内容正文:
2026届高三化学一轮复习 ——碳酸钠与碳酸氢钠的性质及工业制备 碱金属
高考总复习优化设计
【课标指引】
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。
2.了解碱金属元素及其化合物性质的递变规律。
考点一 碳酸钠与碳酸氢钠
必备知识•梳理
1.碳酸钠和碳酸氢钠
(1)物理性质和用途
物质 Na2CO3 NaHCO3
俗名 __________、苏打 __________
溶解性 易溶于水 易溶于水(溶解度比Na2CO3的_______)
用途 焙制糕点、治疗_______过多等
纯碱
小苏打
小
胃酸
纺织、造纸、玻璃、制肥皂
放热
吸热
必备知识•梳理
关键能力•提升
(2)化学性质(写出离子方程式)
物质 碳酸钠(Na2CO3,白色粉末) 碳酸氢钠(NaHCO3,白色晶体)
水解反应 二者均为强碱弱酸盐,水解使溶液呈__________性,相同物质的量浓度时(同温度下),Na2CO3水溶液的碱性_________NaHCO3水溶液的碱性
与盐酸
反应 C+2H+═CO2↑+H2O HC+H+═CO2↑+H2O
与同浓度的盐酸反应产生CO2的速率:NaHCO3__________Na2CO3
与Ca(OH)2
溶液反应 Ca2++C═CaCO3↓ Ca(OH)2少量:
________________________;
Ca(OH)2过量:
___________________________
受热分解 ——
碱
大于
>
Ca2++2OH-+2HC═CaCO3↓+2H2O+C
Ca2++OH-+HC═CaCO3↓+H2O
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
必备知识•梳理
关键能力•提升
(3)相互转化
Na2CO3 NaHCO3
应用示例 选择合适的试剂(或方法)除去括号内的杂质,并写出相应的化学方程式。
(1)Na2CO3固体(NaHCO3):_________, ____________________________。
(2)Na2CO3溶液(NaHCO3):______________, _______________________。
(3)NaHCO3溶液(Na2CO3):___________, ___________________________。
充分加热
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
适量NaOH溶液
NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O
通入足量CO2
Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
必备知识•梳理
关键能力•提升
鉴别物质:利用性质的差异性
思考:鉴别Na2CO3和NaHCO3的方法
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.联合制碱法——侯氏制碱法
(1)工艺流程
(2)反应原理(写出化学方程式)
生成NaHCO3的反应: _________________________________________。
生成Na2CO3的反应: _________________________________________。
(3)物质循环
循环使用的物质为__________、饱和食盐水。
NH3+NaCl+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
CO2
先
后
原因:含氨的饱和食盐水呈碱性,CO2的溶解度增大
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
考向1 Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化
典题1下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较正确的是( )
A.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3
B.常温时水中的溶解性:Na2CO3<NaHCO3
C.相同条件下等质量的两固体与足量的盐酸反应,产生CO2的体积: NaHCO3<Na2CO3
D.向等浓度的溶液中滴入稀盐酸,放出气体的速率:Na2CO3<NaHCO3
D
必备知识•梳理
关键能力•提升
典题2(2024·广东茂名检测)某实验小组利用传感器探究Na2CO3和NaHCO3的性质。下列分析错误的是( )
A
A.①与②的实验数据说明Na2CO3溶液与澄清石灰水不反应
B.若c点反应刚好结束,则加入NaHCO3溶液5 mL前反应的离子方程式为Ca2++OH-+HC═CaCO3↓+H2O
C.②恰好完全反应后溶液为NaOH溶液,③恰好完全反应后溶液为Na2CO3溶液
D.NaHCO3溶液既能与酸反应,又能与碱反应
①是对照试验,①与②的实验数据基本相同,可说明②中的OH-未参与该反应
Ca(OH)2+2NaHCO3═CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
必备知识•梳理
关键能力•提升
考向2 实验探究侯氏制碱法的原理
典题3实验室利用下列反应装置模拟侯氏制碱法制备NaHCO3,反应原理为NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl,下列说法错误的是( )
A.通过活塞K可控制CO2的流速
B.装置b、d依次盛装饱和Na2CO3溶液、稀硫酸
C.装置c中含氨的饱和食盐水提高了CO2的吸收效率
D.反应后将装置c中的锥形瓶浸入冷水充分冷却,过滤得到NaHCO3晶体
B
b内应盛装饱和NaHCO3
含氨的饱和食盐水呈碱性,CO2的溶解度增大
必备知识•梳理
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典题4(2024·广西柳州一模)实验室模拟侯氏制碱法制备Na2CO3的主要过程如下,下列说法正确的是( )
A.实验时应先向饱和食盐水中通入足量CO2再通入NH3
B.过程①②③均涉及过滤操作
C.向溶液A中加入NaCl的作用是增大Cl-浓度,促进NH4Cl结晶析出
D.实验过程中可循环使用的物质只有CO2
C
可循环使用的物质有CO2和氯化钠
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关键能力•提升
考点二 碱金属和焰色试验
必备知识•梳理
1.碱金属
(1)碱金属是位于元素周期表第ⅠA族的金属元素,目前有__________、________、__________、__________、铯(Cs)、钫(Fr)六种,价层电子排布式为__________,属于__________区元素,均具有较强的金属性。
锂(Li)
钠(Na)
钾(K)
铷(Rb)
ns1
s
2.碱金属单质的物理性质
颜色 __________色金属(Cs略带金属光泽)
硬度 都比较柔软,有延展性
密度 密度都比较小,由Li→Cs密度呈__________趋势,但ρ(K)<ρ(Na)
熔点 熔点都比较低,由Li→Cs熔点逐渐降低,钠的熔点低于100 ℃
银白
增大
金属键越强,熔点越高。通常,金属离子半径小,电荷数高的金属,金属键更强
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p99
相似性:最外层均有1个电子
递变性:核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,金属性逐渐增强。
(2)碱金属原子结构
一般情况下,元素的金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度,以及它们的最高价氧化物的水化物--氢氧化物的碱性强弱来判断。
必备知识•梳理
关键能力•提升
3.碱金属单质的化学性质
Li与O2反应只生成Li2O,不生成其他氧化物;K、Rb、Cs与O2反应生成结构更复杂的物质
Li→Cs与水反应越来越剧烈,Rb、Cs遇水甚至发生爆炸
必备知识•梳理
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【研教材•链高考】
研点1 碱金属及其性质
[链高考]判断正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2024·辽宁卷)金属K着火,用湿抹布盖灭。( )
(2)(2023·河北卷)碱金属中Li的熔点最高,原因是碱金属中Li的价电子数最少,金属键最强。( )
(3)(2023·湖北卷)Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强。
( )
(4)(2022·重庆卷)Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O。( )
(5)(2022·海南卷)钾能置换出NaCl溶液中的钠。( )
×
×
√
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
4.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,属于__________变化,与__________跃迁有关,是元素的性质。
物理
电子
光的形式
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(2)操作流程
铁丝
盐酸
盐酸
思考:能否用铜丝?
否
P40
必备知识•梳理
关键能力•提升
节日燃放的五彩缤纷的烟花,所呈现的就是锂、钠、钾、锶、钡等金属元素的焰色。
紫红色 黄色 紫色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色
注意:检验钾元素要透过蓝色钴玻璃
为了滤去黄色的光,避免钠盐造成干扰①
P41
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关键能力•提升
[链高考2]判断正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2023·海南卷)NaCl焰色试验为黄色,与Cl电子跃迁有关。( )
(2)(2021·辽宁卷)在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒,火焰出现黄色,则溶液中含Na元素。( )
(3)(2020·浙江7月选考卷)做焰色试验前,铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色。( )
×
×
√
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
考向1 碱金属单质及其性质
典题1(2024·湖北卷)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.双颈烧瓶中发生的变化是Li+nNH3═Li++[e(NH3)n]-
C
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关键能力•提升
典题2(2025·江西九江七校联考)碱金属元素是周期性表现得最鲜明和最规律的元素。下列说法正确的是( )
A.单质都能浮在水面上,都能保存在煤油中
B.单质在空气中燃烧时,都生成过氧化物
C.单质都不能在自然界中稳定存在
D.单质都是强还原剂,其阳离子都具有强氧化性
C
解析 Rb、Cs的密度比水大,Na的密度比煤油小,A错误;Li燃烧只能生成Li2O,B错误;碱金属单质是强还原剂,但其阳离子具有弱氧化性,D错误。
必备知识•梳理
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3.(2025·江苏启东中学月考)下图为钠及其化合物的“价—类”二维图。下列有关叙述错误的是( )
A.用洁净的铂丝分别蘸取少量图中各物质的样品,在酒精灯上灼烧,火焰均呈黄色
B.可以选用Ba(OH)2溶液来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
C.中学常见的物质②有两种,其阳离子和阴离子的个数比均为2∶1
D.将过氧化钠粉末投入氯化亚铁溶液中,生成红褐色沉淀
B
4.(2025·广东揭阳开学考)某研究小组测定膨松剂(主要成分为碳酸盐和固体酸性物质)在加热条件下放出CO2气体的量,按如图所示装置进行实验。下列说法正确的是( )
A.装置甲的作用是吸收空气中的CO2和H2O
B.为了减小实验误差,装置甲和乙之间需增加干燥装置
C.加热前先对装置甲、乙和丙通入一段时间的空气,再连接上装置丁和戊
D.反应结束后,装置丁和戊增加的质量之和即为膨松剂放出的CO2的质量
C
实验测量的是CO2的质量
5.(2021·河北卷)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献,某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:
回答下列问题:
(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是__________ (按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或____________________________。
(2)B中使用雾化装置的优点是___________________________________。
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为_______________________。
aefbcghd
旋转玻璃塞,使分液漏斗上部的小孔对准玻璃塞的凹槽
使CO2与饱和氨盐水充分接触,增大反应速率,使反应充分
NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为__________ g。
②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)→NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl充分析出并分离,根据如图NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为__________、__________ 、洗涤、干燥。
0.84
冷却结晶
过滤
(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸的浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果__________ (填字母)。
A.偏大 B.偏小 C.不变
A
CO2与Na2O2反应,增加的质量=CO的质量,根据2NaHCO3~CO2~CO,可知NaHCO3的物质的量为0.01 mol,其质量为0.01 mol×84 g·mol-1=0.84 g
练习:写出钠及其化合物之间的相互转化方程式
单质
氧化物
碱
盐
0
Na
化合价
物质类别
Na2O
Na2O2
NaOH
Na2CO3
+1
Na2S
NaCl
NaHCO3
实验操作
实验数据
$$