内容正文:
课下巩固精练卷(十一) 碳酸钠和碳酸氢钠 侯氏制碱法
一、选择题
1.(2025·浙江宁波二模)碳酸氢钠常用作食用碱或工业用碱,下列说法不正确的是( )
A.向碳酸氢钠固体中加入少量水后,会出现吸热现象
B.碳酸氢钠溶液呈碱性,加入NH4Cl溶液后,产生较多氨气
C.分别同时加热等量碳酸钠和碳酸氢钠固体,碳酸氢钠先发生分解
D.往饱和碳酸钠溶液中通入CO2,会产生碳酸氢钠沉淀
答案:B
2.侯德榜是我国杰出的化学家,是侯氏制碱法的创始人。NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl是“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解,其中不正确的是( )
A.甲同学说:该条件下NaHCO3的溶解度较小
B.乙同学说:NaHCO3不是纯碱
C.丙同学说:析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵
D.丁同学说:该反应是在饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳
答案:C
3.(2025·福建南平三模)某小组在实验室模拟侯氏制碱工艺制备NaHCO3,装置如图所示(夹持装置略去),下列离子方程式错误的是( )
A.①中:CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
B.②中:H++HCO===H2O+CO2↑
C.③中:NH3+CO2+H2O===NH+HCO
D.④中:NH+OH-===H2O+NH3↑
解析:选C。①中实验室用大理石和稀盐酸制备CO2,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O,A正确;②中用饱和NaHCO3溶液吸收挥发出的HCl,离子方程式为H++HCO===H2O+CO2↑,B正确;③中侯氏制碱法制备NaHCO3,往饱和NaCl溶液中依次通入NH3和足量的CO2,从而析出溶解度相对较小的NaHCO3,离子方程式为Na++NH3+CO2+H2O===NH+NaHCO3↓,C错误;④中用NH4Cl浓溶液和NaOH固体制备NH3,离子方程式为NH+OH-===H2O+NH3↑,D正确。
4.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
解析:选D。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,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,气体X为CO2,故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,故B正确;悬浊液a经过操作b得到滤渣和滤液,说明操作b为过滤,故C正确;悬浊液a中的不溶物主要是碳酸氢钠晶体,故D错误。
5.我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质,利用CO2+NH3+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图:
则下列叙述错误的是( )
A.气体A是NH3,气体B是CO2
B.把纯碱及第Ⅲ步得到的晶体与某些固体酸性物质(如酒石酸)混合可制得发酵粉
C.纯碱可广泛地用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中
D.第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶
答案:D
6.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
纯碱可用于治疗胃酸过多
纯碱可与盐酸反应
Ⅰ对,Ⅱ对,有
B
可将气体通入饱和Na2CO3溶液除去CO2中的少量HCl杂质
Na2CO3可与HCl反应
Ⅰ对,Ⅱ错,无
C
Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3杂质,可加入适量NaOH除去
NaHCO3可与NaOH反应生成Na2CO3
Ⅰ对,Ⅱ对,有
D
向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体,有白色晶体析出
NaHCO3难溶于水
Ⅰ对,Ⅱ对,有
解析:选C。碳酸钠能够与盐酸反应,但是碳酸钠碱性较强,具有腐蚀性,不能用于治疗胃酸过多,所以陈述Ⅰ错误,故A错误;Na2CO3可与HCl反应,但CO2也可以和Na2CO3反应,所以不能用饱和Na2CO3溶液除去CO2中少量的HCl杂质,故陈述Ⅰ错误,故B错误;NaHCO3可与NaOH反应生成Na2CO3和H2O,可用适量的NaOH溶液除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3杂质,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ都对,故C正确;向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体,可发生反应:Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,由于相同温度下,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度,所以有NaHCO3晶体析出,陈述Ⅰ对,陈述Ⅱ错误,故D错误。
7.(双选)(2025·福建龙岩三模)已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种,化学兴趣小组利用下述装置探究该膨松剂的组成。实验现象有:①打开K1关闭K2,A中有白色沉淀产生;②关闭K1打开K2,C中溶液变红。以下说法正确的是( )
A.装置B中盛放的试剂为碱石灰
B.撤去装置B,A、C中现象不改变
C.利用该装置进行实验无法确定膨松剂的组成
D.依据现象①②不能推测膨松剂同时含有两种组分
解析:选AD。关闭K1打开K2,C中溶液变红,检验有氨气放出,则B的作用是吸收二氧化碳,装置B中盛放试剂为碱石灰,A正确; 撤去装置B,A中现象不改变,C中吸收氨气和二氧化碳,若二氧化碳过量,则溶液可能显酸性,溶液不变红,B错误;利用该装置进行实验,C中溶液变红,说明含有碳酸氢铵,若反应结束,玻璃管内无固体残留,说明不含碳酸氢钠,若有固体残留,说明含有碳酸氢钠,C错误; 碳酸氢钠、碳酸氢铵加热都能放出二氧化碳,依据现象①②不能推测膨松剂中含有碳酸氢钠,D正确。
8.将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1的稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析:选C。n(NaOH)==0.01 mol,n(Na2CO3)==0.01 mol,当向混合溶液中滴加盐酸时,先后发生的反应为①NaOH+HCl===NaCl+H2O,②Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,③NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,利用物质的量的关系并结合图像分析,①②③消耗的盐酸体积均为=0.1 L,①②反应无二氧化碳气体生成,③反应产生二氧化碳气体。
9.(2025·福建莆田二模)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种白色固体,具有碳酸钠和过氧化氢的性质,可用于杀菌消毒等。实验室中用如下方法合成过碳酸钠晶体。
下列说法错误的是( )
A.采用冰水浴控制三颈烧瓶中反应的温度
B.操作①使用的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒
C.过碳酸钠晶体内Na2CO3与H2O2以氢键结合
D.操作③可用加热法干燥
解析:选D。为防止制备过程中过碳酸钠发生分解,三颈烧瓶中反应温度低于5 ℃,因此实验室制备过碳酸钠时可采用冰水浴控制反应温度,A正确;操作①是过滤,分离固体和液体,使用的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒,B正确;过碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的性质,晶体内Na2CO3与H2O2以氢键结合,C正确;过碳酸钠具有过氧化氢的性质,则受热易分解,操作③用加热法干燥会造成过碳酸钠分解,D错误。
10.下图为钠元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法不正确的是( )
A.氢氧化钠溶液可以与过量二氧化碳反应实现转化关系①
B.Na2O2发生④⑤的转化均有O2产生
C.向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和⑧生成氯化钠
D.反应②只能通过加热才能实现物质转化
解析:选D。A项,氢氧化钠溶液与过量二氧化碳反应的化学方程式为CO2+NaOH===NaHCO3,可以实现转化关系①,正确;B项,Na2O2与水和二氧化碳反应的化学方程式分别为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,因此④⑤的转化均有O2产生,正确;C项,碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3和反应⑧NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,都生成氯化钠,正确;D项,反应②也可加入氢氧化钠溶液实现物质转化,NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,错误。
二、非选择题
11.Na2CO3和NaHCO3是厨房中常见的两种盐,可用化学性质的差异进行鉴别。回答下列问题:
(1)与酸反应的差异。甲组进行了如下4组实验。
其中实验________和________(填序号)可以鉴别Na2CO3和NaHCO3,实验现象分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)热稳定性差异。乙组设计如下装置进行实验(加热及夹持装置省略)。
①将分别装有Na2CO3和NaHCO3的试管同时放入甘油浴中加热(甘油沸点为290 ℃),目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物,a、b试管中的实验现象分别为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③b试管中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与盐溶液反应的差异。丙组设计如下实验,探究Na2CO3和NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的差异。
实验组号
反应物
现象
物质
浓度/(mol·L-1)
CaCl2浓度/(mol·L-1)
是否有沉淀(室温)
气泡情况
室温
60 ℃水浴
A
NaHCO3
0.05
0.05
有少量白色沉淀
无
无
B
Na2CO3
0.05
0.05
有较多白色沉淀
无
无
C
NaHCO3
0.5
0.5
有大量白色沉淀
无
有明显气泡
D
Na2CO3
0.5
0.5
有大量白色沉淀
无
无
①丙组由此得出“能用CaCl2鉴别同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液”的结论,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②请写出C组中60 ℃时,NaHCO3与CaCl2溶液反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(2)②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物,碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳气体、水和碳酸钠,二氧化碳气体与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠晶体。(3)②C组中60 ℃时,NaHCO3与CaCl2溶液反应能产生气泡,根据质量守恒说明气泡是二氧化碳气体,其离子方程式为2HCO+Ca2+CaCO3↓+CO2↑+H2O。
答案:(1)① ② 向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸,开始无现象,后来产生气泡;向碳酸氢钠溶液中逐滴加入盐酸,开始就有气泡产生
(2)①提供较高温度,便于盐分解 ②开始有少量气泡产生,后来无现象 有气泡生成,后有晶体析出 ③CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3↓
(3)①在溶液浓度较稀时,与CaCl2反应产生较多沉淀的是Na2CO3,产生少量沉淀的是NaHCO3
②2HCO+Ca2+CaCO3↓+CO2↑+H2O
12.(2025·江西赣州二模)2Na2CO3·3H2O2(过碳酸钠)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧化系漂白剂,是碳酸钠和过氧化氢形成的不稳定加合物,易溶于水,难溶于乙醇。制备相关资料如下。
制备装置:如图所示。
制备步骤:
ⅰ.按图组装仪器,控制实验温度不超过15 ℃;
ⅱ.往A中加入25 mL的过氧化氢(质量分数为30%)、硫酸镁和硅酸钠各0.1 g,控温搅拌至所有试剂完全溶解;
ⅲ.冷却至一定温度,加入100 mL饱和碳酸钠溶液,搅拌反应30 min,静置结晶;
ⅳ.利用真空泵抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤2~3次,通风橱风干得到产品过碳酸钠,滤液回收利用。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为____________。
(2)制备过程中,为了避免温度升高,导致产率下降,“加入100 mL饱和碳酸钠溶液”的正确方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤ⅳ用无水乙醇洗涤的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)下列有关过碳酸钠的说法错误的是________________________________________________________________________。
A.过碳酸钠是一种混合物
B.过碳酸钠既具有碳酸钠的性质,又具有双氧水的性质
C.往酸性高锰酸钾溶液中加入足量过碳酸钠,溶液褪成无色
D.过碳酸钠既可用作绿色漂白剂也可用作鱼塘供氧剂
(5)采用下列装置验证过碳酸钠中碳酸钠和过氧化氢的物质的量之比是2∶3(不考虑过碳酸钠含有杂质)。
①装置Ⅱ中的试剂为____________。
②装置接口的连接顺序为____________(用ABCDE字母表示)。
③若实验操作准确,则装置Ⅲ理论上应增重______g。
解析:三颈烧瓶中碳酸钠和过氧化氢发生反应2Na2CO3(aq)+3H2O2(aq)⇌2Na2CO3·3H2O2(s),反应生成的过碳酸钠通过过滤、洗涤、干燥得到目标产物。
(2)过氧化氢不稳定,受热易分解,过碳酸钠也为不稳定加合物,为了避免温度升高,导致产率下降,“加入100 mL饱和碳酸钠溶液”的正确方法是缓慢分批加入,并不断搅拌。
(4)A.过碳酸钠为一种物质,属于纯净物,错误;B.过碳酸钠是碳酸钠和过氧化氢形成的不稳定加合物,其既具有碳酸钠的性质,又具有双氧水的性质,正确;C.酸性高锰酸钾具有强氧化性,往酸性高锰酸钾溶液中加入足量过碳酸钠,高锰酸钾溶液会和过碳酸钠中的过氧化氢反应使得溶液褪成无色,正确;D.过氧化氢具有强氧化性,可用作绿色漂白剂,过氧化氢分解生成氧气,能做供氧剂,故过碳酸钠既可用作绿色漂白剂也可用作鱼塘供氧剂,正确。
(5)首先向装置通入经过Ⅴ中氢氧化钠处理过的空气,排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验,Ⅰ中过碳酸钠和稀硫酸反应生成二氧化碳气体,经过Ⅱ干燥后,二氧化碳在Ⅲ中被碱石灰吸收,装置Ⅳ能防止空气中的二氧化碳、水进入Ⅲ中干扰实验结果。
①由分析可知,装置Ⅱ中的试剂为浓H2SO4。
②由分析可知,装置接口的连接顺序为EABCD。
③根据碳元素守恒,3.14 g过碳酸钠生成二氧化碳的质量为×2×44 g/mol=0.88 g,若实验操作准确,则装置Ⅲ理论上应增重0.88 g。
答案:(1)三颈烧瓶
(2)缓慢分批加入,并不断搅拌
(3)洗去水分,减少过碳酸钠溶解,利于干燥 (4)A
(5)①浓H2SO4 ②EABCD ③0.88
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