4.2 第10讲 碳酸钠和碳酸氢钠 碱金属（教师用书word）-【金版新学案】2026年高考化学高三总复习大一轮复习（广东专版）

该高中化学高考复习讲义围绕碳酸钠和碳酸氢钠的性质与转化、碱金属通性、焰色试验及侯氏制碱法等核心考点，按物质分类思想组织知识点，通过对比表格梳理性质差异，结合鉴别除杂策略指导方法，配套定量计算与实验真题训练，构建“性质-应用-工业流程”的系统复习框架。 讲义突出科学思维与科学探究，如设计焰色试验操作规范及误差分析培养实验能力，通过侯氏制碱法流程模拟深化物质转化观念，设置基础判断、综合计算分层练习，配合真题精讲，助力学生高效突破考点，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

第10讲　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属 【复习目标】　1.了解Na2CO3、NaHCO3的性质，知道碱金属及其化合物的通性，并能用物质分类的思想预测陌生碱金属及其化合物的性质。2.了解焰色试验的操作并熟记几种常见金属的焰色。 考点一　碳酸钠和碳酸氢钠 1.Na2CO3和NaHCO3的比较(方程式用离子方程式表示) 名称 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 纯碱或苏打 小苏打 主 要 性 质 色、态 白色粉末 细小的白色晶体 水溶性 易溶于水(20 ℃，S＝21.5 g) 可溶于水(20 ℃，S＝9.6 g) 热稳定性 稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 受热易分解 与H＋反应 C＋2H＋H2O＋CO2↑(较快) HC＋H＋H2O＋CO2↑(更快) 与Ca(OH)2 溶液反应 Ca2＋＋CCaCO3↓ Ca(OH)2少量：Ca2＋＋2OH－＋2HCCaCO3↓＋C＋2H2O；Ca(OH)2过量：Ca2＋＋OH－＋HCCaCO3↓＋H2O 与盐 [Al2(SO4)3] 反应 2Al3＋＋3C＋3H2O2Al(OH)3↓＋3CO2↑ Al3＋＋3HCAl(OH)3↓＋3CO2↑ 与水作用 水解，碱性较强 水解，碱性较弱 主要用途 用于制玻璃、制肥皂、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.碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化 (1)转化关系 Na2CO3NaHCO3 (2)转化关系应用 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(s) 加热法 ② NaHCO3(aq)、Na2CO3(aq) 通入足量CO2 ③ Na2CO3(aq)、NaHCO3(aq) 滴加适量NaOH溶液 【微思考】　向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有何现象？为什么？ 提示：溶液变浑浊，碳酸氢钠比碳酸钠的溶解度小，反应消耗了水，生成的碳酸氢钠会析出。 3.Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法 (1)利用热稳定性不同 (2)相同条件下，利用和酸反应生成气体的速率不同 (3)利用溶液的碱性不同 学生用书⬇第56页 【正误判断】　 1.碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸、氢氧化钠溶液反应 (　　) 2.用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应 (　　) 3.Al2(SO4)3和小苏打反应可用作泡沫灭火器灭火 (　　) 4.将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡 (　　) 5.用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液 (　　) 6.苏打是面包发酵粉的主要成分之一 (　　) 7.相同温度下，溶解度：小苏打＜苏打；热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 (　　) 答案：1.×　2.×　3.√　4.×　5.√　6.×　7.√ Na2CO3、NaHCO3的鉴别 1.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　　　　(填装置序号)。 (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　　　　(填字母)。 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)2CaCO3↓＋H2O　D (3)NaHCO3 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的定量关系 2.Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，完成下列表格。 二者浓度相同时生成CO2的速率 NaHCO3快 耗酸量 二者等质量 Na2CO3耗酸多 二者等物质的量 Na2CO3耗酸多 生成CO2的体积 二者等质量 NaHCO3产生的多 二者等物质的量 相等 3.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，得到的图像如图所示。 按要求回答问题： (1)写出依次发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)①代表　　　　的变化曲线；②代表　　　　的变化曲线；③代表　　　　的变化曲线。 (3)盐酸的物质的量浓度为　　　　　　　。 (4)加入盐酸为150 mL时，放出的CO2在标准状况下的体积为　　　　。 答案：(1)Na2CO3＋HClNaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑ (2)NaHCO3　NaCl　Na2CO3 (3)0.05 mol·L－1　(4)0.112 L 解析：(3)当加入150 mL盐酸时正好生成NaCl溶液，n(HCl)＝n(NaCl)＝2n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝2.5×10－3×2 mol＋2.5×10－3 mol＝7.5×10－3 mol，c(HCl)＝＝0.05 mol·L－1。(4)n(CO2)＝n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝(2.5＋2.5)×10－3 mol＝5×10－3 mol，标准状况下V(CO2)＝5×10－3 mol×22.4 L·mol－1＝0.112 L。 学生用书⬇第57页 考点二　碱金属　焰色试验 1.碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs) 相似性 递变性 原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，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；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂 2.碱金属的特殊性 (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石蜡中。 (3)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。 (4)一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。 (5)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。 (6)锂与O2的反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。 3.焰色试验 (1)焰色试验：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特征颜色的现象，焰色试验是元素原子的电子由激发态回到基态时的发射光谱，是物理性质。 (2)操作步骤 铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。 (3)常见元素焰色试验的颜色 金属元素 钠 钾 钡 钙 铜 焰色 黄色 紫色(透过蓝色钴玻璃观察) 黄绿色 砖红色 绿色 【微思考】　(1)下列有关焰色试验操作注意事项的说法正确的是　　　　(填序号)。 ①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察　 ②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质　 ③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净　 ④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰　 ⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替 (2)用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，可得出的结论为　　　　　　　　　　　　　。 提示：(1)①②③④⑤　(2)一定含有Na＋，可能含有K＋ 【正误判断】 1.第ⅠA族元素又称碱金属元素 (　　) 2.碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中 (　　) 3.焰色试验是一种复杂的化学变化 (　　) 4.钠、氧化钠、碳酸钠的焰色试验均显黄色 (　　) 5.碱金属元素由Li到Cs，随着核电荷数的递增，单质密度逐渐增大，熔、沸点逐渐降低 (　　) 6.KOH的碱性比NaOH的弱 (　　) 7.进行焰色试验时，火焰呈黄色，则待测溶液中含有Na＋，不含K＋ (　　) 8.碱金属元素从Li到Cs，随着核电荷数增大，单质的还原性增强，与水反应剧烈程度增大 (　　) 答案：1.×　2.×　3.×　4.√　5.×　6.×　7.×　8.√ 焰色试验 1.(2024·浙江高三期中)绚丽的焰火其实就包含化学知识“焰色试验”的应用。下列说法中正确的是(　　) A.做焰色试验时，一定有氧化还原反应发生 B.NaCl与Na2CO3灼烧时，火焰颜色相同 C.做焰色试验时，如果没有铂丝可用铁丝、铜丝代替来蘸取待测物在火焰上灼烧 D.焰色试验后，金属丝应用硫酸清洗并在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取其他样品灼烧 答案：B 解析：焰色试验是物理变化，做焰色试验时，不一定有氧化还原反应发生，如用单质钠做焰色试验时有氧化还原反应发生，而用氯化钠做焰色试验时无氧化还原反应发生，故A错误；NaCl与Na2CO3中都含有钠元素，故灼烧时火焰颜色相同，故B正确；铜元素的焰色为绿色，会对待测试剂的焰色试验有干扰，故不能用铜丝，可用铂丝或洁净的铁丝，故C错误；焰色试验后金属丝用盐酸清洗并在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取其他样品灼烧，故D错误。 学生用书⬇第58页 2.(2024·浙江模拟预测)焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示： 下列叙述中不正确的是(　　) A.每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止，再蘸取被检验的物质 B.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察 C.实验时最好选择本身颜色较深的火焰 D.没有铂丝可用光洁无锈铁丝代替 答案：C 解析：为防止其他离子干扰，每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同为止，再蘸取被检验的物质，故A正确；钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察，以排除钠离子的干扰，故B正确；为了能够更加突出被检验试剂的颜色，选用本身颜色较浅的火焰，最大限度的减少火焰本身颜色的干扰，故C错误；铁的焰色几乎为无色，对其他元素的焰色无影响，故可用光洁无锈铁丝进行焰色试验，故D正确。 碱金属元素性质的递变规律及应用 3.(2024·浙江模拟预测)碱金属锂和镁的性质相似，下列有关锂及其化合物的说法不正确的是(　　) A.Li2SO4易溶于水 B.Li在氧气中加热生成Li2O2 C.Li的熔点比钠高 D.Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2 答案：B 解析：碱金属锂和镁的性质相似，MgSO4易溶于水，所以Li2SO4易溶于水，A正确；Mg在氧气中加热生成MgO，所以Li在氧气中加热生成Li2O，B错误；碱金属随着原子序数的递增，熔点逐渐降低，Li的熔点比钠高，C正确；碳酸镁受热可分解生成氧化镁和二氧化碳，Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2，D正确。 4.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题： (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　　　　(填字母)。 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，反应中转移的电子数为　　　　　　　。 (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，其反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)锂可以与水反应　(2)B (3)K＋[H∶]－　KH＋H2OKOH＋H2↑　NA(或6.02×1023)　 (4)3NaH＋Fe2O32Fe＋3NaOH 考点三　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.反应原理 (1)产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋H2O＋CO2NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。 4.绿色思想 循环使用的物质为CO2、NaCl。 1.(2025·广东二调)实验室模拟侯氏制碱法制备纯碱，同时获得NH4Cl，流程如图所示，下列说法不正确的是(　　) 学生用书⬇第59页 A.步骤1需要使用玻璃棒 B.步骤2要先通入CO2后通入NH3 C.步骤3的气体产物可以并入步骤2循环使用 D.步骤4的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 答案：B 解析：由题给流程可知，精盐溶于水得到饱和食盐水，向饱和食盐水中先通入极易溶于水的氨气使溶液呈碱性，再通入二氧化碳，使二氧化碳与氨气和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，过滤得到碳酸氢钠和母液1；碳酸氢钠加热分解得到纯碱和可以循环使用的二氧化碳；母液1经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到母液2和氯化铵。 由分析可知，步骤1为精盐溶于水得到饱和食盐水，溶解时需要使用玻璃棒搅拌，加快氯化钠的溶解，故A正确；由分析可知，步骤2的操作为向饱和食盐水中先通入极易溶于水的氨气使溶液呈碱性，再通入二氧化碳，使二氧化碳与氨气和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，故B错误；由分析可知，步骤3发生的反应为碳酸氢钠加热分解得到纯碱和可以循环使用的二氧化碳，故C正确；由分析可知，步骤4的操作为母液1经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到母液2和氯化铵，故D正确；故选B。 2.(2024·吉林白山一模)我国化工专家侯德榜将合成氨与纯碱工业联合，发明了联合制碱法，使原料氯化钠的利用率从70％提高到90％以上，该生产方法在制得纯碱的同时，还可得到一种副产品NH4Cl。生产流程和溶解度曲线如图，下列说法错误的是(　　) A.从母液中经过循环Ⅰ进入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水 B.NH4Cl固体从母液中析出时需控制温度在0～10 ℃ C.循环Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、减少对环境的污染 D.沉淀池中反应的化学方程式：2NH3＋CO2＋2NaCl＋H2O2NH4Cl＋Na2CO3 答案：D 解析：由流程可知，合成氨提供氨气，与二氧化碳、饱和食盐水反应生成NH4Cl、NaHCO3，在沉淀池中过滤分离出碳酸氢钠，碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，二氧化碳可循环使用。母液中含溶质氯化铵，通入氨气，加入食盐可分离得到氯化铵。由联碱法生产流程示意图可以看出从母液中经过循环Ⅰ进入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水，A正确；由溶解度曲线可以看出，NH4Cl的溶解度随温度升高而增大，因此如果NH4Cl固体从母液中析出时需控制温度在0～10 ℃，B正确；由流程可知，循环Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、减少对环境的污染，C正确；沉淀池中反应的化学方程式：NH3＋CO2＋NaCl＋H2ONH4Cl＋NaHCO3↓，D错误。 3.下列实验方案中，不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是(　　) A.取a g混合物充分加热，质量减少b g B.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得到b g固体 C.取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干、得到b g固体 D.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，质量增加b g 答案：D 解析：只有碳酸氢钠加热分解，由差量法可计算碳酸氢钠的质量，然后再计算碳酸钠的质量分数，能够测出混合物中碳酸钠的质量分数，故A不选；加热后b g固体为氯化钠的质量，设碳酸钠的物质的量为x mol、碳酸氢钠的物质的量为y mol，则106x＋84y＝a，2x＋y＝，解方程计算出x、y，然后可计算出混合物中碳酸钠的质量分数，故B不选；碳酸钠和碳酸氢钠均能与Ba(OH)2反应生成碳酸钡沉淀，结合B项分析，也可以计算出混合物中碳酸钠的质量分数，故C不选；a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体主要是二氧化碳和水，所以质量增加b g为两种气体的质量，故无法求出混合物中碳酸钠的质量分数，故选D。 4.(2021·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　　　　　　　　　　　　　。 (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 学生用书⬇第60页 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。 答案：(1)aefbcgh　将玻璃塞上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔　(2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案) (3)NH3·H2O＋NaCl＋CO2NH4Cl＋NaHCO3↓ (4)①0.84　②蒸发浓缩、冷却结晶　过滤 1.正误判断 (1)(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 (　　) (2)(2022·湖北卷)滴入酚酞溶液的现象 (　　) (3)(2022·全国乙卷)碳酸氢钠可作食品膨松剂 (　　) (4)(2022·广东卷)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包，是因为Na2CO3可与酸反应(　　) (5)(2020·浙江卷)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强 (　　) (6)(天津卷)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 2.(2021·北京卷)有科学研究提出：锂电池负极材料(Li)由于生成LiH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O)与含LiH的Li负极材料反应，通过测定可以获知。 已知：①LiH＋H2OLiOH＋H2↑ ②2Li(s)＋H2(g)⥫⥬2LiH(s)　ΔH＜0 下列说法不正确的是(　　) A.可用质谱区分D2和HD B.Li与D2O的反应：2Li＋2D2O2LiOD＋D2↑ C.若越大，则越小 D.80 ℃反应所得比25 ℃反应所得大 答案：C 3.(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 答案：D 解析：Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H＋、OH－、Na＋、C、HC，A正确；NaHCO3加入NaOH溶液会发生反应：NaOH＋NaHCO3Na2CO3＋H2O，B正确；NaHCO3受热易分解，可转化为Na2CO3，而Na2CO3热稳定性较好，利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去NaHCO3，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。 学科网（北京）股份有限公司 $