第4章 微课题7 侯氏制碱法与碳酸钠质量分数的测定(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第四章　金属及其化合物 微课题7　侯氏制碱法与碳酸钠质量分数的 测定 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 谢谢观看 第四章　金属及其化合物 高考总复习 化学 返回目录 一、侯氏制碱法 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) eq \o(=====,\s\up15(高温))CO＋H2，CO＋H2O(g) eq \o(=====,\s\up15(高温))CO2＋H2。 2．工艺流程 3．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 eq \o(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。 4．绿色思想 循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。 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(　　) 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 答案　B 解析　A．在装置Ⅰ中利用稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，可制取CO2，选项A正确；B.除去CO2中的少量HCl必须用饱和碳酸氢钠溶液，装置Ⅱ中Na2CO3溶液可与二氧化碳反应，选项B错误；C.装置Ⅲ中冰水浴使温度降低，有利于析出NaHCO3固体，选项C正确；D.通过过滤利用装置Ⅳ可获得少量NaHCO3固体，选项D正确；答案选B。 2．1943年我国化工专家侯德榜创立了“侯氏制碱法”，提高了氯化钠的利用率，利用了水煤气厂的废气氨气，具有环保、节能效果。 (1)“侯氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的判断依据是　　　。 A．碳酸氢钠难溶于水 B．碳酸氢钠受热易分解 C．碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出 (2)在实验室里甲同学做完氨喷泉实验的溶液配成含氨的饱和和食盐水，向其中通入二氧化碳，以制备碳酸氢钠，实验装置如下图①所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）。 1 丁装置中稀硫酸的作用是__________________ ②实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是　　　　　　　（填分离操作的名称）。 (3)实验室里乙同学利用图②装置和现有仪器结合所学的知识，减少加热分解碳酸氢钠的步骤，用实验室剩余NaOH溶液制备碳酸钠溶液。请回答下列问题： ①要完成制备实验，除图②装置中的仪器外还必需的仪器是　　　　　　。 ②写出最后一步在试管中生成碳酸钠溶液的离子反应方程式为　　　　　　。 ③实验准备就绪后，先打开活塞3，关闭活塞2，再打开活塞1（根据需要可关开）。一段时间后，应该　　　　　　　（填具体操作）。则Y可以是　　　　　　　。 ④该实验设计有不妥之处，排除混有NaOH或NaHCO3杂质外，还可能在制备的碳酸钠溶液中混有其他杂质，则该杂质及其产生的原因分别是　　　　　　　。 (4)利用“双指示剂”滴定方法测定纯碱组成和含量。取一定量的纯碱配成溶液，用盐酸滴定纯碱溶液得到图③曲线，若纯碱中含有的杂质为碳酸氢钠，则数据符合　　　　　　（用V1、V2大小关系表示）。 答案　(1)C (2)吸收未反应的NH3　过滤 (3)量筒　HCO eq \o\al(－,3)＋OH－===CO eq \o\al(2-,3)＋H2O　关闭活塞3，打开活塞2　煤油或苯　因挥发出来HCl没有除去，易产成NaCl杂质 (4)(V2－V1)>V1或V2>2V1 解析　工业上“侯氏制碱法”是在饱和食盐水中依次通入氨气和二氧化碳，由于氨气在水中的溶解度大，所以先通入氨气，通入足量的氨气后再通入二氧化碳，生成了碳酸氢钠，由于碳酸氢钠的溶解度较小，所以溶液中有碳酸氢钠晶体析出，将碳酸氢钠晶体加热后得纯碱碳酸钠，据此分析解答。(1)A.碳酸氢钠是钠盐易溶于水，故不选A；B.碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故不选B；C.碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故选C；选C。(2)氨气易挥发，丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH3，防止污染。②实验结束后，NaHCO3结晶析出，分离出NaHCO3晶体的操作是过滤。 (3)NaOH与足量CO2很容易转化为NaHCO3溶液，NaHCO3转化为碳酸钠发生反应NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O, 1NaHCO3～1NaOH，所以需要将NaOH分为两等份，除图②装置中的仪器外还必需的仪器是量筒。②最后一步氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠，反应的离子反应方程式为HCO eq \o\al(－,3)＋OH－===CO eq \o\al(2-,3)＋H2O。先将足量CO2通入右侧试管中，制备NaHCO3溶液，然后再将烧瓶中的小试管里的NaOH排到烧杯中与先生成的NaHCO3发生反应。因此操作是关闭活塞3，打开活塞2，为防止CO2溶解于烧瓶中试管内的NaOH，用油封的方法，即Y为煤油（或苯）；图二的设计中制CO2所用的盐酸挥发，HCl未除，与NaOH易生成杂质氯化钠。(4)若只有碳酸钠，加入V1 mL盐酸发生反应CO eq \o\al(2-,3)＋H＋===HCO eq \o\al(－,3)，加入V1～V2 mL盐酸发生反应HCO eq \o\al(－,3)＋H＋===H2O＋CO2↑，则2V1＝V2，若纯碱中含有的杂质为碳酸氢钠，则数据符合2V1<V2。 二、测定碳酸钠质量分数的常用方法 1．气体法（假设杂质为NaCl） (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 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（假设杂质为NaCl） (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%。 3．双指示剂滴定法（以Na2CO3、NaHCO3混合物为例） (1)在混合物的试液中先加入酚酞指示剂，此时溶液呈红色，用盐酸标准溶液滴定至溶液刚好褪色，这是第一滴定终点。Na2CO3被滴定成NaHCO3。滴定反应为：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，设在第一滴定终点时消耗的盐酸标准溶液的体积为V1 (mL)。 (2)再加入甲基橙指示剂，继续用盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色即为终点。此时NaHCO3被滴定成H2CO3，反应式为NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，设此阶段消耗盐酸标准溶液的体积为V2 (mL)。 (3)根据V1和V2可以计算出混合物样品中Na2CO3、NaHCO3两种物质的含量。 1．下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(　　) A．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克 B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体 C．取a克混合物充分加热，减重b克 D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体 答案　A 解析　A．逸出气体含有水蒸气，不能测定；B.最后得到的是氯化钠，可以测定；C.最后得到的是碳酸钠，可以测定；D.最后得到的是碳酸钡，可以测定；答案选A。 2．为测定Na2CO3·10H2O、NaHCO3的混合物中NaHCO3的含量，设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后③装置质量的变化，测定该混合物中NaHCO3的质量分数。 完成下列问题： (1)U型管①②③盛装的均为固态物质，可选试剂依次为　　　　　　　（选填编号）。U型管③吸收的气体为　　　　　。 a．碱石灰 b．无水氯化钙 c．无水硫酸铜 (2)干燥管中无水硫酸铜的作用是　　　　　。实验装置最后的干燥管中碱石灰的作用　　　　　　　　　　。 (3)实验停止加热后，继续通入空气一段时间的原因是__________ (4)再设计一种测定上述混合物中NaHCO3含量的方案，并注明需要测定的物理量__________________ 答案　(1)a　b　a　CO2 (2)检验水蒸气是否已经被完全除去　防止空气中的CO2和水蒸气被③吸收，导致③质量增大 (3)将反应产生的CO2全部赶入装置③ (4)方案一：取样品m克配成100 mL溶液，取出20 mL溶液用一定浓度标准盐酸进行滴定（用甲基橙或酚酞作指示），消耗盐酸V mL，数据处理或方案二：取样品m1克，置于已知质量的坩埚中灼烧、冷却、称量，并做恒重操作得m2克，数据处理 解析　根据实验装置图可知，该实验方案的原理是：加热样品，发生反应Na2CO3·10H2O eq \o(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋10H2O、2NaHCO3 eq \o(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，通过测定样品受热产生的CO2的质量确定NaHCO3的含量；为了使CO2测量准确，加热样品前要先通入空气，经U型管①吸收空气中的CO2和H2O(g)，用不含CO2和H2O(g)的空气排尽装置中的空气，然后对样品加热，使样品充分反应，U型管②吸收反应生成的H2O(g)，无水硫酸铜用于检验反应生成的H2O(g)是否被完全吸收，U型管③吸收反应生成的CO2，U型管③反应前后增加的质量即为反应生成的CO2的质量；为使反应生成的CO2在U型管③中全部被吸收，停止加热后需继续通入一段时间的空气将反应产生的CO2全部赶入U型管③中；为防止外界空气的CO2和 H2O(g)进入U型管③中，最后干燥管中的碱石灰用于吸收外界空气中的CO2和水蒸气；(1) U型管①②③盛装的均为固态物质，根据分析，U型管①中试剂用于吸收空气中的CO2和H2O(g)，选用碱石灰，选a；U型管②中试剂用于吸收反应生成的H2O(g)、不吸收CO2，选用无水CaCl2，选b；U型管③中试剂用于吸收反应生成的CO2，选用碱石灰，选a；故答案为：a；b；a；CO2。(2)为使CO2的测量准确，U型管②必须将反应生成的H2O(g)完全吸收，故干燥管中无水硫酸铜的作用是检验水蒸气是否已经被完全除去，若被完全除去，则无水硫酸铜不变蓝；实验装置最后的干燥管中碱石灰的作用是防止外界空气中的CO2和水蒸气被③吸收，导致③质量增大；故答案为：检验水蒸气是否已经被完全除去；防止空气中 的CO2和水蒸气被③吸收，导致③质量增大。(3)停止加热后，有部分CO2残留在硬质玻璃管、U型管②、导管中等，继续通入空气一段时间可将反应产生的CO2全部赶入装置③，使反应生成的CO2全部被③中碱石灰吸收；故答案为：将反应产生的CO2全部赶入装置③。(4)常用的测定混合物含量的实验方法有：滴定分析法、重量分析法等；根据Na2CO3·10H2O和NaHCO3的性质，可采用滴定分析法，实验方案为：取样品m克配成100 mL溶液，取出20 mL溶液用一定浓度标准盐酸进行滴定（用甲基橙或酚酞作指示），消耗盐酸V mL，数据处理；也可采用重量分析法，实验方案为：取样品m1克，置于已知质量的坩埚中灼烧、冷却、称量，并做恒重操作得m2克，数据处理；故答案为：方案一：取样品m克配成100 mL溶液，取出20 mL溶液用一定浓度标准盐酸进行滴定（用甲基橙或酚酞作指示），消耗盐酸V mL，数据处理或方案二：取样品m1克，置于已知质量的坩埚中灼烧、冷却、称量，并做恒重操作得m2克，数据处理。 $$