大单元二 第四章 第12讲 钠及其重要化合物的转化（教师用书word）-【步步高】2025年高考化学大一轮复习讲义（人教版 浙江专用）

第12讲　钠及其重要化合物的转化 [复习目标]　1.熟练掌握钠及其重要化合物转化的化学方程式。2.能根据钠及其化合物的性质分析实验室、生产、生活中的相关问题。 重要方程式书写再落实 (1)Na2O2吸收水和二氧化碳的化学方程式分别为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2 ↑， 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 (2)以海水中的氯化钠为原料分别制取金属钠、烧碱、纯碱的化学方程式： ①制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； ②现代工业制烧碱：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； ③制取纯碱：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O ＋CO2↑。 (3)烧碱溶液中通入CO2的离子方程式： ①CO2少量：2OH－＋CO2===CO＋H2O； ②CO2过量：OH－＋CO2===HCO。 (4)饱和碳酸钠溶液中通入CO2的离子方程式：2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。 一、有关钠及其化合物的性质 1．(2023·宁波高三期中)下列关于Na2CO3和NaHCO3的性质说法错误的是(　　) A．相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3 B．与同浓度盐酸反应产生气体的剧烈程度：NaHCO3＞Na2CO3 C．等物质的量的两种固体与足量盐酸反应产生CO2的物质的量相同 D．同温下，相同物质的量浓度的溶液碱性强弱：NaHCO3＞Na2CO3 答案　D 解析　碳酸氢钠与盐酸直接反应生成二氧化碳，碳酸钠先与盐酸反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸反应生成二氧化碳，B项正确；碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子，D项错误。 2．一定量Na2O2和NaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热，充分反应后，排出气体物质，再冷却，对残留的固体物质进行分析，下表中不正确的是(　　) 选项 Na2O2/mol NaHCO3/mol 残留的固体物质 A 1 2 Na2CO3 B 1.5 2 Na2O2、Na2CO3 C 2 1 Na2O2、NaOH、Na2CO3 D 2 2 NaOH、Na2CO3 答案　B 解析　该过程发生的反应为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，2Na2O2＋2CO2=== 2Na2CO3＋O2，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。以A项为例，分析如下，2 mol NaHCO3固体反应生成了1 mol水和1 mol二氧化碳，所生成的二氧化碳刚好与过氧化钠反应，而过氧化钠不与水反应，所以残留的固体物质是Na2CO3 ；B、C、D项以此分析。 3．[2022·天津，13(1)(2)(4)(6)]金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： (1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为________________________________。 (2)NaCl熔点为800.8 ℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下： 2NaCl(l)2Na(l)＋Cl2(g) 加入CaCl2的目的是_______________________________________________________。 (4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过_______________、__________(填序号)。 a．浓硫酸 b．饱和食盐水 c．NaOH溶液 d．KMnO4溶液 (6)天然碱的主要成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O,1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O经充分加热得到Na2CO3的质量为__________ g。 答案　(1)　(2)作助熔剂，降低NaCl的熔点，节省能耗　(4)c　a　(6)159 二、Na2CO3的制备——侯氏制碱法 4．[2021·河北，14(1)(2)(3)(4)]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)。 (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： 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　(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＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓　(4)②冷却结晶　过滤 解析　(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，所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh。(4)②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出，氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大，而氯化钠的溶解度随着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，需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 课时精练 1．以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。 下列分析不正确的是(　　) A．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质 B．反应④说明NaHCO3的热稳定性强于Na2CO3 C．反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给 D．上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应 答案　B 解析　二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质，故A正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3，故B错误；过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，可用于潜水艇中氧气的供给，故C正确；④是分解反应，①是化合反应，②是置换反应，故D正确。 2．(2024·温州高三期中)下列离子方程式正确的是(　　) A．碳酸钠溶液与盐酸：CO＋2HCl===H2O＋CO2↑＋2Cl－ B．氯气用NaOH溶液吸收：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O C．钠投入水中：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑ D．过氧化钠与水反应：2O＋2H2O===4OH－＋O2↑ 答案　B 解析　盐酸应拆成离子的形式，A项错误；电荷不守恒，C项错误；过氧化钠不能拆开，D项错误。 3．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是(　　) 选项 实验方法 实验方案 测量数据 A 滴定法 将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积 B 量气法 将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增加的质量 C 重量法 将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸 减少的质量 D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排出水的体积 答案　A 解析　用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法且碱石灰吸收的是CO2和H2O，无法计算，B项错误；因盐酸的质量未知，且CO2挥发带出水蒸气，无法通过重量法测量Na2CO3的质量，C项错误；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。 4．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。 5．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　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。 6．(2024·温州高三期中)在大试管内将足量NaHCO3加热到200 ℃，将产生的混合气体通入盛3.74 g Na2O和Na2O2的密闭容器中，待Na2O和Na2O2全部反应后，得到标准状况下448 mL O2，再将反应后密闭容器内的固体全部溶于水配成200 mL溶液。下列说法正确的是(　　) A．配成的200 mL溶液中c(Na＋)＝0.5 mol·L－1 B．反应过程中总共转移0.08 mol电子 C．在Na2O2与H2O的反应中，Na2O2只作氧化剂 D．Na2O和Na2O2均为碱性氧化物 答案　A 解析　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，得到标准状况下448 mL O2(为0.02 mol)，可知Na2O2的物质的量为0.04 mol，质量为3.12 g，其反应转化的钠离子的物质的量为0.08 mol；Na2O和Na2O2的总质量为3.74 g，Na2O的质量为3.74 g－3.12 g＝0.62 g，物质的量为0.01 mol，其反应生成钠离子的物质的量为0.02 mol，两者生成的钠离子总物质的量为0.10 mol，配成的200 mL溶液中c(Na＋)＝0.5 mol·L－1，A项正确。 7．实验室可通过沉淀重量法测定样品纯度，按如图装置测定纯碱(含少量NaCl)的纯度，下列说法正确的是(　　) A．装置A中试剂应为浓硫酸，C中试剂应为BaCl2溶液 B．在B、C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置，以除去氯化氢气体 C．只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，就可以确定碳酸钠的质量分数 D．反应结束后，需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量 答案　D 解析　为了防止空气中的二氧化碳对实验的影响，需先通过装置A吸收空气中的二氧化碳，则装置A中的试剂为 NaOH溶液，C中的试剂应能与二氧化碳反应生成沉淀，应为Ba(OH)2溶液，故A错误；若B、C之间添加饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，挥发出的HCl气体会和NaHCO3反应生成CO2气体，对测定纯碱纯度会有影响，故B错误；盐酸易挥发，B中可能有HCl、H2O进入C中，不能通过测定C的质量差来确定CO2的质量，应通过测量C中产生的沉淀质量来确定碳酸钠的质量分数，故C错误；沉淀表面可能附着少量水分和溶于水的杂质，应经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量，故D正确。 8．某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验，流程如图。下列说法正确的是(　　) A．该流程中可循环利用的物质只有CO2 B．生成NaHCO3的离子方程式为Na＋＋NH3·H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH C．获得纯净NH4Cl晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 D．用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO3 答案　B 解析　流程中可以循环利用的物质有二氧化碳和氯化钠溶液，故A 错误；由溶解度图像可知，氯化铵溶解度随温度升高而增大，因此从溶液中得到氯化铵固体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故C错误；NaHCO3和Na2CO3与澄清石灰水反应都生成白色沉淀，不能用澄清石灰水鉴别两种物质，故D错误。 9．将NaHCO3和Na2O2的固体混合物x g在密闭容器中加热至250 ℃，充分反应后排出气体。将反应后的固体溶于水无气体放出，再逐滴加入盐酸，产生气体(标准状况)与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．HCl的浓度为0.2 mol·L－1 B．反应后固体的成分为NaOH与Na2CO3 C．密闭容器中排出气体的成分为O2和H2O D．x的数值为6.09 答案　D 解析　由175 mL到275 mL是盐酸与碳酸氢钠反应，则n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝n(CO2)＝0.02 mol，根据关系式NaHCO3～HCl可得，c(HCl)＝＝0.2 mol·L－1，A正确；由图像可知，因为175＞275－175，所以固体混合物为NaOH、Na2CO3，B正确；分析可知，反应后的固体中n(Na2CO3)∶n(NaOH)＝4∶3，再根据反应后固体溶于水无气体放出，则发生反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，密闭容器中排出气体的成分为O2和H2O，C正确；根据碳原子守恒可知，n(NaHCO3)＝n(CO2) ＝0.02 mol，盐酸体积为275 mL时溶质是单一的氯化钠，根据钠原子守恒可知n(Na2O2)＝＝0.017 5 mol，固体的质量为(0.02×84) g＋(0.017 5×78) g＝3.045 g，故x＝3.045，D错误。 10．某化学实验小组探究Na2CO3和NaHCO3与碱的反应，实验过程及结果如下。 实验装置 试剂X 实验结果 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ①Ⅱ、Ⅲ均产生白色沉淀 ②烧杯中溶液pH变化如下： 蒸馏水 0.05 mol·L－1 Na2CO3溶液 0.05 mol·L－1 NaHCO3溶液 已知：pH越大，c(OH－)越大，溶液碱性越强。 下列说法不正确的是(　　) A．Ⅰ是空白实验，排除因体积变化对Ⅱ、Ⅲ溶液pH的影响 B．Ⅱ和Ⅰ的pH曲线基本重合，说明CO与OH－不反应，Ⅱ中发生反应：CO＋Ca2＋===CaCO3↓ C．Ⅲ比Ⅱ的pH曲线降低，说明HCO与OH－反应，Ⅲ中初期发生反应：HCO＋OH－＋ Ca2＋===CaCO3↓＋H2O D．Ⅲ中石灰水恰好完全反应时，溶液pH＝7 答案　D 解析　Ⅱ和Ⅰ的pH曲线基本重合，说明加入的碳酸根离子只与石灰水中的钙离子反应，不与氢氧根离子反应，反应的离子方程式为CO＋Ca2＋===CaCO3↓，故B正确；Ⅲ的pH曲线逐渐降低，说明反应开始时，少量的碳酸氢钠与石灰水反应生成碳酸钙沉淀、氢氧化钠和水，反应的离子方程式为HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O，故C正确；石灰水恰好完全反应时，碳酸氢钠与石灰水反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，故D错误。 11．如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。 (1)实验时向饱和食盐水中通入CO2、NH3的先后顺序是____________________。 (2)a通入__________，b通入__________，简述理由：_____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉，作用是______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)先通入NH3，然后通入CO2　(2)NH3　CO2　由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，为防止倒吸，通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，为增加二氧化碳的吸收率，通入CO2的导气管的末端应插入液面以下　(3)吸收氨气尾气，防止污染空气 12．(2024·宁波高三期中)A、B、C、D、X是中学常见的无机物，存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。 (1)若A为黄绿色气体单质，D为造成“温室效应”的气体之一，则B的化学式为____________ ________________________________________________________________________。 (2)若A为淡黄色粉末，若X为铁粉，铁粉在C中燃烧，其产物D为________(填化学式)。 (3)若A为金属单质，C俗称烧碱。A与H2O反应的离子方程式为_____________________ ________________________________________________________________________。 (4)若A为CaH2(其中氢元素为－1价，CaH2常用作还原剂、生氢剂)，C到D为工业生产漂白粉的反应原理。写出漂白粉的有效成分：________(填化学式)；A与H2O反应化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)HClO　(2)Fe3O4　(3)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑　(4)Ca(ClO)2　CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑ 13．如图是工业生产纯碱的工艺流程示意图。 已知：粗盐水中含有MgCl2、CaCl2。 完成下列填空： (1)粗盐水加入沉淀剂NaOH、Na2CO3分别除去MgCl2、CaCl2，固体C为________，书写其中一个反应的化学方程式：_______________________________________________________。 (2)在工业生产纯碱工艺流程中，先“氨化”后“碳酸化”的目的是__________________，“碳酸化”时，NaCl、NH3、CO2和H2O相互作用析出NaHCO3，写出该反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)“碳酸化”后过滤获得的NH4Cl可用作________肥，也可先________(填“加热”或“冷却”)NH4Cl溶液，再加入石灰水以循环使用的物质是___________________________。 (4)“煅烧”时，NaHCO3分解生成的气体D是______________________________，若将气体D直接排入空气，不合理的理由是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)鉴别产品纯碱中是否含有碳酸氢钠的方法是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Mg(OH)2和CaCO3　2NaOH＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋2NaCl(或Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl)　(2)有利于溶液吸收CO2气体　NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　(3)氮　加热　NH3　(4)CO2　可循环利用，降低生产成本，同时也能保护环境(答案合理即可)　(5)取样，加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察溶液是否变浑浊 14．某化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。回答下列问题： (1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。实验时稀硫酸与样品中的________(填“Na2CO3”或“NaCl”)发生反应，仪器b的名称是________，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品(m g)和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。 ①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，向仪器b中注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若仪器b下端玻璃管中的________________，则装置气密性良好。 ②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的_______________(填“体积”或“质量”)。 (3)丙同学用下图所示方法和步骤进行实验。 ①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。 ②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为____________________________________。 答案　(1)Na2CO3　分液漏斗　除去CO2中的水蒸气　(2)①液面上升　②体积　(3)①过滤　称量　②×100% 解析　(2)①将针筒活塞向内推压，增大了容器中的压强，若仪器b下端玻璃管中的液面上升，则装置气密性良好。②CO2是气体，故能直接测得的数据是CO2的体积。(3)根据Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH，n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝ mol，所以Na2CO3的质量分数为×100%。 学科网（北京）股份有限公司 $