内容正文:
第十单元 常见的盐
第三节 海水制“碱”
板块导航
01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
1.了解碳酸钠和碳酸氢钠的性质、用途和生产。
2.比较碳酸钠的物理性质和化学性质,总结归纳他们的相同点和不同点。
3.能运用碳酸钠的溶解度随温度的变化曲线,解释冬天捞“碱”的原理。
4.掌握“侯氏制碱法”的流程及涉及到的化学原理。
4.了解化学肥料的种类、化肥的简易鉴别、化肥、农药的利弊以及合理使用。
重难点:碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质、化学性质比较及涉及到的化学反应方程式,“侯氏制碱法”。
一、苏打“两兄弟”——碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和用途
物质
化学式
俗称
物理性质
用途
碳酸钠
Na2CO3
纯碱、苏打
白色粉末状固体,易溶于水,水溶液呈碱性。
重要化工原料,用于玻璃、造纸、纺织行业及洗涤剂的生产等
碳酸氢钠
NaHCO3
小苏打
白色晶体,能溶于水,水溶液呈碱性。
发酵粉的主要成分;
医疗上,治疗胃酸过多。
【易错提醒】
“纯碱不是碱,食盐是盐”。碳酸钠俗名纯碱是因为其水溶液呈碱性,但碳酸钠不属于碱而属于盐。
2.碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)与稀盐酸反应
药品
实验现象
化学方程式
碳酸钠+稀盐酸
反应较快,产生大量气泡
Na2CO3+2HCl =2NaCl+H2O+CO2↑
碳酸氢钠+稀盐酸
反应快,产生大量气泡
NaHCO3+HCl =NaCl+H2O+CO2↑
碳酸氢钠与稀盐酸反应比碳酸钠与稀盐酸反应速度更快,产生气体更多。
(2)碳酸氢钠受热分解:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(3)碳酸钠与氢氧化钙反应
主要现象:有白色沉淀生成
化学方程式:Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH
【归纳】碳酸钠与碳酸氢钠性质比较
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打或纯碱
小苏打
颜色状态
白色粉末
细小的白色晶体
溶解性
易溶于水
易溶于水
水溶液酸碱性
都呈碱性(Na2CO3溶液碱性更强)
与盐酸
放出二氧化碳气体
放出二氧化碳气体(剧烈)
与烧碱溶液
不反应
生成碳酸钠和水
与澄清石灰水
产生白色沉淀
产生白色沉淀
与氯化钙溶液
生成白色沉淀
不反应
热稳定性
稳定、受热不易分解
受热易分解
【名师拓展】
3.碳酸盐(即含碳酸根、碳酸氢根的盐) 的检验
(1)试剂:稀盐酸和澄清石灰水。
(2)实验步骤:取样,滴加稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,若澄清石灰水变浑浊,则含有碳酸根离子或碳酸氢根离子。
2、 盐的化学性质总结归纳
盐的化学性质
条件
现象
化学方程式
1.盐与金属反应
盐+金属→新盐+新金属
①盐必须可溶;
②金属单质的活动性比盐中金属强;
③K、Ca、Na除外。
铁丝表面有红色物质析出,溶液由蓝色变为浅绿色
Fe+CuSO4 =FeSO4 +Cu
铜丝表面有银白色物质析出,溶液由无色变为蓝色
Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag
2.盐与酸反应
盐+酸→新盐+新酸
生成物有沉淀或气体生成
有气泡产生
Na2CO3+2HCl===NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl===NaCl+ H2O+ CO2↑
有白色沉淀生成
HCl+ AgNO3=AgCl↓+ HNO3
有白色沉淀生成
H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
3.盐与碱反应
盐+碱→新盐+新碱
①反应物都可溶;
②生成物有气体、沉淀或水
有蓝色沉淀生成,溶液由蓝色逐渐变成无色
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+2Na2SO4
有红褐色沉淀生成,溶液由黄色逐渐变成无色
3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl
有白色沉淀生成
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
4. 盐与盐反应
盐+盐→新盐+新盐
①反应物都可溶;
②生成物有气体、沉淀或水
有白色沉淀生成
NaCl+ AgNO3 = AgCl↓+NaNO3
有白色沉淀生成
Na2SO4+ BaCl2 = BaSO4↓+2NaCl
【易错提醒】
1.盐与金属反应是置换反应,盐与酸、碱、盐反应均为复分解反应。
2.盐与碱、盐与盐反应除要符合复分解反应的条件外,反应物还需要均能溶于水。
三、“碱”的生产
1.侯氏制碱法工艺流程
2.反应原理
(1)产生 NaHCO3 的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。
(2)产生 Na2CO3 的反应:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
3.绿色思想
循环使用的物质为 CO2、NaCl。
四、化学肥料
1.农作物所必需的营养元素有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg等,其中N、P、K需要量大而土壤中又缺乏,因此氮肥、钾肥和磷肥是最主要的化学肥料,含这三种元素中两种或两种以上的是复合肥料。
2.常见化肥
种类
所含元素种类
常见化肥
作用
缺乏时症状
氮肥
含氮元素
尿素CO(NH2)2:含氮量最高的氮肥46.7%、氯化铵NH4Cl、硝酸钠NaNO3
促进植物茎、叶生长茂盛、叶色浓绿(促苗)
叶色发黄
钾肥
含钾元素
氯化钾KCl、硫酸钾K2SO4
草木灰:主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥。
促进作物生长,增强抗病虫害和抗倒伏能力(壮秆)
易倒伏
磷肥
含磷元素
磷酸钙[Ca3(PO3)2]
促进植物生长,增强抗寒抗旱能力。(强根)
生长迟缓,产量降低,根系不发达
复合肥
含氮、磷、钾元素中的两种或三种
硝酸钾KNO3
磷酸二氢铵NH4H2PO4
【易错提醒】
1.铵态氮肥防晒防潮,且均不能与碱性物质(如草木灰、熟石灰等)混合施用。
2.草木灰主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥, 其水溶液呈碱性。
【名师拓展】氮肥、磷肥、钾肥分别对农作物的不同部位起作用,氮肥使叶色浓绿,磷肥使根系发达,钾肥使茎秆粗壮不易倒伏。“氮磷钾,叶根茎”谐音“氮磷钾,一根筋”。
3.化肥的不合理施用会造成土壤退化,以及土壤、水污染和大气的环境污染。
4.要有针对性、合理施用化肥,提高施用效率,减少负面作用。
【名师拓展】
植物固氮:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮转化为含氮化合物,供植物生长需要。
1.碳酸钠俗称 、 , 色粉末、 溶于水。碳酸氢钠是 的主要成分,白色粉末状晶体,能溶于水,受热易分解。
【答案】 苏打 纯碱 白 易 小苏打
【详解】碳酸钠俗称苏打、纯碱,通常是白色粉末、易溶于水;碳酸氢钠是小苏打的主要成分,白色粉末状晶体,能溶于水,受热易分解,故①填:苏打,②填:纯碱,③填:白,④填:易,⑤填:小苏打。
2.在工业上, 广泛的应用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂的生产;碳酸氢钠在医疗上,可用于治疗 过多。
【答案】 碳酸钠/Na2CO3 胃酸
【详解】在工业上,碳酸钠广泛应用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产;
碳酸氢钠能和胃酸的主要成分盐酸反应生成氯化钠。二氧化碳和水,可用于治疗胃酸过多。
3.组成里含有 或 的盐都能与盐酸反应,生成 气体。
【答案】 碳酸根离子 碳酸氢根离子 二氧化碳
【详解】碳酸根离子和氢离子结合能生成二氧化碳和水,碳酸氢根离子和氢离子结合也能生成二氧化碳和水, 所以组成里含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应,生成二氧化碳气体,故①填:碳酸根离子,②填:碳酸氢根离子,③填:二氧化碳。
4.“侯氏制碱法”是我国化学家 发明的一种制取纯碱的方法,其中重要的一步化学方程式是。下一步制取纯碱的化学方程式是 。
【答案】 侯德榜 【详解】“侯氏制碱法”是我国化学家侯德榜发明的一种制取纯碱的方法;
下一步制取纯碱的反应原理是加热碳酸氢钠生成碳酸钠、水和二氧化碳,化学方程式为:。
5.完成教材实验11—1,观察并记录实验现象,填写下列表格。
碳酸钠+稀盐酸
碳酸氢钠+稀盐酸
现象
分析
碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳
碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳
反应的化学方程式
注意:能与酸反应产生气体的还有活泼金属,故必须将生成的气体通入澄清石灰水中以验证该气体是,而不是等其他气体,才能证明原物质中含有(或)。
【答案】 固体消失,产生气泡 固体消失,产生气泡 Na2CO3 +2 HCl =2 NaCl + H2O + CO2↑ NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑
►问题一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质与用途
【典例1-1】如图为碳酸钠和碳酸氢钠两种物质在水中的溶解度曲线,下列有关说法正确的是
A.由图可知,碳酸钠的溶解度随温度升高而增大
B.常温下可配制一瓶溶质质量分数为10%的碳酸氢钠饱和溶液
C.40℃时,将B点状态的碳酸钠溶液恒温蒸发适量的水,可使其变为A点状态的溶液
D.60℃后碳酸氢钠的溶解度曲线“消失”了,可能是因为60℃时碳酸氢钠开始分解
【答案】CD
【详解】A、由图可知,碳酸钠的溶解度随温度升高,先增大后减小,选项错误;
B、常温下碳酸氢钠溶解度小于10g,饱和溶液溶质质量分数小于,小于10%,则常温下不可配制一瓶溶质质量分数为10%的碳酸氢钠饱和溶液,选项错误;
C、40℃时,将B点状态的碳酸钠溶液为不饱和溶液,恒温蒸发适量的水,可使其变为A点状态的饱和溶液,选项正确;
D、碳酸氢钠受热易分解,60℃后碳酸氢钠的溶解度曲线“消失”了,可能是因为60℃时碳酸氢钠开始分解,选项正确。
故选CD。
【典例1-2】有一种浸洗瓜果的“果蔬洗盐”,其主要成分是氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。用“果蔬洗盐”溶液浸洗瓜果有助于消除瓜果表面的残留农药。完成下面小题。根据下图判断,下列说法正确的是
A.Na2CO3的溶解度大于NaCl的溶解度
B.饱和的NaCl溶液从60℃降温到40℃,有晶体析出
C.20℃时,NaHCO3饱和溶液的溶质质量分数为9.6%
D.分别将40℃时三种物质的饱和溶液降温到20℃,析出晶体最多的是Na2CO3
【答案】B
【详解】A.没有指明温度,无法比较碳酸钠和氯化钠的溶解度,故该选项说法不正确,不符合题意;
B.饱和的氯化钠溶液从40℃降温到20℃,溶解度减小,则溶液中有晶体析出,故该选项说法正确,符合题意;
C.20℃,碳酸氢钠的溶解度为9.6g,则碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数为,故该选项说法不正确,不符合题意;
D.没有给定溶液的质量,因此,无法比较析出晶体的质量,故该选项说法不正确,不符合题意,故选:B。
【典例1-3】碳酸氢钠是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一,某化学兴趣小组的同学对碳酸氢钠的性质进行了如下探究:
【查阅资料】
①碳酸钠和碳酸氢钠溶液均呈碱性。
②碳酸氢钠受热容易分解,生成碳酸钠和常见的两种氧化物。
【进行实验】
为了验证碳酸氢钠受热时会分解,兴趣小组的同学取一定量的碳酸氢钠到铜片上加热,如图所示。
(1)加热一段时间后,观察到烧杯内壁有水珠出现,说明碳酸氢钠受热分解会生成 。
(2)充分加热后,将烧杯迅速倒转过来,倒入适量的澄清石灰水,振荡,观察到澄清石灰水 ,说明碳酸氢钠受热分解还会生成CO2。
(3)兴趣小组的同学认为:充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na2CO3。
①他们的依据是 。
②兴趣小组为了确定反应后的固体产物成分,进行了以下实验,请填写下表:
实验
实验现象
结论
实验一:取少量反应后的固体产物溶于水,滴入几滴酚酞溶液
溶液变成红色
固体产物是NaOH,而不是Na2CO3
实验二:取少量反应后的固体产物溶于水,加入过量氯化钙溶液
。
固体产物是Na2CO3,而不是NaOH
实验三:取少量反应后的固体,滴加稀盐酸
产生大量气泡
固体产物是Na2CO3,而不是NaOH
【评价与反思】
实验一的结论与实验二、三的结论相反,在讨论时,兴趣小组的同学认为方案一的结论不正确,他们的理由是 。
【实验总结】
(4)请写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 。
【答案】(1)H2O/水
(2)变浑浊
(3) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变 有白色沉淀产生 碳酸钠溶液也显碱性,也能使酚酞溶液变红
(4)
【详解】(1)加热一段时间后,观察到烧杯内壁有水珠出现,说明碳酸氢钠受热分解会生成水,故填:H2O或水;
(2)二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,充分加热后,将烧杯迅速倒转过来,倒入适量的澄清石灰水,振荡,观察到澄清石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠受热分解还会生成CO2,故填:变浑浊;
(3)①根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,因为NaHCO3中含有Na、H、C、O元素,所以兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na2CO3,故填:根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变;
②实验二:取少量反应后的固体产物溶于水,加入过量氯化钙溶液,因为NaOH和Na2CO3中只有Na2CO3和氯化钙溶液反应生成白色沉淀,所以实验现象为:产生白色沉淀,故填:有白色沉淀产生;
评价与反思:实验一的结论不正确,是因为NaOH和Na2CO3的溶液都显碱性,都能使滴酚酞试液变红,所以实验一无法判断固体产物的成分,故填:碳酸钠溶液也显碱性,也能使酚酞溶液变红;
(4)由上述分析可知,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为,故填:。
【变式1-1】、都是应用广泛的盐,化学兴趣小组对它们进行探究。
Ⅰ、可用于冷冻剂、干燥剂、融雪剂、医药及冶金工业等。化学兴趣小组在完成实验室制取二氧化碳的实验后,欲对剩余废液的组成进行探究。
【知识回顾】
(1)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式 。
【提出问题一】实验室制取二氧化碳后的废液中含有哪些溶质?
【猜想与假设】猜想一: 猜想二:和
【查阅资料】溶液呈中性
【探究活动一】
(2)取少量废液等分成2份,甲、乙两组同学分别利用其中一份进行如下探究:甲组同学向废液中滴加紫色石蕊溶液,溶液变成 色,证明猜想二成立。
乙组同学用图1装置进行实验,将一定质量分数的碳酸钠溶液逐滴加入废液,测得数据如图2。
【数据分析】乙组同学对图2数据进行讨论分析,证明猜想二成立。
(3)a点的实验现象为 。
(4)b点发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ、碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐,化学兴趣小组对它们进行探究。
【实验1】通过与盐酸反应产生气体速率进行鉴别。将碳酸钠和碳酸氢钠分别配制成2%的溶液,取等量的两溶液分别于三颈烧瓶中(如图3),滴加足量的稀盐酸,通过传感器测得的浓度(如图4所示)。
(5)通过计算分析,碳酸氢钠与稀盐酸反应对应的曲线是 (填“甲”或“乙”),写出该反应的化学方程式 。
【实验2】等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液分别与相同浓度的盐酸反应。操作和现象如下表:
序号
操作
现象
实验①
碳酸氢钠溶液逐滴加入盐酸中
立刻产生气泡
实验②
碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中
立刻产生气泡
实验③
盐酸逐滴加入碳酸氢钠溶液中
立刻产生气泡
实验④
盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中
滴加一会后才有气泡产生
【问题】实验④与另外三个实验现象不同的原因
【资料】用试纸测定等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液的,分别为9和12
【实验3】将等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液与相同浓度的盐酸互滴,利用手持传感器测定反应中溶液变化,四个实验的变化与时间的关系如图所示。
【分析】
(6)图8表示的实验是实验 (填实验2中的序号)。
(7)比较图7与图6发现:图7中的阴影部分与图6叠合后,图像基本重合。则图7中的AB段发生反应的化学方程式为 。
(8)比较图5与图7发现:不同的操作有不同现象,试分析造成这一现象的原因: 。
【答案】(1)
(2)红
(3)有气泡产生
(4)
(5) 甲
(6)①
(7)
(8)图5是碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中,刚开始盐酸过量;图7是盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中,刚开始碳酸钠过量
【详解】(1)实验室通常用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳,石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为:;
(2)结论为猜想二成立,则溶质为氯化钙和氯化氢,则溶液显酸性,紫色石蕊试液遇到酸性溶液变红,故向废液中滴加紫色石蕊溶液,溶液变成红色;
(3)a点pH<7,此时溶液显酸性,说明溶液中含盐酸,加入碳酸钠溶液,碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故实验现象为:有气泡产生;
(4)b点pH=7,说明此时盐酸已经完全反应,故此时发生反应为氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠,该反应的化学方程式为:;
(5)碳酸氢钠与稀盐酸反应:,参加反应的碳酸氢钠与生成二氧化碳的质量比为:84:44,碳酸钠与稀盐酸反应:,参加反应的碳酸钠与生成二氧化碳的质量比为:106:44,故消耗等质量的碳酸钠、碳酸氢钠,碳酸氢钠生成二氧化碳的质量大,则碳酸氢钠与稀盐酸反应对应的曲线是:甲;
碳酸氢钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为:;
(6)由图8可知,一开始pH<7,随着反应的进行,pH逐渐增大,最后pH逐渐接近于9,由题干信息可知,碳酸氢钠溶液的pH为9,故该实验是,将碳酸氢钠溶液逐滴加入稀盐酸中,故图8表示的实验是实验①;
(7)由图6可知,一开始溶液的pH接近9,随着反应的逐渐进行,pH逐渐减小,则该实验是将盐酸逐滴加入碳酸氢钠溶液中,由图7可知,一开始溶液的pH接近12,随着反应的逐渐进行,pH逐渐减小,则该实验是将盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中,比较图7与图6发现:图7中的阴影部分与图6叠合后,图像基本重合,说明阴影部分是碳酸氢钠和稀盐酸的反应,则图7中的AB段碳酸钠先与盐酸反应生成了碳酸氢钠,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类不变,反应物中含氯元素,故还生成了氯化钠,该反应的化学方程式为:,故碳酸钠与盐酸反应,应是碳酸钠先与盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠,待碳酸钠完全反应后,碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水;
(8)根据以上分析,图5应是碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中,图7是盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中,由以上分析可知,碳酸钠与盐酸反应时,碳酸钠先与盐酸反应生成氯化钠和碳酸氢钠,然后碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,图5实验中是碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中,刚开始盐酸过量,碳酸钠先与盐酸反应生成氯化钠和碳酸氢钠,反应生成的碳酸氢钠立即与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故立即产生气泡;图7是盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中,刚开始碳酸钠过量,碳酸钠先与盐酸反应生成氯化钠和碳酸氢钠,待碳酸钠完全反应后,碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故滴加一会后才有气泡产生。
【变式1-2】化学小组同学根据所学过的知识,对碳酸钠和碳酸氢钠的部分化学性质进行探究。
【查阅资料】①白色的无水硫酸铜固体遇水变蓝。
②常温下,浓度相同的Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的碱性强。
③氢氧化钡溶液能和二氧化碳反应生成碳酸钡沉淀和水。
【探究一】探究Na2CO3和NaHCO3溶液的酸碱性的差异。
(1)分别测两种物质等浓度溶液的pH,测定结果为Na2CO3溶液的pH (填“>”、或“<”)NaHCO3溶液的pH。
【探究二】探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性。
【进行实验】小组同学分别取少量碳酸钠和碳酸氢钠样品利用如图装置进行实验,加热碳酸钠样品时未观察到明显现象;加热碳酸氢钠样品时观察到无水硫酸铜变为蓝色、澄清石灰水变浑浊。
【实验结论】
(2)由实验现象可推知,碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解,且有 和CO2生成。
【讨论交流】
(3)澄清石灰水变浑浊时发生反应的化学方程式为 。
【探究三】探究Na2CO3和NaHCO3能否与酸发生反应。
【进行实验】小组同学分别另取少量碳酸钠和碳酸氢钠样品利用下图装置进行实验。
组别
甲组
乙组
实验操作
实验现象
试管中有气泡产生,澄清石灰水未变浑浊
试管中有气泡产生,有白色沉淀生成
实验结论
碳酸钠能与盐酸反应,但不产生CO2
碳酸氢钠能与硫酸反应,产生CO2
【反思评价】经讨论,小组同学一致认为甲组的实验现象出现异常,导致所得实验结论不合理。
【拓展探究】小组同学对上述异常现象产生的原因进行如下探究。
【做出猜想】
猜想一:所用澄清石灰水已经完全变质
猜想二:所用盐酸浓度过大,气体中有挥发出来的HCl
【继续实验】
(4)实验1:取少量实验所用的澄清石灰水于试管中,滴加碳酸钠溶液,观察到 ,得出结论:猜想一不成立。
(5)实验2:将实验所用的澄清石灰水换为稀硝酸和 的混合液,重新进行实验,观察到有白色沉淀产生,得出结论:猜想二成立。
【拓展迁移】
(6)氢氧化钙和氢氧化钡溶液都能和二氧化碳反应,它们具有相似的化学性质,因为它们都含有 。
【答案】(1)>
(2)H2O/水
(3)
(4)白色沉淀
(5)硝酸银/AgNO3
(6)OH-/氢氧根离子
【详解】(1)常温下,浓度相同的Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的碱性强,故分别测两种物质等浓度溶液的pH,测定结果为Na2CO3溶液的pH>NaHCO3溶液的pH;
(2)加热碳酸钠样品时未观察到明显现象;加热碳酸氢钠样品时观察到无水硫酸铜变为蓝色(有水生成)、澄清石灰水变浑浊(有二氧化碳生成),由实验现象可推知,碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解,且有水和CO2生成;
(3)二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为:;
(4)猜想一:所用澄清石灰水已经完全变质,根据实验结论猜想一不成立,实验1:取少量实验所用的澄清石灰水于试管中,滴加碳酸钠溶液,碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,观察到产生白色沉淀,则说明澄清石灰水没有完全变质,可得出结论:猜想一不成立;
(5)猜想二:所用盐酸浓度过大,气体中有挥发出来的HCl,根据实验结论猜想二成立,实验2:将实验所用的澄清石灰水换为稀硝酸和硝酸银的混合液,重新进行实验,观察到有白色沉淀产生,即硝酸银和氯化氢反应生成氯化银沉淀和硝酸,说明气体中有挥发出来的氯化氢,可得出结论:猜想二成立;
(6)氢氧化钙和氢氧化钡溶液都能和二氧化碳反应,它们具有相似的化学性质,因为它们都含有氢氧根离子。
►问题二 “碱”的生产
【典例2-1】“侯氏制碱法”与“氨碱法”是世界上生产两种主要方法,其流程示意如下:
下列关于这两种方法的说法中错误的是
A.氨碱法循环Ⅱ的物质X是主要是,排出液W中主要溶质是和NaCl
B.联合制碱法中的“联合”体现了合成氨与制纯碱的“联合”
C.氨碱法与联合制碱法沉淀池中均是先通入饱和再通入
D.与氨碱法相比,联合制碱法提高了食盐的利用率
【答案】C
【详解】A、氨碱法中,食盐水、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠沉淀,煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、X和水,X为二氧化碳,母液中含有氯化铵和氯化钠,加入氧化钙后,氧化钙与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与氯化铵反应生成氯化钙、水和氨气,氯化钠和氨气可以循环利用,则排出液W中主要溶质是和NaCl,选项正确;
B、联合制碱法利用合成氨厂的二氧化碳和氨气作为副产品供给碱厂作原料,提高了原料的利用率,减少了废物的排放,降低能源消耗,从而降低生产成本,体现了合成氨与制纯碱的“联合”,选项正确;
C、氨碱法与联合制碱法沉淀池中均是先通入NH3营造碱性环境,增大二氧化碳的溶解程度,再通入CO2,选项错误;
D、与氨碱法相比,联合制碱法得到的母液中通入氨气得到氯化铵和氯化钠,氯化铵可以结晶分离,母液中的氯化钠可与循环使用,提高了食盐的利用率,选项正确,故选C。
【典例2-2】我国制碱工业先驱侯德榜发明了侯氏制碱法,其主要反应为:NaCl+NH3+H2O+CO2=X+NH4Cl。下列说法正确的是
A.X的化学式为Na2CO3 B.该反应制得的X属于碱
C.NH4Cl中N的化合价为3 D.该反应属于复分解反应
【答案】C
【详解】A、化学反应前后,元素种类不变,原子个数不变,反应物中有1个钠原子、1个氯原子、5个氢原子、3个氧原子、1个氮原子、1个碳原子,生成物中有1个氮原子、4个氢原子、1个氯原子,所以X是NaHCO3,故说法错误;
B、NaHCO3是由钠离子和碳酸氢根离子构成的化合物,属于盐,故说法错误;
C、在化合物中,各元素化合价代数和为零,在NH4Cl中,氢元素显+1,氯元素显-1,设N元素化合价为x,x+(+1)×4+(-1)=0,x=-3,故说法正确;
D、NaCl+NH3+H2O+CO2═NaHCO3+NH4Cl,反应物是四种,不是复分解反应,故说法错误。
故选C。
【典例2-3】1926年,我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法,以从海水中提取出来的食盐为主要原料制取纯碱,促进了世界制碱技术的发展。Na2CO3和NaCl两物质的溶解度曲线和溶解度表如图所示。下列结论正确的是:
温度/℃
0
10
20
30
40
50
溶解度/g
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37
Na2CO3
7
12.5
21.5
39.7
49.0
47.3
A.t1℃时,Na2CO3的溶解度大于NaCl的溶解度
B.t1℃时,50g水中加入12gNa2CO3,经充分溶解,所得溶液中溶质与溶剂的质量之比为1:5
C.t1℃时,将相同质量的Na2CO3饱和溶液和NaCl饱和溶液均升温至t2℃,此时,Na2CO3溶液的溶质质量分数等于NaCl溶液的溶质质量分数
D.t2℃的取值范围大约在40℃—50℃之间
【答案】B
【详解】A、由溶解度曲线可知,t1℃时,Na2CO3的溶解度小于NaCl的溶解度,故选项说法错误;
B、由溶解度曲线可知,t1℃时,Na2CO3的溶解度为20g,50g水中加入12gNa2CO3,经充分溶解,只能溶解10gNa2CO3,则所得溶液中溶质与溶剂的质量之比为10g:50g=1:5,故选项说法正确;
C、由溶解度曲线可知,t1℃时,NaCl的溶解度大于Na2CO3的溶解度,则t1℃时,NaCl饱和溶液的溶质质量分数大于Na2CO3饱和溶液的溶质质量分数,两种物质的溶解度均随温度的升高而增大,则t1℃时,将相同质量的Na2CO3饱和溶液和NaCl饱和溶液均升温至t2℃,此时,Na2CO3溶液的溶质质量分数小于NaCl溶液的溶质质量分数,故选项说法错误;
D、由表中信息可知,两种物质的溶解度均随温度的升高而增大,20 ℃时,NaCl的溶解度大于Na2CO3的溶解度,30 ℃时,NaCl的溶解度小于Na2CO3的溶解度,则NaCl和Na2CO3溶解度相等时对应的温度在20 ℃~30 ℃之间,故选项说法错误;
故选:B。
【变式2-1】我国化学家侯德榜创立了侯氏制碱法,开创了世界制碱工业的新纪元。该技术中生成的同时得到副产品。和的溶解度曲线如图所示。下列说法正确的是
A.的溶解度的溶解度
B.在时,向盛有水的烧杯中加入,充分溶解,得到溶液
C.中混有少量时,可采用降温结晶的方法提纯
D.时,将饱和溶液与饱和溶液同时升温至,此时,溶液的溶质质量分数等于溶液的溶质质量分数
【答案】C
【详解】A. 比较溶解度大小,必须指明温度,此选项错误;
B. 由溶解度曲线可知,在时,碳酸钠的溶解度为20g,则水最多能溶解10g碳酸钠,所以向盛有水的烧杯中加入,充分溶解,得到碳酸钠溶液的质量为:50g+10g=60g,此选项错误;
C. 对于溶解度受温度影响变化较大的物质,一般采用降温结晶法,使溶质从溶液中结晶析出,碳酸钠的溶解度受温度影响较大,所以中混有少量时,可采用降温结晶的方法提纯,此选项正确;
D. 时,将饱和溶液与饱和溶液同时升温至,两种物质的溶解度都增大,变为不变和溶液,溶质质量分数不变,由于时,的溶解度小于的溶解度,所以升温至,溶液的溶质质量分数小于溶液的溶质质量分数,此选项错误。
故选C。
►问题三 化学肥料
【典例3-1】下列化学肥料中属于复合肥料的是
A.硫酸钾 B.尿素[CO(NH2)2]
C.硝酸钾 D.磷酸钙[Ca3(PO4)2]
【答案】C
【详解】A、K2SO4中含有钾元素属于钾肥,故错误;
B、CO(NH2)2中含有氮元素属于氮肥,故错误;
C、KNO3中含有氮和钾两种元素,属于复合肥,故正确;
D、Ca3(PO4)2中含有磷元素属于磷肥,故错误。
故选C。
【典例3-2】粮食产量增长的主要动力是化肥。某棉花地里的棉花叶片发黄,我们应该施用的化学肥料是
A.KCl B.K2SO4 C.CO(NH2)2 D.Ca(H2PO4)2
【答案】C
【详解】A、氯化钾不含氮元素,不属于氮肥,故A错误;
B、硫酸钾不含氮元素,不属于氮肥,故B错误;
C、尿素含有氮元素,属于氮肥,故C正确;
D、磷酸二氢钙不含氮元素,不属于氮肥,故D错误。
故选C。
【变式3-1】化学肥料可提高农作物的产量,下列物质能用作钾肥的是
A.K2SO4 B.NH4Cl
C.NH4NO3 D.Ca(H2PO4)2
【答案】A
【详解】A、硫酸钾含钾元素,属于钾肥,故A正确;
B、氯化铵含氮元素,不含钾元素,属于氮肥,故B错误;
C、硝酸铵含氮元素,不含钾元素,属于氮肥,故C错误;
D、磷酸二氢钙含磷元素,不含钾元素,属于磷肥,故D错误。
故选A。
【变式3-2】我校某班同学来到学校的鹤鸣园,发现原本翠绿的辣椒树叶片叶色变黄,为使辣椒树叶片转绿,应为这些辣椒树追施的化学肥料是
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】叶片发黄应该用氮肥,
A.NH4Cl只含有氮元素,属于氮肥;
B.CaSO4不属于常见化肥;
C.KCl只含有钾元素,属于钾肥;
D.Ca3(PO4)2只含有磷元素,属于磷肥;
故选:A。
1.下列化学肥料中属于复合肥的是
A.硝酸钾 B.氯化钾 C.碳酸氢铵 D.稀氨水
【答案】A
【详解】A、硝酸钾中含有氮元素和钾元素,属于复合肥,故A正确;
B、氯化钾中含有钾元素,属于钾肥,故B错;
C、碳酸氢铵中含有氮元素,属于氮肥,故C错;
D、稀氨水中含有氮元素,属于氮肥,故D错。
故选A。
2.碳酸氢铵(NH4HCO3)是一种常用的化学肥料,工业上通过化合反应制备碳酸氢铵,下列物质不可能是该反应原料的是
A.H2O B.NH3 C.HCl D.CO2
【答案】C
【详解】A、水中含有氢、氧元素,可能为该反应的原料,不符合题意;
B、氨气中含有氮、氢元素,可能为该反应的原料,不符合题意;
C、氯化氢中含有氢、氯元素,而碳酸氢钠中不含氯元素,则不可能为该反应的原料,符合题意;
D、二氧化碳中含有碳、氧元素,可能为该反应的原料,不符合题意。
故选C。
3.化学肥料能促进农作物生长,下列化肥能达到两种肥效的是
A.KNO3 B.CO(NH2)2 C.NH4HCO3 D.
【答案】A
【详解】A、KNO3含有氮、磷、钾三种营养元素中的氮元素和钾元素,属于复合肥,能达到两种肥效,符合题意;
B、CO(NH2)2含有氮、磷、钾三种营养元素中的氮元素,属于氮肥,不能达到两种肥效,不符合题意;
C、NH4HCO3含有氮、磷、钾三种营养元素中的氮元素,属于氮肥,不能达到两种肥效,不符合题意;
D、含有氮、磷、钾三种营养元素中的磷元素,属于磷肥,不能达到两种肥效,不符合题意。
故选:A。
4.氮肥是农作物生长最需要的化学肥料之一,下列空气成分中可制造氮肥的是
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
【答案】B
【详解】常用化肥的种类有氮肥、磷肥、钾肥、复合肥。根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,可制造氮肥的物质需要含有氮元素,空气的成分中含有氮元素的物质是氮气,故选B。
5.小明同学发现家中有一盒果蔬洗涤盐,其说明书如下:
名称:果蔬洗涤盐
净含量:400g
保质期:五年
储存方法:常温下置于干燥处存放,防潮
配料表:食用精制食盐、食品级pH调节剂
【提出问题】小明对配料表中的成分很好奇,pH调节剂的成分是什么?
【查阅资料】①果蔬洗涤盐pH调节剂的成分可能是碳酸钠、碳酸氢钠、酒石酸中的一种或两种。
②大多数农药是酸性的。
③;与不反应。
④碳酸氢钠受热易分解为二氧化碳和碳酸钠等三种物质,碳酸钠有较高的热稳定性。
【实验初探】
(1)取少量该固体溶于水配成溶液A,用pH试纸测得该溶液的,结合资料推断其中一定不含的物质是 ;
【形成假设】
(2)该配料表中的pH调节剂可能是:Ⅰ 碳酸钠;Ⅱ ;Ⅲ 碳酸钠和碳酸氢钠。
【实验再探】
(3)
实验操作
实验现象
实验结论
实验一:取少许A溶液于试管中,滴加氯化钙溶液。
有白色沉淀生成
证明该pH调节剂中含有 。
实验二:取适量洗涤盐,加热,将生成的气体通入澄消石灰水。
观察到 。
证明该pH调节剂中含有碳酸氢钠。
【形成结论】假设Ⅲ正确
【反思与交流】
(4)果蔬洗涤盐浸洗瓜果有助于消除瓜果表面的残留农药。请从化学反应的视角解释其原因 ;
(5)小明认真读了说明书,感觉其不够完整,你认为还需要添加哪一项? (写出一项即可)。
【答案】(1)酒石酸
(2)碳酸氢钠/
(3) 碳酸钠/ 澄清石灰水变浑浊
(4)果蔬洗涤盐显碱性,可以与显酸性的农药发生反应
(5)使用方法说明(使用注意事项、功能介绍等,合理即可)
【详解】(1)取少量该固体溶于水配成溶液A,用pH试纸测得该溶液的pH=10,溶液呈碱性,则溶液中一定不含酸性物质,碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液均呈碱性,酒石酸呈酸性,故该固体样品中一定不含酒石酸,故填:酒石酸;
(2)碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液都呈碱性,而该pH调节剂溶液呈碱性,所以该样品中可能只含有碳酸钠,可能只含碳酸氢钠,也可能二者均有,故填:碳酸氢钠(或者NaHCO3);
(3)实验一:取少许A溶液于试管中,滴加氯化钙溶液,有白色沉淀生成,说明存在碳酸钠,碳酸钠与氯化钙反应能生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,故填:碳酸钠(或者Na2CO3);
实验二:实验结论是存在碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,将生成的气体通入澄清石灰水中,可观察到澄清石灰水变浑浊(二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水),故填:澄清石灰水变浑浊;
(4)根据[查阅资料]可知,大多数农药是酸性的,果蔬洗涤盐显碱性,可以与显酸性的农药发生反应,故果蔬洗涤盐浸洗瓜果有助于消除瓜果表面的残留农药,故填:果蔬洗涤盐显碱性,可以与显酸性的农药发生反应;
(5)该标签中展示的信息包括名称、规格、保质期、配料表和储存方法,但是缺少使用方法说明和使用禁忌,故填:使用方法说明(使用注意事项、功能介绍等,合理即可)。
6.侯氏制碱法是我国民族工业的骄傲,该方法将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱(Na2CO3)和NH4Cl两种产品。其生产过程中涉及的主要化学方程式为:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
回答问题:
(1)NH3中N元素的化合价为 。
(2)若反应时得到84吨NaHCO3固体,计算理论.上可获得Na2CO3的质量是多少(写出计算过程)。
(3)若获得的Na2CO3中含有少量NaHCO3,除去NaHCO3的方法是 。
(4)产物NH4Cl在生产和生活中用途广泛,请任举一例 。
【答案】(1)-3
(2)解:设可获得碳酸钠的质量为x。
x=53t
答:可以获得碳酸钠的质量为53吨;
(3)采取加热混合物的方法除去碳酸氢钠
(4)作肥料
【详解】(1)根据化合物中正负化合价的代数和为0,氢元素的化合价为+1,则氮元素的化合价为-3;
(2)见答案;
(3)碳酸氢钠受热易分解,可以采取加热混合物的方法除去碳酸氢钠;
(4)氯化铵中含有氮元素属于氮肥,故用途是用作肥料。
7.溶液在日常生活、工农业生产和科学研究中具有广泛用途。
(1)厨房中的下列物质加入足量的水中,充分搅拌,能形成溶液的是 (选填字母)。
A.面粉 B.白糖 C.植物油 D.胡椒粉
(2)水常用作物质溶解的溶剂,如图为碳酸钠和碳酸氢钠两种物质在水中的溶解度曲线,请回答下列问题:
①60℃时,NaHCO3的溶解度是 g,Na2CO3的溶解度随温度的变化关系是: 。
②A、B两点分别表示Na2CO3的两种溶液,要使A点的溶液变为B点的溶液,可采取措施是 。
③将40℃时等质量的Na2CO3和NaHCO3的饱和溶液同时降温到0℃,析出晶体较少的是 溶液。
④常温下能否制了一瓶溶质质量分数为20%的NaHCO3溶液 (填“是”或“否”),理由是: 。
【答案】(1)B
(2) 16.4 随温度升高先增大后减小 增加溶剂 NaHCO3/碳酸氢钠 否 常温下,碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数在9.1%左右
【详解】(1)面粉、植物油、胡椒粉都不溶于水,白糖能溶于水,这四种物质中能与水混合形成溶液的是白糖,故选:B。
(2)①根据溶解度曲线,60℃时,NaHCO3的溶解度是16.4g,Na2CO3的溶解度随温度的变化关系是:随温度升高先增大后减小。
②A点是Na2CO3饱和溶液,B点是Na2CO3不饱和溶液,A点和B点温度相同,则使A点的Na2CO3饱和溶液变为B点的Na2CO3不饱和溶液的方法是:增加溶剂。
③40℃时,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,所以等质量的Na2CO3、NaHCO3两种物质的饱和溶液中,Na2CO3溶液的溶质质量分数较大,溶质质量较大,溶剂质量较小。降温到0℃,二者溶解度都减小,都有溶质析出,且都得到饱和溶液。降温之后,Na2CO3与NaHCO3溶解度相等,而溶剂质量不变,所以Na2CO3溶液的溶剂质量较小,所能溶解的溶质也较少,因此降温过程Na2CO3溶液析出晶体较多,NaHCO3溶液析出晶体较少。
④对于同种溶质来说,相同温度下,溶液达到饱和状态时溶质质量分数最大。根据溶解度曲线,常温下NaHCO3的溶解度约为10g,此时NaHCO3饱和溶液的溶质质量分数为,不可能达到20%。故填:否;常温下,碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数在9.1%左右。
8.干粉灭火器中干粉的主要成分是碳酸氢钠,受热时分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,该反应的化学方程式为 ;现将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物20g充分加热至质量不再改变,测得反应前后钠元素的质量分数之比为17:20,则生成二氧化碳和水的质量和为 。
【答案】 3g
【详解】碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,方程式为:;
碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳,固体减少的质量就是水和二氧化碳的质量,设钠元素的质量为a,那么反应前固体中钠元素的质量分数为:,反应前后固体中钠元素的质量分数之比为17:20,反应后固体中钠元素的质量分数为:,反应前后钠元素质量不变,所以反应后固体质量为=17g,生成水和二氧化碳的质量之和为20g-17g=3g。故填:3g。
9.海洋是地球上最大的储水库,浩瀚的海洋蕴藏着丰富的化学资源,工业上从海水中可提取许多广泛应用于生活、生产、科技等方面的物质和原料。
(1)海水晒盐
①在流程Ⅰ中,促进水分蒸发,主要是利用了 (选填“电能”“太阳能”“化学能”)。
②粗盐中常含有泥沙等难溶性杂质。除去粗盐中的难溶性杂质,可依次通过溶解、过滤、蒸发结晶等操作,每步操作都会用到的一种玻璃仪器是 (填仪器名称),在蒸发结晶过程中其作用是 。
③除去难溶性杂质后的食盐水中还含有Na2SO4、CaCl2和MgCl2等可溶性杂质。为除去食盐溶液中的可溶性杂质,进行下列操作:a.加过量氢氧化钠溶液:b.加过量碳酸钠溶液:c.加过量氯化钡溶液:d.过滤:e.加适量的稀盐酸。合理的操作顺序是 (填选项序号)。
A.abcdeB.bcadeC.cabde
写出加入氯化钡溶液后与杂质发生反应的化学方程式 。
(2)海水“制碱”
①1926年我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法。在流程Ⅱ中,先向饱和食盐水中通入氨气再通入二氧化碳,从酸碱反应的角度分析,氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳的原因是 。
②工业上制得的纯碱中常含有少量氯化钠。Na2CO3和NaCl的溶解度曲线如图所示,试回答下列问题:
将t1℃时碳酸钠饱和溶液的温度升到t2℃溶液中碳酸钠的质量分数会 (填“变大”“变小”“不变”之一)。
t2℃时,将50g碳酸钠饱和溶液和100g氯化钠饱和溶液均降温到t1℃,此时所得碳酸钠溶液溶质质量分数 氯化钠溶液溶质质量分数(填“大于”“等于”“小于”“无法判断”之一)。t2℃时,在50g水中加入40gNa2CO3固体,经充分溶解,所得溶液的质量为 g。
【答案】(1) 太阳能 玻璃棒 搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅 C BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl
(2) 氨盐水显碱性,更容易吸收二氧化碳 不变 等于 70
【详解】(1)①由图可知,海水晒盐,是利用太阳能促进水分蒸发。
②溶解时需要烧杯和玻璃棒,过滤时需要烧杯、漏斗和玻璃棒,蒸发时需要玻璃棒,则均需要的玻璃仪器为玻璃棒;
蒸发时,玻璃棒的作用为搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅。
③加入的氯化钡能与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,加入的氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,加入的碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,碳酸钠能与过量的氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,而盐酸能除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,则为除去食盐溶液中的可溶性杂质,依次加入加过量氯化钡溶液、加过量氢氧化钠溶液、加过量碳酸钠溶液、过滤、加适量的稀盐酸除去过量的氢氧化钠和碳酸钠。合理的操作顺序是cabde;
氯化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,反应的化学方程式为:。
(2)①氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳的原因是氨盐水显碱性,更容易吸收二氧化碳;
②根据碳酸钠溶解度曲线可知,将t1℃时碳酸钠饱和溶液的温度升到t2℃,碳酸钠的溶解度增大,升温过程中,溶质、溶剂的质量不变,溶液中碳酸钠的质量分数不变;
将t2℃时碳酸钠和氯化钠两种物质的饱和溶液降温到t1℃时,碳酸钠和氯化钠的溶解度减小,有晶体析出,质量分数变小,溶液仍为饱和溶液,一定温度下饱和溶液的溶质分数为,溶解度越大,质量分数越大,t1℃时碳酸钠和氯化钠的溶解度相等,此时所得碳酸钠溶液的溶质质量分数等于氯化钠溶液的溶质质量分数;
根据碳酸钠溶解度曲线可知,t2℃时,碳酸钠溶解度为40g,根据溶解度概念可知,在50g水中加入40gNa2CO3,经充分溶解,最多溶解20g碳酸钠,所得溶液的质量为20g+50g=70g。
10.我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法,促进了我国民族工业的发展和世界制碱技术的进步,其生产过程中有下列反应:
(1)上述步骤③中发生的反应属于 反应(选填“化合”“分解”“置换”“复分解”之一)。
(2)工业生产过程中,在常温下氨盐水吸收二氧化碳后生成碳酸氢钠和氯化铵,两者首先从溶液中结晶析出的是 (填物质化学式)。
(3)从酸碱反应的角度分析,下列选项中最易吸收二氧化碳的是___________(填选项序号)。
A.水 B.氨盐水 C.食盐水
【答案】(1)分解
(2)NaHCO3
(3)B
【详解】(1)步骤③中发生的反应:碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳,符合“一变多”,属于分解反应;
(2)碳酸氢钠的溶解度小,所以首先从溶液中结晶析出的是NaHCO3;
(3)二氧化碳能溶于水,氨盐水显碱性,更易吸收二氧化碳,故选B。
11.“庄稼一枝花,要靠肥当家”。化学肥料与传统农家肥配合使用,对促进农作物增产、解决粮食短缺问题起了重要作用。下列肥料中要避免与熟石灰混合使用的是
A.CO (NH2)2 B.KNO3 C.CaH2PO4 D.NH4NO3
【答案】D
【详解】A、CO(NH2)2中不含铵根离子,不属于铵态氮肥,故A选项不符合题意;
B、KNO3中不含铵根离子,不属于铵态氮肥,故B选项不符合题意;
C、CaH2PO4中不含铵根离子,不属于铵态氮肥,故C选项不符合题意;
D、NH4NO3中含有铵根离子,属于铵态氮肥,故D选项符合题意。
故选D。
12.(碳酸氢铵)是一种常用的化学肥料。当它受到撞击时,会发生分解反应,产生大量气体而爆炸,分解过程中不能生成的物质是
A. B.HCl C. (氨气) D.
【答案】B
【知识点】用质量守恒定律确定物质组成、分解反应
【详解】NH4HCO3是由碳、氢、氧三种元素组成的,不含氯元素,根据反应前后元素种类不变,可知其分解的产物中不含氯元素,故分解过程中不能生成的物质是HCl。
故选B。
13.“侯氏制碱法”涉及的NaCl、NaHCO3和NH4Cl的溶解度如下表所示,如图所示是三者的溶解度曲线,请回答:
温度/℃
10
20
30
40
50
60
溶解度/g
NaCl
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
37.3
NaHCO3
8.1
9.6
11.1
12.7
14.5
16.4
NH4Cl
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.3
(1)图中丙是 (选填NaCl”、“NaHCO3”或NH4Cl”)。
(2)t1的温度范围是___________(填序号)。
A.10℃~20℃ B.20℃~30℃ C.30℃~40℃ D.40℃~50℃
(3)40℃时,将25gNH4Cl固体放入50g水中充分溶解,所得溶液的质量为 g。
(4)分别将t2℃时等质量的NaCl饱和溶液和NH4Cl饱和溶液温度降至t1℃,所得溶液中NaCl的质量 NH4Cl的质量(选填“大于”、“小于”、“等于”或“不能确定”)。
【答案】(1)NaHCO3
(2)A
(3)72.9
(4)大于
【详解】(1)根据表格数据可知,图中丙表示NaHCO3的溶解度曲线;
(2)根据表格数据可知,图中甲表示氯化铵的溶解度曲线,乙表示氯化钠的溶解度曲线,t1点时,氯化钠和氯化铵的溶解度曲线相交于一点,则此时二者的溶解度相等,10℃时,溶解度:氯化钠>氯化铵,20℃时,溶解度:氯化铵>氯化钠,则10℃~20℃时,二者的溶解度可能相等,故选A;
(3)40℃时,氯化铵的溶解度为45.8g,即100g水中最多能溶解45.8g氯化铵,达到饱和状态,将25gNH4Cl固体放入50g水中充分溶解,最多只能溶解22.9g氯化铵,所得溶液的质量为50g+22.9g=72.9g;
(4)分别将t2℃时等质量的NaCl饱和溶液和NH4Cl饱和溶液温度降至t1℃,氯化钠的氯化铵的溶解度均变小,均会析出晶体,且氯化铵的溶解度受温度变化影响较大,故氯化铵析出的晶体比氯化钠多,降低温度,溶剂质量不变,则所得溶液中NaCl的质量大于NH4Cl的质量。
14.我国制碱先驱侯德榜为纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出贡献,某企业把海水的综合开发和利用与侯氏制碱法结合,实现资源利用最大化。请根据图示完成下列问题。
(1)海水晒盐:从海水中获得粗盐的方法是 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。
(2)海水制镁:①中反应的化学方程式 。
(3)海水制碱:①写出吸氨碳化塔中发生反应的化学方程式 。
②该流程中能循环利用的物质是 (填化学式);
③图示中生成的NH4Cl可用作氮肥。常见化肥除了氮肥,还有磷肥、钾肥和复合肥,下列属于复合肥的是 (填字母序号)。
A.NH4H2PO4 B.KCl C.KNO3 D.NH4NO3
(4)请结合下图分析反应Ⅱ能进行的原因 。
(5)已知在溶液中温度高于35℃,NH4HCO3会有分解。实际生产时,吸氨碳化塔内温度通常控制在不低于30℃,不高于35℃,理由是 。
【答案】(1)蒸发结晶
(2)Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2
(3) NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl CO2 AC
(4)碳酸氢钠的溶解度相对较小,在溶液中首先结晶析出
(5)温度高于35℃,NH4HCO3会有分解
【详解】(1)氯化钠的溶解度受温度的影响小,则从从海水中获得粗盐的方法是蒸发结晶;
(2)①中氯化镁与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,发生反应的化学方程式为:Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2;
(3)①吸氨碳化塔中发生反应是氯化钠、水、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应的化学方程式为:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
②该生产流程中,二氧化碳既是反应物又是生成物,则可循环利用的物质是二氧化碳,其化学式为:CO2;
③A、NH4H2PO4中含有氮元素和磷元素,是复合肥,故选项正确;
B、KCI中含有钾元素,是钾肥,故选项错误;
C、KNO3中含有氮元素和钾元素,是复合肥,故选项正确;
D、NH4NO3中含有氮元素,是氮肥,故选项错误;
故选:AC;
(4)由溶解度曲线图可知,碳酸氢钠的溶解度相对较小,反应Ⅱ能进行的原因是碳酸氢钠的溶解度相对较小,在溶液中首先结晶析出;
(5)实际生产时,吸氨碳化塔内温度通常控制在不低于30°C,不高于35°℃,是因为温度高于35C,NH4HCO3会有分解。
15.请回答下列问题。
(1)钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。早在春秋战国时期,我国劳动人民就开始生产和使用铁器。随着科学技术的发展,钢铁的冶炼技术水平日益提高,中国的钢铁产量居世界首位。某炼铁厂以焦炭(主要成分为C)、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁,反应过程如下:
①在C、CO2、CO三种物质中,碳元素表现的最高化合价是 价。CO2和CO化学性质不同的微观实质是 。
②写出步骤②中发生反应的化学方程式 。
③步骤③中一氧化碳作了该反应的 剂。
(2)我国化学家侯德榜在氨碱法的基础上创立了“侯氏制碱法”。工业上采用侯氏制碱法生产纯碱(Na2CO3),主要流程如下图:
其生产过程中有下列反应:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
①下列有关叙述正确的是 (选填序号之一)。
A.在加压条件下向饱和氨盐水中通二氧化碳,能加速NaHCO3的生成
B.析出NaHCO3晶体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液
C.该条件下NaHCO3的溶解度比NH4Cl的大
D.第一步反应中,析出NaHCO3晶体后的溶液中只有一种溶质
②用 的分离方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来。
(3)溶解度是物质溶解性的定量表示,溶解度曲线可表示物质在不同温度下的溶解度。甲、乙两种物质的溶解度曲线如图所示,根据图示回答下列问题:
①甲、乙两种物质中溶解度受温度影响较大的是 物质(填“甲”“乙”之一),若乙溶液中混有少量甲,可用 (填“降温结晶”“蒸发结晶”之一)方法提纯乙。
②t2℃时,若将25g甲物质加到40g水中,所得甲溶液中溶质和溶液的质量比为 (填最简整数比)。
③将t1℃的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)升温到t2℃时,所得甲物质溶液的溶质质量分数 乙物质溶液的溶质质量分数(填“大于”“小于”“等于”之一)。
④t2℃时,将等质量的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)降温到t1℃,溶液的质量较大的是 物质的溶液(填“甲”“乙”之一)。
【答案】(1) +4 分子结构不同 还原
(2) A 过滤
(3) 甲 蒸发结晶 5:13 小于 乙
【详解】(1)①C属于单质,则C中碳元素的化合价为0价,在化合物中氧元素常显-2价,根据在化合物中各元素化合价的代数和为零,则二氧化碳中碳元素的化合价为+4价,一氧化碳中碳元素的化合价为+2价,因此在C、CO2、CO三种物质中,碳元素表现的最高化合价是+4价;
由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子,二氧化碳由二氧化碳分子构成,一氧化碳由一氧化碳分子构成,因此CO2和CO化学性质不同的微观实质是分子结构不同;
②步骤②中发生的反应是二氧化碳与C在高温条件下反应生成一氧化碳,化学方程式为;
③赤铁矿主要成分是氧化铁,则步骤③中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳,一氧化碳结合氧元素,作了该反应的还原剂;
(2)①
A、气体的溶解度随压强增大而增大,因此在加压条件下向饱和氨盐水中通二氧化碳,能加速NaHCO3的生成,说法正确,符合题意;
B、析出NaHCO3晶体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液,说法错误,不符合题意;
C、该条件下NaHCO3的溶解度比NH4Cl的小,所以碳酸氢钠溶液首先达到饱和析出晶体,说法错误,不符合题意;
D、第一步反应中,析出NaHCO3晶体后的溶液中含有碳酸氢钠、氯化铵,说法错误,不符合题意。
故选:A;
②分离固液的操作是过滤,则用过滤的分离方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来;
(3)①
由溶解度曲线图可知,甲、乙两种物质中溶解度受温度影响较大的是甲物质;
由溶解度曲线图可知,甲的溶解度受温度变化影响较大,乙的溶解度受温度变化影响较小,则乙溶液中混有少量甲时,可用蒸发结晶的方法提纯乙;
②由溶解度曲线图可知,t2℃时甲的溶解度为90g,40g水最多溶解甲的质量=,则此温度下将25g甲物质加到40g水中能全部溶解,所得甲溶液中溶质和溶液的质量比为;
③将t1℃的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)升温到t2℃,甲、乙的溶解度均增大,饱和溶液变为不饱和溶液,溶质质量分数不变仍为t1℃时饱和溶液的溶质质量分数,则升温后所得甲物质溶液的溶质质量分数小于乙物质溶液的溶质质量分数;
④由溶解度曲线图可知,t2℃时甲的溶解度大于乙,则此温度下等质量的甲、乙两物质的饱和溶液中溶质质量甲>乙、溶剂质量甲<乙,t2℃时将等质量的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)降温到t1℃,甲、乙的溶解度均减小,均有固体析出,由于t1℃时甲的溶解度小于乙,所以析出固体的质量甲>乙,则所得溶液质量较大的是乙。
16.填空
(1)市场上常见的苏打水有苏打气泡水和无汽苏打水两种。它们的主要成分中都含有碳酸氢钠,俗称 。苏打气泡水中含有大量二氧化碳,瓶盖一打开就有大量气泡产生,所以叫气泡水。无汽苏打水则不含二氧化碳,但小明认为他喝入体内也会产生二氧化碳,主要原因是 (用化学方程式表示)。
某化学兴趣小组同学对碳酸氢钠产生了兴趣,于是对其性质进行探究。
【查阅资料】
①碳酸氢钠的溶解度如下:
温度
10℃
20℃
30℃
40℃
溶解度
8.1g
9.6g
11.1g
12.7g
②碳酸氢钠固体在潮湿的空气中久置或受热(50°C以上)分解均生成Na2CO3、H2O和CO2.
③很多浓酸稀释过程中都伴随着放热过程。
探究1:NaHCO3溶液与盐酸反应的热效应
室温下(20°C),边搅拌边向盛有0.5gNaHCO3固体的烧杯中加入10mL水,测得温度为18.5℃,恢复至室温后,向烧杯中加入过量10mL质量分数为20%的盐酸(20°C),搅拌,测得温度为20.8℃。
(2)实验中配制的NaHCO3溶液 (填“是”或“不是”)饱和溶液。
(3)由上述实验可知:NaHCO3固体溶于水 (填“放热”或“吸热”)。有同学认为由上述实验得出NaHCO3溶液与盐酸反应放热的结论并不可靠,理由是 。
探究2:对碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸的反应进行探究,实验装置如图1所示。
分别取等体积、含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液(各滴两滴酚酞溶液),以及相同体积、相同浓度的足量稀盐酸进行实验。实验时,溶液颜色变化记录如下表,广口瓶内压强随时间变化图像如图2所示。
滴入酚酞溶液
滴入稀盐酸,溶液颜色变化
碳酸钠溶液
红色
红色→浅红色→无色
碳酸氢钠溶液
浅红色
浅红色→无色
(4)由图像中信息得到结论:相同条件下, 和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢。请结合上表中的信息,分析得到这一结论的理由: 。
探究3:久置的NaHCO3样品中NaHCO3含量的测定:
将一瓶在潮湿空气中久置的NaHCO3样品(假设只有NaHCO3和Na2CO3)混合均匀后,称取20.0g混合物,加热至恒重,称其质量为16.9g。
(5)计算样品中NaHCO3的质量分数 。若上述测定过程中加热未至恒重,则测得NaHCO3的质量分数将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1) 小苏打
(2)不是
(3) 吸热 盐酸溶于水稀释的过程放热
(4) 碳酸钠/Na2CO3 碳酸钠先和稀盐酸反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体
(5) 解:设样品中碳酸氢钠的质量分数为x
x=42%
答:样品中NaHCO3的质量分数为42%。 偏小
【详解】(1)碳酸氢钠,俗称小苏打;苏打水中含碳酸氢钠,人体胃液中含有盐酸,碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故喝入体内也会产生二氧化碳,该反应的化学方程式为:;
(2)20℃时,碳酸氢钠的溶解度为9.6g,即该温度下,100g水中最多可溶解9.6g碳酸氢钠,则该温度下,10mL水,即10g水中最多可溶解0.96g碳酸氢钠,而加入碳酸氢钠固体的质量为0.5g,故配制的碳酸氢钠溶液不是饱和溶液;
(3)碳酸氢钠溶于水的过程中温度由20℃变为18.5℃,温度降低,说明NaHCO3固体溶于水吸热;由题干信息可知,很多浓酸稀释过程中都伴随着放热过程,故室温时,向烧杯中加入20℃的盐酸温度变为20.8℃,温度升高,可能是反应放热也可能是盐酸溶于水稀释的过程放热,不能确定是NaHCO3溶液与盐酸反应放热;
(4)由图可知,在相同条件下,碳酸钠和稀盐酸反应,压强增大的较慢,说明碳酸钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢;由表可知,向碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液为红色,向碳酸氢钠溶液中滴入酚酞溶液,溶液为浅红色,而向碳酸钠溶液中滴入稀盐酸,溶液由红色先变为浅红色,然后变为无色,说明碳酸钠先与稀盐酸反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,故碳酸钠和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢;
(5)见答案;
若在加热过程中未加热至恒重,说明碳酸氢钠没有完全分解,则测得NaHCO3的质量分数将偏小,故填:偏小。
17.蔬菜水果是人类餐桌上的必备食物。近几年果蔬盐比较受欢迎,因为能有效清除瓜果、蔬菜表面的残留农药、污物,具有杀菌消毒作用。
(1)蔬菜水果中富含 ,该营养素可调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康。
探究某品牌果蔬盐成分
果蔬盐成分不同,通常是用氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种配制而成的。
【信息检索】Ⅰ.钠及其化合物灼烧时火焰呈黄色;Ⅱ.碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应。
【进行实验】
(2)同学取一根细铁丝,一端用砂纸打磨干净,蘸取该品牌果蔬洗涤盐,放在酒精灯外焰上灼烧,观察到火焰呈 色。同学们认为该品牌果蔬洗涤盐中含有钠的化合物。
【猜想假设】提出三种猜想:猜想一:碳酸钠;猜想二:碳酸氢钠;猜想三:碳酸钠和碳酸氢钠
【继续探究】
(3)
实验步骤
实验现象
实验结论
步骤1:取一定量果蔬洗涤盐加热至固体质量不再改变,将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中。
该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠
步骤2:另取少许果蔬洗涤盐溶于水中,滴加足量的氯化钙溶液。
产生白色沉淀
该果蔬洗涤盐中含碳酸钠;涉及的反应方程式为 。
(4)氯化钠可起到消毒杀菌的作用,猜想该品牌果蔬洗盐中还可能含有氯化钠。
①另取少量该品牌果蔬洗涤盐于试管中,向其中加入足量蒸馏水,再向其中加入足量的稀硝酸,再加入 (写化学式)溶液,观察到有白色沉淀生成,证明有氯化钠。
②氯化钠还可以作为冷冻剂。根据图所示的氯化钠溶液浓度与溶液凝固点的关系,可知冷却效果最好时氯化钠与水的质量比是 。
【定量测定】
(5)为了测定该品牌果蔬盐中碳酸钠的含量,利用如图装置进行实验,装置B中放有10g样品。(假设整套装置气密性良好,各装置气体吸收剂足量,其他物质与溶液不反应)。
①充分反应后,D装置增重0.88g,将装置B反应后的固体加入足量的水充分溶解后向溶液中加入足量的溶液过滤,洗涤干燥,得到沉淀3.0g。试计算10g样品中碳酸钠的质量分数 。
②实验过程中必须向装置中通入空气,若没有装置A,造成测定结果 (填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【反思与评价】
(6)你认为该品牌果蔬洗涤盐保存时应注意 。
【反思与评价】
(7)为实现废物利用,学习小组往使用后的溶液中加入少量盐酸将碳酸钠、碳酸氢钠转化为氯化钠,再利用蒸发结晶提纯氯化钠,不用降温结晶的原因是 。
【答案】(1)维生素
(2)黄
(3) 澄清石灰水变浑浊
(4) AgNO3 233∶767
(5) 10.6% 偏小
(6)低温保存
(7)氯化钠溶解度受温度影响较小
【详解】(1)蔬菜水果中富含维生素,维生素可调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康。
(2)根据资料,果蔬盐成分不同,通常是用氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种配制而成的,钠及其化合物灼烧时火焰呈黄色,将果蔬洗涤盐放在酒精灯外焰上灼烧,会观察到火焰呈黄色。
(3)步骤1:实验结论是该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠,碳酸氢钠受热时分解生成碳酸钠、二氧化碳、水,二氧化碳能与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀,导致澄清石灰水变浑浊,所以实验现象是:澄清石灰水变浑浊。
步骤2:实验结论是该果蔬洗涤盐中含碳酸钠,碳酸钠可以与加入的氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀、氯化钠,化学方程式为:。
(4)①实验结论是果蔬洗涤盐中含有氯化钠,观察到有白色沉淀生成,能与氯化钠反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀的物质是AgNO3溶液。
②由图可知,氯化钠溶液溶质质量分数为23.3%时冷却效果最好,此时氯化钠与水的质量比是。
(5)①根据前面的分析,该果蔬洗涤盐中含有氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。氯化钠、碳酸钠受热不反应,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳、水,化学方程式为:,装置C中浓硫酸有吸水性,可以除去H2O,装置D中NaOH溶液可以与CO2反应生成Na2CO3、H2O,从而吸收CO2,所以装置D增重的质量(0.88g)即为反应生成的CO2的质量,设该反应生成的Na2CO3的质量为x,则
x=2.12g
装置B反应后的固体含有碳酸钠、氯化钠,加入足量的CaCl2溶液,氯化钠与CaCl2不反应,碳酸钠与CaCl2反应生成碳酸钙沉淀、氯化钠,化学方程式为。该实验中得到3.0g沉淀,设碳酸钠的质量为y,则
y=3.18g
则样品中碳酸钠的质量为:
样品中碳酸钠的质量分数为:。
②实验过程中必须向装置中通入空气,装置A中的碱石灰可以吸收二氧化碳,若没有装置A,造成空气中的二氧化碳进入装置,使D装置增重质量偏大,二氧化碳质量偏大,则计算出生成的碳酸钠质量偏大,而利用碳酸钙计算出的碳酸钠总量不变,所以会使计算出的原样品中碳酸钠质量偏小,质量分数偏小。
(6)该品牌果蔬洗涤盐中含有碳酸氢钠,碳酸氢钠受热易分解,所以要低温保存。
(7)氯化钠的溶解度受温度影响较小,所以利用蒸发结晶提纯氯化钠,不用降温结晶。
18.馒头、面包等发面食品的面团中都有许多小孔,使发面食品松软可口。于是小明将家里制作馒头用的白色粉末带到实验室与同学们一起进行探究。
【初步探究】
(1)取少量白色粉末于试管溶解,测得溶液的pH>7,说明溶液呈 性。
【提出问题】白色粉末成分是什么?
【查阅资料】①碳酸钠、碳酸氢钠都可用于制作发面食品。
②碳酸氢钠不稳定,受热易分解生成二氧化碳和水等:碳酸钠化学性质稳定。
【猜想与假设】猜想Ⅰ:碳酸钠 猜想Ⅱ:碳酸氢钠
【实验探究】甲乙兴趣小组设计不同实验方案进行探究。
(2)甲组方案:如图1,取适量白色粉末于试管中,将导管伸入澄清石灰水,加热,澄清石灰水变浑浊,则猜想 正确。写出装置B中反应的化学方程式 。
乙组方案:用如图2所示装置作为反应容器,准确测量生成气体的体积以判断白色粉末的成分。分别向盛有碳酸钠、碳酸氢钠和白色粉末的锥形瓶中,注入等体积、等浓度的足量的稀盐酸,记录如表:
实验编号
锥形瓶内物质
最终得到CO2体积/mL
名称
质量/g
①
碳酸钠
a
V1
②
碳酸氢钠
a
V2
③
白色粉末
m
V3
(3)实验②的化学反应方程式为 ;表中m= g;根据上表中数据分析,猜想Ⅱ正确,判断的依据是 。
【反思应用】
(4)甲组方案中,无法判断白色粉末是否为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物;乙组方案可以判断,如果是两者的混合物,应该满足的条件是 。
(5)家中制作馒头、面包时,将面粉发酵(产生有机酸),再加入适量的碳酸氢钠,可以使馒头、面包松软多孔,原因是 。
【答案】(1)碱
(2) Ⅱ CO2+Ca(OH)2 =CaCO3↓+H2O
(3) NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O a V3=V2
(4)V1<V3<V2
(5)碳酸氢钠与有机酸反应生成二氧化碳气体,气体在面团中形成许多小气室,使馒头、面包疏松多孔
【详解】(1)取少量白色粉末于试管溶解,测得溶液的pH>7,说明溶液呈碱性;
(2)碳酸氢钠不稳定,受热易分解生成二氧化碳和水等,碳酸钠化学性质稳定,取适量白色粉末于试管中,将导管伸入澄清石灰水,加热,澄清石灰水变浑浊,则猜想Ⅱ正确,装置B中二氧化碳与澄清石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,反应的化学方程式为:CO2+Ca(OH)2 =CaCO3↓+H2O;
(3)实验②中碳酸氢钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,反应的化学反应方程式为:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O;为了进行对比,需控制药品质量相等,则表中m=ag;根据上表中数据分析,如果猜想Ⅱ正确,说明固体中只有碳酸氢钠,则V3=V2;
(4)碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应的化学方程式及其质量关系为:、,由以上质量关系可知,相同质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量稀盐酸反应时,碳酸氢钠生成的二氧化碳多,如果是两者的混合物,应该满足的条件是V1<V3<V2;
(5)家中制作馒头、面包时,将面粉发酵(产生有机酸),再加入适量的碳酸氢钠,可以使馒头、面包松软,其原因是碳酸氢钠与有机酸反应生成二氧化碳气体,气体在面团中形成许多小气室,使馒头、面包疏松多孔。
19.某校进行消防演练时,消防员给大家展示了校园内消火栓和干粉灭火器的使用方法,同学们对灭火器的灭火原理、干粉灭火器的成分及火灾逃生等产生了兴趣,他们开启了项目性学习的探究之旅。
(1)消火栓:消火栓的使用方法如图1所示,木材,衣服等引起的失火可用水来灭火,其灭火原理为 。
(2)干粉灭火器:利用压缩的二氧化碳吹出干粉,干粉覆盖在可燃物表面使火熄灭。干粉灭火器除可扑灭一般失火外,还可用来扑灭油、燃气等燃烧引起的失火。图2中干粉灭火器灭火的正确操作顺序是 (填字母序号)。
项目二:老师带领学生使用干粉灭火器进行模拟灭火演练后化学兴趣小组收集灭火后残留的白色固体,探究其成分(不考虑杂质的影响)。
【查阅资料】
①干粉灭火器的主要成分为碳酸氢钠。
②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水;碳酸钠受热不分解。
③碳酸氢钠溶液显碱性,且不与氯化钡溶液发生反应。
【提出猜想】
猜想一:固体成分为碳酸氢钠;
猜想二:固体成分为碳酸钠;
猜想三:固体成分为碳酸氢钠和碳酸钠。
【进行实验】
实验步骤
实验现象
实验结论
取少量白色固体于试管中,加水溶解,滴入无色酚酞试液
无色酚酞试液变红
猜想一成立
【提出质疑】
(3)甲同学认为上述实验得出的结论不准确,理由是 。
【实验探究】
(4)兴趣小组的同学继续进行实验:
实验步骤
实验现象
实验结论
①取少量白色固体于试管中,加热,将可能生成的气体通入澄清石灰水中
固体中含有碳酸氢钠
②另取少量白色固体于试管中,加水使之完全溶解,再滴加BaCl2溶液
产生白色沉淀
固体中含有碳酸钠
【实验结论】猜想三正确。
【拓展延伸】
(5)上述实验步骤②中发生反应的化学方程式为 。其中BaCl2溶液 (选填“能”或“不能”)用Ba(NO3)2溶液代替。
【答案】(1)降低温度至可燃物的着火点以下,达到灭火的目的
(2)cba
(3)碳酸钠和碳酸氢钠溶液都显碱性,均能使无色酚酞溶液变红
(4)有白色沉淀生成
(5) BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl 能
【详解】(1)木材,衣服等引起的失火可用水来灭火,其灭火原理为:水蒸发吸热,可降低温度至可燃物的着火点以下,达到灭火的目的;
(2)干粉灭火器灭火的正确操作顺序是:上下摇动灭火器几次,拔出保险销;解脱喷管;按下压把,对准火焰根部扫射,故顺序为:cba;
(3)碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液均显碱性,均能使无色酚酞试液变红,故无色酚酞试液变红,不能说明猜想一成立,故上述实验得出的结论不准确;
(4)取少量白色固体于试管中,加热,将可能生成的气体通入澄清石灰水中,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,故澄清石灰水变浑浊,说明固体中含有碳酸氢钠;
(5)实验步骤②中发生反应为氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,该反应的化学方程式为:BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl;
硝酸钡也能与碳酸钠反应生成碳酸钡和硝酸钠,产生白色沉淀,故能用硝酸钡溶液代替氯化钡溶液。
20.灭火器是生活中必不可少的消防设施,兴趣小组同学以泡沫灭火器为主题开展如下探究。
【查阅资料】碳酸氢钠受热易分解;碳酸氢盐能溶于水。
【教材实验再现】小组同学利用实验室现有药品:碳酸钠溶液和浓盐酸进行如图1所示实验,使用灭火器时,将装置倒置,浓盐酸与碳酸钠溶液反应后,喷出含有的泡沫。
(1)Ⅰ中发生反应的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中当泡沫“粘附”在燃烧物表面后,起到 的作用,即可灭火。
【实验探究】小组同学经查阅资料梳理出泡沫灭火器可用的原料方案:
方案
原料(试剂)
理论依据
1
碳酸钙固体和稀盐酸
生成,蒸发吸热,有生成
2
碳酸钠溶液和浓盐酸
较快速产生
3
浓碳酸氢钠溶液和浓盐酸
快速、大量产生
(3)从灭火效率考虑,方案1不可行,分析其原因 。
(4)小组同学利用图1装置对方案3进行灭火实验,对灭火现场地面残液的成分进行了探究。
大家认为残液中除了含有氯化钠,还可能含有碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸中的一种或几种。
①取少许残液于试管中,滴加适量的稀盐酸,观察到有气泡产生,说明残液中没有盐酸。
②另取少许残液于试管中,滴加足量的氯化钡溶液,观察到的现象为 ,静置,向上层清液中滴加稀盐酸,有气泡产生,得出结论:残液中含有碳酸钠和碳酸氢钠。
【反思交流】
(5)残液中含有碳酸钠的原因可能是 。
【拓展探究】为探究碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应产生气体的速率,小组同学用数字化技术测量密闭容器中等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积足量的稀盐酸反应,记录实验过程中的体积分数随时间变化如图2所示。
(6)通过计算分析,碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线 (填“甲”或“乙”)。
(7)实验中要获得可靠的数据,必须要控制的条件是 。
(8)比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时,除比较相同条件下,产生的体积分数外,还可以通过比较 。
【答案】(1)
(2)隔绝氧气(或空气)
(3)反应速率慢(合理即可)
(4)产生白色沉淀
(5)碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠
(6)乙
(7)温度相同
(8)相同时间内密闭容器中压强的变化
【详解】(1)Ⅰ中发生的反应是碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,化学方程式为:;
(2)Ⅱ中当泡沫“粘附”在燃烧物表面后,起到隔绝氧气(或空气)的作用,即可达到灭火的目的;
(3)从灭火效率考虑,碳酸钙固体和稀盐酸反应的速率较慢,不可行;
(4)①取少许残液于试管中,滴加适量的稀盐酸,观察到有气泡产生,说明残液中有碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或两种,进而确定残液中没有盐酸,因为盐酸和碳酸钠、碳酸氢钠会发生反应,不能共存;
②根据实验结论残液中含有碳酸钠和碳酸氢钠,另取少许残液于试管中,滴加足量的氯化钡溶液,氯化钡和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,观察到产生白色沉淀,说明残液中含有碳酸钠,足量的氯化钡可以检验并完全除去碳酸钠;静置,向上层清液中滴加稀盐酸,碳酸氢钠和盐酸反应产生二氧化碳气体,有气泡产生,由此得出结论:残液中含有碳酸氢钠;
(5)查阅资料可知,残液中含有碳酸钠可能是碳酸氢钠受热分解所致;
(6)碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,化学方程式为:,每106份质量的碳酸钠可生成44份质量的二氧化碳;
碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,化学方程式为:,每84份质量的碳酸氢钠可生成44份质量的二氧化碳;
故相等质量的碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应时,碳酸钠反应生成的二氧化碳的质量比碳酸氢钠少,碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线乙;
(7)实验中要获得可靠的数据,必须要控制的条件是温度相同,这是因为温度越高,反应速率越大;
(8)比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时,除比较相同条件下,产生CO2的体积分数外,还可以比较相同时间内密闭容器中压强的变化。
21.果蔬洗涤盐能有效清除瓜果蔬菜表面的残留农药、污物.学习小组对某品牌果蔬洗涤盐成分进行探究,查阅资料得知该果蔬洗涤盐中除含有外,还可能含有或.
【资料】
Ⅰ.碳酸氢钠受热易分解,碳酸钠受热不易分解.
Ⅱ.碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应.
【猜想】对果蔬洗涤盐的成分提出猜想:
猜想一:;猜想二:;猜想三:和.
【实验探究】
步骤
现象
结论
步骤1:取一定量果蔬洗涤盐固体加热至质量不再改变,将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中.
____________
该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠
步骤2:取少许果蔬洗涤盐于试管中制成溶液,并滴加足量氯化钙溶液.
产生白色沉淀
该果蔬洗涤盐中含碳酸钠
结论:______________________
回答下列问题:
(1)步骤1的现象是 ;步骤2的化学反应方程式是 .
(2)该探究得出的实验结论是 .
(3)氯化钠能杀菌消毒属于 (填“物理”或“化学”)性质.氯化钠还可以作为冷冻剂,下图为氯化钠溶液浓度与溶液凝固点的关系,据图可知,冷却效果最好时氯化钠与水的质量比是为 .
【定量测定】
(4)为了测定该品牌果蔬洗涤盐中碳酸钠的含量,利用如图装置进行实验,装置B中放有样品.
①充分反应后,C装置增重,将装置B反应后的固体加入足量的水充分溶解,然后向溶液中加入足量的溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥,得到沉淀.计算样品中碳酸钠的质量分数为 (保留一位小数).
②实验过程中必须向装置中通入空气的原因是 .
【反思与评价】
(5)保存该品牌果蔬洗涤盐时应注意 .
(6)为实现废物利用,学习小组往使用后的溶液中加入适量盐酸,将碳酸钠和碳酸氢钠转化为氯化钠,再利用 (填蒸发结晶或降温结晶)提纯氯化钠.
【答案】(1) 石灰水变浑浊 Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
(2)猜想三正确
(3) 化学 233:767
(4) 21.2% 将B中产生的气体全部排入C和D中
(5)低温保存
(6)蒸发结晶
【详解】(1)碳酸钠受热易分解,分解会产生二氧化碳气体,根据结论该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠,所以取一定量果蔬洗涤盐加热至固体质量不再改变,将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中,会看到石灰水变浑浊;果蔬盐中含有碳酸钠,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙和氯化钠,方程式为:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl,故填:石灰水变浑浊、Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl;
(2)通过实验可知,果蔬盐中含碳酸钠和碳酸氢钠,结合猜想可知,猜想三正确,故填:猜想三正确;
(3)氯化钠能杀菌消毒需要通过化学变化体现出来,属于化学性质,由图可知,氯化钠溶液溶质质量分数为23.3%时冷却效果最好,此时氯化钠与水的质量比是:23.3%:(1-23.3%)=233:767,故填:化学、233:767;
(4)①C装置增重0.36g,为碳酸氢钠分解产生的水质量,得到沉淀4.0g为生成的碳酸钠与原样品中碳酸钠与氯化钙反应生成的碳酸钙质量;
解:设样品中碳酸氢钠分解产生碳酸钠质量为x
x=2.12g
设碳酸钠的总质量为y
y=4.24g
原样品中碳酸钠质量为:4.24g-2.12g=2.12g
样品中碳酸钠的质量分数为:=21.2%
②二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,水能被浓硫酸吸收,碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳和水蒸气,故实验过程中必须向装置中通入空气,将B中产生的气体全部排入C和D中,保证产生二氧化碳和水蒸气全部被吸收,故填:将B中产生的气体全部排入C和D中;
(5)该品牌果蔬洗涤盐中含有碳酸氢钠,碳酸氢钠受热易分解,所以要低温保存,故填:低温保存;
(6)氯化钠的溶解度受温度影响较小,所以利用蒸发结晶提纯氯化钠,不用降温结晶,故填:蒸发结晶。
22.力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,是我国政府对国际社会的重要承诺。碳中和即二氧化碳的吸收量等于二氧化碳的排放量,某化学兴趣小组为此展开如下探究。
【二氧化碳排放和温室效应】
(1)近几十年来,人类大量排放的二氧化碳主要来源: 。
(2)温室效应的利处与危害
利处:使全球平均地表温度提高到目前适合人类生存的温度。
危害:温室效应加剧会 (写一条)。
【二氧化碳的吸收】
(3)小组同学向等体积的两个充满二氧化碳的软塑料瓶中加入等体积的饱和氢氧化钠溶液和饱和石灰水后,迅速盖上瓶盖,振荡,发现加入饱和氢氧化钠溶液的软塑料瓶变瘪程度更大。你对此现象的解释是: 。
(4)20℃时,小组同学向一定量氢氧化钠溶液中持续通入二氧化碳,测得溶液pH变化如图所示。
请结合下表中碳酸钠和碳酸氢钠有关数据分析:
碳酸钠
碳酸氢钠
在水中的溶解度
20℃时为21.8g
20℃时为9.6g
酸碱度
饱和溶液的pH约为11.6
饱和溶液的pH约为8.3
①用化学方程式解释溶液pH从12以上变化到A点的原因: 。
②C点pH小于7的原因可能是: 。
【深度探究】
(5)①图中溶液的pH从A点到B点是因为碳酸钠和 反应生成了碳酸氢钠。
②小组同学发现向质量分数为7.4%的氢氧化钠溶液中持续通入二氧化碳,一段时间后会观察到有白色沉淀产生,原因是 。
【答案】(1)化石能源的大量使用
(2)导致南北极冰川融化,使海平面上升(或使土地沙漠化,造成农业减产等,合理即可)
(3)饱和氢氧化钠溶液的浓度比饱和石灰水大,吸收的CO2更多(合理即可)
(4) 过量的二氧化碳和水反应生成了碳酸
(5) 二氧化碳、水(或CO2、H2O) 生成的碳酸氢钠不能全部溶解而析出
【详解】(1)化石能源的大量使用是人类大量排放二氧化碳的主要来源。
(2)温室效应的加剧必然导致全球变暖,导致南北极冰川融化,使海平面上升或使土地沙漠化,造成农业减产等,合理即可。
(3)饱和氢氧化钠溶液的软塑料瓶变瘪程度更大,说明二氧化碳在饱和氢氧化钠溶液中被吸收的更多,饱和氢氧化钠溶液的浓度比饱和石灰水大。
(4)①溶液pH从12以上变化到A点是二氧化碳通入氢氧化钠溶液中生成碳酸钠和水,化学方程式为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
②通入的二氧化碳将一定量的氢氧化钠溶液中氢氧化钠反应完后,过量的二氧化碳会和水反应生成碳酸,pH小于7。
(5)①碳酸钠与水喝二氧化碳生成碳酸氢钠。
②碳酸钠与水喝二氧化碳生成碳酸氢钠,碳酸氢钠到达到水中溶解度时,生成的碳酸氢钠不能全部溶解而析出。
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第十单元 常见的盐
第三节 海水制“碱”
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01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
1.了解碳酸钠和碳酸氢钠的性质、用途和生产。
2.比较碳酸钠的物理性质和化学性质,总结归纳他们的相同点和不同点。
3.能运用碳酸钠的溶解度随温度的变化曲线,解释冬天捞“碱”的原理。
4.掌握“侯氏制碱法”的流程及涉及到的化学原理。
4.了解化学肥料的种类、化肥的简易鉴别、化肥、农药的利弊以及合理使用。
重难点:碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质、化学性质比较及涉及到的化学反应方程式,“侯氏制碱法”。
一、苏打“两兄弟”——碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和用途
物质
化学式
俗称
物理性质
用途
碳酸钠
色粉末状固体, 溶于水,水溶液呈 。
重要化工原料,
用于 等
碳酸氢钠
色晶体, 溶于水,水溶液呈 。
的主要成分;
医疗上, 。
【易错提醒】
“纯碱不是碱,食盐是盐”。碳酸钠俗名纯碱是因为其水溶液呈碱性,但碳酸钠不属于碱而属于盐。
2.碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)与稀盐酸反应
药品
实验现象
化学方程式
碳酸钠+稀盐酸
反应 ,产生大量气泡
碳酸氢钠+稀盐酸
反应 ,产生大量气泡
碳酸氢钠与稀盐酸反应比碳酸钠与稀盐酸反应速度更快,产生气体更多。
(2)碳酸氢钠受热分解:
(3)碳酸钠与氢氧化钙反应
主要现象:有 生成
化学方程式:
【归纳】碳酸钠与碳酸氢钠性质比较
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
苏打或纯碱
小苏打
颜色状态
白色粉末
细小的白色晶体
溶解性
易溶于水
易溶于水
水溶液酸碱性
都呈碱性(Na2CO3溶液碱性更强)
与盐酸
放出二氧化碳气体
放出二氧化碳气体(剧烈)
与烧碱溶液
不反应
生成碳酸钠和水
与澄清石灰水
产生白色沉淀
产生白色沉淀
与氯化钙溶液
生成白色沉淀
不反应
热稳定性
稳定、受热不易分解
受热易分解
【名师拓展】
3.碳酸盐(即含碳酸根、碳酸氢根的盐) 的检验
(1)试剂: 。
(2)实验步骤: 。
2、 盐的化学性质总结归纳
盐的化学性质
条件
现象
化学方程式
1.盐与金属反应
盐+金属→新盐+新金属
①盐必须 ;
②金属单质的活动性比盐中金属 ;
③K、Ca、Na除外。
铁丝表面有 ,溶液由 色变为 色
Fe+CuSO4 =FeSO4 +Cu
铜丝表面有 ,溶液由无色变为 色
Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag
2.盐与酸反应
盐+酸→新盐+新酸
生成物有
有 产生
Na2CO3+2HCl===NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl===NaCl+ H2O+ CO2↑
有 生成
HCl+ AgNO3=AgCl↓+ HNO3
有 生成
H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
3.盐与碱反应
盐+碱→新盐+新碱
①反应物 ;
②生成物有
有 生成,
溶液由 逐渐变成
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+2Na2SO4
有 生成,
溶液由 逐渐
变成
3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl
有 生成
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
4. 盐与盐反应
盐+盐→新盐+新盐
①反应物 ;
②生成物有
有 生成
NaCl+ AgNO3 = AgCl↓+NaNO3
有 生成
Na2SO4+ BaCl2 = BaSO4↓+2NaCl
【易错提醒】
1.盐与金属反应是置换反应,盐与酸、碱、盐反应均为复分解反应。
2.盐与碱、盐与盐反应除要符合复分解反应的条件外,反应物还需要均能溶于水。
三、“碱”的生产
1.侯氏制碱法工艺流程
2.反应原理
(1)产生 NaHCO3 的反应: 。
(2)产生 Na2CO3 的反应: 。
3.绿色思想
循环使用的物质为 。
四、化学肥料
1.农作物所必需的营养元素有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg等,其中N、P、K需要量大而土壤中又缺乏,因此氮肥、钾肥和磷肥是最主要的化学肥料,含这三种元素中两种或两种以上的是复合肥料。
2.常见化肥
种类
所含元素种类
常见化肥
作用
缺乏时症状
氮肥
含氮元素
尿素CO(NH2)2:含氮量最高的氮肥46.7%、氯化铵NH4Cl、硝酸钠NaNO3
促进植物茎、叶生长茂盛、 (促苗)
钾肥
含钾元素
氯化钾KCl、硫酸钾K2SO4
草木灰:主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥。
促进作物生长,增强抗病虫害和 能力(壮秆)
磷肥
含磷元素
磷酸钙[Ca3(PO3)2]
促进植物生长,
增强 能力。(强根)
,产量降低,根系不发达
复合肥
含氮、磷、钾元素中的两种或三种
硝酸钾KNO3
磷酸二氢铵NH4H2PO4
【易错提醒】
1.铵态氮肥防晒防潮,且均不能与碱性物质(如草木灰、熟石灰等)混合施用。
2.草木灰主要成分为K2CO3,是农村最常用钾肥, 其水溶液呈碱性。
【名师拓展】氮肥、磷肥、钾肥分别对农作物的不同部位起作用,氮肥使叶色浓绿,磷肥使根系发达,钾肥使茎秆粗壮不易倒伏。“氮磷钾,叶根茎”谐音“氮磷钾,一根筋”。
3.化肥的不合理施用会造成土壤退化,以及土壤、水污染和大气的环境污染。
4.要有针对性、合理施用化肥,提高施用效率,减少负面作用。
【名师拓展】
植物固氮:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮转化为含氮化合物,供植物生长需要。
26.碳酸钠俗称 、 , 色粉末、 溶于水。碳酸氢钠是 的主要成分,白色粉末状晶体,能溶于水,受热易分解。
27.在工业上, 广泛的应用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂的生产;碳酸氢钠在医疗上,可用于治疗 过多。
28.组成里含有 或 的盐都能与盐酸反应,生成 气体。
29.“侯氏制碱法”是我国化学家 发明的一种制取纯碱的方法,其中重要的一步化学方程式是。下一步制取纯碱的化学方程式是 。
30.完成教材实验11—1,观察并记录实验现象,填写下列表格。
碳酸钠+稀盐酸
碳酸氢钠+稀盐酸
现象
分析
碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳
碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳
反应的化学方程式
注意:能与酸反应产生气体的还有活泼金属,故必须将生成的气体通入澄清石灰水中以验证该气体是,而不是等其他气体,才能证明原物质中含有(或)。
►问题一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质与用途
【典例1-1】如图为碳酸钠和碳酸氢钠两种物质在水中的溶解度曲线,下列有关说法正确的是
A.由图可知,碳酸钠的溶解度随温度升高而增大
B.常温下可配制一瓶溶质质量分数为10%的碳酸氢钠饱和溶液
C.40℃时,将B点状态的碳酸钠溶液恒温蒸发适量的水,可使其变为A点状态的溶液
D.60℃后碳酸氢钠的溶解度曲线“消失”了,可能是因为60℃时碳酸氢钠开始分解
【典例1-2】有一种浸洗瓜果的“果蔬洗盐”,其主要成分是氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。用“果蔬洗盐”溶液浸洗瓜果有助于消除瓜果表面的残留农药。完成下面小题。根据下图判断,下列说法正确的是
A.Na2CO3的溶解度大于NaCl的溶解度
B.饱和的NaCl溶液从60℃降温到40℃,有晶体析出
C.20℃时,NaHCO3饱和溶液的溶质质量分数为9.6%
D.分别将40℃时三种物质的饱和溶液降温到20℃,析出晶体最多的是Na2CO3
【典例1-3】碳酸氢钠是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一,某化学兴趣小组的同学对碳酸氢钠的性质进行了如下探究:
【查阅资料】
①碳酸钠和碳酸氢钠溶液均呈碱性。
②碳酸氢钠受热容易分解,生成碳酸钠和常见的两种氧化物。
【进行实验】
为了验证碳酸氢钠受热时会分解,兴趣小组的同学取一定量的碳酸氢钠到铜片上加热,如图所示。
(1)加热一段时间后,观察到烧杯内壁有水珠出现,说明碳酸氢钠受热分解会生成 。
(2)充分加热后,将烧杯迅速倒转过来,倒入适量的澄清石灰水,振荡,观察到澄清石灰水 ,说明碳酸氢钠受热分解还会生成CO2。
(3)兴趣小组的同学认为:充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na2CO3。
①他们的依据是 。
②兴趣小组为了确定反应后的固体产物成分,进行了以下实验,请填写下表:
实验
实验现象
结论
实验一:取少量反应后的固体产物溶于水,滴入几滴酚酞溶液
溶液变成红色
固体产物是NaOH,而不是Na2CO3
实验二:取少量反应后的固体产物溶于水,加入过量氯化钙溶液
。
固体产物是Na2CO3,而不是NaOH
实验三:取少量反应后的固体,滴加稀盐酸
产生大量气泡
固体产物是Na2CO3,而不是NaOH
【评价与反思】
实验一的结论与实验二、三的结论相反,在讨论时,兴趣小组的同学认为方案一的结论不正确,他们的理由是 。
【实验总结】
(4)请写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式 。
【变式1-1】、都是应用广泛的盐,化学兴趣小组对它们进行探究。
Ⅰ、可用于冷冻剂、干燥剂、融雪剂、医药及冶金工业等。化学兴趣小组在完成实验室制取二氧化碳的实验后,欲对剩余废液的组成进行探究。
【知识回顾】
(1)写出实验室制取二氧化碳的化学方程式 。
【提出问题一】实验室制取二氧化碳后的废液中含有哪些溶质?
【猜想与假设】猜想一: 猜想二:和
【查阅资料】溶液呈中性
【探究活动一】
(2)取少量废液等分成2份,甲、乙两组同学分别利用其中一份进行如下探究:甲组同学向废液中滴加紫色石蕊溶液,溶液变成 色,证明猜想二成立。
乙组同学用图1装置进行实验,将一定质量分数的碳酸钠溶液逐滴加入废液,测得数据如图2。
【数据分析】乙组同学对图2数据进行讨论分析,证明猜想二成立。
(3)a点的实验现象为 。
(4)b点发生反应的化学方程式为 。
Ⅱ、碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的盐,化学兴趣小组对它们进行探究。
【实验1】通过与盐酸反应产生气体速率进行鉴别。将碳酸钠和碳酸氢钠分别配制成2%的溶液,取等量的两溶液分别于三颈烧瓶中(如图3),滴加足量的稀盐酸,通过传感器测得的浓度(如图4所示)。
(5)通过计算分析,碳酸氢钠与稀盐酸反应对应的曲线是 (填“甲”或“乙”),写出该反应的化学方程式 。
【实验2】等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液分别与相同浓度的盐酸反应。操作和现象如下表:
序号
操作
现象
实验①
碳酸氢钠溶液逐滴加入盐酸中
立刻产生气泡
实验②
碳酸钠溶液逐滴加入盐酸中
立刻产生气泡
实验③
盐酸逐滴加入碳酸氢钠溶液中
立刻产生气泡
实验④
盐酸逐滴加入碳酸钠溶液中
滴加一会后才有气泡产生
【问题】实验④与另外三个实验现象不同的原因
【资料】用试纸测定等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液的,分别为9和12
【实验3】将等浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液与相同浓度的盐酸互滴,利用手持传感器测定反应中溶液变化,四个实验的变化与时间的关系如图所示。
【分析】
(6)图8表示的实验是实验 (填实验2中的序号)。
(7)比较图7与图6发现:图7中的阴影部分与图6叠合后,图像基本重合。则图7中的AB段发生反应的化学方程式为 。
(8)比较图5与图7发现:不同的操作有不同现象,试分析造成这一现象的原因: 。
【变式1-2】化学小组同学根据所学过的知识,对碳酸钠和碳酸氢钠的部分化学性质进行探究。
【查阅资料】①白色的无水硫酸铜固体遇水变蓝。
②常温下,浓度相同的Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的碱性强。
③氢氧化钡溶液能和二氧化碳反应生成碳酸钡沉淀和水。
【探究一】探究Na2CO3和NaHCO3溶液的酸碱性的差异。
(1)分别测两种物质等浓度溶液的pH,测定结果为Na2CO3溶液的pH (填“>”、或“<”)NaHCO3溶液的pH。
【探究二】探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性。
【进行实验】小组同学分别取少量碳酸钠和碳酸氢钠样品利用如图装置进行实验,加热碳酸钠样品时未观察到明显现象;加热碳酸氢钠样品时观察到无水硫酸铜变为蓝色、澄清石灰水变浑浊。
【实验结论】
(2)由实验现象可推知,碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解,且有 和CO2生成。
【讨论交流】
(3)澄清石灰水变浑浊时发生反应的化学方程式为 。
【探究三】探究Na2CO3和NaHCO3能否与酸发生反应。
【进行实验】小组同学分别另取少量碳酸钠和碳酸氢钠样品利用下图装置进行实验。
组别
甲组
乙组
实验操作
实验现象
试管中有气泡产生,澄清石灰水未变浑浊
试管中有气泡产生,有白色沉淀生成
实验结论
碳酸钠能与盐酸反应,但不产生CO2
碳酸氢钠能与硫酸反应,产生CO2
【反思评价】经讨论,小组同学一致认为甲组的实验现象出现异常,导致所得实验结论不合理。
【拓展探究】小组同学对上述异常现象产生的原因进行如下探究。
【做出猜想】
猜想一:所用澄清石灰水已经完全变质
猜想二:所用盐酸浓度过大,气体中有挥发出来的HCl
【继续实验】
(4)实验1:取少量实验所用的澄清石灰水于试管中,滴加碳酸钠溶液,观察到 ,得出结论:猜想一不成立。
(5)实验2:将实验所用的澄清石灰水换为稀硝酸和 的混合液,重新进行实验,观察到有白色沉淀产生,得出结论:猜想二成立。
【拓展迁移】
(6)氢氧化钙和氢氧化钡溶液都能和二氧化碳反应,它们具有相似的化学性质,因为它们都含有 。
►问题二 “碱”的生产
【典例2-1】“侯氏制碱法”与“氨碱法”是世界上生产两种主要方法,其流程示意如下:
下列关于这两种方法的说法中错误的是
A.氨碱法循环Ⅱ的物质X是主要是,排出液W中主要溶质是和NaCl
B.联合制碱法中的“联合”体现了合成氨与制纯碱的“联合”
C.氨碱法与联合制碱法沉淀池中均是先通入饱和再通入
D.与氨碱法相比,联合制碱法提高了食盐的利用率
【典例2-2】我国制碱工业先驱侯德榜发明了侯氏制碱法,其主要反应为:NaCl+NH3+H2O+CO2=X+NH4Cl。下列说法正确的是
A.X的化学式为Na2CO3 B.该反应制得的X属于碱
C.NH4Cl中N的化合价为3 D.该反应属于复分解反应
【典例2-3】1926年,我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法,以从海水中提取出来的食盐为主要原料制取纯碱,促进了世界制碱技术的发展。Na2CO3和NaCl两物质的溶解度曲线和溶解度表如图所示。下列结论正确的是:
温度/℃
0
10
20
30
40
50
溶解度/g
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37
Na2CO3
7
12.5
21.5
39.7
49.0
47.3
A.t1℃时,Na2CO3的溶解度大于NaCl的溶解度
B.t1℃时,50g水中加入12gNa2CO3,经充分溶解,所得溶液中溶质与溶剂的质量之比为1:5
C.t1℃时,将相同质量的Na2CO3饱和溶液和NaCl饱和溶液均升温至t2℃,此时,Na2CO3溶液的溶质质量分数等于NaCl溶液的溶质质量分数
D.t2℃的取值范围大约在40℃—50℃之间
【变式2-1】我国化学家侯德榜创立了侯氏制碱法,开创了世界制碱工业的新纪元。该技术中生成的同时得到副产品。和的溶解度曲线如图所示。下列说法正确的是
A.的溶解度的溶解度
B.在时,向盛有水的烧杯中加入,充分溶解,得到溶液
C.中混有少量时,可采用降温结晶的方法提纯
D.时,将饱和溶液与饱和溶液同时升温至,此时,溶液的溶质质量分数等于溶液的溶质质量分数
►问题三 化学肥料
【典例3-1】下列化学肥料中属于复合肥料的是
A.硫酸钾 B.尿素[CO(NH2)2]
C.硝酸钾 D.磷酸钙[Ca3(PO4)2]
【典例3-2】粮食产量增长的主要动力是化肥。某棉花地里的棉花叶片发黄,我们应该施用的化学肥料是
A.KCl B.K2SO4 C.CO(NH2)2 D.Ca(H2PO4)2
【变式3-1】化学肥料可提高农作物的产量,下列物质能用作钾肥的是
A.K2SO4 B.NH4Cl
C.NH4NO3 D.Ca(H2PO4)2
【变式3-2】我校某班同学来到学校的鹤鸣园,发现原本翠绿的辣椒树叶片叶色变黄,为使辣椒树叶片转绿,应为这些辣椒树追施的化学肥料是
A. B. C. D.
1.下列化学肥料中属于复合肥的是
A.硝酸钾 B.氯化钾 C.碳酸氢铵 D.稀氨水
2.碳酸氢铵(NH4HCO3)是一种常用的化学肥料,工业上通过化合反应制备碳酸氢铵,下列物质不可能是该反应原料的是
A.H2O B.NH3 C.HCl D.CO2
3.化学肥料能促进农作物生长,下列化肥能达到两种肥效的是
A.KNO3 B.CO(NH2)2 C.NH4HCO3 D.
4.氮肥是农作物生长最需要的化学肥料之一,下列空气成分中可制造氮肥的是
5.小明同学发现家中有一盒果蔬洗涤盐,其说明书如下:
名称:果蔬洗涤盐
净含量:400g
保质期:五年
储存方法:常温下置于干燥处存放,防潮
配料表:食用精制食盐、食品级pH调节剂
【提出问题】小明对配料表中的成分很好奇,pH调节剂的成分是什么?
【查阅资料】①果蔬洗涤盐pH调节剂的成分可能是碳酸钠、碳酸氢钠、酒石酸中的一种或两种。
②大多数农药是酸性的。
③;与不反应。
④碳酸氢钠受热易分解为二氧化碳和碳酸钠等三种物质,碳酸钠有较高的热稳定性。
【实验初探】
(1)取少量该固体溶于水配成溶液A,用pH试纸测得该溶液的,结合资料推断其中一定不含的物质是 ;
【形成假设】
(2)该配料表中的pH调节剂可能是:Ⅰ 碳酸钠;Ⅱ ;Ⅲ 碳酸钠和碳酸氢钠。
【实验再探】
(3)
实验操作
实验现象
实验结论
实验一:取少许A溶液于试管中,滴加氯化钙溶液。
有白色沉淀生成
证明该pH调节剂中含有 。
实验二:取适量洗涤盐,加热,将生成的气体通入澄消石灰水。
观察到 。
证明该pH调节剂中含有碳酸氢钠。
【形成结论】假设Ⅲ正确
【反思与交流】
(4)果蔬洗涤盐浸洗瓜果有助于消除瓜果表面的残留农药。请从化学反应的视角解释其原因 ;
(5)小明认真读了说明书,感觉其不够完整,你认为还需要添加哪一项? (写出一项即可)。
6.侯氏制碱法是我国民族工业的骄傲,该方法将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱(Na2CO3)和NH4Cl两种产品。其生产过程中涉及的主要化学方程式为:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
回答问题:
(1)NH3中N元素的化合价为 。
(2)若反应时得到84吨NaHCO3固体,计算理论.上可获得Na2CO3的质量是多少(写出计算过程)。
(3)若获得的Na2CO3中含有少量NaHCO3,除去NaHCO3的方法是 。
(4)产物NH4Cl在生产和生活中用途广泛,请任举一例 。
7.溶液在日常生活、工农业生产和科学研究中具有广泛用途。
(1)厨房中的下列物质加入足量的水中,充分搅拌,能形成溶液的是 (选填字母)。
A.面粉 B.白糖 C.植物油 D.胡椒粉
(2)水常用作物质溶解的溶剂,如图为碳酸钠和碳酸氢钠两种物质在水中的溶解度曲线,请回答下列问题:
①60℃时,NaHCO3的溶解度是 g,Na2CO3的溶解度随温度的变化关系是: 。
②A、B两点分别表示Na2CO3的两种溶液,要使A点的溶液变为B点的溶液,可采取措施是 。
③将40℃时等质量的Na2CO3和NaHCO3的饱和溶液同时降温到0℃,析出晶体较少的是 溶液。
④常温下能否制了一瓶溶质质量分数为20%的NaHCO3溶液 (填“是”或“否”),理由是: 。
8.干粉灭火器中干粉的主要成分是碳酸氢钠,受热时分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,该反应的化学方程式为 ;现将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物20g充分加热至质量不再改变,测得反应前后钠元素的质量分数之比为17:20,则生成二氧化碳和水的质量和为 。
9.海洋是地球上最大的储水库,浩瀚的海洋蕴藏着丰富的化学资源,工业上从海水中可提取许多广泛应用于生活、生产、科技等方面的物质和原料。
(1)海水晒盐
①在流程Ⅰ中,促进水分蒸发,主要是利用了 (选填“电能”“太阳能”“化学能”)。
②粗盐中常含有泥沙等难溶性杂质。除去粗盐中的难溶性杂质,可依次通过溶解、过滤、蒸发结晶等操作,每步操作都会用到的一种玻璃仪器是 (填仪器名称),在蒸发结晶过程中其作用是 。
③除去难溶性杂质后的食盐水中还含有Na2SO4、CaCl2和MgCl2等可溶性杂质。为除去食盐溶液中的可溶性杂质,进行下列操作:a.加过量氢氧化钠溶液:b.加过量碳酸钠溶液:c.加过量氯化钡溶液:d.过滤:e.加适量的稀盐酸。合理的操作顺序是 (填选项序号)。
A.abcdeB.bcadeC.cabde
写出加入氯化钡溶液后与杂质发生反应的化学方程式 。
(2)海水“制碱”
①1926年我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法。在流程Ⅱ中,先向饱和食盐水中通入氨气再通入二氧化碳,从酸碱反应的角度分析,氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳的原因是 。
②工业上制得的纯碱中常含有少量氯化钠。Na2CO3和NaCl的溶解度曲线如图所示,试回答下列问题:
将t1℃时碳酸钠饱和溶液的温度升到t2℃溶液中碳酸钠的质量分数会 (填“变大”“变小”“不变”之一)。
t2℃时,将50g碳酸钠饱和溶液和100g氯化钠饱和溶液均降温到t1℃,此时所得碳酸钠溶液溶质质量分数 氯化钠溶液溶质质量分数(填“大于”“等于”“小于”“无法判断”之一)。t2℃时,在50g水中加入40gNa2CO3固体,经充分溶解,所得溶液的质量为 g。
10.我国著名化学家侯德榜先生创立了侯氏制碱法,促进了我国民族工业的发展和世界制碱技术的进步,其生产过程中有下列反应:
(1)上述步骤③中发生的反应属于 反应(选填“化合”“分解”“置换”“复分解”之一)。
(2)工业生产过程中,在常温下氨盐水吸收二氧化碳后生成碳酸氢钠和氯化铵,两者首先从溶液中结晶析出的是 (填物质化学式)。
(3)从酸碱反应的角度分析,下列选项中最易吸收二氧化碳的是___________(填选项序号)。
A.水 B.氨盐水 C.食盐水
11.“庄稼一枝花,要靠肥当家”。化学肥料与传统农家肥配合使用,对促进农作物增产、解决粮食短缺问题起了重要作用。下列肥料中要避免与熟石灰混合使用的是
A.CO (NH2)2 B.KNO3 C.CaH2PO4 D.NH4NO3
13.“侯氏制碱法”涉及的NaCl、NaHCO3和NH4Cl的溶解度如下表所示,如图所示是三者的溶解度曲线,请回答:
温度/℃
10
20
30
40
50
60
溶解度/g
NaCl
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
37.3
NaHCO3
8.1
9.6
11.1
12.7
14.5
16.4
NH4Cl
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.3
(1)图中丙是 (选填NaCl”、“NaHCO3”或NH4Cl”)。
(2)t1的温度范围是___________(填序号)。
A.10℃~20℃ B.20℃~30℃ C.30℃~40℃ D.40℃~50℃
(3)40℃时,将25gNH4Cl固体放入50g水中充分溶解,所得溶液的质量为 g。
(4)分别将t2℃时等质量的NaCl饱和溶液和NH4Cl饱和溶液温度降至t1℃,所得溶液中NaCl的质量 NH4Cl的质量(选填“大于”、“小于”、“等于”或“不能确定”)。
14.我国制碱先驱侯德榜为纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出贡献,某企业把海水的综合开发和利用与侯氏制碱法结合,实现资源利用最大化。请根据图示完成下列问题。
(1)海水晒盐:从海水中获得粗盐的方法是 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)。
(2)海水制镁:①中反应的化学方程式 。
(3)海水制碱:①写出吸氨碳化塔中发生反应的化学方程式 。
②该流程中能循环利用的物质是 (填化学式);
③图示中生成的NH4Cl可用作氮肥。常见化肥除了氮肥,还有磷肥、钾肥和复合肥,下列属于复合肥的是 (填字母序号)。
A.NH4H2PO4 B.KCl C.KNO3 D.NH4NO3
(4)请结合下图分析反应Ⅱ能进行的原因 。
(5)已知在溶液中温度高于35℃,NH4HCO3会有分解。实际生产时,吸氨碳化塔内温度通常控制在不低于30℃,不高于35℃,理由是 。
15.请回答下列问题。
(1)钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。早在春秋战国时期,我国劳动人民就开始生产和使用铁器。随着科学技术的发展,钢铁的冶炼技术水平日益提高,中国的钢铁产量居世界首位。某炼铁厂以焦炭(主要成分为C)、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁,反应过程如下:
①在C、CO2、CO三种物质中,碳元素表现的最高化合价是 价。CO2和CO化学性质不同的微观实质是 。
②写出步骤②中发生反应的化学方程式 。
③步骤③中一氧化碳作了该反应的 剂。
(2)我国化学家侯德榜在氨碱法的基础上创立了“侯氏制碱法”。工业上采用侯氏制碱法生产纯碱(Na2CO3),主要流程如下图:
其生产过程中有下列反应:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
①下列有关叙述正确的是 (选填序号之一)。
A.在加压条件下向饱和氨盐水中通二氧化碳,能加速NaHCO3的生成
B.析出NaHCO3晶体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液
C.该条件下NaHCO3的溶解度比NH4Cl的大
D.第一步反应中,析出NaHCO3晶体后的溶液中只有一种溶质
②用 的分离方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来。
(3)溶解度是物质溶解性的定量表示,溶解度曲线可表示物质在不同温度下的溶解度。甲、乙两种物质的溶解度曲线如图所示,根据图示回答下列问题:
①甲、乙两种物质中溶解度受温度影响较大的是 物质(填“甲”“乙”之一),若乙溶液中混有少量甲,可用 (填“降温结晶”“蒸发结晶”之一)方法提纯乙。
②t2℃时,若将25g甲物质加到40g水中,所得甲溶液中溶质和溶液的质量比为 (填最简整数比)。
③将t1℃的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)升温到t2℃时,所得甲物质溶液的溶质质量分数 乙物质溶液的溶质质量分数(填“大于”“小于”“等于”之一)。
④t2℃时,将等质量的甲、乙两物质的饱和溶液(均无固体物质剩余)降温到t1℃,溶液的质量较大的是 物质的溶液(填“甲”“乙”之一)。
16.填空
(1)市场上常见的苏打水有苏打气泡水和无汽苏打水两种。它们的主要成分中都含有碳酸氢钠,俗称 。苏打气泡水中含有大量二氧化碳,瓶盖一打开就有大量气泡产生,所以叫气泡水。无汽苏打水则不含二氧化碳,但小明认为他喝入体内也会产生二氧化碳,主要原因是 (用化学方程式表示)。
某化学兴趣小组同学对碳酸氢钠产生了兴趣,于是对其性质进行探究。
【查阅资料】
①碳酸氢钠的溶解度如下:
温度
10℃
20℃
30℃
40℃
溶解度
8.1g
9.6g
11.1g
12.7g
②碳酸氢钠固体在潮湿的空气中久置或受热(50°C以上)分解均生成Na2CO3、H2O和CO2.
③很多浓酸稀释过程中都伴随着放热过程。
探究1:NaHCO3溶液与盐酸反应的热效应
室温下(20°C),边搅拌边向盛有0.5gNaHCO3固体的烧杯中加入10mL水,测得温度为18.5℃,恢复至室温后,向烧杯中加入过量10mL质量分数为20%的盐酸(20°C),搅拌,测得温度为20.8℃。
(2)实验中配制的NaHCO3溶液 (填“是”或“不是”)饱和溶液。
(3)由上述实验可知:NaHCO3固体溶于水 (填“放热”或“吸热”)。有同学认为由上述实验得出NaHCO3溶液与盐酸反应放热的结论并不可靠,理由是 。
探究2:对碳酸钠、碳酸氢钠和稀盐酸的反应进行探究,实验装置如图1所示。
分别取等体积、含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液(各滴两滴酚酞溶液),以及相同体积、相同浓度的足量稀盐酸进行实验。实验时,溶液颜色变化记录如下表,广口瓶内压强随时间变化图像如图2所示。
滴入酚酞溶液
滴入稀盐酸,溶液颜色变化
碳酸钠溶液
红色
红色→浅红色→无色
碳酸氢钠溶液
浅红色
浅红色→无色
(4)由图像中信息得到结论:相同条件下, 和稀盐酸反应产生二氧化碳较慢。请结合上表中的信息,分析得到这一结论的理由: 。
探究3:久置的NaHCO3样品中NaHCO3含量的测定:
将一瓶在潮湿空气中久置的NaHCO3样品(假设只有NaHCO3和Na2CO3)混合均匀后,称取20.0g混合物,加热至恒重,称其质量为16.9g。
(5)计算样品中NaHCO3的质量分数 。若上述测定过程中加热未至恒重,则测得NaHCO3的质量分数将 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
17.蔬菜水果是人类餐桌上的必备食物。近几年果蔬盐比较受欢迎,因为能有效清除瓜果、蔬菜表面的残留农药、污物,具有杀菌消毒作用。
(1)蔬菜水果中富含 ,该营养素可调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康。
探究某品牌果蔬盐成分
果蔬盐成分不同,通常是用氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种配制而成的。
【信息检索】Ⅰ.钠及其化合物灼烧时火焰呈黄色;Ⅱ.碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应。
【进行实验】
(2)同学取一根细铁丝,一端用砂纸打磨干净,蘸取该品牌果蔬洗涤盐,放在酒精灯外焰上灼烧,观察到火焰呈 色。同学们认为该品牌果蔬洗涤盐中含有钠的化合物。
【猜想假设】提出三种猜想:猜想一:碳酸钠;猜想二:碳酸氢钠;猜想三:碳酸钠和碳酸氢钠
【继续探究】
(3)
实验步骤
实验现象
实验结论
步骤1:取一定量果蔬洗涤盐加热至固体质量不再改变,将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中。
该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠
步骤2:另取少许果蔬洗涤盐溶于水中,滴加足量的氯化钙溶液。
产生白色沉淀
该果蔬洗涤盐中含碳酸钠;涉及的反应方程式为 。
(4)氯化钠可起到消毒杀菌的作用,猜想该品牌果蔬洗盐中还可能含有氯化钠。
①另取少量该品牌果蔬洗涤盐于试管中,向其中加入足量蒸馏水,再向其中加入足量的稀硝酸,再加入 (写化学式)溶液,观察到有白色沉淀生成,证明有氯化钠。
②氯化钠还可以作为冷冻剂。根据图所示的氯化钠溶液浓度与溶液凝固点的关系,可知冷却效果最好时氯化钠与水的质量比是 。
【定量测定】
(5)为了测定该品牌果蔬盐中碳酸钠的含量,利用如图装置进行实验,装置B中放有10g样品。(假设整套装置气密性良好,各装置气体吸收剂足量,其他物质与溶液不反应)。
①充分反应后,D装置增重0.88g,将装置B反应后的固体加入足量的水充分溶解后向溶液中加入足量的溶液过滤,洗涤干燥,得到沉淀3.0g。试计算10g样品中碳酸钠的质量分数 。
②实验过程中必须向装置中通入空气,若没有装置A,造成测定结果 (填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【反思与评价】
(6)你认为该品牌果蔬洗涤盐保存时应注意 。
【反思与评价】
(7)为实现废物利用,学习小组往使用后的溶液中加入少量盐酸将碳酸钠、碳酸氢钠转化为氯化钠,再利用蒸发结晶提纯氯化钠,不用降温结晶的原因是 。
18.馒头、面包等发面食品的面团中都有许多小孔,使发面食品松软可口。于是小明将家里制作馒头用的白色粉末带到实验室与同学们一起进行探究。
【初步探究】
(1)取少量白色粉末于试管溶解,测得溶液的pH>7,说明溶液呈 性。
【提出问题】白色粉末成分是什么?
【查阅资料】①碳酸钠、碳酸氢钠都可用于制作发面食品。
②碳酸氢钠不稳定,受热易分解生成二氧化碳和水等:碳酸钠化学性质稳定。
【猜想与假设】猜想Ⅰ:碳酸钠 猜想Ⅱ:碳酸氢钠
【实验探究】甲乙兴趣小组设计不同实验方案进行探究。
(2)甲组方案:如图1,取适量白色粉末于试管中,将导管伸入澄清石灰水,加热,澄清石灰水变浑浊,则猜想 正确。写出装置B中反应的化学方程式 。
乙组方案:用如图2所示装置作为反应容器,准确测量生成气体的体积以判断白色粉末的成分。分别向盛有碳酸钠、碳酸氢钠和白色粉末的锥形瓶中,注入等体积、等浓度的足量的稀盐酸,记录如表:
实验编号
锥形瓶内物质
最终得到CO2体积/mL
名称
质量/g
①
碳酸钠
a
V1
②
碳酸氢钠
a
V2
③
白色粉末
m
V3
(3)实验②的化学反应方程式为 ;表中m= g;根据上表中数据分析,猜想Ⅱ正确,判断的依据是 。
【反思应用】
(4)甲组方案中,无法判断白色粉末是否为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物;乙组方案可以判断,如果是两者的混合物,应该满足的条件是 。
(5)家中制作馒头、面包时,将面粉发酵(产生有机酸),再加入适量的碳酸氢钠,可以使馒头、面包松软多孔,原因是 。
19.某校进行消防演练时,消防员给大家展示了校园内消火栓和干粉灭火器的使用方法,同学们对灭火器的灭火原理、干粉灭火器的成分及火灾逃生等产生了兴趣,他们开启了项目性学习的探究之旅。
(1)消火栓:消火栓的使用方法如图1所示,木材,衣服等引起的失火可用水来灭火,其灭火原理为 。
(2)干粉灭火器:利用压缩的二氧化碳吹出干粉,干粉覆盖在可燃物表面使火熄灭。干粉灭火器除可扑灭一般失火外,还可用来扑灭油、燃气等燃烧引起的失火。图2中干粉灭火器灭火的正确操作顺序是 (填字母序号)。
项目二:老师带领学生使用干粉灭火器进行模拟灭火演练后化学兴趣小组收集灭火后残留的白色固体,探究其成分(不考虑杂质的影响)。
【查阅资料】
①干粉灭火器的主要成分为碳酸氢钠。
②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水;碳酸钠受热不分解。
③碳酸氢钠溶液显碱性,且不与氯化钡溶液发生反应。
【提出猜想】
猜想一:固体成分为碳酸氢钠;
猜想二:固体成分为碳酸钠;
猜想三:固体成分为碳酸氢钠和碳酸钠。
【进行实验】
实验步骤
实验现象
实验结论
取少量白色固体于试管中,加水溶解,滴入无色酚酞试液
无色酚酞试液变红
猜想一成立
【提出质疑】
(3)甲同学认为上述实验得出的结论不准确,理由是 。
【实验探究】
(4)兴趣小组的同学继续进行实验:
实验步骤
实验现象
实验结论
①取少量白色固体于试管中,加热,将可能生成的气体通入澄清石灰水中
固体中含有碳酸氢钠
②另取少量白色固体于试管中,加水使之完全溶解,再滴加BaCl2溶液
产生白色沉淀
固体中含有碳酸钠
【实验结论】猜想三正确。
【拓展延伸】
(5)上述实验步骤②中发生反应的化学方程式为 。其中BaCl2溶液 (选填“能”或“不能”)用Ba(NO3)2溶液代替。
20.灭火器是生活中必不可少的消防设施,兴趣小组同学以泡沫灭火器为主题开展如下探究。
【查阅资料】碳酸氢钠受热易分解;碳酸氢盐能溶于水。
【教材实验再现】小组同学利用实验室现有药品:碳酸钠溶液和浓盐酸进行如图1所示实验,使用灭火器时,将装置倒置,浓盐酸与碳酸钠溶液反应后,喷出含有的泡沫。
(1)Ⅰ中发生反应的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中当泡沫“粘附”在燃烧物表面后,起到 的作用,即可灭火。
【实验探究】小组同学经查阅资料梳理出泡沫灭火器可用的原料方案:
方案
原料(试剂)
理论依据
1
碳酸钙固体和稀盐酸
生成,蒸发吸热,有生成
2
碳酸钠溶液和浓盐酸
较快速产生
3
浓碳酸氢钠溶液和浓盐酸
快速、大量产生
(3)从灭火效率考虑,方案1不可行,分析其原因 。
(4)小组同学利用图1装置对方案3进行灭火实验,对灭火现场地面残液的成分进行了探究。
大家认为残液中除了含有氯化钠,还可能含有碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸中的一种或几种。
①取少许残液于试管中,滴加适量的稀盐酸,观察到有气泡产生,说明残液中没有盐酸。
②另取少许残液于试管中,滴加足量的氯化钡溶液,观察到的现象为 ,静置,向上层清液中滴加稀盐酸,有气泡产生,得出结论:残液中含有碳酸钠和碳酸氢钠。
【反思交流】
(5)残液中含有碳酸钠的原因可能是 。
【拓展探究】为探究碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应产生气体的速率,小组同学用数字化技术测量密闭容器中等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积足量的稀盐酸反应,记录实验过程中的体积分数随时间变化如图2所示。
(6)通过计算分析,碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线 (填“甲”或“乙”)。
(7)实验中要获得可靠的数据,必须要控制的条件是 。
(8)比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时,除比较相同条件下,产生的体积分数外,还可以通过比较 。
21.果蔬洗涤盐能有效清除瓜果蔬菜表面的残留农药、污物.学习小组对某品牌果蔬洗涤盐成分进行探究,查阅资料得知该果蔬洗涤盐中除含有外,还可能含有或.
【资料】
Ⅰ.碳酸氢钠受热易分解,碳酸钠受热不易分解.
Ⅱ.碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液不反应.
【猜想】对果蔬洗涤盐的成分提出猜想:
猜想一:;猜想二:;猜想三:和.
【实验探究】
步骤
现象
结论
步骤1:取一定量果蔬洗涤盐固体加热至质量不再改变,将生成的气体全部通入足量澄清石灰水中.
____________
该果蔬洗涤盐中含碳酸氢钠
步骤2:取少许果蔬洗涤盐于试管中制成溶液,并滴加足量氯化钙溶液.
产生白色沉淀
该果蔬洗涤盐中含碳酸钠
结论:______________________
回答下列问题:
(1)步骤1的现象是 ;步骤2的化学反应方程式是 .
(2)该探究得出的实验结论是 .
(3)氯化钠能杀菌消毒属于 (填“物理”或“化学”)性质.氯化钠还可以作为冷冻剂,下图为氯化钠溶液浓度与溶液凝固点的关系,据图可知,冷却效果最好时氯化钠与水的质量比是为 .
【定量测定】
(4)为了测定该品牌果蔬洗涤盐中碳酸钠的含量,利用如图装置进行实验,装置B中放有样品.
①充分反应后,C装置增重,将装置B反应后的固体加入足量的水充分溶解,然后向溶液中加入足量的溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥,得到沉淀.计算样品中碳酸钠的质量分数为 (保留一位小数).
②实验过程中必须向装置中通入空气的原因是 .
【反思与评价】
(5)保存该品牌果蔬洗涤盐时应注意 .
(6)为实现废物利用,学习小组往使用后的溶液中加入适量盐酸,将碳酸钠和碳酸氢钠转化为氯化钠,再利用 (填蒸发结晶或降温结晶)提纯氯化钠.
22.力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,是我国政府对国际社会的重要承诺。碳中和即二氧化碳的吸收量等于二氧化碳的排放量,某化学兴趣小组为此展开如下探究。
【二氧化碳排放和温室效应】
(1)近几十年来,人类大量排放的二氧化碳主要来源: 。
(2)温室效应的利处与危害
利处:使全球平均地表温度提高到目前适合人类生存的温度。
危害:温室效应加剧会 (写一条)。
【二氧化碳的吸收】
(3)小组同学向等体积的两个充满二氧化碳的软塑料瓶中加入等体积的饱和氢氧化钠溶液和饱和石灰水后,迅速盖上瓶盖,振荡,发现加入饱和氢氧化钠溶液的软塑料瓶变瘪程度更大。你对此现象的解释是: 。
(4)20℃时,小组同学向一定量氢氧化钠溶液中持续通入二氧化碳,测得溶液pH变化如图所示。
请结合下表中碳酸钠和碳酸氢钠有关数据分析:
碳酸钠
碳酸氢钠
在水中的溶解度
20℃时为21.8g
20℃时为9.6g
酸碱度
饱和溶液的pH约为11.6
饱和溶液的pH约为8.3
①用化学方程式解释溶液pH从12以上变化到A点的原因: 。
②C点pH小于7的原因可能是: 。
【深度探究】
(5)①图中溶液的pH从A点到B点是因为碳酸钠和 反应生成了碳酸氢钠。
②小组同学发现向质量分数为7.4%的氢氧化钠溶液中持续通入二氧化碳,一段时间后会观察到有白色沉淀产生,原因是 。
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