第2章 微专题3 钠的化合物综合实验探究（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

微专题3　钠的化合物综合实验探究 [对应学生用书P50] 1．过氧化钠与水、二氧化碳反应的实验探究 (1)Na2O2与水反应的历程 ①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2，②2H2O2===2H2O＋O2↑；由①×2＋②可得：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。Na2O2既是氧化剂又是还原剂，且个数之比为1∶1；反应过程中有H2O2生成，H2O2具有强氧化性。 (2)Na2O2与CO2反应的历程 ①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2， ②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O， ③2H2O2===2H2O＋O2↑；由①×2＋②×2＋③可得：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故Na2O2与CO2反应时要有水参与，H2O可看作反应的催化剂。 【例1】 某课外活动小组设计了如图所示装置，验证Na2O2和CO2反应时需要与水接触。 (1)装置分析 装置①中反应的离子方程式是 。 装置②中的试剂是 (填标号)。 a．饱和NaHCO3溶液　b．饱和Na2CO3溶液 c．浓硫酸 (2)进行实验 ⅰ.步骤1：打开K2，关闭K1，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。该步实验的目的是 。 步骤2：打开K1，关闭K2，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。该步实验的目的是 。 ⅱ.实验证明步骤1中a处带火星的木条不复燃，步骤2中a处带火星的木条复燃。活动小组从而得出了“Na2O2和CO2反应时需要与水接触”的结论。有同学认为步骤2的O2可能只是水与Na2O2反应产生的。请你设计实验证明装置⑤中的确发生了Na2O2和CO2的反应。实验步骤和现象是 。 根据上述实验的结论，可以认为Na2O2和CO2反应过程是首先Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2，然后发生了2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O和 (写化学方程式)两个反应。 答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑　a (2)ⅰ.证明干燥的CO2不与Na2O2发生反应　证明Na2O2和CO2与水接触能发生反应　ⅱ.取装置⑤中反应后的固体，滴加稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体　2H2O2===2H2O＋O2↑ 解析：(1)装置①中的反应是制取二氧化碳气体，所用试剂是碳酸钙和稀盐酸，故反应的离子方程式是CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑；实验的目的是验证Na2O2和CO2反应时需要与水接触，装置⑤和④一个是通入含有水的二氧化碳气体，一个是通入不含有水的二氧化碳气体，故③中的试剂一定是用于干燥的浓硫酸。由于盐酸易挥发，则从①中出来的气体除了含有CO2、H2O外还含有HCl，则需要除去气体中的HCl，则可推测装置②是除去HCl的，除去CO2中的HCl应选用的是饱和NaHCO3溶液，不仅能除去HCl，还能增加CO2。 (2)ⅰ.步骤1：打开K2，关闭K1，根据实验目的和上述分析，则是证明无水的CO2是不与Na2O2反应的。步骤2：打开K1，关闭K2则是证明Na2O2和CO2反应时需要与水接触的。 ⅱ.若步骤2中产生的氧气只是水和过氧化钠反应产生氧气，而CO2没有参与反应，则装置⑤反应后的固体中就没有碳酸钠，故要证明装置⑤中的确发生了Na2O2和CO2的反应，只需检验装置⑤反应后的固体中有没有碳酸钠。根据上述实验的结论，可以认为Na2O2和CO2反应过程是首先Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2，然后发生了2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O和2H2O2===2H2O＋O2↑，把三个化学方程式叠加，即可得2Na2O2＋ 2CO2===2Na2CO3＋ O2，则可得结论Na2O2和CO2反应时需要与水接触。 2．碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的实验探究 (1)Na2CO3与酸反应机理 Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。 稀盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。 (2)NaHCO3与酸反应机理 NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。 【例2】 碳酸氢钠用途广泛。可广泛应用于医疗、生活、生产中。回答下列问题： (1)碳酸氢钠能中和胃酸，碳酸氢钠属于 (填“酸”“碱”或“盐”)。 (2)碳酸氢钠能与醋酸配制复合膨松剂，其原理是 (用化学方程式说明)。 (3)生活中可用碳酸氢钠蒸馒头，用化学方程式解释其原理 。 将碳酸氢钠加入面团中，若理论上生成4.4 g CO2，需要碳酸氢钠的质量为 g。 (4)碳酸钠和碳酸氢钠是厨房中常见用品，为鉴别它们，取等质量的样品分别加入如图所示装置的气囊中做对比实验，依据 推断哪种样品为碳酸氢钠，写出该反应的化学方程式 。 答案：(1)盐 (2)NaHCO3＋CH3COOH===CO2↑＋H2O＋ CH3COONa (3)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　16.8 (4)气囊体积大小　NaHCO3＋HCl===CO2↑＋H2O＋NaCl、Na2CO3＋2HCl===CO2↑＋H2O＋2NaCl 解析：(2)碳酸氢钠能与醋酸发生反应，生成醋酸钠、水和二氧化碳气体，产生的二氧化碳受热体积膨胀，使食品变得松软，从而制成复合膨松剂，其原理是NaHCO3＋CH3COOH===CO2↑＋H2O＋CH3COONa。 (3)生活中可用碳酸氢钠蒸馒头，主要是利用其受热分解生成二氧化碳，其原理为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。若理论上生成4.4 g CO2，需要碳酸氢钠的质量为16.8 g。 (4)等质量的Na2CO3和NaHCO3，NaHCO3的相对分子质量比Na2CO3小，NaHCO3与足量盐酸反应生成的二氧化碳的体积大，则依据气囊体积大小可推断哪种样品为NaHCO3。 1．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船顺利进入预定轨道。飞船的轨道舱内安装盛有Na2O2颗粒的装置，为航天员供氧。回答下列问题： (1)Na2O2的供氧。过氧化钠能与人体呼出的酸性氧化物发生反应，其化学方程式为 ，该反应中的还原剂是 (填写化学式)。 (2)反应后组成的探究。Na2O2使用后会失去供氧能力(又称失效供氧剂)，某“失效供氧剂”的化学组成可能是Na2CO3或NaHCO3或两者的混合物。为探究“失效供氧剂”的化学组成，化学探究小组进行如下实验： ①取适量“失效供氧剂”于试管中，加热，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，产生该气体反应的化学方程式为 。 ②称取19.0 g“失效供氧剂”加入足量稀硫酸，将生成的气体用浓硫酸干燥后，再用碱石灰完全吸收，碱石灰增重8.8 g，该“失效供氧剂”的化学组成为 (填写化学式)。 答案：(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Na2O2 (2)①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　 ②Na2CO3和NaHCO3 解析：(1)人体呼出的酸性氧化物是二氧化碳，过氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O2中氧元素化合价由－1降低为－2，由－1升高为0，该反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂。 (2)①取适量“失效供氧剂”于试管中，加热，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明是碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳。 ②称取19.0 g“失效供氧剂”加入足量稀硫酸，将生成的气体用浓硫酸干燥后，再用碱石灰完全吸收，碱石灰增重8.8 g，生成二氧化碳质量为8.8 g，根据Na2CO3～CO2，若二氧化碳全部是碳酸钠生成的，则碳酸钠质量为21.2 g。根据NaHCO3～CO2，若二氧化碳全部是碳酸氢钠反应得来，则碳酸氢钠质量为16.8 g，样品的质量为19.0 g，可知该“失效供氧剂”的化学组成为Na2CO3和NaHCO3。 2．(2024·河南南阳六校期末)用如下装置测定混合物(Na2O、Na2O2)中Na2O2的含量。 操作步骤如下： Ⅰ.连接好装置并检验装置的气密性。 Ⅱ.在石棉绒中均匀铺上m g混合物。 Ⅲ.关闭阀门b，打开分液漏斗的活塞、阀门c，当澄清石灰水变浑浊时，关闭阀门c，打开阀门b。 Ⅳ.实验结束，测得量气管前后体积差为V mL(已换算成标准状况下)。 Ⅴ.利用所得数据，得出过氧化钠的质量分数为w。 请回答下列问题： (1)导管a的作用是 。 (2)锥形瓶中发生反应的离子方程式为 ；反应器中的试剂为 。 (3)CO2在石棉绒上与Na2O，Na2O2发生反应的化学方程式依次为 、 。 (4)有同学认为步骤Ⅲ是多余的。该观点 (填“正确”或“错误”)，理由为 。 (5)混合物中Na2O2的质量分数w＝ (用含m、V的代数式表示)。 答案：(1)平衡压强，使盐酸顺利流下 (2)2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2↑　NaOH溶液 (3)Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (4)错误　没有该操作，锥形瓶中的空气会被挤入量气管，造成过氧化钠含量的测定值偏大 (5)% 解析：锥形瓶中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，步骤Ⅲ除去锥形瓶中的空气，CO2在石棉绒上与Na2O、Na2O2发生反应，反应器中的试剂为NaOH溶液吸收未反应的二氧化碳，实验结束，测得量气管前后体积差为V mL。 (1)导管a的作用是平衡压强，使盐酸顺利流下。 (2)锥形瓶中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，发生反应的离子方程式为2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2↑；反应器中的试剂为NaOH溶液，吸收未反应的二氧化碳。 (3)CO2在石棉绒上与Na2O、Na2O2发生反应的化学方程式依次为Na2O＋CO2===Na2CO3、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 (4)有同学认为步骤Ⅲ是多余的。该观点错误，理由为没有该操作，锥形瓶中的空气会被挤入量气管，造成过氧化钠含量的测定值偏大。 m′＝ g，混合物中Na2O2的质量分数w＝×100%＝%。 学科网（北京）股份有限公司 $$