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课时训练(11) 碳酸钠和碳酸氢钠 钠及其化合物的转化
题组1► 碳酸钠和碳酸氢钠 侯氏制碱法
1.(2025·湖北省重点高中智学联盟联考)下列钠及其化合物用途与原理对应且正确的是( )
用途
原理
A
小苏打焙制糕点
NaHCO3受热分解产生气体
B
呼吸面具的供氧剂
Na2O能与二氧化碳反应
C
Na2CO3治疗胃酸过多
Na2CO3能与酸反应
D
Na与CuSO4溶液反应制取Cu
Na的金属性强于Cu
A 解析:NaHCO3受热分解产生二氧化碳气体,可以用来焙制糕点,A正确;Na2O与二氧化碳反应只生成碳酸钠,不放出氧气,故Na2O不能用作呼吸面具的供氧剂,B错误;Na2CO3溶液的碱性强,对胃有腐蚀作用,不能用于治疗胃酸过多,C错误;Na与CuSO4溶液反应时,钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和CuSO4反应产生氢氧化铜沉淀,不生成铜,D错误。
2.(2024·江苏苏州开学考)室温下,分别向Na2CO3、NaHCO3溶液中逐滴加入0.100 mol/L HCl溶液和饱和石灰水,探究Na2CO3、NaHCO3的性质,实验装置如下:
下列说法不正确的是( )
A.实验一开始时发生反应的离子方程式为CO+H+===HCO
B.实验二中反应产生气泡的速率比实验一中的快
C.实验三和实验四中均有白色沉淀生成
D.实验四开始时发生反应的离子方程式为Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O
D 解析:滴加的HCl溶液少量,所以实验一开始时CO只能结合一个H+生成HCO,A正确;实验二中一个HCO结合一个H+就产生气泡,而实验一中的一个CO需要先后结合两个H+才能产生气泡,所以实验二中反应产生气泡的速率比实验一中的快,B正确;实验三和实验四中均有白色沉淀CaCO3生成,C正确;实验四开始时Ca(OH)2量少,Ca(OH)2与NaHCO3按1∶2反应,故发生反应的离子方程式为2HCO+Ca2++2OH-===CaCO3↓+2H2O+CO,D错误。
3.(2024·江苏南通调研)侯氏制碱法以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料,发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。将析出的固体灼烧获取纯碱,向析出固体后的母液中加入食盐可获得副产品氯化铵。下列制纯碱的实验原理与装置不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨
B.用装置乙制取碳酸氢钠
C.用装置丙过滤得到碳酸氢钠固体
D.用装置丁加热分解碳酸氢钠得到纯碱
D 解析:加热NH4Cl和氢氧化钙混合固体生成氯化钙、水和NH3,A正确;CO2的溶解度小,而NH3易溶于水,应先将NH3通入食盐水中,再将CO2通入溶有NH3的食盐水中,生成酸式盐碳酸氢钠,B正确;以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料制备碳酸钠,先发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,由于NaHCO3的溶解度最小,则会结晶析出,再进行过滤,分离出NaHCO3,C正确;灼烧NaHCO3不能在蒸发皿中进行,应置于坩埚中,D错误。
4.(2025·安徽合肥六校联考)实验室用下列装置模拟侯氏制碱法。下列说法错误的是( )
A.装置甲制取CO2
B.装置乙中饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的少量HCl
C.装置丙中冰水浴有利于析出NaHCO3固体
D.装置丁加热NaHCO3制取纯碱
D 解析:在装置甲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,A正确;除去CO2中的少量HCl必须用饱和碳酸氢钠溶液,装置乙中除去CO2中的少量HCl可以用饱和碳酸氢钠溶液,B正确;装置丙中冰水浴使温度降低,有利于析出NaHCO3固体,C正确;装置丁中碳酸氢钠受热分解有水生成,试管口应略向下倾斜,D错误。
题组2► 钠及其化合物的转化
5.(2024·安徽马鞍山阶段考)钠及其化合物的“价类”二维图及部分转化关系如图所示,其中B为钠的另一种氧化物。下列说法正确的是( )
A.物质B为Na2O,是碱性氧化物,A的物质类别为碱
B.反应④通过加入还原剂实现转化
C.钠放入硫酸铜溶液中可观察到红色固体析出
D.可用澄清的石灰水鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
A 解析:根据题意,再结合关系图可知,A为碱,B为氧化钠。物质B为氧化钠,属于碱性氧化物,NaOH属于碱,A正确;反应④为钠变为氢氧化钠,其中钠由0价变为+1价,化合价升高,需要加入氧化剂,B错误;钠放入硫酸铜溶液中,钠会先和水反应,不能置换出硫酸铜中的铜,C错误;澄清石灰水与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反应均生成白色沉淀,不能鉴别,D错误。
6.(2024·江苏南京六校联合体调研)将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后,在密闭容器中加热充分反应,排出气体,冷却后有固体物质剩余,下列选项不正确的是( )
剩余的固体物质
A
1
2
Na2CO3
B
1.5
2
Na2O2、Na2CO3
C
2
1
Na2O2、NaOH、Na2CO3
D
2
2
NaOH、Na2CO3
B 解析:将Na2O2与NaHCO3的混合物加热,有关反应的化学方程式依次为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O、2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶2时,二者反应的总方程式为2Na2O2+4NaHCO34Na2CO3+O2↑+2H2O;当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶1时,二者反应的总方程式为2Na2O2+2NaHCO32Na2CO3+O2↑+2NaOH,即当n(Na2O2)∶ n(NaHCO3)≤1∶2时,反应后剩余固体为Na2CO3,当1∶2<n(Na2O2)∶n(NaHCO3)≤1∶1,反应后剩余固体为Na2CO3和NaOH,当n(Na2O2)∶n(NaHCO3)>1∶1时,反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3,由此可以判断A、C、D正确,B错误。
7.(2025·河南项城五校联考)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.若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气,停止加热后再继续通入空气
C 解析: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处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止,B正确;若将装置①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的含量偏小,C错误;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正确。
8.(2024·浙江杭州二模)碳酸钠、碳酸氢钠是重要的工业原料,下列根据实验方案所得结论正确的是( )
方案设计
现象
结论
A
将Na2CO3、NaHCO3固体分别加入蒸馏水中,用手触摸容器外壁
加入Na2CO3的容器变热,加入NaHCO3的容器变凉
碳酸钠的水解过程放热,碳酸氢钠的水解过程吸热
B
向饱和Na2CO3溶液中加入过量BaSO4粉末,搅拌至充分反应
取出固体洗净后,投入盐酸中,固体部分溶解并产生气泡
相同温度下,Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
C
室温下,配制0.1 mol/L的Na2CO3溶液,加入Na[Al(OH)4]溶液中
产生大量气泡并有白色沉淀生成
发生了双水解反应,生成了CO2和Al(OH)3
D
向饱和Na2CO3溶液中加入过量酸HX
溶液中无气泡产生
碳酸酸性大于HX
D 解析:加入Na2CO3的容器变热,加入NaHCO3的容器变凉,说明碳酸钠的溶解过程放热,碳酸氢钠的溶解过程吸热,A错误; 在一定条件下,硫酸钡是可以转化为碳酸钡的,这并不能说明碳酸钡更难溶,转化为碳酸钡的原因是饱和碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大,与钡离子浓度的乘积大于碳酸钡的溶度积,B错误;Na2CO3溶液加入Na[Al(OH)4]溶液中,不会发生双水解,C错误;饱和Na2CO3溶液中加入过量酸HX,溶液中无气泡产生,说明没有生成二氧化碳,则碳酸酸性大于HX,D正确。
9.(2024·天津市耀华中学模拟)小苏打长期放置在空气中会变质(部分转变为Na2CO3),某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数,设计如下实验方案:
Ⅰ.加热分解法:利用图1装置,充分加热小苏打样品。
(1)仪器a的名称为__________。
(2)在实验过程中,需要测量的实验数据如下:
①仪器a的质量;
②________________________;
③________________________________________________________________________。
Ⅱ.测量气体体积法:利用图2装置,测定反应生成气体的体积。
(3)组装好仪器后,首先进行的操作为________________________________。
(4)导管g的作用为________________________________________________________。
(5)为了减小实验误差,B、C中最好用__________溶液代替水。
(6)待反应结束,气体冷却至室温后,利用图示装置读取气体体积时,应注意的事项如下:
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(7)若所取样品的质量为m g,反应前量气管C的读数为V1 mL,反应结束后量气管C的读数为V2 mL,则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为__________(气体体积均已换算为标准状况下的体积)。
答案:(1)坩埚
(2)②加热前,仪器a和样品的总质量
③加热冷却后,仪器a和残留物的总质量
(3)检查装置气密性
(4)平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压,使液体顺利流下;滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除因加入稀硫酸而引起的气体体积误差
(5)饱和NaHCO3
(6)①读数时应上下移动C管,使B、C两管液面相平 ②视线与液面最低处相平
(7) mol
解析:(7)根据碳原子守恒,1 mol碳原子对应1 mol二氧化碳,二氧化碳的物质的量为 mol,故样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为 mol。
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