第3章 第10讲 侯氏制碱法与碳酸钠含量的测定(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 一轮总复习 多媒体课件 化学（人教版单选） 第三章 金属及其化合物 第10讲　 侯氏制碱法与碳酸钠含量的测定 考点1 1 侯氏制碱法 考点2 1 碳酸钠含量的测定 课下巩固精练卷(十)　侯氏制碱法与碳酸钠含量的测定 【备考目标】　1.了解侯氏制碱法的原理，并能根据具体情境迁移应用。2.掌握Na2CO3含量的测定方法。 1．制备原料 食盐、氨气、二氧化碳[合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，其反应为C＋H2O(g) CO＋H2，CO＋H2O(g) CO2＋H2]。 2．工艺流程 3．反应原理 (1)产生NaHCO3的反应： 。 (2)产生Na2CO3的反应： 。 4．绿色思想 循环使用的物质为CO2、 。 NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 饱和食盐水 1．(2023·广东汕头二模)某实验小组模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，下列有关连接方式正确的是(　　 ) A.a→d→e→b→c→f→g B．a→b→c→d→e→f→g C．a→c→b→d→e→g→f D．a→f→g→c→b→d→e 解析：选A。制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2，再除去杂质HCl，然后将纯净的CO2通入饱和氨盐溶液中制得NaHCO3，最后用NaOH溶液处理多余的CO2，所以装置的连接顺序为：a→d→e→b→c→f→g。 2．(2023·内蒙古赤峰期末)我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献，他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验。 Ⅰ.一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持，调定用的仪器未画出)。 试回答下列有关问题： (1)乙装置中的试剂是____________________________________________。 (2)丁装置中稀硫酸的作用是______________________________________。 (3)实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是(填分离操作的名称)_________________________________________________________________。 Ⅱ.另一位同学用图中戊装置(其他装置未画出)进行实验。 (4)实验时，须先从_____管通入气体______，再从______管中通入气体________。 (5)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是_____________________。 答案：(1)饱和碳酸氢钠溶液　(2)吸收逸出的NH3　(3)过滤 (4)a　NH3　b　CO2　(5)增大气体与溶液的接触面积，提高CO2的吸收率 1．气体法 (1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。 依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。 (2)实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量出产生的CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。 (3)数据处理 纯碱样品中Na2CO3的质量为 eq \f(V,22 400) mol×106 g·mol－1＝ eq \f(106V,22 400) g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(\f(106V,22 400) g,m g) ×100%＝ eq \f(53V,112m) %。 2．沉淀法 (1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。 依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。 (2)实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。 (3)数据处理 纯碱样品中Na2CO3的质量为 eq \f(n g,197 g·mol－1) ×106 g·mol－1＝ eq \f(106n,197) g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(\f(106n,197) g,m g) ×100%＝ eq \f(106n,197m) ×100%。 【拓展知识】　双指示剂滴定法(酚酞、甲基橙) (1)Na2CO3、NaHCO3混合物 ①测定原理 先以酚酞作指示剂：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3； 再以甲基橙作指示剂：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。 ②实验操作 a．准确称量样品m g加蒸馏水配成溶液。 b．向所得溶液中先滴入1～2滴酚酞试液，然后逐滴加入1 mol/L的稀盐酸，当溶液由红色变成浅红色且半分钟内颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V1 mL。 c．再向溶液中滴入1～2滴甲基橙试液，然后逐滴加入1 mol/L的稀盐酸，当溶液由黄色变成橙色且半分钟内颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V2 mL，且V2＞V1＞0。 ③数据处理 样品中Na2CO3的物质的量为1 mol/L×V1×10－3 L＝V1×10－3 mol， 则样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(V1×10－3 mol×106 g·mol－1,m g) ×100%＝ eq \f(10.6V1,m) %。 (2)Na2CO3、NaOH的混合物 ①测定原理 先以酚酞作指示剂：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl； 再以甲基橙作指示剂：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。 ②实验操作 a．准确称量样品m g加蒸馏水配成溶液。 b．向所得溶液中先滴入1～2滴酚酞试液，然后逐滴加入1 mol/L 的稀盐酸，当溶液由红色变成浅红色且半分钟内颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V1 mL。 c．再向溶液中滴入1～2滴甲基橙试液，然后逐滴加入1 mol/L 稀盐酸，溶液由黄色变成橙色，且半分钟内颜色不发生变化时，消耗的盐酸的体积为V2 mL，且V1＞V2＞0。 ③数据处理 样品中n(Na2CO3)＝NaHCO3消耗的盐酸的物质的量＝1 mol/L×V2×10－3L＝V2×10－3 mol，样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(V2×10－3 mol×106 g·mol－1,m g) ×100%＝ eq \f(10.6V2,m) %。 1．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是(　　 ) 选项 实验方法 实验方案 测量数据 A 滴定法 将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积 B 量气法 将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增加的质量 C 重量法 将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸 减少的质量 D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排出水的体积 解析：选A。用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，碱石灰增加的质量还包括水蒸气、氯化氢等，B项错误；样品中加入足量盐酸，因盐酸的质量未知，无法通过重量法计算Na2CO3的质量，C项错误；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。 2．实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数(Na2CO3)，称取此混合物5.0 g，溶于水中，配成250 mL溶液。 方案一：沉淀法。利用化学反应把HCO、CO完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中(Na2CO3)。 (1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO、CO完全转化为沉淀，应选用的试剂是________(填字母)。 A．CaCl2溶液 B．MgSO4溶液 C．NaCl溶液 D．Ba(OH)2溶液 (2)过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是 ___________________________________________________________________。 (3)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为m g，由此可以计算(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未充分干燥就称量，则测得(Na2CO3)________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 方案二：气体法。某同学用下列实验流程测定。 按如图所示装置进行实验： (1)在装置C中装碱石灰来吸收净化后的气体，装置D的作用是 __________________________________________________________________。 (2)有的同学认为，为了减小实验误差，应在反应前后都通入N2，反应后通入N2的目的是_____________________________________________________。 方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中，滴加2滴酚酞溶液，摇匀，用0.200 0 mol·L－1盐酸滴定到终点(已知终点时反应H＋＋CO===HCO恰好反应完全)。重复此操作2次，消耗盐酸的平均体积为20.00 mL。 (1)量取25.00 mL配制好的溶液，应选择________仪器来完成。 (2)判断滴定终点的依据是 __________________________________________________________________。 (3)此法测得(Na2CO3)＝________。 解析：方案一：(1)Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀，D正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤液中是否含有Ba2＋。(3)所得沉淀未充分干燥就称量，则产生的沉淀质量偏大。由于等质量时NaHCO3产生的沉淀质量大，因此测得(Na2CO3)偏小。 方案三：(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性，应选择碱式滴定管或移液管。(2)配制的溶液加酚酞溶液显红色，到滴定终点恰好反应时溶液为NaHCO3溶液。(3)当达到滴定终点时，发生反应：H＋＋CO===HCO；25.00 mL配制好的溶液中含有的n(Na2CO3)＝n(HCl)＝0.200 0 mol·L－1×0.02 L＝0.004 mol，则250 mL溶液中含有 Na2CO3的物质的量n(Na2CO3)＝0.004 mol× eq \f(250 mL,25.00 mL) ＝0.04 mol，其质量m(Na2CO3)＝0.04 mol×106 g·mol－1＝4.24 g，(Na2CO3)＝ eq \f(4.24 g,5.0 g) ×100%＝84.8%。 答案：方案一：(1)D　(2)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加Na2SO4溶液，如无沉淀生成，则沉淀已洗净，反之则未洗净　(3)偏小 方案二：(1)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，减小实验误差　(2)将装置A、B中残留的CO2全部赶入装置C中 方案三：(1)碱式滴定管(或移液管)　(2)滴入最后半滴盐酸时，溶液由红色变为浅红色(接近无色)，且30 s内颜色不发生变化　(3)84.8% eq \a\vs4\al([真题演练·感悟高考]) 1．(2021·河北高考节选)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图： 回答下列问题： (1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是____________(按气流方向，用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或___________________________________________________。 (2)B中使用雾化装置的优点是 ___________________________________________________________________。 (3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为 ___________________________________________________________________。 (4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液： ①对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重0.14 g，则固体NaHCO3的质量为________g。 ②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。 解析：(1)根据流程图分析，要制备NaHCO3，需先选用装置A制备二氧化碳，然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl，后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3，其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收，也能充分利用二氧化碳制备得到少量NaHCO3，所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。 (2)B中使用雾化装置使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率。 (3)根据上述分析可知，生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓。 (4)①对固体NaHCO3充分加热，产生二氧化碳和水蒸气，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，将气体先通过足量浓硫酸，吸收水蒸气，再通过足量Na2O2，Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，根据化学方程式及差量法可知，当增重0.14 g(2CO的质量)时，消耗的二氧化碳的质量为0.14 g× eq \f(44,28) ＝0.22 g，其物质的量为 eq \f(0.22 g,44 g/mol) ＝0.005 mol，根据关系式2NaHCO3～CO2可知，消耗的NaHCO3的物质的量为2×0.005 mol＝0.01 mol，所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g/mol＝0.84 g。 ②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出，氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大，而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显，所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离，需采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。 答案：(1)aefbcgh　将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔　(2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)　(3)NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓　(4)①0.84　②蒸发浓缩　降温结晶 2．(2021·湖南高考)碳酸钠俗称纯碱，是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 步骤Ⅰ.Na2CO3的制备 步骤Ⅱ. 产品中NaHCO3含量的测定 ①称取产品2.500 g，用蒸馏水溶解，定容于250 mL容量瓶中； ②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶中，加入2滴指示剂M，用0.100 0 mol·L－1盐酸标准溶液滴定，溶液由红色变至接近无色(第一滴定终点)，消耗盐酸V1 mL； ③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用0.100 0 mol·L－1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点)，又消耗盐酸V2 mL； ④平行测定三次，V1平均值为22.45 mL，V2平均值为23.51 mL。 已知：(ⅰ)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。 (ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O) 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 回答下列问题： 步骤Ⅰ中晶体A的化学式为________，晶体A能够析出的原因是 ________________________________。 (2)步骤Ⅰ中“300 ℃加热”所选用的仪器是________(填字母)。 (3)指示剂N为______________，描述第二滴定终点前后溶液的颜色变化：________________________________________。 (4)产品中NaHCO3的质量分数为______(保留三位有效数字)。 (5)第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则NaHCO3质量分数的计算结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 解析：(1)根据题给信息中盐在不同温度下的溶解度可知，控制温度在30～35 ℃是为了使NH4HCO3不发生分解，同时析出NaHCO3固体，得到晶体A，因为在30～35 ℃时，NaHCO3的溶解度最小。(2)在300 ℃加热抽干后的NaHCO3固体，需用坩埚、泥三角、三脚架进行操作。(3)第二次滴定时，使用的指示剂N为甲基橙试液，滴定到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠，滴定达到终点时溶液的溶质为氯化钠，所以溶液的颜色变化为由黄色变为橙色，且半分钟内不发生变化。(4) 第一次滴定发生的反应是Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，则n(Na2CO3)＝n生成(NaHCO3)＝ n(HCl)＝0.100 0 mol/L×22.45×10－3 L＝2.245×10－3 mol，第二次滴定消耗的盐酸的体积V2＝23.51 mL，则根据方程式NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑可知，消耗的NaHCO3的物质的量n总(NaHCO3)＝0.100 0 mol/L×23.51×10－3 L＝2.351×10－3 mol，则原溶液中的NaHCO3的物质的量n(NaHCO3)＝n总(NaHCO3)－n生成(NaHCO3)＝2.351×10－3 mol－2.245×10－3 mol＝1.06×10－4 mol，则原产品中NaHCO3的物质的量为 eq \f(250 mL,25 mL) ×1.06×10－4 mol＝1.06×10－3 mol，故产品中NaHCO3的质量分数为 eq \f(1.06×10－3 mol×84 g/mol,2.500 0 g) ×100%＝3.561 6%≈3.56%。(5)若该同学第一次滴定时，在其他操作均正确的情况下，俯视读数，则会使V1偏小，所以原产品中NaHCO3的物质的量会偏大，最终导致其质量分数会偏大。 答案：(1)NaHCO3　在30～35 ℃时NaHCO3的溶解度最小(意思合理即可)　(2)D　(3)甲基橙　由黄色变橙色，且半分钟内不发生变化 (4)3.56%　(5)偏大 $$