸取液过程中，AlCl3最终转化为Al2O3，有水参与，根据元素质量守恒和元素价态不变可知，另一产物是HCl。
(2)“浸出”后的滤液中主要含Li＋、Mg2＋、Cl－等，加入NaOH溶液，使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，根据Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝5.5×10－12，欲使c(Mg2＋)≤5.5×10－6 mol·L－1，则此时溶液中c(OH－)＝＝ mol·L－1＝1×10－3 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－11 mol·L－1，故“除杂”需要调节溶液的pH不低于11。
(3)离子筛中含有H＋和Li＋，碱性条件下，OH－与离子筛中H＋反应，使离子筛留出更多“空位”，能吸附更多Li＋。
(4)温度越高，Li2CO3的溶解度越小，越易产生沉淀；“沉锂”发生反应：2Li＋＋CO===Li2CO3↓，温度越高，反应速率越大，相同时间内产生Li2CO3的量越大，故“沉锂”反应1 h，测得Li＋沉淀率随温度升高而增加。
(5)“合成”在高温下进行，其化学方程式为Li2CO3与H2C2O4和FePO4反应生成产物LiFePO4，分析元素化合价变化，可知FePO4中铁元素化合价由＋3降到＋2，做氧化剂，H2C2O4中碳元素化合价由＋3价，升高到＋4价，其产物是CO2，反应方程式是Li2CO3＋H2C2O4＋2FePO42LiFePO4＋H2O＋3CO2↑。