内容正文:
第三章 金属及其化合物
第10讲 钠的重要化合物的有关计算与实验探究(能力课)
第二部分 元素及其化合物
1.掌握Na2O2的有关计算。 2.掌握Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析。 3.Na2CO3的实验探究与含量测定。
第三章 金属及其化合物
2
知识点一
01
知识点二
02
高考真题演练
03
课时质量评价
04
第三章 金属及其化合物
3
知识点一 钠的重要化合物的有关计算
1.Na2O2与CO2、H2O(g)反应的定量模型
(1)气体物质的量或体积减小关系
若CO2、水蒸气(或两者的混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量ΔV=V(O2)=V(原气体)。
命题角度1
命题角度2
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第三章 金属及其化合物
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(2)固体质量增加关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O(g)中的“H2”,即Δm(固体)=m(CO2)+m(H2O)。
(CxOy)mHn的质量为a g时,最终固体增重:
Δm
(3)Na2O2与定量CO2、H2O(g)反应,可以按Na2O2先与CO2反应再与H2O(g)反应进行分析。
第三章 金属及其化合物
2.Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
(1)反应原理:C+H+ ===HC;
HC+H+ ===CO2↑+H2O。
(2)根据图像确定溶液中溶质的方法
若a=0(即图像从原点开始) 溶液中的溶质为NaHCO3
第三章 金属及其化合物
若Oa=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Oa>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Oa<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
第三章 金属及其化合物
——Na2O2的有关计算
1.对Na2O2与CO2和H2O(g)混合气体的反应来说,下列说法错误的是( )
A.只要参加反应的Na2O2一定,反应生成的氧气就一定
B.只要CO2和H2O(g)的总的物质的量一定,反应所消耗的Na2O2的量就一定
C.只要气体的总物质的量一定,反应中所转移的电子的物质的量就一定
D.只要混合气体的总物质的量一定,固体所增加的质量就一定
√
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D [根据Na2O2与CO2、H2O(g)反应的化学方程式可知,两个反应中Na2O2与O2的物质的量之比都为2∶1,A正确;两个反应中:2Na2O2~2H2O(g),2Na2O2~2CO2,B正确;根据反应方程式中的电子转移情况可知,C正确;根据化学方程式可知,CO2、H2O(g)与Na2O2反应时,固体增加的质量为CO2中“CO”的质量和H2O(g)中“H2”的质量,所以当物质的量固定的混合气体中,CO2气体所占的比例大时,固体增加的质量大,当H2O(g)所占的比例大时,固体所增加的质量较小,D错误。]
第三章 金属及其化合物
√
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.7.8 g Na2O2与足量的CO2或H2O(g)充分反应,二者转移的电子数均为0.1NA
B.62 g Na2O与78 g Na2O2投入相同体积的足量水中,所得溶液的浓度不相同
C.78 g Na2O2与足量CO2或H2O(g)充分反应,二者生成的O2均为0.5 mol
D.40 g CO、H2与HCHO混合气体完全燃烧,生成的CO2、H2O(g)全部通入足量Na2O2中完全反应,固体质量增加40 g
第三章 金属及其化合物
B [62 g Na2O与78 g Na2O2的物质的量均为 1 mol,投入相同体积的足量水中,生成NaOH的物质的量均为2 mol,且溶液的质量均增加62 g,所得溶液的浓度相同,B不正确。]
第三章 金属及其化合物
——Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
3.向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
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√
下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①② B.①③
C.②④ D.②③
A [Ⅲ图对应溶液的溶质为Na2CO3,③错误;Ⅳ图对应溶液的溶质为Na2CO3和NaOH,④错误。]
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知识点二 碳酸钠质量分数的实验测定
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)。
命题角度1
命题角度2
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③数据处理:纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol-1= g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=%。
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(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×106 g·mol-1= g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
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1.(2025·东营模拟)实验室可通过沉淀质量法测定样品纯度,按如图装置测定纯碱(含少量NaCl)的纯度,下列说法正确的是( )
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√
A.装置A中试剂应为浓硫酸,装置C中试剂应为BaCl2溶液
B.在装置B、装置C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置,以除去氯化氢气体
C.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,就可以确定碳酸钠的质量分数
D.反应结束后,需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量
第三章 金属及其化合物
D [为了防止空气中的二氧化碳对实验的影响,需先通过装置A吸收空气中的二氧化碳,则装置A中的试剂为NaOH溶液,装置C中的试剂应能与二氧化碳反应生成沉淀,应为Ba(OH)2溶液,故A错误;若装置B、装置C之间添加饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,挥发出的HCl气体会和NaHCO3反应生成CO2气体,对测定纯碱纯度会有影响,故B错误;盐酸易挥发,装置B中可能有HCl、H2O进入装置C中,不能通过测定装置C在吸收CO2前后的质量差来确定CO2的质量,应通过测量装置C中产生的沉淀质量来确定碳酸钠的质量分数,故C错误;沉淀表面可能附着少量水分和溶于水的杂质,应经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量,故D正确。]
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2.现有一种以NaHCO3为主要成分的膨松剂,由于膨松剂存放时间较长,部分分解成Na2CO3粉末。为测定混合样品中NaHCO3的质量分数,按如图所示连接装置(装置的气密性良好,各装置中的试剂皆为足量)。
已知:碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙组成的混合物。
第三章 金属及其化合物
实验过程:将m1 g样品装入样品管中,测定实验前D的质量为m2 g;打开K1、K2,关闭K3,缓缓鼓入空气数分钟,以除去装置中的二氧化碳;然后关闭K1、K2,打开K3,点燃酒精灯加热至不再产生气体;拆下装置,再次称量D的质量为m3 g。
(1)装置B中发生反应的化学方程式为___________________________
_______________________________________________________。
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(2)E处干燥管中盛放碱石灰的作用是___________________________
________________________________________________________。
如果没有该装置,可能会造成测定结果______(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)混合物中NaHCO3的质量分数为________(用含m1、m2、m3的代数式表示)。
第三章 金属及其化合物
第三章 金属及其化合物
建立关系式:=,解得x=,混合物中NaHCO3的质量分数为×100%。
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高考真题演练
1.(2024·重庆卷)单质M的相关转化如下所示。下列说法错误的是( )
A.a可使灼热的铜变黑
B.b可与红热的铁产生气体
C.c可使燃烧的镁条熄灭
D.d可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
√
命题角度1
命题角度2
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第三章 金属及其化合物
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C [A项,a为O2,O2可与灼热的铜反应生成黑色的氧化铜;B项,b为H2O,水蒸气可与红热的铁在高温下反应生成四氧化三铁和氢气;C项,c为CO2,镁条在CO2中燃烧生成氧化镁和碳,燃烧的镁条不熄灭;D项,d为Cl2,Cl2可与碘化钾反应生成碘单质,碘单质能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。]
第三章 金属及其化合物
√
2.(2024·江苏卷)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是( )
第三章 金属及其化合物
A [电解NaCl溶液可得到NaOH、H2和Cl2,H2在Cl2中燃烧可生成HCl,A正确;电解MgCl2溶液得到Mg(OH)2,B错误;H2CO3的酸性比HCl弱,故NaCl溶液中通入CO2不能得到NaHCO3,C错误;SO2与H2O反应生成H2SO3,D错误。]
第三章 金属及其化合物
√
3.(2024·重庆卷)下列实验原理或方法正确的是( )
A.向溴的CCl4溶液中通入石油裂解气,溶液褪色,证明气体为乙烯
B.向盛有银氨溶液的试管中滴入乙醛,振荡,水浴温热,可生成银镜
C.向饱和NaCl溶液中先通入CO2至饱和,再通入NH3,可析出NaHCO3固体
D.向PbS黑色悬浊液中加入H2O2,生成白色PbSO4沉淀,证明Ksp(PbS)>Ksp(PbSO4)
第三章 金属及其化合物
B [A项,石油裂解气含不饱和烃,与溴发生加成反应,则溶液褪色,不能证明气体为乙烯,错误;B项,含醛基的有机物可发生银镜反应,则向盛有银氨溶液的试管中滴入乙醛,振荡,水浴温热,可生成银镜,正确;C项,二氧化碳在水中溶解度不大,应先通入氨气,后通入二氧化碳,可析出NaHCO3固体,错误;D项,PbS黑色悬浊液中加入H2O2生成白色PbSO4沉淀,可知H2O2氧化了PbS,不能证明Ksp(PbS)>Ksp(PbSO4),错误。]
第三章 金属及其化合物
(CxOy)mHnCO2+H2ONa2CO3+NaOH。
解析:(1)装置B中为NaHCO3,加热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。(2)干燥管中盛放的是碱石灰,碱石灰能吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,所以干燥管的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果,如果没有这个装置,将导致m3偏大,根据NaHCO3的质量分数计算式可知,导致结果偏高。(3)设混合物中NaHCO3的质量为x g,根据反应的化学方程式
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
2×84 44
x g (m3-m2)g
答案:(1)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ (2)防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果 偏高
(3)×100%
A.HCl制备:NaCl溶液H2和Cl2HCl
B.金属Mg制备:Mg(OH)2MgCl2溶液Mg
C.纯碱工业:NaCl溶液NaHCO3Na2CO3
D.硫酸工业:FeS2SO2H2SO4
$$