内容正文:
第2课时 钠的几种化合物
学习目标
核心素养
1.了解Na2O、Na2O2的主要性质和用途。
2.掌握Na2CO3、NaHCO3的主要性质和用途。
3.了解焰色试验的概念及应用。
1.宏观辨识与微观探析:能从钠的化合物的组成、结构推测其化学性质,形成“结构决定性质”的观念。
2.变价观念:认识钠的重要化合物的性质,建立基于物质类别、元素价态等认识物质性质,设计物质转化的核心角度。
3.科学探析:设计探究方案,完成对Na2O2、Na2CO3、NaHCO3重要性质的理解。
知识点一 氧化钠和过氧化钠
1.物理性质
氧化钠是一种__白__色固体,过氧化钠是一种__淡黄__色固体。
2.化学性质
(1)Na2O的化学性质
Na2O和CaO的性质相似,都是典型的碱性氧化物。
与水反应:Na2O+H2O===__2NaOH__。
与酸性氧化物反应:Na2O+CO2===__Na2CO3__。
与酸反应:Na2O+2HCl===__2NaCl+H2O__。
(2)Na2O2的化学性质
①与水反应:
[实验探究] Na2O2与水的反应
实验操作
实验现象
实验结论
带火星的木条__复燃__,用手轻轻摸一摸试管外壁,较热,滴入酚酞,溶液变__红色,后褪色__
Na2O2与水反应放热,化学方程式为 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
②与CO2反应:
Na2O2与CO2反应的化学方程式是 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ,可用于呼吸面具或潜水艇中作为__O2__的来源。
(1)从物质分类的角度来看,Na2O和Na2O2都是氧化物;从物质性质的角度看,Na2O和Na2O2都能与酸反应生成盐和H2O,它们都属于碱性氧化物吗?
Na2O2与盐酸反应的化学方程式为2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑,Na2O2与酸反应除生成盐和水外,还生成了O2,不符合碱性氧化物的定义,故Na2O2不属于碱性氧化物,它属于过氧化物,而Na2O是碱性氧化物 。
(2)有一包淡黄色粉末,如何验证其为过氧化钠?
__可利用过氧化钠易与水反应生成氧气进行验证,取少量粉末,滴加少量蒸馏水,如果有能使带火星的木条复燃的气体产生则为过氧化钠__。
(3)把少量Na2O2固体投入FeCl2溶液中,观察到什么现象?
__Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,Na2O2具有强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,与NaOH生成红褐色沉淀Fe(OH)3,故观察到的现象:既有气体放出,又有红褐色沉淀生成__。
1.掌握过氧化钠的三个注意点
(1)Na2O2不是碱性氧化物,因其与酸(盐酸、稀硫酸等)反应时除生成盐和水外,还生成O2,不符合碱性氧化物的概念。
(2)Na2O2中氧元素显-1价,是氧元素的中间价态,所以Na2O2既能表现氧化性又能表现还原性。
(3)Na2O2具有强氧化性,可氧化还原性物质,如FeCl2、SO2等;可漂白某些有色物质。如向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末,振荡,溶液先变蓝色后褪色,若为酚酞溶液,则先变红色后褪色。可用于杀菌消毒。
(4)过氧化钠中阴离子为O,阴、阳离子个数比为1∶2。
2.Na2O2与H2O的反应过程分析
Na2O2与水的反应可分为两个过程:
①Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
②2H2O2===2H2O+O2↑
所以Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。反应过程中有H2O2生成。H2O2有强氧化性,故向反应后的水溶液中滴加酚酞溶液时,溶液先变红后褪色。
3.Na2O2与H2O、CO2的反应四大关系
(1)物质的数量的关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的数量之比均为2∶1。
(2)固体质量的关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”;
可以看作发生相应的反应Na2O2+CO===Na2CO3,Na2O2+H2===2NaOH(实际上该反应不能发生)。
(3)电子转移关系
不论是与CO2还是与H2O反应,CO2与H2O均既不是氧化剂也不是还原剂,反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应,所以有1个O2生成时,转移的电子均为2个。
(4)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
下列关于Na2O和Na2O2的说法中,不正确的是( )
A.Na2O与Na2O2中的阴、阳离子数之比均为1∶2
B.Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源
C.Na2O和Na2O2的颜色不同
D.Na2O2与Na2O都能与水反应生成碱,都属于碱性氧化物
【解析】 Na2O(白色固体)、Na2O2(淡黄色固体)中阴离子分别为O2-和O,阳离子均为Na+,二者阴、阳离子数之比均为1∶2,A、C项正确;Na2O2可用作供氧剂,B项正确;Na2O2与酸反应除了生成盐和水外,还生成O2,不属于碱性氧化物,D项错误。
【答案】 D
知识点二 碳酸钠和碳酸氢钠
1.碳酸钠、碳酸氢钠的水溶性及酸碱性
实验步骤
1 g Na2CO3
1 g NaHCO3
①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的形态
__白色粉末__
细小的白色晶体
②加几滴水并将温度计伸入其中
加水后__结块变成晶体__,温度计示数__升高__
加水后__部分__溶解,温度计示数__降低__
③加5 mL水
振荡一段时间后可溶解
固体量减少
④加1~2滴酚酞
溶液__变红__,溶液碱性较强
溶液__变浅红__,溶液碱性较弱
初步结论
碳酸钠、碳酸氢钠均__易__溶于水,在水中的溶解度:__Na2CO3__>__NaHCO3__,水溶液均显__碱__性
2.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢的比较
(1)按上图要求完成实验:在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸,将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。观察到的实验现象:__两个气球均膨胀;碳酸氢钠与盐酸混合比碳酸钠与盐酸混合气球膨胀得快且大__。
(2)实验结论:__碳酸氢钠与盐酸反应产生气体比等质量的碳酸钠与盐酸反应产生气体多且剧烈__。
(3)写出碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸反应的离子方程式:
①碳酸钠 CO+2H+===CO2↑+H2O 。
②碳酸氢钠 HCO+H+===CO2↑+H2O 。
3.碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的比较
(1)如图所示实验为“套管实验”,小试管内塞有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。
点燃酒精灯加热,能观察到的实验现象是__小试管中棉花球变蓝色,B烧杯中澄清石灰水变浑浊,A烧杯中有少量气泡冒出__。
(2)实验结论:Na2CO3受热不分解:NaHCO3受热易分解,生成物中含有__CO2和H2O__。由此可知,Na2CO3的热稳定性比NaHCO3__强__。
(1)饱和碳酸钠溶液中通入CO2会出现什么现象?
饱和碳酸钠溶液中通入CO2会生成白色沉淀,发生的反应为Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3↓。
(2)把盐酸逐滴滴入Na2CO3溶液中和把Na2CO3溶液滴入盐酸中,现象相同吗?
不相同,盐酸滴入Na2CO3溶液中,开始发生CO+H+===HCO,再发生HCO+H+===CO2↑+H2O,故开始无气体放出,一段时间后有气体放出。Na2CO3滴入盐酸中,只发生CO+2H+===CO2↑+H2O,开始即有气体放出。
1.Na2CO3与盐酸反应
(1)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)
2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)
HCl+Na2CO3===NaCl+NaHCO3
HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O
结论:不同的滴加顺序产生不同的现象,这也是不用其他试剂就可鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
3.Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
4.碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化
Na2CO3NaHCO3
在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液,希望班里同学提出简便的鉴别方法,该班同学踊跃提出看法,其中合理的是( )
①取等量的溶液于两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3
②取等量的溶液于两支试管中,逐滴加入稀盐酸,开始就有气体放出的是NaHCO3
③取等量的溶液于两支试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3
④取等量的溶液于两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,生成白色沉淀的是Na2CO3
A.①② B.③④
C.②③ D.④⑤
【解析】 ①中NaHCO3溶液受热时NaHCO3不分解,只有NaHCO3固体受热才分解;④中分别向两支试管中滴Ba(OH)2溶液,都能出现白色沉淀,化学方程式为Na2CO3+Ba(OH)2=2NaOH+BaCO3↓,2NaHCO3+Ba(OH)2===Na2CO3+BaCO3↓+2H2O。
【答案】 C
除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),其方法不正确的是( )
A.碳酸钠固体(碳酸氢钠):加热法
B.碳酸氢钠溶液(碳酸钠):通入足量的二氧化碳
C.碳酸钠溶液(碳酸氢钠):加入适量的石灰水
D.碳酸钠溶液(碳酸钙):过滤法
【解析】 碳酸钠与碳酸氢钠都能与石灰水反应,生成碳酸钙沉淀。
【答案】 C
知识点三 焰色试验
1.定义
很多__金属或它们的化合物__在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。这在化学上称为焰色试验。
2.操作
3.几种金属的焰色
(1)钠元素的焰色试验呈__黄__色。
(2)钾元素的焰色试验呈__紫__色(透过蓝色的钴玻璃观察)。
4.应用
(1)检验__金属元素__的存在,如鉴别NaCl和KCl溶液。
(2)利用焰色试验制备节日烟花。
(1)如何利用物理方法鉴别K2CO3溶液和Na2SO4溶液?
__先用洁净铂丝分别蘸取少量上述溶液,放到酒精灯上灼烧,看火焰颜色。若为黄色,为Na2SO4溶液;若透过蓝色钴玻璃观察为紫色,则为K2CO3溶液__。
(2)用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察时火焰呈黄色,该无色溶液中一定不含K+吗?
__不一定。观察钾的焰色时需要透过蓝色钴玻璃,以滤过黄色光。__
(1)焰色试验是元素的性质,而不是单质或化合物的性质,与存在状态无关。
(2)焰色试验可以用于鉴别物质,这种鉴别物质的方法属于物理方法,而不是化学方法。
焰火“脚印”“笑脸”“五环”,让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫,这与高中化学中“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是( )
A.焰色试验是化学变化
B.用稀盐酸清洗做焰色试验的铂丝(或铁丝)
C.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
D.利用焰色试验可区分NaCl与Na2CO3固体
【解析】 焰色试验是物理变化,不是化学变化,A项错误;盐酸可以溶解氧化物等杂质,且易挥发,不会残留痕迹,B项正确;K的焰色试验需透过蓝色的钴玻璃观察,避免钠的焰色对钾的焰色的干扰。
【答案】 B
1.Na2O2具有强氧化性,与木炭等还原性物质可发生反应。下列有关说法错误的是( )
A.Na2O2与CO2反应时,CO2是还原剂
B.紫色石蕊溶液中加入Na2O2粉末,溶液中有气泡产生,溶液最终变为无色
C.Na2O2与木炭反应时,Na2O2表现出强氧化性
D.Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4
【解析】 Na2O2与H2O、CO2反应时,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,A错误;Na2O2与水反应生成NaOH和O2,溶液变蓝,Na2O2具有强氧化性,使溶液最终褪色,B正确;Na2O2具有强氧化性,而C、SO2均具有还原性,故Na2O2可与C、SO2发生氧化还原反应,可将C氧化成CO2,将SO2氧化成SO,C、D正确。
【答案】 A
2.某溶液中含有HCO、CO、Na+、NO四种离子。若向其中加入Na2O2粉末,充分反应后,溶液中离子数目基本保持不变的是( )
A.NO B.CO、NO
C.HCO、NO D.CO、NO、Na+
【解析】 过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,溶液中Na+数目增多,反应生成的OH-与溶液中的HCO反应生成CO和H2O,HCO数目减少,CO数目增多,NO数目基本不变。
【答案】 A
3.下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中不正确的是 ( )
A.二者在水中的溶解度不同,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
B.二者热稳定性不同,碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠
C.二者都能与盐酸反应放出二氧化碳气体,等质量时生成CO2量一样多
D.二者在一定条件下可以相互转化
【解析】 Na2CO3的热稳定性更强;等质量的Na2CO3与NaHCO3,其物质的量不同,
与足量盐酸反应产生CO2的量不同,相同质量时,NaHCO3产生的CO2量多。
【答案】 C
4.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),加入适量的NaOH溶液
B.NaHCO3溶液(Na2CO3),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
【答案】 D
5.金属钠置于空气中的变化如下图所示:
写出上述反应的化学方程式:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________。
【答案】 ①4Na+O2===2Na2O ②Na2O+H2O===2NaOH ③2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O ④Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O ⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O
课时作业(八) 钠的几种化合物
1.关于氧化钠和过氧化钠的叙述正确的是( )
A.氧化钠比过氧化钠稳定
B.都能与二氧化碳、水反应产生氧气
C.所含氧元素的化合价都为-2价
D.阴、阳离子的个数比都为1∶2
【答案】 D
2.纯碱和小苏打在工业生产和日常生活中有广泛的应用,是我国较早自主生产的化工产品。下列关于NaHCO3和Na2CO3的叙述中,不正确的是( )
A.Na2CO3是白色粉末
B.向NaHCO3中加入少量水,NaHCO3能溶解且伴随着吸热现象
C.在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解
D.不可用Ba(OH)2溶液鉴别NaHCO3和Na2CO3
【解析】 Na2CO3是白色粉末,A正确;碳酸氢钠易溶于水且溶解吸热,B正确;NaHCO3不稳定,受热易分解,Na2CO3稳定,受热不易分解,则在酒精灯加热条件下,Na2CO3固体不能发生分解,C错误;Ba(OH)2溶液与NaHCO3、Na2CO3反应都生成碳酸钡沉淀,所以不可用Ba(OH)2溶液鉴别NaHCO3和Na2CO3,D正确。
【答案】 C
3.在过氧化钠与水的反应中,发生氧化反应和还原反应的物质的质量之比是 ( )
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.8∶53
【答案】 A
4.有两份质量相同的NaHCO3粉末,第一份加入足量的盐酸,第二份先加热,完全分解冷却后,再加足量的相同浓度的盐酸,则两者所消耗HCl的质量比是( )
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.4∶1
【解析】 写出反应的关系式:
NaHCO3~HCl
2NaHCO3~Na2CO3~2HCl
则两者所消耗的HCl的质量比是1∶1。
【答案】 B
5.某物质灼烧时,焰色试验为黄色,下列判断正确的是( )
A.该物质一定是钠的化合物
B.该物质一定含钠元素
C.该物质一定是金属钠
D.该物质中不含钾元素
【解析】 焰色试验为黄色,说明该物质中一定含钠元素,既可能是金属钠,也可能是钠的化合物,B正确。
【答案】 B
6.可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是( )
A.加热时无气体放出
B.滴加盐酸时有气泡放出
C.溶于水后滴加稀BaCl2溶液有白色沉淀生成
D.溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成
【解析】 加热时无气体放出只能说明不存在NaHCO3,无法证明Na2CO3的存在,A项错;加入盐酸不论是否含有Na2CO3均产生气体,B项错;加入Ca(OH)2,NaHCO3也可生成CaCO3沉淀,无法说明是否存在Na2CO3,只有C选项正确。
【答案】 C
7.关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是( )
A.热稳定性:NaHCO3<Na2CO3
B.与同浓度盐酸反应的剧烈程度:NaHCO3<Na2CO3
C.相同温度时,在水中的溶解性:NaHCO3<Na2CO3
D.等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应产生的CO2质量相同
【解析】 NaHCO3与同浓度盐酸的反应比Na2CO3更剧烈,B错误。
【答案】 B
8.下列对焰色试验实验操作注意事项的说明,正确的是( )
①钾的火焰颜色,要透过蓝色钴玻璃观察 ②先把铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同,再蘸取被检验的物质 ③每次实验后,要用盐酸把铂丝洗净 ④实验时最好选择本身颜色较微弱的火焰 ⑤没有铂丝,也可用光洁无锈的铁丝代替
A.仅有③不正确
B.仅有④不正确
C.仅有⑤不正确
D.全对
【解析】 ①为了滤去黄光;②、③除去铂丝上的杂质;④本身颜色越微弱的火焰在实验时干扰越小,被检验物质的火焰颜色越明显;⑤焰色试验除用铂丝外,还可以用光洁无锈的铁丝、镍丝、铬丝等。
【答案】 D
9.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法错误的是( )
A.CO2气体(HCl):饱和NaHCO3溶液
B.Na2CO3固体(NaHCO3):加热至不再产生气体
C.NaHCO3溶液(Na2CO3):通过量CO2
D.Na2CO3溶液(Na2SO4):加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
【解析】 Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2溶液反应,故D项错误。
【答案】 D
10.下图模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是 ( )
A.a先通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B.b先通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
C.a先通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D.b先通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
【解析】 NH3的溶解度较大,为防止倒吸,b管通CO2,a管通NH3,要在食盐水先通NH3然后再通CO2,否则CO2通入后会从水中逸出,得到的产品也很少;尾气主要是CO2和NH3,其中NH3对环境影响较大,要吸收,而NH3是碱性气体,所以在C装置中要装酸性物质,据此可知A项错误、B项错误、C项正确、D项错误。
【答案】 C
11.除去下列物质中的少量杂质。
(1)NaHCO3溶液中的Na2CO3,方法是_________________________________,反应的化学方程式是__________________________________________________________。
(2)NaCl溶液中的Na2CO3,方法是____________________________________________,反应的化学方程式是________________________________________________。
(3)NaOH溶液中的Na2CO3,方法是__________________________________________,反应的化学方程式是_______________________________________。
【解析】 本题考查Na2CO3、NaHCO3的化学性质、除杂方法及试剂的选用。除杂时注意不要引入其他杂质离子。
【答案】 (1)通入足量CO2气体
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
(2)加入适量盐酸
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
(3)加入适量的Ca(OH)2溶液(过滤)
Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH
12.室温下,某同学进行CO2与Na2O2反应的实验,回答下列问题。
(1)用如图装置制备CO2。
乙装置中溶液的作用是______________________________。
(2)按照如图装置进行实验(夹持装置略)。
①先组装仪器,然后__________________,再用注射器1抽取100 mL CO2,将其连接在K1处,注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2。
②打开弹簧夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞,可观察到的现象是__________
________________________________________________________________________。
③实验过程中,需缓慢推入CO2,反应的化学方程式为____________________ ____________________________________________________。
【解析】 用大理石与稀盐酸反应制取CO2,CO2中常混有HCl,可用饱和NaHCO3溶液除去。CO2与Na2O2反应时,需缓慢推动注射器活塞,否则CO2反应量太少,同时可能将U形管内的固体冲出。
(1)乙装置用于除去CO2中混有的HCl气体。
(2)①先组装仪器,然后检查装置气密性;②打开弹簧夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞,此时U形管内Na2O2与CO2发生反应,同时气体进入注射器2,所以可观察到的现象是U形管中固体颜色逐渐由淡黄色变为白色,注射器2活塞外移;③实验过程中,Na2O2与CO2发生反应,生成Na2CO3和O2,反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
【答案】 (1)除去CO2中混有的HCl
(2)①检查装置气密性 ②U形管中固体颜色逐渐由淡黄色变为白色,注射器2活塞外移 ③2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
13.A、B、C、D、F五种物质的焰色试验均为黄色,A、B、C、D与盐酸反应均生成E,此外B还生成一种可燃性气体。而C、D还生成一种无色无味气体H,该气体能使澄清石灰水变浑浊。D和A可反应生成C,F和H也可反应生成C和另一种无色无味气体。请回答下列问题:
(1)写出A、C、F的化学式
A________;C________;F________。
(2)写出F和H反应的化学方程式________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式:
①D+盐酸_____________________________________;
②B+水_______________________________________。
【解析】 由焰色试验为黄色,且A、B、C、D均与盐酸反应生成E,知E为NaCl,B还生成一种可燃性气体知B为Na,C、D还生成气体H使澄清石灰水变浑浊,知C、D为Na2CO3或NaHCO3,F和H(CO2)反应生成C和另一种气体,则 F为Na2O2、C为Na2CO3,因而D为NaHCO3,D和A反应可生成Na2CO3,则A为NaOH。
【答案】 (1)NaOH Na2CO3 Na2O2
(2)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(3)①HCO+H+===H2O+CO2↑
②2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
14.碳酸钠和碳酸氢钠是实验室中常用的药品,也是日常生活中常见的物质。
Ⅰ.探究NaHCO3和Na2CO3的溶解性和水溶液的酸碱性。
步骤
实验操作
观察到的实验现象
Na2CO3
NaHCO3
①
在2支试管里分别加入a g NaHCO3和a g Na2CO3,各加入10 mL水,振荡
全部溶解,得到透明溶液
部分溶解,试管底部有少许固体
②
将步骤①的试管中溶液分别分成两份,其中1份溶液中各滴加2滴酚酞溶液
溶液变红色
溶液变红色,颜色较另一支试管中浅
③
在步骤②的另两份溶液中各滴加2滴10%盐酸,振荡
没有气泡产生
产生少量气泡
根据上述实验现象,回答下列问题:
(1)常温下,NaHCO3的溶解度________(填“大于”“小于”或“等于”) Na2CO3的溶解度。
(2)下列推断正确的是________(填字母)。
A.碳酸钠溶液呈碱性,碳酸氢钠溶液呈酸性
B.碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液都呈碱性
C.碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液都呈酸性
D.碳酸钠溶液呈碱性,碳酸氢钠溶液呈中性
(3)Na2CO3溶液和少量盐酸反应生成NaHCO3,离子方程式为_____________________。
Ⅱ.探究NaHCO3和Na2CO3的热稳定性。
观察到的实验现象如下表所示:
物质
装置B中现象
装置C中现象
Na2CO3
无明显变化
开始断断续续产生气泡,一会儿后,没有气泡,溶液保持澄清
NaHCO3
白色粉末变蓝色
开始断断续续产生气泡,一会儿后,产生连续气泡,溶液变浑浊
根据上述实验现象,回答下列问题:
(4)加热Na2CO3时,装置C中产生气泡的原因是__________________。
(5)实验结论是________________。
(6)加热NaHCO3发生反应的化学方程式为____________________。
Ⅲ.为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数,可通过加热分解得到的CO2的质量进行计算,某同学设计的实验装置示意图如下,请回答:
(7)仪器a的名称是________。
(8)装置B中冰水的作用是________________________。
(9)该同学设计的实验装置存在缺陷,有关该实验装置及实验过程中,下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是______。
A.样品分解不完全
B.装置B、C之间缺少CO2的干燥装置
C.产生CO2气体的速率太快,没有被碱石灰完全吸收
D.反应完全后停止加热,通入过量的空气
【解析】 (1)根据实验步骤①中现象可知,相同条件下NaHCO3的溶解度较小。(2)根据实验步骤②可知,两溶液都能使酚酞溶液变红色,说明两溶液均显碱性,B项正确。(3)少量盐酸与Na2CO3溶液反应的离子方程式为CO+H+===HCO。(4)根据“断断续续产生气泡”可知,加热时排出了部分装置内的空气。(5)根据加热时的实验现象可知NaHCO3受热分解,且生成二氧化碳和水蒸气,而Na2CO3受热不分解,由此可判断Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强。(8)装置B利用冰水混合物冷凝反应生成的水蒸气。(9)样品分解不完全,测得的二氧化碳质量减小,碳酸氢钠质量减小,则碳酸钠质量增大,导致碳酸钠的质量分数偏高,A正确;装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,水蒸气进入装置C,测得的二氧化碳质量增大,导致碳酸钠的质量分数偏低,B错误;产生CO2气体的速率太快,没有被碱石灰完全吸收,测得的二氧化碳质量减小,导致碳酸钠的质量分数偏高,C正确;反应完全后停止加热,通入过量的空气,会使空气中的二氧化碳进入C中被碱石灰吸收,测得的二氧化碳质量增大,导致碳酸钠的质量分数偏低,D错误。
【答案】 (1)小于 (2)B
(3)CO+H+===HCO
(4)加热时排出了部分装置内的空气
(5)Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强
(6)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(7)球形干燥管
(8)冷凝反应生成的水蒸气
(9)AC
15.在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验仪器,用下图中的实验装置进行实验。证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置.写出A中发生反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(2)填写表中空格:
仪器
加入试剂
加入该试剂的目的
B
饱和NaHCO3溶液
________________
________________
C
__________
________________
D
NaOH溶液
________________
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式____________________ ____________________________________________________。
(4)用____________________检验F中收集到的气体,现象是______________________ __________________________________________________。
【答案】 (1)CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
(2)除去CO2气体中混入的HCl 过氧化钠 与CO2和水反应产生O2 吸收未反应的CO2气体
(3)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(4)带火星的木条 木条复燃
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