素养微专题(三) 侯氏制碱法及碳酸钠-(讲义)【红对勾讲与练】2025年高考化学大一轮复习全新方案

hh 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。 学习至此,请完成课时作业10 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋  微专题(三) 侯氏制碱法及碳酸钠质量分数的测定   1.反应原理 (1)产 生 NaHCO3 的 反 应:NH3+NaCl+ CO2+H2O􀪅􀪅NaHCO3↓+NH4Cl。 (2)产 生 Na2CO3 的 反 应:2NaHCO3 △ 􀪅􀪅 Na2CO3+H2O+CO2↑。 2.工艺流程 3.测定碳酸钠质量分数的常用方法 (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,准确测量产生 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 V 22 400 mol× 106 g·mol-1= 106V 22 400 g,则 纯 碱 样 品 中 Na2CO3 的质量分数为 106V 22 400 g m g ×100%= 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 n g 197 g·mol-1 × 106 g·mol-1= 106n 197 g,则纯碱样品中Na2CO3 的质量分数为 106n 197 g m g ×100%= 106n 197m×100% 。  题型一 侯氏制碱法的原理及有关实验探究 【例1】 实验室用下列装置模拟侯氏制碱法制 取少量 NaHCO3 固体,不能达到实验目的 的是 ( ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 050 第三章 金属及其化合物 A.装置Ⅰ制取CO2 B.装置Ⅱ中Na2CO3 溶液可除去CO2 中的 少量HCl C.装置Ⅲ中冰水浴有利于析出 NaHCO3 固体 D.装置Ⅳ可获得少量NaHCO3 固体 【即时训练1】 如图是模拟“侯氏制碱法”制取 NaHCO3 的部分装置。 (1)实验时向饱和食盐水中通入CO2、NH3 的先后顺序是 。 (2)a通入 ,然后b通入 , 简述理由: 。 (3)c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉,作用是 。 题型二 碳酸钠纯度的测定 【例2】 为了测定 NaCl、Na2CO3·10H2O 和 NaHCO3 的混合物中各组分的含量,某同学 设计如下实验:取一定质量的混合物,通过 测量反应前后②和③装置质量的变化,测定 该混合物中各组分的质量分数。下列说法 中错误的是 ( ) A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水 CaCl2、碱石灰 B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓 缓通入空气,直至a处出来的空气不再使 澄清石灰水变浑浊为止 C.若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气 瓶,则测得的NaCl含量偏低 D.实验过程中先停止通空气,再停止加热 【即时训练2】 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 学习至此,请完成微专题强化练(3) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 051 参 考 答 案 (3)NH3·H2O+NaCl+CO2􀪅􀪅NH4Cl+NaHCO3↓ (4)①0.84 ②冷却结晶 过滤 解析:(1)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,最 后 进 行 尾 气 的 吸收,所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcghd;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。 (4)①对固体 NaHCO3 充分加热,产生二氧化碳和水蒸气, 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,反应的化学方程 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(CO的质量)时,消耗的二氧化碳 的质量为 0.14 g 28 g·mol-1 ×44 g·mol-1=0.22 g,其物质的量为 0.22 g 44 g·mol-1 =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-1=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,需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 素养微专题(三) 侯氏制碱法 及碳酸钠质量分数的测定 【例1】 B 在装置Ⅰ中稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧 化碳和水,可制取CO2,A正确;装置Ⅱ中的 Na2CO3 溶液 可与二氧化碳反应,B错误;装置Ⅲ中冰水浴使温度降低, 有利于析出NaHCO3 固体,C正确;利用装置Ⅳ通过过滤 可获得少量NaHCO3 固体,D正确。 【即时训练1】 (1)先通入NH3,然后通入CO2 (2)NH3 CO2 由于 CO2 在水中的溶解度比较小,而 NH3 极易溶于水,为防止倒吸,通入 NH3 的导气管的末端 不能伸入溶液中,为增加二氧化碳的吸收率,通入CO2 的 导气管的末端应插入液面以下 (3)吸收氨气尾气,防止污染空气 【例2】 D 根据实验目的和装置的连接顺序可知:装置①用于 吸收空气中的CO2 和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸 收Na2CO3·10H2O和NaHCO3 分解生成的水蒸气,可以 使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使 用碱石灰,A项正确;实验前必须将装置中的水蒸气和CO2 赶净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打 开a,缓缓通入空气,直至a处出来的气体不再使澄清石灰 水变浑浊为止,B项正确;若将①装置换成盛放NaOH溶液 的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得Na2CO3·10H2O和 NaHCO3 的含量偏高,NaCl的含量偏低,C项正确;实验过 程中一直通入空气,停止加热后继续通入空气使存留在装 置中的CO2 和水蒸气完全被吸收,D项错误。 【即时训练2】 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项合理;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项不合理;样品中加入足量盐酸,因盐酸的质量 未知,无法通过重量法测量 Na2CO3 的质量,C项不合理; 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项不合理。 第11讲 铁及其化合物 考点一 铁及其氧化物 􀪋􀪋必备知识整合·强基础􀪋􀪋 1.(1)①银白 ②四 ③磁体 ④导热 ⑤导电 ⑥四 ⑦Ⅷ (2)3Fe+2O2 点燃 􀪅􀪅Fe3O4 2Fe+3Cl2 △ 􀪅􀪅2FeCl3 Fe+S △ 􀪅􀪅FeS Fe+I2 △ 􀪅􀪅FeI2 3Fe+4H2O(g) 高温 􀪅􀪅Fe3O4+4H2 Fe+2H+􀪅􀪅Fe2++H2↑ 钝化 +3 Fe+Cu2+􀪅􀪅Fe2++Cu 2Fe3++Fe􀪅􀪅3Fe2+ 2.(1)铁红 磁性氧化铁 红棕色 +2 +3 (2)FeO+2H+􀪅􀪅Fe2++H2O Fe2O3+6H+􀪅􀪅2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+􀪅􀪅2Fe3++Fe2++4H2O 秒判正误 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ 􀪋􀪋对点题组突破·提能力􀪋􀪋 1.D Fe与I2 反 应 生 成 FeI2,A 错 误;正 确 的 离 子 方 程 式: Cu2++Fe􀪅􀪅Fe2+ +Cu,B错 误;5.6 g Fe的 物 质 的 量 为 5.6 g 56 g·mol-1 =0.1 mol,与足量的S反应生成FeS,转移电子 数为0.2NA,C错误;Fe变为Fe3O4,固体质量增加,D正确。 2.C 铁的三种氧化物中,氧元素的化合价都为-2;铁元素的 化合价不同,氧化铁中铁为+3价,氧化亚铁中铁为+2价, 四氧化三铁中铁为+2价和+3价;氧化铁俗称铁红,是一种 红棕色的固体;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,是一种黑 色固体。 3.D 根据2Fe2++Cl2 􀪅􀪅2Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物” 样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025 mol×2= 0.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-), 则n(Fe3+)=0.2 mol,故n(Fe2+)︰n(Fe3+)=0.05︰0.2= 1︰4,故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。 4.FeO 解析:4.00 g CaCO3 沉淀的物质的量 为0.04 mol,则CO、 CO2 的物质的量均为0.04 mol,增加的氧元素质量为0.04 mol× 16 g·mol-1=0.64 g,铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g, 铁元素的质量为2.88 g-0.64 g=2.24 g,铁的氧化物中Fe与O 的物质的量之比为 2.24 g 56 g·mol-1 ︰0.04 mol=1︰1,则这种铁 的氧化物的化学式为FeO。 考点二 铁的氢氧化物 􀪋􀪋必备知识整合·强基础􀪋􀪋 白 红褐 Fe(OH)2+2H+􀪅􀪅Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+􀪅􀪅Fe3++3H2O Fe2++2OH-􀪅􀪅Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-􀪅􀪅Fe(OH)3↓ 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色 红褐 秒判正误 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× 􀪋􀪋对点题组突破·提能力􀪋􀪋 1.A Fe(OH)2 是一种白色固体,A错误;煤油能减少FeSO4 溶液与空气中氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢氧化 亚铁的氧化,B正确;铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4,可通过 化合反应4Fe(OH)2+2H2O+O2 􀪅􀪅4Fe(OH)3 来制 取 Fe(OH)3,C正确;Fe(OH)3 胶体呈红褐色、透明,能发生丁 达尔效应,D正确。 2.B 铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白 色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化 为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。 3.C 氢氧化钠溶液中有少量氧气,需要加热煮沸除去氧气;打 开止水夹,铁屑和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,利用反 应产生的氢气排尽装置内的空气,然后关闭止水夹,装置Ⅰ 形成密闭体系,利用反应产生的氢气的压强作用,把硫酸亚 铁溶液压入装置Ⅱ中,产生氢氧化亚铁白色沉淀,氢氧化亚 铁遇到空气后,变为灰绿色,最后变为红褐色,所以取下装 置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化。 4.(1)①②③⑤ (2)稀硫酸、铁粉 (3)加热煮沸 解析:(1)因为白色沉淀Fe(OH)2 在空气中很容易被氧化为 红褐色沉淀Fe(OH)3,即发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O 􀪅􀪅4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2 白色沉淀, 就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样,都是先用氢 气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2 处在氢气的 保护中;③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解 NaCl溶液 产生的OH-结合生成白色沉淀Fe(OH)2,且液面用汽油保 护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于 带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2 氧化,因而不能较长 时间看到白色沉淀。(2)稀 硫 酸 抑 制 Fe2+ 水 解,铁 粉 防 止 Fe2+被氧化。(3)Fe(OH)2 很容易被氧化,实验过程要确保 在无氧条件下生成。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -521-