第11讲 碳酸钠与碳酸氢钠的工业制备 碱金属-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦碳酸钠、碳酸氢钠、侯氏制碱法及碱金属、焰色试验等核心考点，依据高考评价体系梳理了性质对比、实验探究、工业流程等考查维度，通过三年高考分析明确“侯氏制碱法原理”“Na₂CO₃与NaHCO₃转化”等高频考点权重，归纳出性质辨析、实验设计等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题集训+素养提升”策略，如结合2025年江西卷侯氏制碱法流程题，运用科学思维分析反应原理，通过“三种鉴别方法”“焰色试验四步操作”等突破考点，培养科学探究与实践能力。设易错警示和答题模板，助力学生掌握得分技巧，教师可据此高效规划复习，提升备考质量。

第11讲　碳酸钠与碳酸氢钠的工业制备　碱金属 课标 指引 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产生活中的应用。 2.碳酸钠与碳酸氢钠性质的比较(实验及探究活动)。 3.以碱金属为例,了解同主族元素性质的递变规律。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 应用性:紧密联系实际应用,NaHCO3作膨松剂,Na2CO3去油污,侯氏制碱法(制备原理及流程)。 综合性:跨模块融合命题,与盐类水解、沉淀溶解平衡、中和滴定法关联。 2.命题趋势:命题呈现“基础性→综合性→应用性”的梯度,注重性质对比、实验探究与跨模块融合,尤其关注电池材料和工业流程等新兴方向。 考点一　碳酸钠和碳酸氢钠 必备知识•梳理 一、碳酸钠和碳酸氢钠 1.物理性质和用途 物质 Na2CO3 NaHCO3 俗名 __________、苏打   __________ 溶解性 易溶于水 能溶于水(溶解度比Na2CO3的__________)  用途 重要的化工原料 焙制糕点、治疗__________过多等  纯碱 小苏打 小 胃酸 2.化学性质 物质 碳酸钠 (Na2CO3,白色粉末) 碳酸氢钠 (NaHCO3,白色晶体) 水解反应 二者均为强碱弱酸盐,水解使溶液呈__________性,相同物质的量浓度时(同温度下),Na2CO3溶液的碱性______ NaHCO3溶液的碱性  与盐酸 反应 C+2H+══CO2↑+H2O HC+H+══CO2↑+H2O 与相同浓度的盐酸反应产生CO2的速率: NaHCO3_____Na2CO3  与Ca(OH)2 溶液反应 (写出离 子方程式) Ca2++C══CaCO3↓ Ca(OH)2少量: __________________________;  Ca(OH)2过量: ___________________________ 碱 > > Ca2++2OH-+2HC══CaCO3↓+2H2O+C Ca2++OH-+HC══CaCO3↓+H2O 3.Na2CO3和NaHCO3的相互转化 Na2CO3 NaHCO3 教材链接 选择合适的试剂(或方法)除去括号内的杂质,并写出相应的化学方程式。 (1)Na2CO3固体(NaHCO3):_____________________, _____________________________________。  (2)Na2CO3溶液(NaHCO3): _____________________, _____________________________________。  (3)NaHCO3溶液(Na2CO3): _____________________, _____________________________________。  充分加热 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 适量NaOH溶液 NaHCO3+NaOH══Na2CO3+H2O 通入足量CO2 Na2CO3+CO2+H2O══2NaHCO3 二、侯氏制碱法(联合制碱法) 1.工艺流程 主产物:碳酸钠(纯碱);副产物:氯化铵(化肥)。 2.四个高频考点 考点1.反应原理(写出化学方程式) (1)生成NaHCO3的反应: _______________________________________。  (2)生成Na2CO3的反应: _____________________________________。  考点2.操作顺序(先通入NH3,后通入CO2) 原因:①NH3的溶解度大,形成碱性溶液有利于吸收CO2;②若先通CO2,生成的H2CO3浓度低,反应速率慢。 NH3+NaCl+CO2+H2O══NaHCO3↓+NH4Cl　 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 考点3.循环利用 CO2:煅烧NaHCO3产生的CO2返回“碳酸化”步骤。 NH3:母液析出NH4Cl后剩余的N转化为NH3回收[加Ca(OH)2,加热]。 考点4.副产物NH4Cl的析出 方法:向母液中加入磨细的NaCl固体,降温至10 ℃以下。 原理:Cl-浓度增大,降低NH4Cl的溶解度(同离子效应)。 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·甘肃卷)NaHCO3具有热分解性,故可用作餐具洗涤剂。(　　) (2)(2025·江苏卷)向饱和氨盐水中通入过量CO2:NaCl+NH3+CO2+H2O══NaHCO3↓+NH4Cl。(　　) (3)(2025·陕晋青宁卷)泡沫灭火器反应原理:6NaHCO3+Al2(SO4)3══3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑。(　　) (4)(2025·全国卷)小苏打遇酸能产生气体,可用作食品膨松剂。(　　) (5)(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。(　　) (6)(2025·江西卷)比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性实验,应束好长发、系紧宽松衣物。(　　) × √ √ √ × √ 关键能力•提升 命题角度1　Na2CO3和NaHCO3的性质及转化 1.(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 D 解析:Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、Na+、C、HC,A正确;NaHCO3与NaOH溶液会发生反应: NaOH+NaHCO3══Na2CO3+H2O,B正确;NaHCO3受热易分解,可转化为Na2CO3,而Na2CO3热稳定性较强,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。 2.(2025·湖南长郡中学模拟)某课外小组的同学为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如下几种实验方法。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,产生气体速率大的是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 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,说明产生气体速率大的是碳酸氢钠,A正确;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时,碳酸氢钠产生的二氧化碳量多,故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠,B错误;碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,而碳酸钠稳定受热后不分解,C正确;碳酸钠受热后不分解,碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳,能使澄清石灰水变浑浊,故可以用来鉴别两者,D正确。 命题角度2　实验探究侯氏制碱法的原理 3.(2025·江西卷)一种以HxRuO2为催化剂,捕捉CO2制备NaHCO3的流程为: 下列说法正确的是(　　) A.氢气的作用是还原CO2 B.反应中有NH4HCO3生成 C.“产物分离”方法为过滤 D.温度升高,NaHCO3的产率增大 B 解析:CO2中C为+4价,NaHCO3中C也为+4价,CO2未被还原;N中N从+5价降至-3价,H2还原的是N,A错误;反应生成的NH3极易溶于水,在“产物分离”之前会和CO2、H2O反应生成NH4HCO3,B正确;“产物分离”得到固体和馏分,馏分为NH3,该方法应该是蒸馏,C错误;NaHCO3受热易分解,温度升高会导致其分解,产率减小,D错误。 4.(2025·四川成都七中模拟)某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备NaHCO3,部分实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.实验过程中向启普发生器中添加液体时,可以取下Ⅰ处胶塞加入 B.所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO3、饱和食盐水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸馏水 C.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ D.反应结束后,试剂d换为冰水,可以促进NaHCO3晶体的析出 D 解析:试剂a为稀盐酸,试剂b为碳酸钙,用于制取二氧化碳,试剂c为饱和碳酸氢钠溶液,用于除去二氧化碳中的HCl,然后将二氧化碳通入氨化的饱和食盐水中,反应生成碳酸氢钠,过量的氨气用水或硫酸吸收,且要防止倒吸。实验过程中向启普发生器中添加液体时,应从球形漏斗加入,A错误;制备CO2应使用稀盐酸,生成的CO2无需干燥,NH4Cl和Ca(OH)2用于制取NH3,尾气中含有NH3,可用稀硫酸或水吸收,B错误;CO2在水中溶解度小,开始实验时应先打开活塞Ⅲ,通入NH3营造碱性环境,增大CO2的溶解度,再打开活塞Ⅱ,通入CO2,C错误;反应结束后将锥形瓶放入冰水浴中可以降低NaHCO3的溶解度,促进NaHCO3晶体的析出,D正确。 考点二　碱金属和焰色试验 必备知识•梳理 1.碱金属 (1)碱金属元素 碱金属是位于元素周期表第ⅠA族的金属元素,目前有__________、__________、__________、__________、铯(Cs)、钫(Fr)六种,价层电子排布式为__________,属于__________区元素,均具有较强的金属性。  (2)碱金属原子的结构 规律 相似性 递变性 原子结构 最外层均有_______个电子  随核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐_________,原子半径逐渐_________ 锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) ns1 s 1 增多 增大 2.碱金属单质的物理性质 颜色 __________色金属(Cs略带金属光泽)  硬度、延展性 都比较柔软,有延展性 密度 密度都比较小,由Li→Cs密度呈__________趋势,但ρ(K)<ρ(Na)  熔点 熔点都比较低,由Li→Cs熔点逐渐降低,钠的熔点低于100 ℃ 银白 增大 3.碱金属单质的化学性质 4.焰色试验 (1)基本原理(物理变化) 原子外层电子吸收能量,发生跃迁→释放特定波长光→呈现颜色(非化学性质),元素种类决定焰色(与化合物形态无关)。 (2)操作流程 铁丝 盐酸 盐酸 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·重庆卷)进行焰色试验,Na、K火焰都是紫色。(　　) (2)(2025·广东卷)钾和钠的原子结构不同,电子跃迁时能量变化不同,故钾和钠的焰色不同。(　　) (3)(2024·黑吉辽卷)金属K着火,用湿抹布盖灭。(　　) (4)(2023·河北卷)碱金属中Li的熔点最高,原因是碱金属中Li的价电子数最少,金属键最强。(　　) (5)(2023·湖北卷)Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强。 (　　) × √ × × √ 关键能力•提升 命题角度1　碱金属单质及其性质 1.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是 (　　) A.碱石灰有利于NH3逸出 B.锂片必须打磨出新鲜表面 C.干燥管中均可选用P2O5 D.双颈烧瓶中发生的变化是Li+nNH3══Li++[e(NH3)n]- C 解析:本题利用Li和液氨的反应Li+nNH3══Li++[e(NH3)n]-制备[e(NH3)n]-;分析题图实验装置可知,该实验分为两个阶段,第一个阶段为NH3的制备、收集和干燥,第二个阶段为锂与NH3在冷却体系中反应生成Li+和[e(NH3)n]-。 碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水,同时释放大量的热,且吸水过程中CaO与水反应生成OH-、NaOH溶于水电离产生OH-,上述变化均会使平衡N+OH- NH3·H2O NH3↑+H2O右移,有利于NH3逸出,A项正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,不利于Li失电子,所以必须打磨出新鲜表面,B项正确;第一个干燥管的目的是干燥氨,P2O5为酸性干燥剂,能与氨反应,所以第一个干燥管不能选用P2O5,而装置末端的干燥管的作用为吸收过量的氨,同时防止空气中的水等进入装置引起副反应,可选用P2O5,C项错误;双颈烧瓶中发生的变化是Li+nNH3══Li++[e(NH3)n]-,D项正确。 命题角度2　焰色试验的原理及其应用 2.(2026·福建泉州四校联考)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: 下列叙述错误的是(　　) A.实验前先将铂丝用盐酸洗净后,再灼烧至与原来火焰颜色相同后,再蘸取被检验的物质 B.钾的焰色试验是透过蓝色钴玻璃观察火焰为紫色 C.焰色试验是化学反应 D.焰色试验时可用铁丝代替铂丝 C 解析:铂丝灼烧时火焰为无色,盐酸易挥发,实验前先将铂丝用盐酸洗净后,再灼烧至与原来火焰颜色相同后,再蘸取被检验的物质,A正确;酒精灯灯芯火焰为黄色,容易把紫色遮盖住,观察钾元素的焰色时,可透过蓝色钴玻璃观察火焰为紫色,B正确;焰色试验是利用金属原子核外电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放的能量,该过程为物理过程,C错误;铁丝在灼烧时火焰为无色,焰色试验时可用铁丝代替铂丝,D正确。 能力提升 题组1　教材习题改编 1.(必修第一册·P43,T6改编)某小组同学探究Na2CO3的性质,实验步骤如下: ①向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加澄清石灰水; ②向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加CaCl2溶液; ③向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加稀盐酸。 下列有关说法不正确的是(　　) A.实验①中生成白色沉淀,溶液的碱性增强 B.实验②中若将Na2CO3溶液滴加到CaCl2溶液中,不会生成白色沉淀 C.实验③中开始无气泡产生,一段时间后产生大量气泡 D.实验③中若将Na2CO3溶液滴加到稀盐酸中,产生现象不同 B 解析:实验①中发生反应:Na2CO3+Ca(OH)2══CaCO3↓+2NaOH,反应生成NaOH,溶液的碱性增强,A正确;实验②中若将Na2CO3溶液滴加到CaCl2溶液中,也会生成白色沉淀,B错误;实验③中依次发生反应: C+H+══HC、HC+H+══CO2↑+H2O,故开始无气泡产生,一段时间后产生大量气泡,C正确;实验③中若将Na2CO3溶液滴加到稀盐酸中,发生反应:Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+H2O,立即产生大量气泡,现象不同, D正确。 2.(必修第一册·P43,T5改编)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,固体质量减少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、干燥,得到b g固体 D.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体直接用碱石灰吸收,质量增加b g D 解析:NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,固体质量减少b g,可知m(CO2)+m(H2O)=b g,结合方程式可求出m(NaHCO3),从而求出Na2CO3的质量分数,A不符合题意;a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到的b g固体是NaCl,m(NaHCO3)+m(Na2CO3)=a g,m(NaCl)=b g,结合反应方程式可求出Na2CO3的质量分数,B不符合题意;混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥,得到的b g固体是BaCO3, m(NaHCO3)+m(Na2CO3)=a g,m(BaCO3)=b g,结合反应方程式可求出Na2CO3的质量分数,C不符合题意;a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出的气体直接用碱石灰吸收,质量增加b g,由于未除去CO2中的水蒸气,不能确定生成的CO2的质量,故不能求出Na2CO3的质量分数,D符合题意。 题组2　高考真题集训 3.(2025·安徽卷节选)侯氏制碱法以NaCl、CO2和NH3为反应物制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法的基础上,以NaCl和NH4HCO3为反应物,在实验室制备纯碱,步骤如下: ①配制饱和食盐水; ②在水浴加热下,将一定量研细的NH4HCO3加入饱和食盐水中,搅拌,使NH4HCO3溶解,静置,析出NaHCO3晶体; ③将NaHCO3晶体减压过滤、煅烧,得到Na2CO3固体。 回答下列问题: (1)步骤②中NH4HCO3需研细后加入,目的是___________________________________________________________。  (2)在实验室使用NH4HCO3代替CO2和NH3制备纯碱,优点是___________________________________________________________。  加快NH4HCO3溶解、加快NH4HCO3与NaCl反应 工艺简单、绿色环保、制备产品的效率较高、原料利用率较高 (3)实验小组使用滴定法测定了产品的成分。滴定过程中溶液的pH随滴加盐酸体积变化的曲线如下图所示。 到达第一个滴定终点B时消耗盐酸V1 mL,到达第二个滴定终点C时又消耗盐酸V2 mL。V1=V2,所得产品的成分为__________(填字母)。  a.Na2CO3 b.NaHCO3 c.Na2CO3和NaHCO3 d.Na2CO3和NaOH a 解析:根据图中的曲线变化可知,到达第一个滴定终点B时,发生的反应为Na2CO3+HCl══NaCl+NaHCO3,消耗盐酸V1 mL;到达第二个滴定终点C时,发生的反应为NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O,又消耗盐酸V2 mL,因为V1=V2,说明产品中不含NaHCO3和NaOH,因此,所得产品的成分为Na2CO3,故选a。 (4)已知常温下Na2CO3和NaHCO3的溶解度分别为30.7 g和10.3 g。向饱和Na2CO3溶液中持续通入CO2气体会产生NaHCO3晶体。实验小组进行相应探究: 实验 操作 现象 a 将CO2匀速通入置于烧杯中的20 mL饱和Na2CO3溶液,持续20 min,消耗600 mL CO2 无明显现象 b 将20 mL饱和Na2CO3溶液注入充满CO2的500 mL矿泉水瓶中,密闭,剧烈摇动矿泉水瓶1~2 min,静置 矿泉水瓶变瘪,3 min后开始有白色晶体析出 ①实验a无明显现象的原因是_________________________________。  ②析出的白色晶体可能同时含有NaHCO3和Na2CO3·10H2O。称取0.42 g晾干后的白色晶体,加热至恒重,将产生的气体依次通过足量的无水CaCl2和NaOH溶液,NaOH溶液增重0.088 g,则白色晶体中NaHCO3的质量分数为____________。  CO2在饱和Na2CO3溶液中的溶解速率小、溶解量小,且两者发生反应的速率也较小,生成的NaHCO3的量较少,NaHCO3在该溶液中没有达到过饱和状态,故不能析出晶体 80% 解析:①实验a无明显现象的原因是:CO2在饱和Na2CO3溶液中的溶解速率小、溶解量小,且两者发生反应的速率也较小,生成的NaHCO3的量较少, NaHCO3在该溶液中没有达到过饱和状态,故不能析出晶体。②析出的白色晶体可能同时含有NaHCO3和Na2CO3·10H2O。称取0.42 g晾干后的白色晶体,加热至恒重,将产生的气体依次通过足量的无水CaCl2和NaOH溶液。NaHCO3受热分解生成的气体中有H2O和CO2,而Na2CO3·10H2O分解产生的气体中只有H2O,无水CaCl2可以吸收分解产生的H2O,NaOH溶液可以吸收分解产生的CO2;NaOH溶液增重0.088 g,则分解产生的CO2的质量为0.088 g,其物质的量为=0.002 mol,由分解反应可知,NaHCO3的物质的量为0.004 mol,则白色晶体中NaHCO3的质量为0.004 mol×84 g·mol-1=0.336 g,故其质量分数为×100%=80%。 $