内容正文:
第12讲 碳酸钠和碳酸氢钠 碱金属
1.掌握Na2CO3、NaHCO3的性质、用途及应用。
2.理解Na2CO3、NaHCO3的制法。
3.了解碱金属元素,掌握焰色试验的原理及操作。
考点一 两种重要的钠盐——Na2CO3和NaHCO3
1.Na2CO3与NaHCO3的性质比较
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
纯碱或
色、态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水(20 ℃,S=21.5 g)
可溶于水(20 ℃,S=9.6 g)
稳定性
稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化
受热易
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
与H+反应
C+2H+CO2↑+H2O(较快)
HC+H+CO2↑+H2O(更快)
与Ca(OH)2
反应
Ca2++CCaCO3↓
NaHCO3过量:Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+2H2O+C;
Ca(OH)2过量:Ca2++OH-+HCCaCO3↓+H2O
与CaCl2
反应
Ca2++CCaCO3↓
Ca2++2HCCaCO3↓+CO2↑+H2O
与水作用
水解,碱性较
水解,碱性较
与酸互滴
现象与滴加方式有关
现象与滴加方式无关
主要用途
用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中
灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一
2.Na2CO3与NaHCO3的相互转化及应用
(1)转化途径
Na2CO3NaHCO3
(2)应用——混合除杂(括号内为杂质)
①Na2CO3固体(NaHCO3):加热至 不再变化。
②Na2CO3溶液(NaHCO3):加入适量的 溶液。
③NaHCO3溶液(Na2CO3):通入足量的 气体。
3.纯碱的工业制法——侯氏制碱法
(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
(3)循环利用
循环利用的物质为 、饱和食盐水。
4.钠及其化合物之间的转化
“价—类”二维图是复习元素及其化合物的重要工具。钠及其化合物的“价—类”二维图如图所示,写出图中转化关系涉及反应的化学方程式。
① ;
② ;
③ ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ ;
⑨ ;
⑩ ;
;
;
。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)用澄清石灰水能够鉴别NaHCO3溶液与Na2CO3溶液 ( )
(2)可用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体 ( )
(3)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出 ( )
(4)NaHCO3受热易分解,故可用作胃酸中和剂 ( )
(5)下列转化均能实现:NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s) ( )
(6)相同温度下溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3 ( )
题组一 碳酸钠与碳酸氢钠的性质与鉴别
1.[2024·辽宁沈阳二中模拟] 下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较中,正确的是 ( )
A.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3
B.常温时水溶性:Na2CO3<NaHCO3
C.等质量的两固体与足量的盐酸反应,产生CO2的体积:NaHCO3<Na2CO3
D.等浓度的溶液中滴入稀盐酸,放出气体的快慢:Na2CO3<NaHCO3
2.某课外小组为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如下几种实验方法,某些夹持仪器略。
下列说法不正确的是 ( )
A.装置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应,产生气体速率快的是NaHCO3
B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是NaHCO3
C.加热装置Ⅱ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3
D.装置Ⅲ也可以鉴别Na2CO3和NaHCO3
规律小结
碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂
(1)Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
不可用Ca(OH)2 溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,因为Ca(OH)2 溶液与这两种溶液反应时都产生白色沉淀,现象相同。
(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂方法——依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)
序号
混合物
除杂方法
①
Na2CO3(s)、NaHCO3
加热法
②
NaHCO3(aq)、Na2CO3
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)、NaHCO3
加入适量NaOH溶液
题组二 碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的原理及计算
3.[2024·广东惠州二模] 向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是 ( )
A.在O~a范围内,只发生中和反应
B.ab段发生反应的离子方程式为C+2H+H2O+CO2↑
C.a点盐酸体积为0.3 L
D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为 1∶2
4.[2024·江苏徐州模拟] 分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL,再通入一定量的CO2,随后分别各取20 mL溶液,向其中逐滴滴入0.2 mol·L-1的盐酸,在标准状况下产生CO2的体积(纵轴)与所加入盐酸的体积(横轴)的关系如图(分A、B两种情况):
(1)在A情况下,溶质是 (填化学式),其物质的量之比为 。
(2)在B情况下,溶质是 (填化学式),其物质的量之比为 。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 。
规律小结
利用数形结合的思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
(1)首先分析图像的起点、拐点。
(2)图像的起点在原点的,溶质为NaHCO3。
(3)图像的起点不在原点的,看原点、拐点、最高点的横坐标之间的比例,确定溶质。
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸。
第一步:C转化为HC,无气体产生;
第二步:HC与H+反应产生CO2。
消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。
②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。
③向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略)如图丙所示。
④向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)如图丁所示。
题组三 钠及其化合物的转化
5.[2024·河北石家庄阶段测试] 钠及其化合物的“价—类”二维图如图所示,下列推断不合理的是( )
A.a、b均常用作还原剂
B.b在空气中燃烧产物的阴阳离子个数比为1∶1
C.b或c与水反应均可得到d
D.e的水溶液既可以显酸性、碱性也可以显中性
6.[2024·吉林长春外国语学校阶段考] 以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物。
下列分析正确的是 ( )
A.从煤油中取用钠只需小刀、滤纸和玻璃片
B.纯碱显碱性,可用于治疗胃酸过多
C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给,常温常压下产生22.4 L O2,转移2 mol电子
D.向碳酸氢钠溶液中通入二氧化碳可以除去混有的碳酸钠杂质
规律小结
“价—类”二维图在钠及其化合物的转化关系中的应用
(1)从物质的类别角度认识
以钠元素为核心,分别从金属单质、氧化物、碱、盐的化学通性角度认识Na、Na2O、NaOH、Na2CO3的化学性质及相互转化关系,形成“物质观”“结构观”“性质观”等化学基本观念,根据物质的类别,推测物质可能具有的性质。
(2)从化合价角度认识
从氧化还原反应角度,分析钠及其化合物中Na元素的化合价,分析物质的氧化性和还原性,进而分析物质发生的氧化还原反应,并形成从多角度认识物质转化的思维模型。
考点二 碱金属 焰色试验
1.碱金属的相似性和递变性
相似性
递变性(Li→Cs)
原子
结构
最外层均有1个电子
电子层数逐渐增多,原子半径逐渐
元素
性质
具有较强的金属性,最高正价均为
金属性逐渐
单
质
性
质
物理
性质
都是银白色金属(Cs除外),密度小,熔、沸点低
密度呈增大趋势,熔、沸点逐渐
化学
性质
都具有强还原性,类似于金属钠
还原性逐渐
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 颜色,据此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。
(2)实验操作流程
铂丝与原来的火焰颜色相同蘸取待测物观察火焰颜色洗净的铂丝与原来的火焰颜色相同
[微点拨] 铂丝洗涤时要用稀盐酸洗(不能用稀硫酸洗),然后灼烧,火焰为无色或与原来火焰颜色相同时,说明洗净。
(3)常考元素的焰色
金属
元素
钠
钾(透过蓝色
钴玻璃观察)
钙
铜
钡
火焰
颜色
砖红色
绿色
黄绿色
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)加热时,碱金属单质都能与O2反应生成过氧化物 ( )
(2)碱金属单质都能与水反应生成相应的碱和H2 ( )
(3)做焰色试验前,铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至与原来的火焰颜色相同 ( )
(4)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液并灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+ ( )
(5)钾的活泼性强于钠,因此钾可从NaCl溶液中置换出金属钠 ( )
(6)[2023·湖北卷] Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强“符合事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点 ( )
题组一 碱金属元素的性质
1.[2024·河北衡水中学调研] 下列关于碱金属的叙述中正确的是 ( )
A.碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大
B.碱金属随着原子序数增大,与水反应的剧烈程度增大
C.碱金属单质的金属性很强,均易与氧气反应生成两种氧化物
D.碱金属单质着火时均可用干冰灭火
2.下列对碱金属元素的叙述正确的是 ( )
①K通常保存在煤油中以隔绝与空气的接触
②碱金属常温下呈固态,取用时可直接用手拿
③碱金属中还原性最弱的是锂
④碱金属阳离子中氧化性最强的是Li+
⑤碱金属的原子半径随核电荷数的增大而增大
⑥从Li到Cs,碱金属的密度越来越大,熔、沸点越来越低
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.①②③④ D.①②③⑤
易错警示
碱金属单质、化合物的特殊性
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。
(2)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在固体石蜡中。
(3)锂与O2反应与钠不同,只生成Li2O,而不生成Li2O2。
(4)试剂瓶中的试剂取出后,一般不能放回原瓶,但金属Na、K等需立即放回原瓶。
(5)碱金属与氢气反应生成的碱金属氢化物(如NaH)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。
题组二 焰色试验
3.下列有关焰色试验的说法中正确的是 ( )
A.某溶液焰色试验火焰呈黄色,则该溶液一定含有钠离子,一定不含钾离子
B.焰色试验是化学变化,利用的是元素的性质
C.焰色试验与电子跃迁有关
D.使用的铂丝可以用玻璃棒代替
4.用铂丝蘸取某混合液进行焰色试验,下列说法正确的是 ( )
A.焊在玻璃棒上的铂丝可用光洁无锈的铁丝代替
B.焰色试验有发光现象,所以是化学变化
C.透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰,证明原溶液有钾元素、无钠元素
D.每次实验结束可用水洗净铂丝并在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同
易错警示
(1)焰色试验是物理变化,是金属元素的性质,既可以是单质,也可以是化合物,如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质,均发出黄色火焰。
(2)用稀盐酸清洗的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发,而硫酸盐难挥发。
(3)焰色试验中所用火焰本身的颜色应是无色或浅色的。
(4)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。
(5)可用洁净无锈的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。
经典真题·明考向
1.下列说法正确的是 (填序号)。
①[2022·全国乙卷] 碳酸氢钠可用作食品膨松剂。
②[2022·广东卷] Na2CO3可与酸反应,故面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包。
③[2022·海南卷] 小苏打的主要成分是Na2CO3。
④[2022·重庆卷] Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O。
⑤[浙江卷] Ca(HCO3)2的溶解度比CaCO3的大,则NaHCO3的溶解度比Na2CO3的大。
⑥[2023·湖北卷] Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
2.[2024·北京卷] 关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是 ( )
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.[河北卷节选] 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,实验流程如图所示:
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 。
(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:
向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为 、 、洗涤、干燥。
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第12讲 碳酸钠和碳酸氢钠 碱金属
考点一
● 夯实必备知识
1.苏打 小苏打 分解 强 弱
2.(2)①固体质量 ②NaOH ③CO2
3.(3)CO2
4.①4Na+O22Na2O
②2Na+O2Na2O2
③Na2O+H2O2NaOH
④2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
⑤NaOH+CO2NaHCO3
⑥2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
⑦NaOH+HClNaCl+H2O
⑧Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3
⑨2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
⑩Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O
NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
【对点自测】
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√
[解析] (1)Ca(OH)2与NaHCO3、Na2CO3溶液均反应生成CaCO3白色沉淀。
(2)碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和碳酸钠,固体质量减少;碳酸钠受热不分解,固体质量不变。
(3)发生反应Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓,由于溶解度较大的Na2CO3转化成溶解度较小的NaHCO3,且又消耗一部分溶剂H2O,故有NaHCO3晶体析出。
● 提升关键能力
题组一
1.D [解析] 碳酸氢钠加热易分解生成碳酸钠、水和CO2,则热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,A错误;常温时,水中溶解度:Na2CO3>NaHCO3,B错误;质量相等时,碳酸氢钠的物质的量比较大,故与足量盐酸反应产生CO2的量:Na2CO3<NaHCO3,C错误;根据Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑、NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑可知,等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入稀盐酸,放出气体的快慢:Na2CO3<NaHCO3,D正确。
2.B [解析] 碳酸钠和碳酸氢钠均与盐酸反应生成二氧化碳气体,盛放碳酸氢钠的气球鼓得更快,产生气体速率快的是碳酸氢钠,A正确;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时,碳酸氢钠产生二氧化碳的量多,故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠,B错误;碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,而碳酸钠加热不反应,C正确;碳酸钠受热不反应,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,能使澄清石灰水变浑浊,故可以用来鉴别两者,D正确。
题组二
3.C [解析] 向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1稀盐酸,发生的反应依次为OH-+H+H2O,C+H+HC,HC+H+CO2↑+H2O,据此可以解答。在O~a范围内,发生的反应是OH-+H+H2O,C+H+HC,发生复分解反应,包含中和反应,A错误;ab段发生反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,B错误;从图像知生成0.01 mol CO2,根据离子方程式HC+H+CO2↑+H2O可知,消耗0.01 mol HCl,故a点盐酸体积为0.3 L,C正确;根据离子方程式和图像可知,Na2CO3的物质的量是0.01 mol,共计消耗HCl 0.02 mol,所以与氢氧化钠反应的HCl是0.04 mol-0.02 mol=0.02 mol,则NaOH的物质的量为0.02 mol,因此原混合液中,NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1,D错误。
4.(1)NaOH、Na2CO3 1∶1
(2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1
(3)1.5 mol·L-1
[解析] (1)对于A情况,V1=100 mL,V2=(150-100) mL=50 mL<V1,据此判断溶液中溶质的成分是NaOH和Na2CO3。根据NaOH+HClNaCl+H2O,Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑可知,NaOH和Na2CO3的物质的量之比等于消耗盐酸的体积之比,则n(NaOH)∶n(Na2CO3)=(100 mL-50 mL)∶50 mL=1∶1。(2)对于B情况,V1=50 mL,V2=150 mL-50 mL=100 mL>V1,据此判断溶液中溶质的成分是Na2CO3和NaHCO3。根据Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,可知NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体积之比,则n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=(150 mL-50 mL-50 mL)∶50 mL=1∶1。(3)当加入150 mL盐酸时,恰好完全反应,此时溶液中溶质为NaCl,根据元素质量守恒有n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2 mol·L-1×0.15 L=0.03 mol,所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为=1.5 mol·L-1。
题组三
5.B [解析] 由价态及类别可知a为NaH、b为Na、c为Na2O或Na2O2、d为NaOH、e为钠盐,据此分析解答。NaH、Na均易失电子表现强还原性,常作还原剂,A正确;Na在空气中燃烧生成过氧化钠,Na2O2由2个钠离子和1个过氧根离子组成,阴阳离子个数比为1∶2,B错误;钠单质、氧化钠、过氧化钠均能与水反应生成氢氧化钠,C正确;钠盐的水溶液可以显酸性、碱性也可以显中性,如硫酸氢钠溶液显酸性,碳酸钠溶液显碱性,氯化钠溶液显中性,D正确。
6.D [解析] 钠质软、密度比煤油大,保存在煤油中,从煤油中取用钠需小刀、滤纸和玻璃片,还需要用镊子,A错误;纯碱溶液由于碱性强,不能用于治疗胃酸过多,B错误;过氧化钠与水或二氧化碳反应生成氧气,因此反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给,常温常压下22.4 L O2的物质的量小于1 mol,转移电子小于2 mol,C错误;向碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠,反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,D正确。
考点二
● 夯实必备知识
1.增大 +1 增强 降低 增强
2.(1)特征 (3)黄色 紫色
【对点自测】
(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×
● 提升关键能力
题组一
1.B [解析] 碱金属单质的密度随原子序数的增大而呈增大趋势,但Na的密度大于K的密度,A错误;碱金属随着原子序数增大,越易失电子,与水反应越剧烈,B正确;K与O2反应可生成K2O、K2O2、超氧化钾等,C错误;碱金属从Na开始,燃烧时会生成过氧化物,与CO2反应生成助燃的O2,因此不能使用干冰灭火,D错误。
2.A [解析] 钾和空气中的水蒸气、氧气等发生反应,金属钾的密度比煤油大,所以钾通常保存在煤油中以隔绝与空气的接触,①正确;碱金属的活泼性较强,会和皮肤中的水反应生成碱,具有强腐蚀性,故取用时不能直接用手拿,②错误;依据同主族元素性质递变规律,碱金属中还原性最弱的是锂,③正确;元素金属性越弱,对应阳离子的氧化性越强,所以碱金属阳离子中氧化性最强的是Li+,④正确;同主族元素原子的最外层电子数相同,电子层数逐渐增多,随着核电荷数的增大,碱金属的原子半径逐渐增大,⑤正确;从Li到Cs,碱金属的熔、沸点逐渐降低,密度呈增大趋势,钾反常,⑥错误。
题组二
3.C [解析] 灼烧时观察到黄色火焰,说明溶液中一定含Na+,判断是否含K+,需透过蓝色钴玻璃滤去黄光观察火焰颜色,A错误;焰色试验是利用元素原子的核外电子由激发态回到基态时,将能量以光的形式释放出来而呈现的焰色,为物理变化,与电子跃迁有关,B错误,C正确;玻璃中通常含有钠元素,会干扰金属元素的检验,所以不可用玻璃棒代替铂丝进行焰色试验,D错误。
4.A [解析] 光洁无锈的铁丝放在酒精灯上灼烧,Fe本身并无焰色,可用来蘸取待测液进行焰色试验,A正确;焰色试验是某些金属元素在灼烧时表现的性质,属于物理变化,B错误;透过蓝色钴玻璃的目的是滤去黄光的干扰,透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰,证明原溶液有钾元素,但不能说明没有钠元素,C错误;不能用水洗铂丝,应该用盐酸,D错误。
经典真题·明考向
1.①⑥ [解析] Na2CO3不是小苏打,②错误;小苏打的主要成分是NaHCO3,③错误;Na在O2中燃烧得到Na2O2,④错误;Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,⑤错误。
2.D [解析] Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、Na+、C 、HC,A正确;向NaHCO3中加入适量NaOH溶液,发生反应:NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O,B正确;NaHCO3受热易分解,转化为Na2CO3,同时生成H2O和CO2,而Na2CO3热稳定性较强,C正确;室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH相差较大的主要原因是C的水解程度远大于HC,D错误。
3.(1)aefbcghd 使玻璃塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗颈部的小孔 (2)使氨盐水雾化,可增大其与二氧化碳的接触面积,提高反应速率和产率
(3)NH3·H2O+NaCl+CO2NH4Cl+NaHCO3↓
(4)冷却结晶 过滤
[解析] 根据工艺流程知,浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后,再通入二氧化碳气体,发生反应NH3·H2O+NaCl+CO2NH4Cl+NaHCO3↓,得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水,从而制备纯碱;另一方面得到的母液中主要溶质为NH4Cl,再加入氯化钠粉末,存在反应NaCl(s)+NH4Cl(aq)NaCl(aq)+NH4Cl(s)。(1)要制备NaHCO3,需先选用装置A制备二氧化碳,然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl,后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3,其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收,也能充分利用二氧化碳制备得到少量NaHCO3,可能多余的NH3通入饱和食盐水中被吸收,进一步得到饱和氨盐水,所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcghd;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使玻璃塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗颈部的小孔。
(2)B中的雾化装置使氨盐水雾化,可增大其与二氧化碳的接触面积,提高反应速率和产率。
(3)根据上述分析可知,生成NaHCO3的化学方程式为NH3·H2O+NaCl+CO2NH4Cl+NaHCO3↓。
(4)根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的操作。
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