内容正文:
第四章 金属及其化合物
第12讲 钠及其重要化合物
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核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 单质钠★★★☆☆
考点2 氧化钠和过氧化钠★★★☆☆
考点3 碳酸钠和碳酸氢钠★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
限时训练挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
考点1 单质钠★★★☆☆
1.钠的物理性质
(1)颜色状态: 银白色固体 、有 金属 光泽。
(2)密度:钠、水和煤油的密度大小为 ρ(水)>ρ(钠)>ρ(煤油) 。
(3)熔点: 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)100 ℃。
(4)硬度:质地 较软 ,可以用小刀切割。
(5)传导性:可导 电 、导 热 。
【易错点拨】实验室中通常将少量金属钠保存在石蜡油或煤油中,以隔绝空气中的O2和H2O(g)。
2.钠的化学性质(强还原性)
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl。
(2)钠与水剧烈反应,反应的离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
[特别提醒] 钠在空气中的变化过程
银白色金属钠
(3)与酸(HCl)反应
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ 。酸过量时:钠与酸电离出的 H+ 反应;酸不足时:先与酸电离出的 H+ 反应,过量的钠再与H2O反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na~H2↑。
(4)钠与盐的反应
①与盐溶液反应
如Na投入到CuSO4溶液中,反应的离子方程式为
2Na+2H2O+Cu2+===2Na++Cu(OH)2↓+H2↑ 。
钠与盐溶液反应时,钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠,然后氢氧化钠与盐溶液再反应。钠不能把盐溶液中的金属阳离子置换出来。
②与熔融盐反应
例如,高温下,钠与熔融TiCl4反应置换出Ti,化学方程式为 TiCl4+4Na4NaCl+Ti 。
(5)与某些有机物(含羟基、羧基等)反应
如:2Na+2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa+H2↑
2Na+2CH3COOH―→2CH3COONa+H2↑
2Na+2―→2+H2↑
3.钠的制取及保存
(1)制取:化学方程式为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中。
4.钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源,制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属
金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取某些金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
【小试牛刀】
微考点1 钠的化学性质及实验探究
1.(2025·河北衡水高三检测)某研究小组通过实验探究钠的性质,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
将一小块钠投入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
将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
将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
微考点2 钠与酸、碱、盐溶液的反应及分析
2.向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol·L-1盐酸、100 mL 0.01 mol·L-1 NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法不正确的是( )
A.三个烧杯中均先发生的反应为2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且Y烧杯中的反应最剧烈
C.三个烧杯中充分反应后,溶质的物质的量浓度不同
D.三个烧杯中充分反应后,生成气体在相同条件下的体积相同
3.(2025·北京西城区模拟)某小组同学探究溶液中的MnO能否被金属钠还原,进行实验:
①在干燥试管中加入绿豆大小的金属钠,逐滴滴加1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液,产生无色气体,溶液由紫红色变为浅绿色(MnO)。
②向1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液中持续通入H2,水浴加热,溶液颜色无明显变化。
③向1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液中加入NaOH固体,溶液由紫红色变为浅绿色。
下列说法不正确的是( )
A.实验①中还可能观察到钠块浮在溶液表面,剧烈燃烧,发出黄色火焰
B.实验②中的现象说明实验①中溶液变色的原因与产生的气体无关
C.实验③中的现象说明实验①中可能发生的反应:4MnO+4OH-=== 4MnO+O2↑+2H2O
D.上述实验能证明溶液中的MnO可以被金属钠还原
【知识拓展】
钠与酸、碱、盐溶液及醇类的反应规律
1 钠与酸溶液反应:“先酸后水”,即钠先与酸反应,若剩余,再与水反应,金属钠一般不会剩余。
2 钠与碱溶液反应:“只与水反应”,若为饱和碱溶液,反应后要析出该碱的固体。
3 钠与盐溶液反应:“先水后盐”,即钠先与水反应,再考虑生成的NaOH与盐是否发生复分解反应。
4 钠与醇类反应:反应比较缓和,钠不会熔化成小球,反应生成氢气。
考点2 氧化钠和过氧化钠★★★☆☆
1.氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
(非碱性氧化物)
氧的价态
-2
-1
电子式
阴、阳离
子个数比
1∶2
1∶2
化
学
性
质
热稳
定性
不稳定(2Na2O+O22Na2O2)
稳定
与水
反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2
反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与酸(盐
酸)反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱
强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
(1)Na2O2表现强氧化性
Na2O2+SO2===Na2SO4;
Na2O2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2NaOH;
Na2O2+H2S===S↓+2NaOH;
Na2O2+品红溶液—→品红溶液褪色(填现象,下同);
Na2O2+酚酞溶液—→溶液先变红后褪色。
(2)Na2O2表现还原性
当遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2被氧化,其氧化产物为O2。
(3)Na2O2既表现氧化性又表现还原性
遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应,用单线桥标出其分别与CO2、H2O反应时电子转移的方向和数目: 。
【小试牛刀】
微考点1 实验探究过氧化钠的性质
1.(2025·湖北武汉重点学校联考)过氧化钠常用作漂白剂、杀菌消毒剂。某兴趣小组以过氧化钠为对象进行如下探究:“干燥的CO2不能与Na2O2反应”和“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,设计如图实验装置,下列说法错误的是( )
A.试剂X为浓硫酸
B.在点燃酒精灯之前,应先通一段时间CO2排出装置内的氧气,防止其与铜反应干扰实验
C.若“干燥的CO2不能与Na2O2反应”,则打开K1,关闭K2时,铜丝受热不发生变化
D.“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,此时,Na2O2只作氧化剂
2.(2025·山东日照模拟)某化学兴趣小组在学校科技节活动中表演了“滴水生火”“吹气生火”的小魔术。如图所示,在蒸发皿上放一小团脱脂棉,在里面裹入一种淡黄色的化合物,对着脱脂棉吹气或者用胶头滴管滴几滴水,一会儿脱脂棉会燃烧起来。下列说法不正确的是( )
A.淡黄色化合物为Na2O2
B.“滴水生火”的小魔术本质上是发生了2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
C.“吹气生火”的小魔术中的火不可以用泡沫灭火器扑灭
D.在活动中为了更清楚地观察现象,需要近距离俯视蒸发皿
3.(2025·河北衡水高三检测)某实验小组设计如图实验装置验证过氧化钠能与二氧化碳、水反应,可用在呼吸面具或潜水艇中作氧气源。下列说法不正确的是( )
A.装置B中选用的试剂可为饱和NaHCO3溶液
B.反应一段时间后,装置C中淡黄色固体变为白色
C.装置D中的试剂起到干燥气体的作用
D.装置F中可收集到能使带火星的小木条复燃的气体
【知识拓展】
过氧化钠的特殊性
1 Na2O2是离子化合物,Na2O2中氧元素的化合价是-1价,不是-2价。阴离子是O,不是O-也不是O2-,所以不能把过氧化钠的化学式写成NaO。
2 Na2O2在熔融状态下完全电离,是强电解质。
3 Na2O2与水反应生成碱的同时还生成氧气,所以不属于碱性氧化物。
4 过氧化钠的稳定性强于氧化钠,氧化钠可在加热条件下与氧气反应转化为过氧化钠。
5 Na2O2中-1价的O元素化合价可升高(变为0价)可降低(变为-2价),所以Na2O2既有氧化性,又有还原性。
6 在Na2O2与CO2及水的反应中,Na2O2发生自身的氧化还原反应,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
7 Na2O2与CO2、H2O的反应中,存在如下关系式:2Na2O2~O2~2e-。
4.(2025·河北保定名校联考)某实验小组通过下列实验探究过氧化钠与水的反应:
通过实验得出的结论正确的是( )
A.Na2O2与水不可能发生复分解反应
B.过程①产生大量气泡可能是反应过程中温度升高,H2O2受热分解
C.过程③红色褪去说明Na2O2过量且Na2O2具有漂白性
D.过程④发生反应的化学方程式为H2O2+MnO2===Mn(OH)2↓+O2↑
微考点2 有关Na2O2与H2O、CO2反应的定量计算
5.某密闭容器中共有16.5 g CO、H2和O2的混合气体及足量的Na2O2固体,用电火花引燃,使其完全反应,测得反应后Na2O2固体增重7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数为( )
A.54.5% B.40%
C.36% D.33.3%
6.(2025·湖南长沙模拟)1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后,在密闭的容器中加热充分反应,排出气体物质后冷却,残留的固体物质是( )
A.Na2CO3
B.Na2O2 Na2CO3
C.NaOH Na2CO3
D.Na2O2 NaOH Na2CO3
7.(2025·湖南衡阳三校联考)如图是为测定过氧化钠样品(只含Na2CO3杂质)纯度而设计的装置,气球Q弹性良好。
下列说法正确的是( )
A.Q中反应的离子方程式为CO+2H+===H2O+CO2↑,2O+4H+=== 2H2O+O2↑
B.测量气体体积时应先关闭K1、K2,打开K3,反应完毕后再缓缓打开K1
C.若没有导管a,稀硫酸不易滴下来,而且会导致测量气体的体积偏大
D.若操作正确,量筒Ⅰ、Ⅱ分别收集到x mL水、y mL气体,则Na2O2的质量分数为(气体体积为标准状况下测定)
考点3 碳酸钠和碳酸氢钠★★★☆☆
1.碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较
名称
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名
纯碱或苏打
小苏打
物理性质
颜色、状态
白色粉末
细小的白色晶体
水溶性
易溶于水,溶液呈 碱性
易溶于水(但比Na2CO3溶解度 小 ),溶液呈碱性
化学
性质
稳定性
稳定 ,但结晶碳酸钠
(Na2CO3·10H2O)易 风化
不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
与H+反应
CO+2H+===CO2↑+H2O
HCO+H+===CO2↑+H2O
与碱反应
[Ca(OH)2]
与OH-不反应,但与Ca2+发生反应:
Ca2++CO===CaCO3↓
Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O (碱过量),
Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+CO+2H2O (碱不足)
与
盐
反
应
CaCl2
Ca2++CO===CaCO3↓
不反应
硫酸铝
2Al3++3CO+3H2O===
2Al(OH)3↓+3CO2↑
3HCO+Al3+===
Al(OH)3↓+3CO2↑
相互转化
Na2CO3NaHCO3
主要用途
制玻璃、造纸、制皂、纺织
焙制糕点、制药、灭火器
【名师点拨】
(1)NaHCO3的溶解度较小,将过量CO2通入到饱和Na2CO3溶液中,有沉淀析出。
(2)可从NaHCO3溶解度较小的角度分析侯氏制碱法的原理。
2.碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的图像及分析
实验操作和反应
n(CO2)~V(盐酸)图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: CO+H+===HCO ;
ab段: HCO+H+===CO2↑+H2O
向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: HCO+H+===CO2↑+H2O
向等浓度Na2CO3和NaOH混合液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: H++OH-===H2O、CO+H+===HCO ;
ab段: HCO+H+===CO2↑+H2O
3.联合制碱法——侯氏制碱法
(1)制备原料:食盐、氨气、二氧化碳。
(2)反应原理
把足量氨气和二氧化碳通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
①产生NaHCO3的反应:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl ;
②产生Na2CO3的反应:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 。
(3)工艺流程
(4)绿色思想
①二氧化碳使用合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气: C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2 ;
②工艺中循环使用的物质: CO2 、 饱和食盐水 。
4.Na2CO3和NaHCO3性质的应用
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a.沉淀法:稀溶液中加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c.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
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2
③
Na2CO3溶液(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
【小试牛刀】
微考点1 Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化
1.(2025·河北衡水高三检测)两种固体分别是碳酸钠和碳酸氢钠,下列鉴别方法不合理的是( )
A.取两种固体溶于水,分别加入Ca(OH)2溶液,产生白色沉淀的是碳酸钠
B.取两种固体分别滴入少量水,用温度计测量温度变化,升温的是碳酸钠
C.取两种固体溶于水,分别加入少量稀盐酸,立即产生气体的是碳酸氢钠
D.取两种固体分别装入A、B两试管,按如图装置进行实验,若b中的澄清石灰水出现浑浊而a中无明显现象,说明B试管中的固体是碳酸氢钠
2.(2025·山东济南高三检测)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种不同的方法,其中不可行的是( )
A.分别加入1 mol·L-1的盐酸,看气泡产生快慢
B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水中,观察有无白色浑浊
C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀
D.分别配成溶液,做焰色试验,观察火焰的颜色
微考点2 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图像
3.(2025·湖南长沙高三检测)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的盐酸,产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是( )
A.原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L-1
B.通入CO2的体积为448 mL
C.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶3
D.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=1∶1
[析题·图文诠释]
4.(2025·湖北孝感调研)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L-1盐酸,此时反应生成CO2的体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.乙溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3
B.当0<V(盐酸)<10 mL时,甲溶液中发生反应的离子方程式为OH-+H+=== H2O
C.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
D.乙溶液中滴加盐酸后产生CO2体积的最大值为112 mL(标准状况)
5.将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水,配成1 L溶液,取出50 mL溶液,然后滴加一定物质的量浓度的盐酸与其反应,得到的图像如图。下列说法正确的是( )
A.标注NaCl的直线也能代表产生的CO2的物质的量的变化情况
B.原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶2
C.盐酸的浓度是0.05 mol·L-1
D.原混合物中有10.6 g Na2CO3
微考点3 实验探究侯氏制碱法的原理
6.(2025·天津高三检测)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
7.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液,下列有关操作错误的是( )
A.利用a装置制取氨并将其溶于饱和食盐水
B.利用b装置过滤获得碳酸钠晶体
C.在c装置中灼烧碳酸氢钠制取碳酸钠
D.利用d装置蒸发浓缩氯化铵溶液
8.(2025·上海模拟)侯氏制碱法主要过程如图(部分物质已略去)。
下列说法错误的是( )
A.气体X为CO2
B.氨盐水中通入气体X后,溶液中Na+大量减少
C.操作b为过滤
D.悬浊液a中的不溶物主要是NH4Cl
【真题挑战】
1.(2024·浙江6月选考卷,2,3分)下列说法不正确的是( )
A.Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多
B.Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂
C.FeO有还原性,能被氧化成Fe3O4
D.HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中
2.(2022·重庆选择考)下列叙述正确的是( )
A.Cl2和Br2分别与Fe2+反应得到Cl-和Br-
B.Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O
C.1 mol SO3与1 mol NO2分别通入1 L水中可产生相同浓度的H2SO4和HNO3
D.0.1 mol·L-1醋酸和0.1 mol·L-1硼酸分别加入适量Na2CO3中均可得到CO2和H2O
3.(2022·广东卷,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++CO===HCO+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2===ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2O+2H2O===4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+
【限时训练】(限时:60分钟)
(选择题1~10题,每小题5分,11~14题,每小题8分,共82分)
1.下列关于钠的说法不正确的是( )
A.切开金属钠,切面会逐渐变暗
B.实验室的单质钠常常保存在石蜡油或煤油中
C.金属钠着火时用湿抹布盖灭
D.固体钠的密度比水的密度小
2.(2024·广州模拟)Na及其化合物是重要的物质。下列说法不正确的是( )
A.保存NaOH溶液用带橡胶塞的试剂瓶
B.NaHCO3俗名小苏打,可用作食用碱或工业用碱
C.Na2O2与H2O反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂
D.单质钠可用于冶炼金属,Na与CuSO4溶液反应可制Cu
3.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在常温下与足量氧气充分反应,则下列说法正确的是( )
A.第一块钠失去电子多
B.两块钠失去电子的数目一样多
C.第二块钠的反应产物质量大
D.两块钠的反应产物质量一样大
4.钠元素广泛存在于自然界,中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料,在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威杂志上,立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。下列关于含钠元素的物质的说法错误的是( )
A.“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变
B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C.治疗胃酸过多可以用NaHCO3,糕点制作也可以用NaHCO3
D.金属钠放置在空气中,最终会变成Na2O2
5.(2025·山西大同模拟)钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,该过程表示为Na+(x+y)NH3===Na+(NH3)x+e-(NH3)y,并慢慢产生气泡。下列说法不正确的是( )
A.钠加入液氨中溶液的导电性增强
B.e-(NH3)y的可能结构为
C.e-(NH3)y具有强还原性
D.该反应体系产生的气体为H2
6.膨松剂是一种食品添加剂,能使面胚在焙烤过程中变得松软或酥脆。NaHCO3既可作为碱性膨松剂单独使用,也可以与酒石酸氢钾、淀粉按一定比例混合制成复合膨松剂,复合膨松剂遇水会产生CO2,起到膨松作用。下列说法正确的是( )
A.任何受热分解能产生气体的物质都可以作为食品膨松剂
B.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
C.碳酸氢钠作为膨松剂时,必须与酒石酸氢钾、淀粉混合使用
D.复合膨松剂应在干燥的环境中保存
7.某固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质,若要将该固体配制成较纯的溶液,则其主要的实验操作过程应是( )
A.溶解→加适量BaCl2溶液→过滤
B.溶解→加适量CaCl2溶液→过滤
C.溶解→加适量Ca(OH)2溶液→过滤
D.溶解→加适量盐酸→加热
8.下列有关Na2O2的说法不正确的是( )
A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成,该反应属于置换反应
C.Na2O2在空气中久置变白,涉及的氧化还原反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊
9.(2024·上海宝山模拟)由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaCl中的几种组成的固体混合物,向其中加入足量的稀硫酸有气体放出,将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减少一部分;若将上述固体混合物在空气中加热至400 ℃,固体质量增加。则能肯定原固体混合物含有4种化合物中的( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
10.下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图所示的实验装置,分析实验原理。下列说法错误的是( )
A.甲为小苏打,乙为纯碱
B.要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
C.整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水没变浑浊
D.同质量的甲和乙完全反应消耗的同浓度的盐酸体积:甲>乙
11.下列物质均为a g,将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的过氧化钠固体中,则过氧化钠固体增重为a g的是( )
①CO ②H2 ③CH4 ④HCHO ⑤CH3COOH ⑥HCOOH
A.①②⑤⑥ B.②③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③⑤
12.某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法正确的是( )
A.实验前pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)
B.实验后两溶液中离子种类完全相同
C.Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀少
D.加入CaCl2溶液后,反应的离子方程式都是C+Ca2+===CaCO3↓
13.(2024·长沙模拟)过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行如图所示实验。实验①取反应后的溶液加入二氧化锰,立即产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )
A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2
B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂
C.实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气
D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
14.在隔绝空气的条件下让钠与FeSO4溶液反应,实验时,往100 mL大试管中先加40 mL煤油,取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞,通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述错误的是( )
A.剩余的钠放回原试剂瓶
B.溶液中有气泡生成,下层溶液出现白色絮状沉淀
C.大试管内和长颈漏斗中的液面都下降
D.钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为:2Na+FeSO4+2H2O===Fe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
15.(6分)某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题:
金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表:
步骤
现象
将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入盛有CO2的集气瓶中,充分反应,放置冷却
产生大量白烟,集气瓶底部有黑色固体产生,瓶壁上有白色物质产生
在集气瓶中加入适量蒸馏水,振荡、过滤
滤纸上留下黑色固体,滤液为无色溶液
(1)为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分,取适量滤液分别置于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红;向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊。据此推断,白色物质的主要成分是 (填字母)。
A.Na2O B.Na2O2
C.NaOH D.Na2CO3
(2)为检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸在加热条件下反应,生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是 。
(3)本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
16.(12分)已知Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
(1)写出Na2O2作呼吸面具中的供氧剂时发生反应的化学方程式: 。
(2)Na2O2具有强氧化性,H2具有还原性,有同学猜想Na2O2与H2能反应。为了验证此猜想,该小组同学进行如下实验,实验步骤和现象如下。
步骤1:按图组装仪器(图中夹持仪器省略),检查气密性,装入药品;
步骤2:打开K1、K2,产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管,一段时间后,没有任何现象;
步骤3:……,开始加热,观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化,淡黄色的粉末变成了白色固体,干燥管内硫酸铜未变蓝色;
步骤4:反应后撤去酒精灯,待硬质玻璃管冷却后关闭K1。
①盛装稀盐酸的仪器名称是 ;B装置的作用是 。
②步骤3在点燃C处酒精灯前必须进行的操作是 。
③设置装置D的目的是 。
④根据实验现象得到的结论是 (用化学方程式表示)。
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第四章 金属及其化合物
第12讲 钠及其重要化合物
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考点1 单质钠★★★☆☆
考点2 氧化钠和过氧化钠★★★☆☆
考点3 碳酸钠和碳酸氢钠★★★☆☆
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考点1 单质钠★★★☆☆
1.钠的物理性质
(1)颜色状态: 银白色固体 、有 金属 光泽。
(2)密度:钠、水和煤油的密度大小为 ρ(水)>ρ(钠)>ρ(煤油) 。
(3)熔点: 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)100 ℃。
(4)硬度:质地 较软 ,可以用小刀切割。
(5)传导性:可导 电 、导 热 。
[易错点拨] 实验室中通常将少量金属钠保存在石蜡油或煤油中,以隔绝空气中的O2和H2O(g)。
2.钠的化学性质(强还原性)
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2:2Na+Cl22NaCl。
(2)钠与水剧烈反应,反应的离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑。
[特别提醒] 钠在空气中的变化过程
银白色金属钠
(3)与酸(HCl)反应
2Na+2HCl===2NaCl+H2↑ 。酸过量时:钠与酸电离出的 H+ 反应;酸不足时:先与酸电离出的 H+ 反应,过量的钠再与H2O反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na~H2↑。
(4)钠与盐的反应
①与盐溶液反应
如Na投入到CuSO4溶液中,反应的离子方程式为
2Na+2H2O+Cu2+===2Na++Cu(OH)2↓+H2↑ 。
钠与盐溶液反应时,钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠,然后氢氧化钠与盐溶液再反应。钠不能把盐溶液中的金属阳离子置换出来。
②与熔融盐反应
例如,高温下,钠与熔融TiCl4反应置换出Ti,化学方程式为 TiCl4+4Na4NaCl+Ti 。
(5)与某些有机物(含羟基、羧基等)反应
如:2Na+2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa+H2↑
2Na+2CH3COOH―→2CH3COONa+H2↑
2Na+2―→2+H2↑
3.钠的制取及保存
(1)制取:化学方程式为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中。
4.钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源,制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属
金属钠具有强还原性,熔融状态下可以用于制取某些金属,如4Na+TiCl44NaCl+Ti。
【小试牛刀】
微考点1 钠的化学性质及实验探究
1.(2025·河北衡水高三检测)某研究小组通过实验探究钠的性质,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
将一小块钠投入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
将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
将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
【答案】A
【解析】切开钠后,钠与空气中的O2反应生成Na2O,切面颜色变暗,但最后不会呈淡黄色,A错误;将小块钠投入CuSO4溶液中,钠先与水反应生成NaOH与H2,现象是钠熔化成闪亮的小球,在液面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,产物NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,B正确;钠投入滴有紫色石蕊溶液的冷水中,钠与水反应生成NaOH与H2,现象是钠熔化成闪亮的小球,在液面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,反应后溶液呈碱性,溶液变蓝色,C正确;钠的熔点低,加热熔化成小球状,然后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体,D正确。
微考点2 钠与酸、碱、盐溶液的反应及分析
2.向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol·L-1盐酸、100 mL 0.01 mol·L-1 NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法不正确的是( )
A.三个烧杯中均先发生的反应为2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,且Y烧杯中的反应最剧烈
C.三个烧杯中充分反应后,溶质的物质的量浓度不同
D.三个烧杯中充分反应后,生成气体在相同条件下的体积相同
【答案】A
【解析】钠与盐酸反应时,钠先与HCl反应:2Na+2H+===2Na++H2↑,若钠剩余再与水反应,A错误;钠与水及酸、碱溶液反应的实质都是Na与H+反应,盐酸中c(H+)最大,故Y烧杯中反应最剧烈,B正确;X烧杯中生成的溶质为NaOH,Y烧杯中生成的溶质为NaCl和NaOH,Z烧杯中生成NaOH,且原溶液中含NaOH,据Na元素守恒推知,三个烧杯中溶质的物质的量浓度不同,C正确;钠与反应生成的H2存在关系式:2Na~H2↑,三个烧杯中加入的Na相同且均完全反应,故生成H2的量相同,在相同条件下气体的体积相同,D正确。
3.(2025·北京西城区模拟)某小组同学探究溶液中的MnO能否被金属钠还原,进行实验:
①在干燥试管中加入绿豆大小的金属钠,逐滴滴加1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液,产生无色气体,溶液由紫红色变为浅绿色(MnO)。
②向1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液中持续通入H2,水浴加热,溶液颜色无明显变化。
③向1 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液中加入NaOH固体,溶液由紫红色变为浅绿色。
下列说法不正确的是( )
A.实验①中还可能观察到钠块浮在溶液表面,剧烈燃烧,发出黄色火焰
B.实验②中的现象说明实验①中溶液变色的原因与产生的气体无关
C.实验③中的现象说明实验①中可能发生的反应:4MnO+4OH-=== 4MnO+O2↑+2H2O
D.上述实验能证明溶液中的MnO可以被金属钠还原
【答案】D
【解析】钠与水反应时钠浮在水面,然后熔化成闪亮小球,在水面游动,并发出嘶嘶的响声,反应放热,故还可能观察到剧烈燃烧,发出黄色火焰,A正确;实验②为对照实验,探究H2对KMnO4的影响,实验②中的现象说明实验①中溶液变色的原因与产生的H2无关,B正确;实验③为对照实验,探究NaOH对KMnO4的影响,溶液由紫红色变为浅绿色,说明实验①中可能发生的反应:4MnO+4OH-===4MnO+O2↑+2H2O,C正确;题述三个实验证明碱性条件下高锰酸根离子可以生成锰酸根离子:4MnO+4OH-===4MnO+O2↑+2H2O,不能说明溶液中的MnO可以被金属钠还原,D错误。
【知识拓展】
钠与酸、碱、盐溶液及醇类的反应规律
1 钠与酸溶液反应:“先酸后水”,即钠先与酸反应,若剩余,再与水反应,金属钠一般不会剩余。
2 钠与碱溶液反应:“只与水反应”,若为饱和碱溶液,反应后要析出该碱的固体。
3 钠与盐溶液反应:“先水后盐”,即钠先与水反应,再考虑生成的NaOH与盐是否发生复分解反应。
4 钠与醇类反应:反应比较缓和,钠不会熔化成小球,反应生成氢气。
考点2 氧化钠和过氧化钠★★★☆☆
1.氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
(非碱性氧化物)
氧的价态
-2
-1
电子式
阴、阳离
子个数比
1∶2
1∶2
化
学
性
质
热稳
定性
不稳定(2Na2O+O22Na2O2)
稳定
与水
反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2
反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与酸(盐
酸)反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱
强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
(1)Na2O2表现强氧化性
Na2O2+SO2===Na2SO4;
Na2O2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2NaOH;
Na2O2+H2S===S↓+2NaOH;
Na2O2+品红溶液—→品红溶液褪色(填现象,下同);
Na2O2+酚酞溶液—→溶液先变红后褪色。
(2)Na2O2表现还原性
当遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2被氧化,其氧化产物为O2。
(3)Na2O2既表现氧化性又表现还原性
遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应,用单线桥标出其分别与CO2、H2O反应时电子转移的方向和数目: 。
【小试牛刀】
微考点1 实验探究过氧化钠的性质
1.(2025·湖北武汉重点学校联考)过氧化钠常用作漂白剂、杀菌消毒剂。某兴趣小组以过氧化钠为对象进行如下探究:“干燥的CO2不能与Na2O2反应”和“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,设计如图实验装置,下列说法错误的是( )
A.试剂X为浓硫酸
B.在点燃酒精灯之前,应先通一段时间CO2排出装置内的氧气,防止其与铜反应干扰实验
C.若“干燥的CO2不能与Na2O2反应”,则打开K1,关闭K2时,铜丝受热不发生变化
D.“CO2在有水存在时才能与Na2O2反应”,此时,Na2O2只作氧化剂
【答案】D
【解析】要证明干燥的CO2不能与Na2O2反应,试剂X应是干燥剂,故X是浓硫酸,A正确;装置中含有空气,空气中的O2会与铜反应,干扰实验结果,所以应先通一段时间CO2,B正确;若“干燥的CO2不能与Na2O2反应”,则打开K1,关闭K2时,铜丝受热不发生变化,C正确;CO2与Na2O2的反应中Na2O2既作氧化剂又作还原剂,D错误。
2.(2025·山东日照模拟)某化学兴趣小组在学校科技节活动中表演了“滴水生火”“吹气生火”的小魔术。如图所示,在蒸发皿上放一小团脱脂棉,在里面裹入一种淡黄色的化合物,对着脱脂棉吹气或者用胶头滴管滴几滴水,一会儿脱脂棉会燃烧起来。下列说法不正确的是( )
A.淡黄色化合物为Na2O2
B.“滴水生火”的小魔术本质上是发生了2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
C.“吹气生火”的小魔术中的火不可以用泡沫灭火器扑灭
D.在活动中为了更清楚地观察现象,需要近距离俯视蒸发皿
【答案】D
【解析】依题意可知,淡黄色固体为过氧化钠,A正确;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,B正确;过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,氧气助燃,所以“吹气生火”的小魔术中的火不可以用泡沫灭火器扑灭,C正确;反应过程中有明火,近距离俯视存在安全隐患,D错误。
3.(2025·河北衡水高三检测)某实验小组设计如图实验装置验证过氧化钠能与二氧化碳、水反应,可用在呼吸面具或潜水艇中作氧气源。下列说法不正确的是( )
A.装置B中选用的试剂可为饱和NaHCO3溶液
B.反应一段时间后,装置C中淡黄色固体变为白色
C.装置D中的试剂起到干燥气体的作用
D.装置F中可收集到能使带火星的小木条复燃的气体
【答案】C
【解析】装置A中利用大理石和稀盐酸反应制取CO2气体,装置B中加入的试剂是饱和NaHCO3溶液,作用是吸收盐酸挥发出来的HCl气体,装置C中过氧化钠能与二氧化碳、水反应,装置D中可用浓氢氧化钠溶液除去O2中的CO2气体,装置F中收集的气体是O2。装置B中选用的试剂可为饱和NaHCO3溶液,A正确;反应一段时间后,装置C中过氧化钠转变为氢氧化钠、碳酸钠,则淡黄色固体变为白色,B正确;装置D中的试剂用于除去O2中的CO2气体,C错误;装置F中可收集到氧气,能使带火星的小木条复燃,D正确。
【知识拓展】
过氧化钠的特殊性
1 Na2O2是离子化合物,Na2O2中氧元素的化合价是-1价,不是-2价。阴离子是O,不是O-也不是O2-,所以不能把过氧化钠的化学式写成NaO。
2 Na2O2在熔融状态下完全电离,是强电解质。
3 Na2O2与水反应生成碱的同时还生成氧气,所以不属于碱性氧化物。
4 过氧化钠的稳定性强于氧化钠,氧化钠可在加热条件下与氧气反应转化为过氧化钠。
5 Na2O2中-1价的O元素化合价可升高(变为0价)可降低(变为-2价),所以Na2O2既有氧化性,又有还原性。
6 在Na2O2与CO2及水的反应中,Na2O2发生自身的氧化还原反应,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
7 Na2O2与CO2、H2O的反应中,存在如下关系式:2Na2O2~O2~2e-。
4.(2025·河北保定名校联考)某实验小组通过下列实验探究过氧化钠与水的反应:
通过实验得出的结论正确的是( )
A.Na2O2与水不可能发生复分解反应
B.过程①产生大量气泡可能是反应过程中温度升高,H2O2受热分解
C.过程③红色褪去说明Na2O2过量且Na2O2具有漂白性
D.过程④发生反应的化学方程式为H2O2+MnO2===Mn(OH)2↓+O2↑
【答案】B
【解析】Na2O2与水反应过程中有过氧化氢生成,此反应是复分解反应,A错误;过程①过氧化钠与水的反应放出大量的热,H2O2受热分解,可产生大量气泡,B正确;过程③红色褪去有可能是过氧化氢表现漂白性,并不能说明Na2O2过量,C错误;过程④加入二氧化锰作催化剂,使过氧化氢分解,化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑,D错误。
微考点2 有关Na2O2与H2O、CO2反应的定量计算
5.某密闭容器中共有16.5 g CO、H2和O2的混合气体及足量的Na2O2固体,用电火花引燃,使其完全反应,测得反应后Na2O2固体增重7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数为( )
A.54.5% B.40%
C.36% D.33.3%
【思路分析】 解答本题的思路如下:
(1)分析电火花引燃后气体发生的反应:CO、H2与O2反应分别生成CO2、H2O。
(2)考虑生成的气体与Na2O2发生的反应固体增重的原因。
(3)结合质量守恒定律原混合气体中O2的质量及质量分数。
【答案】A
【解析】CO、H2分别与O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应对应生成碳酸钠、氢氧化钠,且都生成O2,因此固体增重的质量等于CO、H2的质量,则原混合气体中CO、H2的总质量共是7.5 g,则O2的质量为16.5 g-7.5 g=9.0 g,故原混合气体中O2的质量分数为×100%≈54.5%。
6.(2025·湖南长沙模拟)1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后,在密闭的容器中加热充分反应,排出气体物质后冷却,残留的固体物质是( )
A.Na2CO3
B.Na2O2 Na2CO3
C.NaOH Na2CO3
D.Na2O2 NaOH Na2CO3
【答案】A
【解析】2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,
2 mol 1 mol 1 mol 1 mol
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,
1mol 1 mol 1 mol
则过氧化钠恰好与碳酸氢钠分解生成的二氧化碳反应,排出气体物质后冷却,最终残留的固体物质为2 mol Na2CO3。
【名师点拨】
Na2O2与H2O、CO2的反应规律
电子转移
关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
气体体积
变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的,等于生成氧气的量,ΔV=V(O2)=V
固体质量
变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2)、Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O)
7.(2025·湖南衡阳三校联考)如图是为测定过氧化钠样品(只含Na2CO3杂质)纯度而设计的装置,气球Q弹性良好。
下列说法正确的是( )
A.Q中反应的离子方程式为CO+2H+===H2O+CO2↑,2O+4H+=== 2H2O+O2↑
B.测量气体体积时应先关闭K1、K2,打开K3,反应完毕后再缓缓打开K1
C.若没有导管a,稀硫酸不易滴下来,而且会导致测量气体的体积偏大
D.若操作正确,量筒Ⅰ、Ⅱ分别收集到x mL水、y mL气体,则Na2O2的质量分数为(气体体积为标准状况下测定)
【答案】C
【解析】实验开始时先打开恒压滴液漏斗的活塞使稀硫酸与样品发生反应:2Na2O2+4H+===4Na++2H2O+O2↑,Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑,同时关闭K1、K2,打开K3,利用排液法测得所有生成气体的体积即量筒Ⅰ中水的体积x mL,反应完毕后先打开K2,关闭K3,保证Q灵活伸缩后打开K1,碱石灰吸收CO2后量筒Ⅱ收集气体的体积即为氧气的体积。写离子方程式时过氧化钠不能拆,A错误;为保证Q灵活伸缩,量筒Ⅰ测量后,需与大气相通,打开K1前,应先打开K2,关闭K3,B错误;若没有导管a,由于气压不相通,稀硫酸不易滴落,而且滴落的稀硫酸也影响气体体积,导致测量气体的体积偏大,C正确;Na2O2的质量分数为
=,D错误。
考点3 碳酸钠和碳酸氢钠★★★☆☆
1.碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较
名称
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名
纯碱或苏打
小苏打
物理性质
颜色、状态
白色粉末
细小的白色晶体
水溶性
易溶于水,溶液呈 碱性
易溶于水(但比Na2CO3溶解度 小 ),溶液呈碱性
化学
性质
稳定性
稳定 ,但结晶碳酸钠
(Na2CO3·10H2O)易 风化
不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
与H+反应
CO+2H+===CO2↑+H2O
HCO+H+===CO2↑+H2O
与碱反应
[Ca(OH)2]
与OH-不反应,但与Ca2+发生反应:
Ca2++CO===CaCO3↓
Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O (碱过量),
Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+CO+2H2O (碱不足)
与
盐
反
应
CaCl2
Ca2++CO===CaCO3↓
不反应
硫酸铝
2Al3++3CO+3H2O===
2Al(OH)3↓+3CO2↑
3HCO+Al3+===
Al(OH)3↓+3CO2↑
相互转化
Na2CO3NaHCO3
主要用途
制玻璃、造纸、制皂、纺织
焙制糕点、制药、灭火器
【名师点拨】
(1)NaHCO3的溶解度较小,将过量CO2通入到饱和Na2CO3溶液中,有沉淀析出。
(2)可从NaHCO3溶解度较小的角度分析侯氏制碱法的原理。
2.碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的图像及分析
实验操作和反应
n(CO2)~V(盐酸)图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: CO+H+===HCO ;
ab段: HCO+H+===CO2↑+H2O
向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: HCO+H+===CO2↑+H2O
向等浓度Na2CO3和NaOH混合液中逐滴加入稀盐酸,离子方程式:
Oa段: H++OH-===H2O、CO+H+===HCO ;
ab段: HCO+H+===CO2↑+H2O
3.联合制碱法——侯氏制碱法
(1)制备原料:食盐、氨气、二氧化碳。
(2)反应原理
把足量氨气和二氧化碳通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
①产生NaHCO3的反应:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl ;
②产生Na2CO3的反应:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 。
(3)工艺流程
(4)绿色思想
①二氧化碳使用合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气: C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2 ;
②工艺中循环使用的物质: CO2 、 饱和食盐水 。
4.Na2CO3和NaHCO3性质的应用
(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别
①固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
a.沉淀法:稀溶液中加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
b.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
c.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
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2
③
Na2CO3溶液(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
【小试牛刀】
微考点1 Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化
1.(2025·河北衡水高三检测)两种固体分别是碳酸钠和碳酸氢钠,下列鉴别方法不合理的是( )
A.取两种固体溶于水,分别加入Ca(OH)2溶液,产生白色沉淀的是碳酸钠
B.取两种固体分别滴入少量水,用温度计测量温度变化,升温的是碳酸钠
C.取两种固体溶于水,分别加入少量稀盐酸,立即产生气体的是碳酸氢钠
D.取两种固体分别装入A、B两试管,按如图装置进行实验,若b中的澄清石灰水出现浑浊而a中无明显现象,说明B试管中的固体是碳酸氢钠
【答案】A
【解析】取两种固体溶于水,分别加入Ca(OH)2溶液都产生白色沉淀,A不合理;碳酸氢钠溶于水吸热,碳酸钠溶于水放热,取两种固体分别滴入少量水,用温度计测量温度变化,升温的是碳酸钠,B合理;取两种固体溶于水,分别加入少量稀盐酸,立即产生气体的是碳酸氢钠,C合理;取两种固体分别装入A、B两试管,按题给装置进行实验,若b中的澄清石灰水出现浑浊而a中无明显现象,说明试管B中的物质发生分解,该物质为碳酸氢钠,D合理。
2.(2025·山东济南高三检测)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种不同的方法,其中不可行的是( )
A.分别加入1 mol·L-1的盐酸,看气泡产生快慢
B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水中,观察有无白色浑浊
C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀
D.分别配成溶液,做焰色试验,观察火焰的颜色
【答案】C
【解析】K2CO3与盐酸反应分步进行,产生气泡较慢,而NaHCO3与盐酸反应产生气泡较快,A正确;K2CO3受热不易分解,NaHCO3受热分解产生CO2,B正确;二者与Ba(OH)2溶液反应都产生白色沉淀BaCO3,C错误;钾的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃观察),钠的焰色为黄色,D正确。
微考点2 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图像
3.(2025·湖南长沙高三检测)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的盐酸,产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是( )
A.原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L-1
B.通入CO2的体积为448 mL
C.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶3
D.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=1∶1
[析题·图文诠释]
【答案】A
【解析】由图解分析可知,加入100 mL 0.2 mol·L-1盐酸时得到的溶液为氯化钠溶液,由电荷守恒和原子个数守恒可得氢氧化钠溶液的浓度为=0.2 mol·L-1,A正确;不确定是否为标准状况,无法计算二氧化碳的体积,B错误;由分析可知,氢氧化钠溶液与二氧化碳反应得到的是碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液,C错误;由分析可知,氢氧化钠溶液与二氧化碳反应得到的是碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液,混合溶液中碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量比为0.005 mol∶0.01 mol=1∶2,D错误。
4.(2025·湖北孝感调研)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L-1盐酸,此时反应生成CO2的体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.乙溶液中含有的溶质是Na2CO3、NaHCO3
B.当0<V(盐酸)<10 mL时,甲溶液中发生反应的离子方程式为OH-+H+=== H2O
C.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L-1
D.乙溶液中滴加盐酸后产生CO2体积的最大值为112 mL(标准状况)
[析题·图文诠释] 未产生二氧化碳时的反应可能为OH-+H+===H2O和CO+H+===HCO;产生二氧化碳的反应为HCO+H+===H2O+CO2↑;结合图中两个阶段消耗盐酸的体积关系推测甲、乙中的溶质。
【答案】C
【解析】根据图像可知,甲溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3,乙溶液的溶质为NaOH和Na2CO3,A错误;当0<V(盐酸)<10 mL时,甲溶液中发生反应的离子方程式为CO+H+===HCO,B错误;根据图像可知,当V(盐酸)=50 mL时,得到的产物为NaCl,由原子守恒可知:n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)=0.1 mol·L-1×0.05 L=0.005 mol,则原氢氧化钠溶液的浓度为=0.5 mol·L-1,C正确;乙溶液中滴加盐酸,产生二氧化碳的离子方程式为HCO+H+===H2O+CO2↑,根据消耗10 mL盐酸可知,生成二氧化碳的物质的量为0.1 mol·L-1×0.01 L=0.001 mol,标准状况下0.001 mol CO2的体积为22.4 L·mol-1×0.001 mol=22.4 mL,D错误。
5.将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水,配成1 L溶液,取出50 mL溶液,然后滴加一定物质的量浓度的盐酸与其反应,得到的图像如图。下列说法正确的是( )
A.标注NaCl的直线也能代表产生的CO2的物质的量的变化情况
B.原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶2
C.盐酸的浓度是0.05 mol·L-1
D.原混合物中有10.6 g Na2CO3
【答案】C
【解析】加入盐酸0~50 mL时发生的反应为Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,没有气体产生,标注NaCl的直线不能代表产生CO2的物质的量的变化情况,A错误;加入盐酸50~150 mL时发生的反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,根据图示信息,取出的50 mL溶液中Na2CO3为2.5 mmol,NaHCO3也为2.5 mmol,原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶1,B错误;2.5 mmol Na2CO3消耗盐酸50 mL,其中所含HCl也是2.5 mmol,盐酸的浓度是0.05 mol·L-1,C正确;原混合物中碳酸钠的物质的量为0.002 5 mol×=0.05 mol,其质量为0.05 mol×106 g·mol-1=5.3 g,D错误。
微考点3 实验探究侯氏制碱法的原理
6.(2025·天津高三检测)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
【答案】B
【解析】关闭活塞K时,气体可将装置a球形容器内的液体压入漏斗内,从而使碳酸钙脱离液面,反应停止,通过调节活塞K可控制CO2的流速,A正确;装置b的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢,故装置b内应盛装饱和NaHCO3溶液,B错误;装置c中含氨的饱和食盐水呈碱性,CO2的溶解度增大,C正确;反应后将装置c中的锥形瓶浸入冷水,降温结晶,过滤得NaHCO3晶体,D正确。
7.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液,下列有关操作错误的是( )
A.利用a装置制取氨并将其溶于饱和食盐水
B.利用b装置过滤获得碳酸钠晶体
C.在c装置中灼烧碳酸氢钠制取碳酸钠
D.利用d装置蒸发浓缩氯化铵溶液
【答案】B
【解析】在实验室中一般是用氯化铵固体和氢氧化钙固体共热制备氨气,且导管末端安装了倒扣漏斗,可以起吸收尾气同时又能起防倒吸的作用,A正确;侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠,故过滤获得碳酸氢钠晶体,且应用玻璃棒引流,B错误;在坩埚中灼烧碳酸氢钠固体,使其分解制取碳酸钠,C正确;在蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液,并不断搅拌,D正确。
8.(2025·上海模拟)侯氏制碱法主要过程如图(部分物质已略去)。
下列说法错误的是( )
A.气体X为CO2
B.氨盐水中通入气体X后,溶液中Na+大量减少
C.操作b为过滤
D.悬浊液a中的不溶物主要是NH4Cl
【答案】D
【解析】向饱和食盐水中通入足量氨气形成氨盐水,再通入二氧化碳,反应生成碳酸氢钠和氯化铵,过滤,将碳酸氢钠煅烧得到二氧化碳、水、碳酸钠,二氧化碳循环使用,滤液经过一系列处理,最终分离回收。饱和食盐水中通入氨气形成氨盐水,再通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,因此气体X为CO2,A正确;氨盐水中通入气体X后,反应生成碳酸氢钠沉淀,因此溶液中Na+大量减少,B正确;悬浊液a经操作b得到滤渣和滤液,说明操作b为过滤,C正确;悬浊液a中的不溶物主要是碳酸氢钠,D错误。
【真题挑战】
1.(2024·浙江6月选考卷,2,3分)下列说法不正确的是( )
A.Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多
B.Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂
C.FeO有还原性,能被氧化成Fe3O4
D.HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中
【答案】A
【解析】Al(OH)3呈两性,可与胃酸的主要成分盐酸反应,用于治疗胃酸过多,A错误;Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O2可作供氧剂,B正确;FeO有还原性,在空气中受热,能迅速被氧化成Fe3O4,C正确;HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中,D正确。
2.(2022·重庆选择考)下列叙述正确的是( )
A.Cl2和Br2分别与Fe2+反应得到Cl-和Br-
B.Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O
C.1 mol SO3与1 mol NO2分别通入1 L水中可产生相同浓度的H2SO4和HNO3
D.0.1 mol·L-1醋酸和0.1 mol·L-1硼酸分别加入适量Na2CO3中均可得到CO2和H2O
【答案】A
【解析】氯气和溴的氧化性都强于铁离子,分别能与亚铁离子反应生成氯离子和溴离子,A正确;钠在氧气中燃烧生成过氧化钠,B错误;无法确定1 mol SO3与1 mol NO2分别通入1 L水中所得溶液的体积,无法计算和比较所得H2SO4和HNO3的浓度大小,C错误;硼酸的酸性弱于碳酸,不能与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳气体,D错误。
3.(2022·广东卷,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++CO===HCO+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2===ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2O+2H2O===4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+
【答案】B
【解析】向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳,碱可以转化成酸式盐,离子方程式为CO2+OH-===HCO,故A错误;氯气通入NaOH溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐,其离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O,故B正确;钠的过氧化物为Na2O2,可以和水反应生成氢氧化钠,但在离子方程式里Na2O2不能拆成离子形式,故C错误;硅酸钠可溶于水,在离子方程式里要写成离子形式,故D错误。
【限时训练】(限时:60分钟)
(选择题1~10题,每小题5分,11~14题,每小题8分,共82分)
1.下列关于钠的说法不正确的是( )
A.切开金属钠,切面会逐渐变暗
B.实验室的单质钠常常保存在石蜡油或煤油中
C.金属钠着火时用湿抹布盖灭
D.固体钠的密度比水的密度小
【答案】C
2.(2024·广州模拟)Na及其化合物是重要的物质。下列说法不正确的是( )
A.保存NaOH溶液用带橡胶塞的试剂瓶
B.NaHCO3俗名小苏打,可用作食用碱或工业用碱
C.Na2O2与H2O反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂
D.单质钠可用于冶炼金属,Na与CuSO4溶液反应可制Cu
【答案】D
【解析】氢氧化钠能够与玻璃中的二氧化硅反应生成具有黏性的硅酸钠,能将磨口玻璃塞与玻璃瓶黏到一起,所以NaOH溶液保存在带橡胶塞的试剂瓶中,A正确;NaHCO3俗名小苏打,水溶液显碱性,可用作食用碱或工业用碱,B正确;反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2中O元素的化合价由-1价升高到0价,同时由-1价降低到-2价,故Na2O2既是氧化剂又是还原剂,C正确;钠具有很强的还原性,单质钠可用于冶炼金属,但Na与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,反应原理为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑,D错误。
3.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在常温下与足量氧气充分反应,则下列说法正确的是( )
A.第一块钠失去电子多
B.两块钠失去电子的数目一样多
C.第二块钠的反应产物质量大
D.两块钠的反应产物质量一样大
【答案】B
【解析】金属钠失电子均变为+1价的阳离子,等质量的两块钠,失电子数是一样的;根据反应:4Na+O2===2Na2O,1 mol金属钠完全反应得到氧化钠的质量是31 g,根据反应:2Na+O2Na2O2,1 mol金属钠完全反应得到过氧化钠的质量是39 g,故等质量的两块钠,生成过氧化钠的质量大,即第一块钠的反应产物质量大。
4.钠元素广泛存在于自然界,中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料,在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威杂志上,立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。下列关于含钠元素的物质的说法错误的是( )
A.“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变
B.NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C.治疗胃酸过多可以用NaHCO3,糕点制作也可以用NaHCO3
D.金属钠放置在空气中,最终会变成Na2O2
【答案】D
【解析】化学变化过程中元素守恒,所以此过程中元素种类没有改变,故A正确;焰色试验是元素的性质,钠元素的焰色为黄色,则NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色均为黄色,故B正确;NaHCO3与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,所以可以用NaHCO3治疗胃酸过多;NaHCO3受热分解生成二氧化碳气体,遇热膨胀而形成小孔,使得糕点松软多孔,故糕点制作也可以用NaHCO3,故C正确。
5.(2025·山西大同模拟)钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,该过程表示为Na+(x+y)NH3===Na+(NH3)x+e-(NH3)y,并慢慢产生气泡。下列说法不正确的是( )
A.钠加入液氨中溶液的导电性增强
B.e-(NH3)y的可能结构为
C.e-(NH3)y具有强还原性
D.该反应体系产生的气体为H2
【答案】B
【解析】液氨中无自由移动的电子,不导电,加入金属钠后形成了溶剂合电子,可导电,故A正确;N的电负性大于H,共用电子对偏向N,氢周围电子云密度低,故溶剂合电子可能的结构应为氢原子在内,N原子在外,故B错误;e-(NH3)y具有强还原性,是因为e-(NH3)y带电子,电子很容易传递给其他易得电子的物质,故C正确;液氨类似于水,能发生自耦电离,电离出的铵根离子中+1价的H元素被e-(NH3)y还原生成氢气,故D正确。
6.膨松剂是一种食品添加剂,能使面胚在焙烤过程中变得松软或酥脆。NaHCO3既可作为碱性膨松剂单独使用,也可以与酒石酸氢钾、淀粉按一定比例混合制成复合膨松剂,复合膨松剂遇水会产生CO2,起到膨松作用。下列说法正确的是( )
A.任何受热分解能产生气体的物质都可以作为食品膨松剂
B.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
C.碳酸氢钠作为膨松剂时,必须与酒石酸氢钾、淀粉混合使用
D.复合膨松剂应在干燥的环境中保存
【答案】D
【解析】受热分解产生无毒气体的物质才可以作为食品膨松剂,A错误;化学方程式未配平,应为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,B错误;NaHCO3可作为碱性膨松剂单独使用,C错误;复合膨松剂遇水产生CO2,所以应在干燥的环境中保存,D正确。
7.某固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质,若要将该固体配制成较纯的溶液,则其主要的实验操作过程应是( )
A.溶解→加适量BaCl2溶液→过滤
B.溶解→加适量CaCl2溶液→过滤
C.溶解→加适量Ca(OH)2溶液→过滤
D.溶解→加适量盐酸→加热
【答案】C
【解析】固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质碳酸钠,要将该固体NaOH配制成较纯的溶液,只要将氢氧化钠中的碳酸钠杂质除去即可。BaCl2和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,会引入杂质氯化钠,故A错误;CaCl2和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,会引入杂质氯化钠,故B错误;氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,可以用于除去碳酸钠,故C正确;盐酸能与氢氧化钠和碳酸钠反应,不能用作除杂试剂,故D错误。
8.下列有关Na2O2的说法不正确的是( )
A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成,该反应属于置换反应
C.Na2O2在空气中久置变白,涉及的氧化还原反应中,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中,会产生气体和浑浊
【答案】B
【解析】B项,反应物中没有单质参加反应,不符合置换反应的定义;C项,Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应;D项,Na2O2先和水反应生成O2和NaOH,NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生CaCO3沉淀。
9.(2024·上海宝山模拟)由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaCl中的几种组成的固体混合物,向其中加入足量的稀硫酸有气体放出,将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减少一部分;若将上述固体混合物在空气中加热至400 ℃,固体质量增加。则能肯定原固体混合物含有4种化合物中的( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
【答案】C
【解析】加入足量的稀硫酸有气体放出,将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减少一部分,说明气体中有二氧化碳和氧气,则原混合物中含有Na2O2、Na2CO3;若将上述固体混合物在空气中加热至400 ℃,固体质量增加,原混合物中含有Na2O,可能含有NaCl,则能肯定原固体混合物含有4种化合物中的3种。
10.下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图所示的实验装置,分析实验原理。下列说法错误的是( )
A.甲为小苏打,乙为纯碱
B.要证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
C.整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水没变浑浊
D.同质量的甲和乙完全反应消耗的同浓度的盐酸体积:甲>乙
【答案】D
【解析】碳酸氢钠在小试管,碳酸钠在大试管,大试管直接加热,温度较高,如温度较高的不分解,而加热温度较低的物质分解,可判断热稳定性强弱,故甲为小苏打、乙为纯碱,A正确;白色的无水硫酸铜遇到水显示蓝色,则证明碳酸氢钠受热能产生水,可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球,如果变蓝则说明有水生成,B正确;碳酸钠较稳定,加热过程中不会分解,所以丙烧杯的澄清石灰水没变浑浊,C正确;等质量的碳酸钠比碳酸氢钠消耗的盐酸多,即乙>甲,故D错误。
11.下列物质均为a g,将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的过氧化钠固体中,则过氧化钠固体增重为a g的是( )
①CO ②H2 ③CH4 ④HCHO ⑤CH3COOH ⑥HCOOH
A.①②⑤⑥ B.②③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③⑤
【答案】C
【解析】H2、CO发生反应的化学方程式分别为2H2+O22H2O,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;2CO+O22CO2,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,则过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合(CO)m·(H2)n,过氧化钠固体增重的质量就等于原物质的质量,则①②符合;而④HCHO可以改写成CO·H2,⑤CH3COOH可以改写成(CO)2·(H2)2,⑥HCOOH可以改写成CO2·H2,故①②④⑤符合。
12.某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法正确的是( )
A.实验前pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)
B.实验后两溶液中离子种类完全相同
C.Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀少
D.加入CaCl2溶液后,反应的离子方程式都是C+Ca2+===CaCO3↓
【答案】A
【解析】C、HC发生水解,溶液显碱性,相同浓度下,C的水解程度比HC的大,所以相同浓度和体积的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3),故A正确;实验后,碳酸钠溶液和氯化钙溶液恰好反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,溶液中的离子主要有Na+、Cl-,而碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀、氯化钠、水和二氧化碳,氯化钙有剩余,溶液中的离子主要有Na+、Cl-、Ca2+,故两者的离子种类不完全相同,故B错误;加入氯化钙后,左侧试管中只有白色沉淀生成,则反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,右侧试管中有白色沉淀和无色气体产生,则反应的化学方程式为2NaHCO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O,由化学方程式可知,Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多,故C、D错误。
13.(2024·长沙模拟)过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行如图所示实验。实验①取反应后的溶液加入二氧化锰,立即产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )
A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2
B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂
C.实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气
D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
【答案】B
【解析】过氧化钠与水反应不需要催化剂,B项错误;实验②③作为对照实验,可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色,C项正确;根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2,H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2,D项正确。
14.在隔绝空气的条件下让钠与FeSO4溶液反应,实验时,往100 mL大试管中先加40 mL煤油,取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞,通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述错误的是( )
A.剩余的钠放回原试剂瓶
B.溶液中有气泡生成,下层溶液出现白色絮状沉淀
C.大试管内和长颈漏斗中的液面都下降
D.钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为:2Na+FeSO4+2H2O===Fe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
【答案】C
【解析】钠与水反应生成NaOH和H2,NaOH与FeSO4溶液反应生成白色絮状沉淀,B正确;由于生成H2,反应一段时间后,大试管内液面下降,长颈漏斗中液面上升,C错误。
15.(6分)某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题:
金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表:
步骤
现象
将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入盛有CO2的集气瓶中,充分反应,放置冷却
产生大量白烟,集气瓶底部有黑色固体产生,瓶壁上有白色物质产生
在集气瓶中加入适量蒸馏水,振荡、过滤
滤纸上留下黑色固体,滤液为无色溶液
(1)为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分,取适量滤液分别置于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红;向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊。据此推断,白色物质的主要成分是 (填字母)。
A.Na2O B.Na2O2
C.NaOH D.Na2CO3
(2)为检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸在加热条件下反应,生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是 。
(3)本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
【答案】(1)D (2)碳(C) (3)4Na+3CO22Na2CO3+C
【解析】(1)取适量滤液分别置于2支试管中,向一支试管中滴加1滴酚酞溶液,溶液变红可知显碱性;向第二支试管中滴加澄清石灰水,溶液变浑浊,可知含碳酸根离子或碳酸氢根离子,显然只有Na2CO3符合。(2)检验黑色固体的成分,将其与浓硫酸在加热条件下反应,生成的气体具有刺激性气味,为二氧化硫,说明发生氧化还原反应,可知是C与浓硫酸反应,即黑色固体是碳(C)。(3)由实验可知钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和C,反应的化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C。
16.(12分)已知Na2O2可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。
(1)写出Na2O2作呼吸面具中的供氧剂时发生反应的化学方程式: 。
(2)Na2O2具有强氧化性,H2具有还原性,有同学猜想Na2O2与H2能反应。为了验证此猜想,该小组同学进行如下实验,实验步骤和现象如下。
步骤1:按图组装仪器(图中夹持仪器省略),检查气密性,装入药品;
步骤2:打开K1、K2,产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管,一段时间后,没有任何现象;
步骤3:……,开始加热,观察到硬质玻璃管内Na2O2开始熔化,淡黄色的粉末变成了白色固体,干燥管内硫酸铜未变蓝色;
步骤4:反应后撤去酒精灯,待硬质玻璃管冷却后关闭K1。
①盛装稀盐酸的仪器名称是 ;B装置的作用是 。
②步骤3在点燃C处酒精灯前必须进行的操作是 。
③设置装置D的目的是 。
④根据实验现象得到的结论是 (用化学方程式表示)。
【答案】(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(2)①长颈漏斗 吸收氢气中的杂质气体(或除去氢气中的水蒸气和氯化氢气体) ②检验氢气纯度 ③检验是否有水生成 ④Na2O2+H22NaOH
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