09 第二部分 第三章 第9讲 钠及其化合物 碱金属(基础课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习教师用书(人教版)
2025-08-11
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教辅
内容正文:
第9讲 钠及其化合物 碱金属(基础课)
1.掌握钠的主要性质及其应用。 2.掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解钠及其重要化合物的制备方法(含侯氏制碱法)。 4.了解碱金属与焰色试验及应用。
钠及其氧化物
1.钠
(1)物理性质:银白色,金属光泽,ρ=0.971 g·cm-3,比水的密度小、比煤油的密度大,质软,熔点为97.8 ℃,沸点为883 ℃。
(2)化学性质(写出化学方程式)
①与非金属单质反应
②与H2O反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
实验探究:Na与H2O(含酚酞溶液)反应的现象及解释
③与乙醇反应:2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑。
④与酸(HCl)反应:2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。
⑤与盐(CuSO4)溶液反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4[或2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑]。
⑥与熔融盐TiCl4反应:4Na+TiCl4Ti+4NaCl。
(3)钠的制取及保存
(4)钠的用途
2.钠的氧化物比较
化学式
Na2O
Na2O2
电子式
氧的化合价
-2价
-1价
颜色
白色
淡黄色
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
主要用途
制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
稳定性
2Na2O+O22Na2O2
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)Na与任何水溶液反应时,均先与H2O反应。( × )
(2)Na与H2O、乙醇反应时均在液面以上四处游动。( × )
(3)Na2O、Na2O2均与H2O反应生成NaOH,故二者均为碱性氧化物。( × )
(4)Na2O2投入含酚酞溶液的水中,溶液先变红后又褪色。( √ )
(5)1 mol Na2O与Na2O2的混合物中阴离子数为6.02×1023。( √ )
——钠的性质及探究
1.下列关于钠的实验现象的叙述不正确的是 ( )
选项
实验操作
实验现象
A
切开一小块钠,观察切面颜色的变化
钠切面颜色变暗,最后呈淡黄色
B
把一小块钠投入CuSO4溶液中
钠熔化成闪亮的小球,在液面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,产生蓝色沉淀
C
把一小块钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水中
钠熔化成闪亮的小球,在液面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,反应后溶液变蓝
D
把一小块钠迅速投入热坩埚中,继续加热坩埚片刻
钠熔成小球,然后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体
A [Na在空气中最终生成Na2CO3,不是淡黄色的Na2O2,A错误。]
2.为探究钠与盐反应的规律,某实验小组同学设计了下列两组实验。
实验1:如图1,在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触。现象:瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。
实验2:如图2,向盛有CuSO4溶液的小烧杯中加入一小块钠。现象:钠浮在水面上,熔化成液态钠球并四处游动,生成蓝色沉淀。
回答下列问题:
(1)实验1、2中发生反应的化学方程式分别为2Na+CuSO4Na2SO4+Cu 2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
(2)比较实验1、2可知Na与CuSO4反应生成Cu的反应条件为加热且无水。
——钠的氧化物性质及探究
3.过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( )
A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
B.熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚
C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性
D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
A [Na2O2与CO2反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,CO2既不是氧化剂又不是还原剂,A错误。]
4.Na2O2是一种常见的过氧化物,具有强氧化性和漂白性。
(1)请写出Na2O2的电子式:__________,其中化学键的类型为_______________,氧元素的化合价为________。
(2)用化学方程式解释使酚酞溶液变红的原因:______________________________
____________________________________________________________________,
依据实验现象推测红色褪去的原因是____________________________________
________________________________________________________________。
(3)用离子方程式解释加入酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色的原因:_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)根据实验分析,过氧化钠与水反应除了生成氢氧化钠和氧气外,还存在另一反应,则另一反应的化学方程式为_____________________________________。
答案:(1) 离子键、非极性共价键 -1
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 反应生成的H2O2具有漂白作用(或反应生成的H2O2氧化了酚酞)
(3)2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
(4)Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
碳酸钠与碳酸氢钠
1.碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和用途
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
水溶性
易溶于水
易溶于水,溶解度比Na2CO3小
主要
用途
用于制玻璃、制皂、纺织、造纸等
用于制药、焙制糕点等
2.碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应(填离子方程式)
①Na2CO3:CO+2H+===CO2↑+H2O。
②NaHCO3:HCO+H+===CO2↑+H2O。
(3)与碱(如NaOH)溶液反应(填离子方程式)
①Na2CO3:与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3:HCO+OH-===CO+H2O。
(4)相互转化
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2,化学方程式为
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体受热分解转化成Na2CO3。
3.碳酸钠和碳酸氢钠化学性质的应用
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法:能产生使澄清石灰水变浑浊气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用气体法和测pH法。
a.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
b.测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
(3)日常生活中的应用
①小苏打单独用作蒸馒头的膨松剂,膨松效果不是很好,如果用小苏打的同时加入一定量的食醋,效果更好。其原理是NaHCO3+CH3COOH===CH3COONa+CO2↑+H2O(写出化学方程式)。
②酵头发酵用于蒸馒头时,面团往往有酸味,故在和面团时加入小苏打水,其原因是小苏打水具有碱性,中和酸性物质(用文字说明)。
③患有胃溃疡的病人不能服用小苏打药品的原因是若服用小苏打药品,胃中的酸与小苏打反应生成CO2气体,造成胃穿孔。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)Na2CO3和NaHCO3均与盐酸反应,故二者均可以用于治疗胃酸过多。( × )
(2)Na2CO3加入少量水结块、放热,NaHCO3加少量水吸热。( √ )
(3)除去CO2中的HCl气体,可将气体通入饱和Na2CO3溶液中。( × )
(4)NaHCO3和Na2CO3的水溶液加入石灰水中均有白色沉淀生成。( √ )
1.(2025·德州模拟)有关NaHCO3和Na2CO3与盐酸的反应,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.等质量的NaHCO3和Na2CO3与同浓度盐酸完全反应,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,两者产生的CO2一样多
C [假设二者均为1 g,Na2CO3消耗HCl的物质的量为2× mol= mol,NaHCO3消耗HCl的物质的量为 mol,C错误。]
2.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液
B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
D [D项,Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应,且加入Ba(OH)2溶液会引入新的杂质(Ba2+),不能达到除杂的目的。]
3.某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做了以下实验,如图Ⅰ~Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是________(填装置标号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为____________________________________________________________________;
与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是______(填标号)。
A.Ⅳ比Ⅲ复杂
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是______(填化学式)。
答案:(1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O D (3)NaHCO3
碱金属与焰色试验
1.碱金属的相似性与递变性
(1)相似性与递变性
比较项目
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
核电荷数逐渐增加
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
(2)具体表现
①与O2等非金属反应
Li、Na与O2在加热条件下的反应:4Li+O22Li2O、2Na+O2Na2O2(写化学方程式)。K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。
②与H2O反应
2M+2H2O===2MOH+H2↑(M代表碱金属元素),从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。
③与酸反应均生成盐与H2,从Li→Cs,反应剧烈程度逐渐增强。
④与盐溶液反应时,均先与H2O反应,不能把盐溶液中的金属置换出来。
⑤与H2反应
碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。如KH+H2O===KOH+H2↑。
2.焰色试验
(1)概念:很多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,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。这种变化属于物理变化。
(2)操作步骤——洗→烧→蘸→烧→洗
①把熔嵌在玻璃棒上的铂丝(或用光洁无锈的铁丝)在稀盐酸中洗涤―→②在火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同―→③蘸取待测物,在外焰上灼烧―→④观察火焰颜色,确定金属元素。
(3)常见元素的焰色
钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色),钾为紫(色)钡黄绿(色),锶为洋红(色)最美丽。
1.碱金属单质及其化合物有广泛应用。
(1)锂是最轻的活泼金属,常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂,原因是____________________________________________________。
(2)金属钾是一种活泼的金属,下列有关其性质的说法正确的是________(填标号)。
A.钾在空气中燃烧时,只生成K2O
B.钾与水反应,由于反应剧烈可能会发生爆炸
C.1 mol·L-1 KOH溶液比1 mol·L-1 NaOH溶液碱性强
(3)KH是一种野外供氢剂,其电子式为 ,与水反应放出氢气,化学方程式为__________________________________________________________。
生成1 mol氢气时,反应中转移电子数为________。
(4)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3),脱锈过程中生成两种产物,写出其反应的化学方程式:____________________
____________________________________________________________________。
(5)CsOH的碱性比NaOH的碱性________(填“强”或“弱”)。
答案:(1)锂可以与水反应 (2)B (3)K+[H∶]- KH+H2O===KOH+H2↑ NA (4)3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH (5)强
2.焰色试验是元素分析的一种重要方法,请回答有关问题。
(1)是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色?举例说明: ________。
(2)某同学灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,他判断该白色粉末中含Na+、不含K+。他的判断是否正确?如不正确,请设计实验检验白色粉末中是否含K+(如正确,此问可不答):________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)该同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,他判断该溶液一定为钠盐溶液。其他同学不同意他的观点。理由是________________________________
_______________________________________________________________。
(4)Cu与CuSO4进行焰色试验,火焰分别呈________、________。
答案:(1)否。Fe及其化合物(合理即可) (2)不正确。做钾元素的焰色试验时需要透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,如火焰呈紫色,含K+,否则不含K+
(3)该溶液可能为NaOH溶液 (4)绿色 绿色
侯氏制碱法的原理与操作
1.制备原料
食盐、氨、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)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2]。
2.工艺流程
饱和食盐水中应先通入足量NH3形成氨的饱和食盐水溶液,再通入足量CO2形成NaHCO3过饱和溶液。
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:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(3)绿色思想:循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。
[知识链接] 由NaOH制备纯净Na2CO3的方法
将NaOH分为两等份,向其中一份通入过量CO2,将所得溶液再与另一份NaOH混合。NaOH+CO2===NaHCO3,NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。
1.侯德榜提出的联合制碱法得到世界各国认可,其工业流程如图所示:
下列说法不正确的是 ( )
A.进行反应1时,往饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2
B.试剂X可以是NaCl或HCl,均有利于NaHCO3析出
C.操作1为蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥
D.副产物可以用作肥料使用
B [进行反应1时,往饱和食盐水中先通入NH3增强溶液碱性,从而增大CO2溶解度,A正确;试剂X可以是NaCl或HCl,增大c(Cl-)有利于NH4Cl析出,B错误;通过降温减小NH4Cl溶解度可促进结晶,C正确;NH4Cl属于氮肥,D正确。]
2.“侯氏制碱法”是我国化学家侯德榜为世界制纯碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟制纯碱的工艺流程及实验装置(部分夹持装置略)如图所示。
请回答下列问题:
(1)③中的离子方程式为______________________________________________。
(2)②中干燥管中放蘸有稀硫酸的脱脂棉,作用是_______________________。
(3)装置①可以用③代替,则反应试剂为____________________________。
(4)装置①、②的连接导管没有插入饱和NaCl溶液中,理由是________。
(5)该装置如何改进?________。
答案:(1)CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
(2)吸收尾气中的NH3
(3)浓氨水和CaO或NaOH
(4)防止倒吸
(5)②、③装置间应增加装有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
1.(2024·安徽卷)下列各组物质的鉴别方法中,不可行的是( )
A.过氧化钠和硫黄:加水,振荡
B.水晶和玻璃:X射线衍射实验
C.氯化钠和氯化钾:焰色试验
D.苯和甲苯:滴加溴水,振荡
D [A项,过氧化钠可以与水发生反应生成可溶性的氢氧化钠,硫不溶于水,可以鉴别;B项,水晶为晶体,玻璃为非晶体,可以用X射线衍射实验进行鉴别;C项,钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色(需透过蓝色钴玻璃),氯化钠和氯化钾可以用焰色试验鉴别;D项,苯和甲苯都可以溶解溴水中的溴且密度都比水小,不能用溴水鉴别苯和甲苯。]
2.(2024·北京卷)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( D )
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
3.下列说法正确的是( A )
A.(2024·湖南卷)NaOH的电子式:
B.(2024·安徽卷)烹煮食物的后期加入食盐,能避免NaCl长时间受热而分解
C.(2024·湖南卷)NaCl溶液中的水合离子:
D.(2024·安徽卷)制作面点时加入食用纯碱,利用NaHCO3中和发酵过程产生的酸
课时质量评价(九)
(建议用时:30分钟)
一、选择题(本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.(2023·浙江1月卷)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是( )
A.SO2能使某些色素褪色,可用作漂白剂
B.金属钠导热性好,可用作传热介质
C.NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂
D.Fe2O3呈红色,可用作颜料
C [NaClO溶液可用于杀菌消毒,并不是由于其具有碱性,而是因为其具有强氧化性。]
2.下列关于钠及其化合物的叙述正确的是 ( )
A.Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
B.将Na投入盐酸中,Na先与水反应,生成的NaOH再与HCl反应
C.石蕊溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,没有气泡生成
D.钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3
D [Na2O2具有强氧化性,与SO2反应生成Na2SO4而不是Na2SO3,A错误;将Na投入盐酸中,Na先与HCl反应生成氢气和氯化钠,若Na过量,过量的Na再与水反应,B错误;Na2O2粉末与水反应生成氢氧化钠和氧气,所得溶液呈碱性,使石蕊溶液变蓝,过氧化钠因有强的氧化性而具有漂白性,可以使石蕊溶液褪色,所以石蕊溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生,C错误;钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠和氯化铵能反应生成氯化钠、氨,D正确。]
3.下列说法错误的是 ( )
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污
B.用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+
C.Na2O2与CO2反应放出氧气,可用于制作呼吸面具
D.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色,反应的化学方程式为2Na2O2===2Na2O+O2↑
D [Na2O2在空气中放置,Na2O2与H2O反应转化为NaOH,最终生成Na2CO3,D错误。]
4.下列关于 Na2CO3和NaHCO3的说法不正确的是( )
A.可以用加热的方法除去Na2CO3中的NaHCO3
B.分别向Na2CO3和NaHCO3溶液滴加少量盐酸,产生CO2气体较快的为NaHCO3
C.可以用Ca(OH)2溶液区分Na2CO3和NaHCO3溶液
D.Na2CO3比NaHCO3易溶于水
C [Na2CO3和NaHCO3溶液中加入 Ca(OH)2溶液,都有白色沉淀生成,无法区分。]
5.下列有关铯及其化合物的说法不正确的是( )
A.CsOH的碱性比KOH的强
B.铯与水或稀盐酸反应剧烈,都生成H2
C.Cs的还原性比Na的强,故Na+的氧化性强于Cs+
D.Li的金属性比Cs的强
D [Li的金属性比Cs的弱,D错误。]
6.下列是联合制碱法的简单流程,有关说法正确的是( )
A.氨和二氧化碳的通入顺序不可颠倒
B.操作X为过滤,为加快过滤速度过滤时用玻璃棒搅拌
C.联合制碱法的主要原理是相同条件下Na2CO3易溶于水,NaHCO3难溶于水
D.溶液B中加入氯化钠固体,通入氨可得到副产品NH4Cl,通入氨的目的是增大NH的浓度,有利于析出NH4Cl并提高纯度
AD [氨和二氧化碳的顺序不能颠倒,因为氨极易溶于水,二氧化碳的溶解度较小,先通入氨可以更多地吸收二氧化碳,反应生成碳酸氢钠,A正确;过滤时不能用玻璃棒搅拌,避免弄破滤纸,B错误;碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水,但碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度,C错误;氨易溶于水并和水反应生成一水合氨,抑制铵根离子的水解,有利于析出氯化铵,提高纯度,D正确。]
二、非选择题(本题共2小题,共28分)
7.(14分)Na2CO3和NaHCO3是厨房中常见的两种盐,可用化学性质的差异进行鉴别。回答下列问题:
(1)与酸反应的差异。甲组进行了如下4组实验。
其中实验__________和__________(填实验序号)可以鉴别Na2CO3和NaHCO3,实验现象分别是______________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)热稳定性差异。乙组设计如下装置进行实验(加热及夹持装置省略)。
①将分别装有Na2CO3和NaHCO3的试管同时放入甘油浴加热(甘油沸点为290 ℃),目的是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物,a、b试管中的实验现象分别为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________、
___________________________________________________________________。
③b试管中发生反应的化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________。
答案:(1)① ② 碳酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸,开始无现象,后来产生气泡;碳酸氢钠溶液中逐滴加入稀盐酸,开始就有气泡产生 (2)①提供较高温度,便于盐分解实验 ②a试管中开始有少量气泡,后来无现象 b试管中有气泡,后有晶体析出
③CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3↓
8.(14分)(2025·青岛模拟)某兴趣小组设计如图所示实验装置,验证Na与CO2能否发生反应。已知PdCl2能被CO还原得到黑色的金属Pd。请回答下列问题:
(1)猜想:Na与CO2能发生反应。理论依据是________________________________
____________________________________________。
(2)装置B中的试剂是_________________________________________________,
C装置的作用是______________________________________________________。
(3)将样品装入硬质玻璃管中,再按如下顺序进行实验操作。①打开K1和K2,通入CO2待E中出现________________时,再点燃酒精灯,此操作的目的是__________________;②熄灭酒精灯;③冷却到室温;④关闭K1和K2。
(4)加热D装置中硬质玻璃管一段时间,观察到以下现象:
①钠块表面变黑,熔融成金属小球;
②继续加热,钠燃烧产生黄色火焰,硬质玻璃管中有大量黑色和白色固体产生;
③F中试管内壁有黑色固体生成。
实验探究Ⅰ:探究硬质玻璃管中固体产物中钠元素的存在形式。
假设一:白色固体是Na2CO3;假设二:白色固体是Na2O;假设三:白色固体是Na2CO3和Na2O的混合物。请完成下列实验设计,验证上述假设。
步骤1:将硬质玻璃管中的固体产物溶于水后,过滤;
步骤2:往步骤1所得滤液中加入足量的________溶液产生白色沉淀,过滤;
步骤3:往步骤2所得滤液中滴加几滴酚酞溶液,滤液不变红色。
结论:假设一成立。
实验探究Ⅱ:钠与二氧化碳反应产物中碳元素的存在形式。
实验说明:钠与二氧化碳反应的产物中除了碳酸钠以外,还有____________(填化学式)存在。
解析:A装置中大理石与稀盐酸反应生成二氧化碳,生成的二氧化碳中含有水、氯化氢,装置B中盛装有饱和碳酸氢钠溶液,除去氯化氢,C装置中盛装有浓硫酸除去水,打开K1和K2,先通入CO2,排出装置中的空气,防止空气中的成分与钠发生反应,干扰实验检验,故待E中出现大量白色沉淀时,说明二氧化碳已基本充满整个装置,再点燃酒精灯。D装置中钠与二氧化碳在加热条件下进行反应,E装置吸收未反应完的二氧化碳,观察F装置中的现象,若生成黑色的固体,说明钠与二氧化碳发生反应生成CO,气球收集多余的一氧化碳尾气。
答案:(1)Na具有还原性,CO2具有氧化性,两者能反应
(2)饱和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的H2O
(3)大量白色沉淀 排尽装置中空气
(4)BaCl2、CaCl2等(不可以用碱性溶液) C、CO
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