第4章 第2讲 碳酸钠和碳酸氢钠 碱金属元素(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第二讲　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属元素 高考目标定位　1.了解碳酸钠、碳酸氢钠的性质，知道碱金属及其化合物的通性，并能用物质分类的思想预测陌生碱金属及其化合物的性质。2.掌握碳酸钠、碳酸氢钠的转化关系。3.了解焰色试验的操作并熟记几种常见金属的焰色。 考点一　碳酸钠和碳酸氢钠 1．Na2CO3和NaHCO3的比较（反应用离子方程式表示） 名称 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 纯碱或苏打 小苏打 主要性质 色、态 白色粉末 细小的白色晶体 水溶性 易溶于水(20 ℃，S＝21.5 g) 可溶于水(20 ℃，S＝9.6 g) 续表 主要性质 热稳定性 稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 受热易分解 与H＋反应 CO＋2H＋===CO2↑＋H2O（较快） HCO＋H＋===CO2↑＋H2O（更快） 与NaOH溶液反应 不反应 HCO＋OH－===CO＋H2O 与Ca(OH)2溶液反应 Ca2+＋CO===CaCO3↓ Ca(OH)2少量：Ca2+＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋2H2O＋CO； Ca(OH)2过量：Ca2+＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O 与CaCl2溶液反应 Ca2+＋CO===CaCO3↓ Ca2+＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O 与Al2(SO4)3 溶液反应 2Al3+＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ Al3+＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ 与水作用 水解，碱性较强 水解，碱性较弱 与CO2反应 CO＋CO2＋H2O===HCO 不反应 主要用途 用于制玻璃、制肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中 灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一 思考1　 饱和碳酸钠中通入足量二氧化碳有何现象？并说明原因。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 提示　溶液变浑浊　碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，生成的碳酸氢钠的质量大，反应消耗了水。 2.Na2CO3和NaHCO3的相互转化 Na2CO3NaHCO3 选择适当的试剂或方法除去杂质，并完成转化的化学方程式，“[　]”内为杂质。 (1)Na2CO3(s)[NaHCO3]充分灼烧至恒重，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。 (2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]通入足量CO2，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。 (3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]滴加适量NaOH溶液，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。 3．Na2CO3、NaHCO3的鉴别 (1)固体——加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。 (2)溶液——可用气体法和测pH法。 ①气体法：滴入稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3溶液。 ②测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。 思考2　 Na2CO3和NaHCO3混合溶液具有控制酸碱平衡的作用。室温下，通过下列实验探究一定浓度的Na2CO3和NaHCO3混合溶液的性质。 实验1：向混合溶液中滴几滴酚酞，溶液显红色； 实验2：向实验1所得溶液中滴加几滴稀盐酸，溶液红色变浅； 实验3：向混合溶液中通入过量的CO2，无明显现象； 实验4：向实验3所得溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液，产生白色沉淀。 用离子方程式表示以下过程： (1)实验1中溶液显红色的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验2中溶液红色变浅的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验3发生的离子反应________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验4中产生白色沉淀的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　(1)CO＋H2O⥫⥬HCO＋OH－ (2)CO＋H＋===HCO　(3)CO2＋CO＋H2O===2HCO　(4)2HCO＋Ba2+＋2OH－===2H2O＋CO＋BaCO3↓ 练一　碳酸钠、碳酸氢钠性质与应用 1．（定性判断）下列有关Na2CO3与NaHCO3的说法错误的是(　　) A．两者均溶于水，但相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度 B．向两者的溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀生成 C．向同浓度的两溶液中分别滴加几滴酚酞溶液，前者溶液红色比后者深 D．NaHCO3是发酵粉的主要成分，Na2CO3可用于治疗胃酸过多 答案　D 解析　相同温度下，在水中的溶解度：NaHCO3＜Na2CO3，A项正确；NaHCO3和Na2CO3与澄清石灰水反应均生成碳酸钙白色沉淀，B项正确；同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性：前者强于后者，分别滴加酚酞溶液，前者溶液红色比后者深，C项正确；发酵粉的主要成分是碳酸氢钠，碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多，碳酸钠碱性较强，不能用其治疗胃酸过多，D项错误。 2．（定量分析）有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是(　　) A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小 B．等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍 C．等质量NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多 D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多 答案　C 解析　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O 解答此类题目用归“1”法。A项，假设二者都是1 g，则n(NaHCO3)＝n(CO2)＝ mol，n(Na2CO3)＝n(CO2)＝ mol，正确；B项，假设二者均为1 mol，则消耗的盐酸Na2CO3为2 mol，NaHCO3为1 mol，正确；C项，假设二者均为1 g，Na2CO3需盐酸的物质的量为2× mol＝ mol，NaHCO3需盐酸 mol，错误。 3．（实验探究）室温下，通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。 实验1：用pH试纸测得0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH约为8。 实验2：向0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中通入CO2，溶液的pH从12下降到约为9。 实验3：将0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1的CaCl2溶液等体积混合，产生白色沉淀。 实验4：向0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中滴加新制饱和氯水，氯水颜色褪去。 下列说法正确的是(　　) A．实验2中Na2CO3全部转化为NaHCO3 B．实验3中白色沉淀为Ca(HCO3)2 C．实验4说明酸性强弱的顺序为HC1O＞H2CO3 D．实验3、4均是改变浓度使平衡正向移动 答案　D 解析　A．向0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中通入CO2，溶液的pH从12下降到约为9，说明碳酸钠转化为碳酸氢钠，由于0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH约为8，因此实验2中Na2CO3没有全部转化为NaHCO3，A错误；B.实验3中白色沉淀为CaCO3，碳酸氢钙能溶于水，B错误；C.实验4只能说明氯水能和碳酸钠反应，不能说明酸性HClO＞H2CO3，事实上酸性H2CO3＞HClO＞HCO，C错误；D.实验3中产生碳酸钙沉淀，是因为钙离子结合碳酸氢根离子电离出的碳酸根离子，促使平衡正向移动，实验4中氯水褪色是因为次氯酸能和碳酸根反应生成碳酸氢根，同时氯水中的盐酸能和碳酸钠反应，均会促使氯气和水反应的平衡正向移动，D正确。 练二　碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的图像分析 4．某干燥白色固体可能含有Na2CO3，NaHCO3、NaOH 中的几种，取一定质量的该固体加蒸馏水配制100 mL 溶液，并向该溶液中滴加0.5 mol·L-1的盐酸，得到CO2体积（换算成标准状况下）与盐酸体积的关系如图所示。请回答下列问题： (1)产生的CO2的物质的量为　　 　mol，AB段发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若白色固体由0.02 mol Na2CO3和x mol NaHCO3组成，则x＝　　 　，V2＝　　 　。 (3)若白色固体由NaHCO3和NaOH 组成，2V1＝V2，则NaHCO3与NaOH溶于水后发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________， n(NaHCO3)∶n(NaOH)＝________________________________________________________________________。 (4)若白色固体只由NaOH 和Na2CO3组成，且V1＝100，V2＝160，则n(NaOH)＝　　 　mol。 答案　(1)0.03　NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ (2)0.01　100 (3)HCO＋OH－===CO＋H2O　1∶1 (4)0.02 解析　若三种固体均含有，固体中加水溶解中发生NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O，向溶液中加入盐酸可能发生反应的先后顺序是NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，根据图像可知，OA之间发生NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，AB之间发生NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，据此分析解答。(1)产生的V(CO2)＝0.672 L，则n(CO2)＝0.03 mol；根据上述分析AB段发生反应NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；答案为：0.03；NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O；(2)CO2来自碳酸钠和碳酸氢钠，根据碳原子守恒，碳酸氢钠的物质的量为0.03 mol－0.02 mol＝0.01 mol；OA段发生的反应为Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，根据化学计量数之比等于物质的量之比，0.02 mol Na2CO3与0.02 mol盐酸反应，V1（盐酸）＝＝0.04 L，即V1＝40 mL；A点时碳酸氢钠的物质的量为0.03 mol，消耗0.03 mol盐酸，V＝＝0.06 L，因此V2＝V1＋V＝100 mL；答案为：0.01；100；(3)NaHCO3与NaOH 溶于水后发生反应的离子方程式为HCO＋OH－===CO＋H2O；2V1＝V2，说明白色固体溶于水后的溶质只有Na2CO3，n(NaHCO3)∶n(NaOH)＝1∶1；答案为：HCO＋OH－===CO＋H2O；1∶1；(4)因为白色固体只由NaOH、Na2CO3组成，OA段为NaOH、Na2CO3与盐酸反应V1＝100 mL，即两物质共消耗0.05 mol盐酸，由碳原子守恒知n(Na2CO3)＝0.03 mol，Na2CO3消耗0.03 mol盐酸，则NaOH消耗0.02 mol盐酸，n(NaOH)＝0.02 mol；故答案为0.02。 【题后归纳】 Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像 若a＝0（即图像从原点开始） 溶液中的溶质为NaHCO3 若V(Oa)＝V(ab)（即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同） 溶液中的溶质为Na2CO3 若V(Oa)>V(ab)（即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积） 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH 若V(Oa)<V(ab)（即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积） 溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3 考点二　碱金属元素　焰色试验 1．碱金属元素的相似性和递变性 相似性 递变性（由Li→Cs） 原子 结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多；核电荷数逐渐增大；原子半径逐渐增大 元素 性质 都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价 金属性逐渐增强 单质性质 物理性质 （除Cs外）都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低 密度逐渐增大（钾反常），熔、沸点逐渐降低 化学性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐增强；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂 思考1　 (1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的　　　　。 (2)碱金属一般都保存在　　　　中，但锂保存在　　　　中。原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但　　　　等需放回原试剂瓶。 (4)锂与O2反应与钠不同，只生成　　　　。 提示　(1)小　(2)煤油　石蜡　锂的密度小于煤油的密度　(3)Na、K　(4)Li2O 2．焰色试验 (1)焰色试验的概念 某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，属于物理变化，是元素的性质。 (2)焰色试验的操作 (3)常见金属元素的焰色 金属 元素 钠 钾（透过蓝 色钴玻璃） 钙 钡 铜 焰色 黄色 紫色 砖红色 黄绿色 绿色 思考2 (1)下列有关焰色试验操作注意事项的说法正确的是　　　　。 ①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察　②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质　③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净　④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰　⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替 (2)用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，可得出的结论为________________________________________________________________________。 提示　(1)①②③④⑤ (2)一定含有Na＋，可能含有K＋ 1．Li和Mg是两种重要的金属元素。下列说法正确的是(　　) A．金属镁一般保存在石蜡油中 B．单质Li和冷水不反应 C．单质Li可与N2反应生成Li3N D．Li、Mg的焰色试验现象相同 答案　C 解析　A．金属镁表面易形成较致密氧化膜，不需要保存在石蜡油中，A错误；B.单质Li和冷水可以反应生成LiOH和氢气，B错误；C.单质Li可与N2反应生成Li3N，C正确；D.Li的焰色为紫红色，与Mg不同，D错误；故选C。 2．下列说法正确的是　　　　。 ①碱金属的单质都能在空气中稳定存在 ②碳酸钾溶液的pH＜7 ③用电解铯盐溶液的方法制金属铯 ④随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大 ⑤碱金属单质的金属性很强，均易与Cl2、O2、N2等发生反应 ⑥Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O ⑦无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水 ⑧碱金属钫的氢氧化物的化学式为FrOH，FrOH是一种极强的碱 ⑨灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋ ⑩氢化铷与水反应可放出氢气，氢化铷与水反应时水是还原剂 答案　⑥⑧ 1．（2022·全国乙卷）生活中处处有化学，下列叙述正确的是(　　) A．HB铅笔芯的成分为二氧化铅 B．碳酸氢钠可做食品膨松剂 C．青铜和黄铜是不同结构的单质铜 D．焰火中红色来源于钠盐灼烧 答案　B 解析　铅笔芯的主要成分为石墨，不含二氧化铅，A错误；碳酸氢钠不稳定，受热易分解产生二氧化碳，能使面团松软，可做食品膨松剂，B正确；青铜是在纯铜（紫铜）中加入锡或铅所组成的合金，黄铜是由铜和锌所组成的合金，两者均属于混合物，不是铜单质，C错误；钠及其化合物灼烧火焰显黄色，D错误。 2. （2024·北京高考）关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中，不正确的是(　　) A．两种物质的溶液中，所含微粒的种类相同 B．可用NaOH 溶液使NaHCO3转化为Na2CO3 C．利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去NaHCO3 D．室温下，二者饱和溶液的pH 差约为4，主要是由于它们的溶解度差异 答案　D 解析　A．Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H＋、OH－、Na＋、CO、HCO，A正确；B.NaHCO3加入NaOH 溶液会发生反应：NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O，B正确；C.NaHCO3受热易分解，可转化为Na2CO3，而Na2CO3热稳定性较强，利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去NaHCO3，C正确；D.室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH 相差较大的主要原因是CO的水解程度远大于HCO，D错误；故选D。 3．（2024·湖北高考）碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]－是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图（夹持装置略）。下列说法错误的是(　　) A．碱石灰有利于NH3逸出 B．锂片必须打磨出新鲜表面 C．干燥管中均可选用P2O5 D．双口烧瓶中发生的变化是Li＋nNH3===Li＋＋[e(NH3)n]－ 答案　C 解析　本题利用Li和液氨反应Li＋nNH3===Li＋＋[e(NH3)n]－制备[e(NH3)n]－；碱石灰可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过程大量放热，使浓氨水受热分解产生氨气；利用集气瓶收集氨气；过量的氨气进入双口烧瓶中在冷却体系中发生反应生成[e(NH3)n]－；最后的球形干燥管中可装P2O5，除掉过量的氨气，同时防止空气的水进入引起副反应，据此分析解答。A.碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过程大量放热，有利于NH3逸出，A正确；B.锂片表面有Li2O，Li2O会阻碍Li和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜表面，B正确；C.第一个干燥管目的是干燥氨气，P2O5为酸性干燥剂能与氨气反应，所以不能用P2O5，而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气，可用P2O5，C错误；D.双口烧瓶中发生的变化是Li＋nNH3===Li＋＋[e(NH3)n]－，D正确；故选C。 4．（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，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，V2平均值为23.51。 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： (1)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　　　　　　　　（填标号）； (3)指示剂N为　　　　，描述第二滴定终点前后颜色变化　　　　； (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”）。 答案　(1)NaHCO3　30～35 ℃，NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度 (2)D　(3)甲基橙　溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色　(4)3.56%　(5)偏大 解析　(1)根据相关盐在不同温度下的溶解度可知：30～35 ℃，NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度，因此NaHCO3在步骤Ⅰ中结晶析出。(2)300 ℃给固体加热选用的仪器应为坩埚。(3)本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法，第一滴定过程以酚酞为指示剂，Na2CO3转化为NaHCO3，第二滴定过程以甲基橙为指示剂，NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O，所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色。(4)由(3)的分析过程可知，25.00 mL待测液中所含NaHCO3的物质的量为0.100 0 mol·L-1×(V2－V1)×10-3 L，则2.500 g产品中所含NaHCO3的质量为84 g·mol-1××0.100 0 mol·L-1×(23.51－22.45)×10-3 L≈0.089 g，则产品中NaHCO3的质量分数＝×100%≈3.56%。(5)第一次滴定终点时，俯视读数，导致测得的V1偏小，NaHCO3质量分数的计算结果偏大。 学科网（北京）股份有限公司 $$