内容正文:
大单元三 第一单元 金属及其化合物
第2讲 碳酸钠和碳酸氢钠
【高考考向预测】
碳酸钠与碳酸氢钠重点考查二者物理性质、热稳定性、与酸/碱/盐的反应差异、相互转化、鉴别除杂及相关图像、定量计算,常结合离子反应、实验探究、化工流程综合考查;近三年选择、实验、计算题均有涉及,考频稳定偏高;预测2027年侧重结合工业制碱、混合体系滴定图像与定量计算,强化反应先后顺序、杂质分离提纯及性质对比探究类设问。
【双基自测●明考向】
1.(25-26高三·全国·一轮复习)侯氏制碱法制取反应原理:。( )
2.(25-26高三·全国·一轮复习)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异。( )
3.(26-27高三·全国·一轮复习)无色的盐酸和碳酸钠溶液可以用互滴法鉴别。( )
4.(26-27高三·全国·一轮复习)向等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中分别滴加等浓度的盐酸,产生气体速率相同。( )
5.(26-27高三·全国·一轮复习)碳酸钠和碳酸氢钠可以相互转化,二者反应互为可逆反应。( )
6.(26-27高三·全国·一轮复习)溶液中加足量溶液:。( )
7.(26-27高三·全国·一轮复习)相同温度下溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:。( )
8.(25-26高一·全国·暑假作业)Na2CO3溶于水放热,NaHCO3溶于水吸热。( )
9.(25-26高二上·全国·随堂练习)反应、互为可逆反应。( )
10.(2023高二下·河北·学业考试)等质量的纯碱和小苏打分别与足量盐酸反应,小苏打生成的CO2质量大。( )
【核心梳理●明考点】
考点一 碳酸钠与碳酸氢钠
1.Na2CO3和NaHCO3的比较(反应用离子方程式表示)
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
物理性质
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
易溶于水,加入少量水时,放出(填“放出”或“吸收”)热量,溶液呈碱性
可溶于水,溶解时,吸收(填“放出”或“吸收”)热量,比Na2CO3的溶解度小,溶液呈碱性
化学性质
稳定性
稳定,但Na2CO3·10H2O易风化
不稳定,受热易分解
与酸液(如盐酸)
反应
CO+H+===HCO(酸少量)
CO+2H+===H2O+CO2↑(酸过量)
HCO+H+===H2O+CO2↑
与碱液(如澄清石灰水)反应
Ca2++CO===CaCO3↓
Ca2++2OH-+2HCO===
CaCO3↓+CO+2H2O(碱不足)
Ca2++1OH-+1HCO===
1CaCO3↓+H2O(碱过量)
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵粉、医药(胃酸中和剂)、灭火器
相互转化
Na2CO3NaHCO3
特别提醒
碳酸氢钠能作胃酸中和剂,碳酸钠不能作胃酸中和剂
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
性质
操作
结论(填化学式)
溶解性
取等质量的两种固体,加入少量(等量)水
溶解量大的是Na2CO3
稳定性
取等质量的两种固体,分别加热
生成能使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3
碱性
取等物质的量的两种固体,加入等体积(足量)水,测定pH
碱性强的是Na2CO3
与酸反应速率
取等体积、等物质的量浓度的两种盐溶液,分别逐滴加入等浓度的盐酸
产生气泡较快的是NaHCO3
注意
①不用Ca(OH)2[或Ba(OH)2]溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为都有白色沉淀生成,现象相同,无法鉴别;
②不用CaCl2(或BaCl2)溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为CaCl2(或BaCl2)溶液与NaHCO3溶液也可能产生白色沉淀
3.鉴别Na2CO3与NaHCO3的常用方法
(1)固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)气体法
(3)测pH法
4.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较
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
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠质量分数测定
1.差量法
(1)核心原理
NaHCO₃受热易分解,Na₂CO₃受热稳定不反应:2NaHCO₃Na₂CO₃ + H₂O↑ + CO₂↑
固体加热后质量减小,减少的质量为生成 H₂O 和 CO₂的总质量,利用固体质量差结合化学方程式计算,求出 NaHCO₃质量,再计算二者质量分数。
(2)定量关系(理论差量)
由方程式可知:2mol NaHCO₃完全分解,固体质量减少:
Δm=M(H₂O)+M (CO₂)=18+44=62g
参与反应的 NaHCO₃总质量:2×84=168g
比例关系:m (NaHCO₃)/Δm 实际 = 168/62
(3)实验步骤
①称量混合物总质量,记为 m 总;
②将固体置于坩埚 / 硬质玻璃管中充分加热至恒重(两次称量质量差小于规定值,保证 NaHCO₃完全分解);
③冷却至室温,称量加热后固体总质量,记为 m 后;
④计算实际质量差:Δm = m 总 - m 后。
(4)计算公式
①碳酸氢钠质量:m (NaHCO₃) = (168/62)・Δm
②碳酸钠质量:m (Na₂CO₃) = m 总 - m (NaHCO₃)
③质量分数:w (NaHCO₃) = [m (NaHCO₃) /m 总]×100%;w (Na₂CO₃) = [m (Na₂CO₃) /m 总]×100%
(5)注意事项(易错点)
①必须加热至恒重,防止 NaHCO₃分解不完全,导致测定结果偏低;
②加热后必须冷却至室温再称量,热固体易吸水、称量误差大;
③全程在干燥环境操作,避免固体吸收空气中水蒸气,干扰质量差。
【例1】 某实验小组用热重法测定碳酸钠与碳酸氢钠混合物的组成,实验方法如下。
(1)加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减小了0.31 g,写出发生反应的化学方程式:
,
则原混合物中碳酸钠的质量分数是 。
(2)某同学设计的实验装置示意图如下:
X为氮气,其作用是 ,
若装置C中碱石灰增重m1 g,则混合样品中碳酸钠的质量分数为 。
2.沉淀法
利用化学反应把C完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中w(Na2CO3)、w(NaHCO3)。
【例2】 某化学小组设计实验方案,测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸氢钠的质量分数。
实验测定方法如下:
(1)①称取碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物9.5 g,溶于水中,配成100 mL溶液,滴加足量沉淀
剂,把溶液中HC完全转化为沉淀,应选用的试剂是 (填字母)。
A.稀CaCl2溶液 B.MgSO4溶液
C.NaCl溶液 D.Ba(OH)2溶液
②过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是
。
③将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为19.7 g。由此可以计算w(NaHCO3)= (结果保留3位有效数字)。
(2)工业生产的纯碱常会含少量NaCl杂质。测定该样品中纯碱的质量分数的实验步骤如下:
①称取样品a g,加水溶解;
②加入足量的BaCl2溶液;
③过滤、 、烘干、冷却、称量、烘干、冷却、 ,最终得到固体b g。样品中纯碱的质量分数为 (用含a、b的代数式表示)。
3.气体法
一般流程:
【例3】 为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数,某同学设计的实验装置示意图如下,请回答:
(1)装置E的作用是 。
(2)实验需要以下步骤:
①称量装置D的质量为304.6 g;
②称取13.7 g样品装入装置B的广口瓶中;
③连接装置,检查装置气密性后加入相应试剂;
④打开弹簧夹,缓缓鼓入一段时间空气;
⑤再次称量装置D的质量为311.2 g;
⑥打开弹簧夹,再次缓缓鼓入一段时间空气;
⑦关闭弹簧夹,滴加稀硫酸使其发生反应,直至不再产生气泡为止。
以上步骤的正确顺序为③→②→ →①→ → →⑤。
(3)步骤⑥的目的是 。
(4)根据相关数据,计算样品中碳酸钠的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
4.滴定法
根据碳酸的差别较大,选用合适的指示剂,确定的滴定终点为HC或H2CO3,根据消耗标准盐酸的体积,计算Na2CO3、NaHCO3、甚至NaOH的物质的量。
【例4】 侯德榜发明了“联合制碱法”,以氯化钠为原料制备碳酸钠时产品中往往含有少量碳酸氢钠、氯化钠等,产品中NaHCO3含量测定过程如下:
①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;
②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶中,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色,且半分钟不恢复红色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;
④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。
回答下列问题:
(1)指示剂M为 ;指示剂N为 ,描述第二滴定终点前后颜色变化: 。
(2)上述测量步骤③过程中,某时刻,滴入盐酸使溶液显中性,则此时溶液中的溶质为 。
(3)产品中NaHCO3的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
(4)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则NaHCO3质量分数的计算结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【真题再现●明考向】
一、单选题
1.(2025·山东·高考真题)下列实验涉及反应的离子方程式书写正确的是
A.用溶液吸收少量
B.用和水制备少量
C.用和浓盐酸制备
D.用稀硝酸溶解少量粉:
2.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①生成的气体,每11.2L(标准状况)含原子的数目为
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为
C.反应③中与足量反应转移电子的数目为
D.溶液中,的数目为
3.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)下列有关反应方程式错误的是
A.泡沫灭火器反应原理:
B.用金属钠除去甲苯中的微量水:
C.用溶液吸收尾气中的
D.氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉:
4.(2024·北京·高考真题)关于和的下列说法中,不正确的是
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
5.(2023·天津·高考真题)下列方法(试剂)中,无法鉴别和两种物质的是
A.焰色试验 B.试纸 C.稀氨水 D.
6.(2023·广东·高考真题)部分含或含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A.可存在c→d→e的转化 B.能与反应生成c的物质只有b
C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基 D.若b能与反应生成,则b中含共价键
7.(2023·北京·高考真题)离子化合物和与水的反应分别为①;②。下列说法正确的是
A.中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.中阴、阳离子个数比为,中阴、阳离子个数比为
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的和的物质的量相同
二、解答题
8.(2025·安徽·高考真题)侯氏制碱法以、和为反应物制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法基础上,以和为反应物,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,加入饱和食盐水中,搅拌,使,溶解,静置,析出晶体;
③将晶体减压过滤、煅烧,得到固体。
回答下列问题:
(1)步骤①中配制饱和食盐水,下列仪器中需要使用的有 (填名称)。
(2)步骤②中需研细后加入,目的是 。
(3)在实验室使用代替和制备纯碱,优点是 。
(4)实验小组使用滴定法测定了产品的成分。滴定过程中溶液的随滴加盐酸体积变化的曲线如下图所示。
i.到达第一个滴定终点B时消耗盐酸,到达第二个滴定终点C时又消耗盐酸。,所得产品的成分为 (填标号)。
a. b. c.和 d.和
ii.到达第一个滴定终点前,某同学滴定速度过快,摇动锥形瓶不均匀,致使滴入盐酸局部过浓。该同学所记录的 (填“>”“<”或“=”)。
(5)已知常温下和的溶解度分别为和。向饱和溶液中持续通入气体会产生晶体。实验小组进行相应探究:
实验
操作
现象
a
将匀速通入置于烧杯中的饱和溶液,持续,消耗
无明显现象
b
将饱和溶液注入充满的矿泉水瓶中,密闭,剧烈摇动矿泉水瓶,静置
矿泉水瓶变瘪,后开始有白色晶体析出
i.实验a无明显现象的原因是 。
ii.析出的白色晶体可能同时含有和。称取晾干后的白色晶体,加热至恒重,将产生的气体依次通过足量的无水和溶液,溶液增重,则白色晶体中的质量分数为 。
【限时训练】
(60分钟)
一、单选题
1.(2022·山东·高考真题)实验室用基准配制标准溶液并标定盐酸浓度,应选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定标准溶液。下列说法错误的是
A.可用量筒量取标准溶液置于锥形瓶中
B.应选用配带塑料塞的容量瓶配制标准溶液
C.应选用烧杯而非称量纸称量固体
D.达到滴定终点时溶液显橙色
2.(2022·浙江·高考真题)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20mL0.4mol·L-1Na2CO3溶液和40mL0.2mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4mol·L-1盐酸滴定,利用pH计和压力传感器检测,得到如图曲线:
下列说法正确的是
A.图中甲、丁线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸
B.当滴加盐酸的体积为V1mL时(a点、b点),所发生的反应用离子方程式表示为:HCO+H+=CO2↑+H2O
C.根据pH—V(HCl)图,滴定分析时,c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+)
3.(2025·江西·高考真题)一种以为催化剂,捕捉制备的流程为:
下列说法正确的是
A.氢气的作用是还原 B.反应中有生成
C.“产物分离”方法为过滤 D.温度升高,的产率增大
4.(2024·北京·高考真题)关于和的下列说法中,不正确的是
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
5.(2026·山东青岛·三模)有关碳酸钠的用途说法错误的是
A.治疗胃酸过多 B.制作食用碱面
C.除去乙酸乙酯中的乙酸 D.制作洗涤剂
6.(2026·浙江温州·二模)下列有关的说法,不正确的是
A.属于强电解质
B.可用于油污的清洗
C.相同条件下,碱性:溶液>溶液
D.氨化的氯化钠饱和溶液中通入过量可析出
7.(2025·安徽·模拟预测)向含、的混合溶液中逐滴加入稀盐酸,生成气体的体积随加入盐酸体积的变化关系如图所示,下列各离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是
A.a点对应的溶液中:
B.b点对应的溶液中:
C.c点对应的溶液中:
D.d点对应的溶液中:
8.(25-26高三下·广东揭阳·阶段检测)某实验小组在实验室模拟“侯氏制碱法”制取,设计装置如图所示。下列说法错误的是
A.X溶液可以为饱和碳酸氢钠溶液,作用是吸收二氧化碳中的氯化氢
B.装置中使用“多孔球泡”可增大的吸收速率
C.该实验可将生石灰换成固体NaOH,碳酸钙换成碳酸钠粉末
D.反应后,锥形瓶内所得体系经过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程可制备
9.(25-26高三·全国·一轮复习)下列实验方案中,不能测定和混合物中质量分数的是
A.取a g混合物充分加热,减重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b g固体
C.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,增重b g
D.取a g混合物与足量溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b g固体
10.(2026·陕西咸阳·二模)CCUS(的捕集、利用与封存)是“十五五”碳达峰决胜期的核心技术抓手。下列灼烧固体并利用产物进行的实验中正确的是
A.灼烧NaHCO3固体
B.滴定未知浓度的Na2CO3溶液
C.利用CO2制备NaHCO3
D.排空气法收集封存CO2
A.A B.B C.C D.D
二、解答题
11.(2026·北京朝阳·一模)纯碱制备方法的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)用离子方程式表示溶液显碱性的原因:______。
(2)自古我国西北盐湖地区就有“夏天晒盐、冬天捞碱”的传统。“冬天捞碱”体现了的溶解度______的特点。
(3)18世纪,用、C、混合加热制得,同时生成CaS和CO。该反应的化学方程式是______。
(4)20世纪初,我国化学工业科学家侯德榜创造性地提出了侯氏制碱法,流程如下。
已知:
盐
NaCl
溶解度/g (20℃,)
35.9
37.2
9.6
①碳酸化”过程中发生主要反应的化学方程式是______。
②在20℃时进行“碳酸化”,结合数据分析优先析出的原因:______。
③母液Ⅰ“吸氨”有利于“盐析”时NaCl溶解,结合方程式解释原因:______。
12.(2025·北京·模拟预测)某兴趣小组根据联合制碱的原理,在实验室中采用和粗盐在特定的浓度和温度条件下进行反应制备少量并检验其纯度。实验过程如下:
①将盛有提纯后溶液的烧杯加热至30-35℃,不断搅拌下将预先研细的一定质量的分5次全部投入溶液中,加完后继续保持该温度搅拌30min,静置,抽滤除去母液,用饱和碳酸氢钠的酒精水()溶液洗涤除去吸附在表面的铵盐和,获得。
②将产品小火烘干后转移到坩埚中,放入高温炉恒温300℃加热30min,停止加热,移入干燥器中保存备用。
③将准确称取自制的产品g置于锥形瓶中,加50蒸馏水溶解后滴加2滴“指示剂1”,用浓度为c的盐酸标准液滴定,边滴加边振荡至终点,读取所消耗的体积为 。
④继续向锥形瓶中加入2滴“指示剂2”,用标准溶液继续滴定,使溶液颜色突变为橙色,将锥形瓶放到石棉网上加热煮沸1~2min,冷水浴冷却后溶液又变为黄色,再继续补滴至溶液变为橙色(30s不褪色)为止,此时为第二个滴定终点,记录整个滴定过程中所消耗的总体积 。
回答下列问题:
(1)粗盐使用前需要除去、、等杂质,下列除杂试剂加入顺序为_______。
a→_______→_______→_______。(填选项即可)
a.溶液 b.稀盐酸 c.溶液 d.溶液
(2)步骤①中温度不能高于35℃的原因是_______。
(3)步骤③中量取10.00的一定浓度的盐酸来配制100盐酸标准溶液需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、_______(从下列图中选择,填选项)。
A. B. C. D.
(4)步骤③中“指示剂1”为_______,在此过程中盐酸一定要逐滴加入并不断振荡,以防止_______。
(5)根据上述数据,样品中的百分含量为_____,的百分含量为_____。
(6)步骤④中达滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则质量分数的计算结果_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
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大单元三 第一单元 金属及其化合物
第2讲 碳酸钠和碳酸氢钠
【高考考向预测】
碳酸钠与碳酸氢钠重点考查二者物理性质、热稳定性、与酸/碱/盐的反应差异、相互转化、鉴别除杂及相关图像、定量计算,常结合离子反应、实验探究、化工流程综合考查;近三年选择、实验、计算题均有涉及,考频稳定偏高;预测2027年侧重结合工业制碱、混合体系滴定图像与定量计算,强化反应先后顺序、杂质分离提纯及性质对比探究类设问。
【双基自测●明考向】
1.(25-26高三·全国·一轮复习)侯氏制碱法制取反应原理:。( )
【答案】正确
【详解】侯氏制碱法的操作逻辑是先向饱和NaCl溶液中通入足量NH3,使溶液呈碱性以提高CO2的吸收量,再通入CO2发生反应,由于相同温度下NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4Cl等溶质,则NaHCO3会以沉淀形式析出,反应方程式为:。
2.(25-26高三·全国·一轮复习)侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异。( )
【答案】正确
【详解】侯氏制碱法的核心反应为:。工艺中先向饱和食盐水中通入氨气使溶液呈碱性,再通入过量生成碳酸氢根。由于相同温度下的溶解度远小于、等其余溶质,因此会优先结晶析出,后续加热分解即可得到纯碱,整个工艺确实应用了不同物质溶解度的差异。
3.(26-27高三·全国·一轮复习)无色的盐酸和碳酸钠溶液可以用互滴法鉴别。( )
【答案】正确
【详解】若将盐酸滴入碳酸钠溶液:初始阶段碳酸根过量,首先发生反应 ,无明显气泡产生;待盐酸滴加过量后,发生反应 ,才出现气泡。
若将碳酸钠溶液滴入盐酸:初始阶段氢离子过量,直接发生反应 ,滴入后立即产生气泡。
二者滴加顺序不同现象明显不同,且均为无色溶液,因此可用互滴法鉴别,题干表述正确。
4.(26-27高三·全国·一轮复习)向等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中分别滴加等浓度的盐酸,产生气体速率相同。( )
【答案】错误
【详解】盐酸与碳酸钠的反应分两步进行:第一步为,待溶液中碳酸根完全转化为碳酸氢根后,才会发生第二步反应,才会产生;而碳酸氢钠溶液中本身存在大量碳酸氢根,滴加等浓度盐酸时直接发生上述第二步反应,立即产生。因此碳酸氢钠溶液产生的速率远快于等浓度的碳酸钠溶液,题干描述不符合反应事实。
5.(26-27高三·全国·一轮复习)碳酸钠和碳酸氢钠可以相互转化,二者反应互为可逆反应。( )
【答案】错误
【详解】碳酸氢钠转化为碳酸钠的反应条件为加热,反应方程式为:;碳酸钠转化为碳酸氢钠的反应可在常温水溶液中通入过量发生,反应式为:,二者反应条件完全不同,不属于可逆反应,因此题干说法错误。
6.(26-27高三·全国·一轮复习)溶液中加足量溶液:。( )
【答案】正确
【详解】本题考查与量有关的离子方程式的书写,采用“少定多变”规则。
1. 明确反应物用量:加入足量的溶液中,NaHCO3为少量,Ba(OH)2为足量,故将少量的计量数定为1,其电离产生1个。
2. 反应过程推导:1个与1个反应生成1个和1个,1个与溶液中的1个结合生成沉淀,剩余的(未参与反应的)和不写入离子方程式。
3. 最终推导得到离子方程式为:,与题中所给离子方程式一致,故该题正确。
7.(26-27高三·全国·一轮复习)相同温度下溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:。( )
【答案】正确
【详解】苏打是,小苏打是,相同温度下的溶解度大于。受热易分解,反应方程式为,而受热难分解,因此热稳定性。
8.(25-26高一·全国·暑假作业)Na2CO3溶于水放热,NaHCO3溶于水吸热。( )
【答案】正确
【详解】溶解因为其水合反应释放的热量大于吸收的能量,故溶于水时放热;而溶解时由于其溶解过程中吸收的热量大于水合时释放的能量,故溶于水时吸热,此说法正确。
9.(25-26高二上·全国·随堂练习)反应、互为可逆反应。( )
【答案】错误
【详解】可逆反应需在同一条件下同时进行。第一个反应需加热分解NaHCO3生成Na2CO3、CO2和H2O,而第二个反应是Na2CO3在常温下与CO2和H2O反应生成NaHCO3。两者反应条件不同(加热与常温),无法互为可逆反应,故答案为:错误。
10.(2023高二下·河北·学业考试)等质量的纯碱和小苏打分别与足量盐酸反应,小苏打生成的CO2质量大。( )
【答案】正确
【详解】纯碱和小苏打与盐酸的反应方程式分别为、,故存在计量关系:,,由于的摩尔质量比小,故等质量的纯碱和小苏打分别与足量盐酸反应,小苏打生成的CO2质量大,上述说法正确。
【核心梳理●明考点】
考点一 碳酸钠与碳酸氢钠
1.Na2CO3和NaHCO3的比较(反应用离子方程式表示)
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
物理性质
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
易溶于水,加入少量水时,放出(填“放出”或“吸收”)热量,溶液呈碱性
可溶于水,溶解时,吸收(填“放出”或“吸收”)热量,比Na2CO3的溶解度小,溶液呈碱性
化学性质
稳定性
稳定,但Na2CO3·10H2O易风化
不稳定,受热易分解
与酸液(如盐酸)
反应
CO+H+===HCO(酸少量)
CO+2H+===H2O+CO2↑(酸过量)
HCO+H+===H2O+CO2↑
与碱液(如澄清石灰水)反应
Ca2++CO===CaCO3↓
Ca2++2OH-+2HCO===
CaCO3↓+CO+2H2O(碱不足)
Ca2++1OH-+1HCO===
1CaCO3↓+H2O(碱过量)
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵粉、医药(胃酸中和剂)、灭火器
相互转化
Na2CO3NaHCO3
特别提醒
碳酸氢钠能作胃酸中和剂,碳酸钠不能作胃酸中和剂
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
性质
操作
结论(填化学式)
溶解性
取等质量的两种固体,加入少量(等量)水
溶解量大的是Na2CO3
稳定性
取等质量的两种固体,分别加热
生成能使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3
碱性
取等物质的量的两种固体,加入等体积(足量)水,测定pH
碱性强的是Na2CO3
与酸反应速率
取等体积、等物质的量浓度的两种盐溶液,分别逐滴加入等浓度的盐酸
产生气泡较快的是NaHCO3
注意
①不用Ca(OH)2[或Ba(OH)2]溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为都有白色沉淀生成,现象相同,无法鉴别;
②不用CaCl2(或BaCl2)溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3,因为CaCl2(或BaCl2)溶液与NaHCO3溶液也可能产生白色沉淀
3.鉴别Na2CO3与NaHCO3的常用方法
(1)固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)气体法
(3)测pH法
4.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较
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
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠质量分数测定
1.差量法
(1)核心原理
NaHCO₃受热易分解,Na₂CO₃受热稳定不反应:2NaHCO₃Na₂CO₃ + H₂O↑ + CO₂↑
固体加热后质量减小,减少的质量为生成 H₂O 和 CO₂的总质量,利用固体质量差结合化学方程式计算,求出 NaHCO₃质量,再计算二者质量分数。
(2)定量关系(理论差量)
由方程式可知:2mol NaHCO₃完全分解,固体质量减少:
Δm=M(H₂O)+M (CO₂)=18+44=62g
参与反应的 NaHCO₃总质量:2×84=168g
比例关系:m (NaHCO₃)/Δm 实际 = 168/62
(3)实验步骤
①称量混合物总质量,记为 m 总;
②将固体置于坩埚 / 硬质玻璃管中充分加热至恒重(两次称量质量差小于规定值,保证 NaHCO₃完全分解);
③冷却至室温,称量加热后固体总质量,记为 m 后;
④计算实际质量差:Δm = m 总 - m 后。
(4)计算公式
①碳酸氢钠质量:m (NaHCO₃) = (168/62)・Δm
②碳酸钠质量:m (Na₂CO₃) = m 总 - m (NaHCO₃)
③质量分数:w (NaHCO₃) = [m (NaHCO₃) /m 总]×100%;w (Na₂CO₃) = [m (Na₂CO₃) /m 总]×100%
(5)注意事项(易错点)
①必须加热至恒重,防止 NaHCO₃分解不完全,导致测定结果偏低;
②加热后必须冷却至室温再称量,热固体易吸水、称量误差大;
③全程在干燥环境操作,避免固体吸收空气中水蒸气,干扰质量差。
【例1】 某实验小组用热重法测定碳酸钠与碳酸氢钠混合物的组成,实验方法如下。
(1)加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减小了0.31 g,写出发生反应的化学方程式:
,
则原混合物中碳酸钠的质量分数是 。
(2)某同学设计的实验装置示意图如下:
X为氮气,其作用是 ,
若装置C中碱石灰增重m1 g,则混合样品中碳酸钠的质量分数为 。
【答案】(1)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 83.2%
(2)将样品分解产生的气体全部带出,使其被B、C装置完全吸收 ×100%
【解析】(1)碳酸氢钠在加热的条件下分解为碳酸钠、二氧化碳、水,设混合物中碳酸氢钠的质量为x g,
,x=0.84,原混合物中碳酸钠的质量分数是×100%=83.2%。
(2)若装置C中碱石灰增重m1 g,即生成的CO2为m1 g,设碳酸氢钠的质量为x g,则由
得x=,则混合样品中碳酸钠的质量分数为×100%。
2.沉淀法
利用化学反应把C完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中w(Na2CO3)、w(NaHCO3)。
【例2】 某化学小组设计实验方案,测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸氢钠的质量分数。
实验测定方法如下:
(1)①称取碳酸钠和碳酸氢钠的固体混合物9.5 g,溶于水中,配成100 mL溶液,滴加足量沉淀
剂,把溶液中HC完全转化为沉淀,应选用的试剂是 (填字母)。
A.稀CaCl2溶液 B.MgSO4溶液
C.NaCl溶液 D.Ba(OH)2溶液
②过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是
。
③将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为19.7 g。由此可以计算w(NaHCO3)= (结果保留3位有效数字)。
(2)工业生产的纯碱常会含少量NaCl杂质。测定该样品中纯碱的质量分数的实验步骤如下:
①称取样品a g,加水溶解;
②加入足量的BaCl2溶液;
③过滤、 、烘干、冷却、称量、烘干、冷却、 ,最终得到固体b g。样品中纯碱的质量分数为 (用含a、b的代数式表示)。
【答案】(1)①D ②取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则未洗净 ③44.2%
(2)洗涤 (再)称量 ×100%
【解析】(1)①Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀,D正确。②判断沉淀是否洗净的方法是检验最后一次洗涤液中是否含有Ba2+。③设碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量分别为a mol、b mol,则可得106a+84b=9.5,197(a+b)=19.7,联立解得a=b=0.05,所以碳酸氢钠的质量分数为×100%≈44.2%。(2)加入足量的BaCl2溶液发生反应:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl,根据原子守恒,通过称量碳酸钡沉淀的质量,来计算样品中纯碱的质量分数,需洗涤沉淀,除去杂质离子,且将沉淀烘干,冷却到室温,再称量所得固体,最终得到BaCO3的质量为b g,根据碳元素守恒,纯碱的质量分数为×100%。
3.气体法
一般流程:
【例3】 为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数,某同学设计的实验装置示意图如下,请回答:
(1)装置E的作用是 。
(2)实验需要以下步骤:
①称量装置D的质量为304.6 g;
②称取13.7 g样品装入装置B的广口瓶中;
③连接装置,检查装置气密性后加入相应试剂;
④打开弹簧夹,缓缓鼓入一段时间空气;
⑤再次称量装置D的质量为311.2 g;
⑥打开弹簧夹,再次缓缓鼓入一段时间空气;
⑦关闭弹簧夹,滴加稀硫酸使其发生反应,直至不再产生气泡为止。
以上步骤的正确顺序为③→②→ →①→ → →⑤。
(3)步骤⑥的目的是 。
(4)根据相关数据,计算样品中碳酸钠的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)防止空气中的CO2和H2O进入装置D中产生误差
(2)④ ⑦ ⑥
(3)将反应产生的CO2全部赶入装置D中,减小误差
(4)38.7%
【解析】(4)由前后装置D中质量差可得n(CO2)==0.15 mol,设样品中碳酸钠的物质的量为x mol,碳酸氢钠为y mol,则106x+84y=13.7,x+y=0.15,解得x=0.05,y=0.1,则样品中碳酸钠的质量分数为×100%≈38.7%。
4.滴定法
根据碳酸的差别较大,选用合适的指示剂,确定的滴定终点为HC或H2CO3,根据消耗标准盐酸的体积,计算Na2CO3、NaHCO3、甚至NaOH的物质的量。
【例4】 侯德榜发明了“联合制碱法”,以氯化钠为原料制备碳酸钠时产品中往往含有少量碳酸氢钠、氯化钠等,产品中NaHCO3含量测定过程如下:
①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;
②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶中,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色,且半分钟不恢复红色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;
④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。
回答下列问题:
(1)指示剂M为 ;指示剂N为 ,描述第二滴定终点前后颜色变化: 。
(2)上述测量步骤③过程中,某时刻,滴入盐酸使溶液显中性,则此时溶液中的溶质为 。
(3)产品中NaHCO3的质量分数为 (结果保留3位有效数字)。
(4)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则NaHCO3质量分数的计算结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)酚酞 甲基橙 由黄色变橙色,且半分钟内不变色 (2)NaCl、NaHCO3、H2CO3
(3)3.56% (4)偏大
【解析】(1)第一滴定终点为恰好生成NaHCO3,溶液呈碱性,应选用酚酞作指示剂;第二滴定终点为HCl与碳酸氢钠恰好完全反应,溶液呈酸性,应选用甲基橙作指示剂。(2)步骤③中,某时刻滴加盐酸使溶液呈中性,因碳酸氢钠与HCl反应生成的CO2溶于水生成H2CO3,使溶液显酸性,溶液呈中性说明其中还有NaHCO3未反应完。(3)第一次滴定发生反应:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,消耗盐酸V1 mL,平均值为22.45 mL,第二次滴定发生反应:NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,消耗盐酸V2 mL,平均值为23.51 mL,原碳酸钠转化的碳酸氢钠,还要再消耗盐酸的体积为V1 mL,则原溶液中含有的NaHCO3所消耗的盐酸体积为V2 mL-V1 mL=1.06 mL,产品中NaHCO3的质量分数为×100%≈3.56%。(4)第一次滴定终点时,俯视读数,导致V1偏小,则V2-V1偏大,导致NaHCO3质量分数的计算结果偏大。
【真题再现●明考向】
一、单选题
1.(2025·山东·高考真题)下列实验涉及反应的离子方程式书写正确的是
A.用溶液吸收少量
B.用和水制备少量
C.用和浓盐酸制备
D.用稀硝酸溶解少量粉:
【答案】C
【详解】A.当NaOH吸收少量SO2时,应生成SO而非HSO,正确反应为:,A错误;
B.与水反应生成氢氧化钠和氧气,正确离子方程式为,原方程式系数未配平,B错误;
C.与浓盐酸加热生成Cl2的离子方程式为,各元素及电荷均守恒,C正确;
D.稀硝酸与Cu反应时,产物Cu(NO3)2应拆解为Cu2+和NO,正确离子方程式为,D错误;
故选C。
2.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①生成的气体,每11.2L(标准状况)含原子的数目为
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为
C.反应③中与足量反应转移电子的数目为
D.溶液中,的数目为
【答案】A
【详解】A.反应①电解熔融NaCl生成,标准状况下11.2L为0.5mol,含0.5×2=1mol原子,即,A正确;
B.2.3g Na(0.1mol)与氧气加热反应生成0.05mol,每个含1个O-O非极性键,所以非极性键数目为,B错误;
C.与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为,1mol与水反应转移1mol电子,数目为,C错误;
D.ClO⁻在水中会水解,故数目小于,D错误;
故选A。
3.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)下列有关反应方程式错误的是
A.泡沫灭火器反应原理:
B.用金属钠除去甲苯中的微量水:
C.用溶液吸收尾气中的
D.氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉:
【答案】D
【详解】A.泡沫灭火器中Al3+与HCO发生双水解,生成Al(OH)3和CO2,方程式配平正确,A正确;
B.金属钠优先与水反应生成NaOH和H2,甲苯不参与反应,方程式正确,B正确;
C.NO2与NaOH反应生成NO和NO,方程式配平及产物均正确,C正确;
D.石灰乳(Ca(OH)2悬浊液)不能拆为OH-,正确反应应为2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O,D错误;
故选D。
4.(2024·北京·高考真题)关于和的下列说法中,不正确的是
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
【答案】D
【详解】A.和的溶液中均存在、、、、、、,A正确;
B.加入溶液会发生反应:,B正确;
C.受热易分解,可转化为,而热稳定性较强,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;
D.室温下和饱和溶液相差较大的主要原因是的水解程度远大于,D错误;
故选D。
5.(2023·天津·高考真题)下列方法(试剂)中,无法鉴别和两种物质的是
A.焰色试验 B.试纸 C.稀氨水 D.
【答案】C
【详解】A.钠元素、钡元素的焰色不同,可以用焰色试验鉴别碳酸钠和氯化钡,A不符合;
B.Na2CO3溶液显碱性,BaCl2溶液显中性,故可以用pH试纸检验Na2CO3和BaCl2,B不符合;
C.Na2CO3溶液和BaCl2溶液与氨水都不反应,都无现象,C符合;
D.Na2CO3溶液与Na2SO4溶液不反应,BaCl2溶液与Na2SO4反应生成白色沉淀硫酸钡, D不符合;
故选C。
6.(2023·广东·高考真题)部分含或含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A.可存在c→d→e的转化 B.能与反应生成c的物质只有b
C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基 D.若b能与反应生成,则b中含共价键
【答案】B
【分析】由图可知a、b、c对应物质分别为:钠、氧化钠(过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e 、d对应物质分别为:铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。
【详解】A.由分析可知氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧化铜受热分解生成氧化铜所以存在c→d→e的转化,A合理;
B.钠和氧化钠(过氧化钠)都能与反应都能生成氢氧化钠,B不合理;
C.新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C合理;
D.若b能与反应生成,则b为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D合理;
故选B。
7.(2023·北京·高考真题)离子化合物和与水的反应分别为①;②。下列说法正确的是
A.中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.中阴、阳离子个数比为,中阴、阳离子个数比为
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的和的物质的量相同
【答案】C
【详解】A.Na2O2中有离子键和非极性键,CaH2中只有离子键而不含非极性键,A错误;
B.①中水的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水发生还原反应,B错误;
C.Na2O2由Na+和组成.阴、阳离子个数之比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-组成,阴、阳离子个数之比为2∶1,C正确;
D.①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,D错误;
故选C。
二、解答题
8.(2025·安徽·高考真题)侯氏制碱法以、和为反应物制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法基础上,以和为反应物,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,加入饱和食盐水中,搅拌,使,溶解,静置,析出晶体;
③将晶体减压过滤、煅烧,得到固体。
回答下列问题:
(1)步骤①中配制饱和食盐水,下列仪器中需要使用的有 (填名称)。
(2)步骤②中需研细后加入,目的是 。
(3)在实验室使用代替和制备纯碱,优点是 。
(4)实验小组使用滴定法测定了产品的成分。滴定过程中溶液的随滴加盐酸体积变化的曲线如下图所示。
i.到达第一个滴定终点B时消耗盐酸,到达第二个滴定终点C时又消耗盐酸。,所得产品的成分为 (填标号)。
a. b. c.和 d.和
ii.到达第一个滴定终点前,某同学滴定速度过快,摇动锥形瓶不均匀,致使滴入盐酸局部过浓。该同学所记录的 (填“>”“<”或“=”)。
(5)已知常温下和的溶解度分别为和。向饱和溶液中持续通入气体会产生晶体。实验小组进行相应探究:
实验
操作
现象
a
将匀速通入置于烧杯中的饱和溶液,持续,消耗
无明显现象
b
将饱和溶液注入充满的矿泉水瓶中,密闭,剧烈摇动矿泉水瓶,静置
矿泉水瓶变瘪,后开始有白色晶体析出
i.实验a无明显现象的原因是 。
ii.析出的白色晶体可能同时含有和。称取晾干后的白色晶体,加热至恒重,将产生的气体依次通过足量的无水和溶液,溶液增重,则白色晶体中的质量分数为 。
【答案】(1)烧杯、玻璃棒
(2)加快溶解、加快与反应
(3)工艺简单、绿色环保、制备产品的效率较高、原料利用率较高
(4) a >
(5) 在饱和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,生成的的量较少,在该溶液中没有达到过饱和状态,故不能析出晶体
【分析】本题以和为反应物,在实验室制备纯碱。考查了配制饱和溶液的方法及所用的试剂;用代替和,使工艺变得简单易行,原料利用率较高,且环保、制备效率较高;滴定分析中利用了碳酸钠与盐酸反应分步进行,根据两个滴定终点所消耗的盐酸用量分析产品的成分;通过对比实验可以发现的充分溶解对的生成有利。
【详解】(1)步骤①中配制饱和食盐水,要在烧杯中放入一定量的食盐,然后向其中加入适量的水并用玻璃棒搅拌使其恰好溶解,因此需要使用的有烧杯和玻璃棒。
(2)固体的颗粒越小,其溶解速率越大,且其与其他物质反应的速率越大,因此,步骤②中需研细后加入,目的是加快溶解、加快与反应。
(3)和在水中可以发生反应生成,但是存在气体不能完全溶解、气体的利用率低且对环境会产生不好的影响,因此,在实验室使用代替和制备纯碱,其优点是工艺简单、绿色环保、制备产品的效率较高、原料利用率较高。
(4)i.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,消耗盐酸;到达第二个滴定终点C时, 发生的反应为,又消耗盐酸,因为,说明产品中不含和,因此,所得产品的成分为,故选a。
ⅱ.到达第一个滴定终点前,某同学滴定速度过快,摇动锥形瓶不均匀,致使滴入盐酸局部过浓,其必然会使一部分与盐酸反应生成,从而使得偏大、偏小,因此,该同学所记录的>。
(5)i.实验a无明显现象的原因是:在饱和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,生成的的量较少,在该溶液中没有达到过饱和状态,故不能析出晶体。
ii.析出的白色晶体可能同时含有和。称取晾干后的白色晶体,加热至恒重,将产生的气体依次通过足量的无水和溶液。受热分解生成的气体中有和,而分解产生的气体中只有,无水可以吸收分解产生的,溶液可以吸收分解产生的;溶液增重,则分解产生的的质量为,其物质的量为,由分解反应可知,的物质的量为,则白色晶体中的质量为,故其质量分数为。
【限时训练】
(60分钟)
一、单选题
1.(2022·山东·高考真题)实验室用基准配制标准溶液并标定盐酸浓度,应选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定标准溶液。下列说法错误的是
A.可用量筒量取标准溶液置于锥形瓶中
B.应选用配带塑料塞的容量瓶配制标准溶液
C.应选用烧杯而非称量纸称量固体
D.达到滴定终点时溶液显橙色
【答案】A
【分析】选甲基橙为指示剂,并以盐酸滴定Na2CO3标准溶液,则应将Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中,将待测盐酸置于酸式滴定管中,滴定终点时溶液由黄色变为橙色。
【详解】A.量筒的精确度不高,不可用量筒量取Na2CO3标准溶液,应该用碱式滴定管或移液管量取25.00 mL Na2CO3标准溶液置于锥形瓶中,A说法错误;
B.Na2CO3溶液显碱性,盛放Na2CO3溶液的容器不能用玻璃塞,以防碱性溶液腐蚀玻璃产生有粘性的硅酸钠溶液而将瓶塞粘住,故应选用配带塑料塞的容量瓶配制Na2CO3标准溶液,B说法正确;
C.Na2CO3有吸水性且有一定的腐蚀性,故应选用烧杯而非称量纸称量Na2CO3固体,C说法正确;
D.Na2CO3溶液显碱性,甲基橙滴入Na2CO3溶液中显黄色,当滴入最后一滴盐酸时,溶液由黄色突变为橙色且半分钟之内不变色即为滴定终点,故达到滴定终点时溶液显橙色,D说法正确;
综上所述,本题选A。
2.(2022·浙江·高考真题)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20mL0.4mol·L-1Na2CO3溶液和40mL0.2mol·L-1NaHCO3溶液,再分别用0.4mol·L-1盐酸滴定,利用pH计和压力传感器检测,得到如图曲线:
下列说法正确的是
A.图中甲、丁线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸
B.当滴加盐酸的体积为V1mL时(a点、b点),所发生的反应用离子方程式表示为:HCO+H+=CO2↑+H2O
C.根据pH—V(HCl)图,滴定分析时,c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+)
【答案】C
【详解】A.碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,故碳酸钠的碱性强于碳酸氢钠,则碳酸钠溶液的起始pH较大,甲曲线表示碳酸钠溶液中滴加盐酸,碳酸钠与盐酸反应先生成碳酸氢钠,碳酸氢根离子再与氢离子反应产生碳酸,进而产生二氧化碳,则图中丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,A项错误;
B.由图示可知,当滴加盐酸的体积为20mL时,碳酸根离子恰好完全转化为碳酸氢根子,而V1> 20mL,V1mL时(a点、b点),没有二氧化碳产生,则所发生的反应为碳酸氢根离子与氢离子结合生成碳酸,离子方程式表示为:HCO+H+=H2CO3,B项错误;
C.根据pH-V(HCl)图,滴定分析时,c点的pH在9左右,符合酚酞的指示范围,可用酚酞作指示剂;d点的pH在4左右,符合甲基橙的指示范围,可用甲基橙作指示剂指示滴定终点,C项正确;
D.根据电荷守恒和物料守恒,则Na2CO3中存在c(OH-)-c(H+)=2c(H2CO3)+c(HCO), NaHCO3溶液中满足c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+),D项错误;
答案选C。
3.(2025·江西·高考真题)一种以为催化剂,捕捉制备的流程为:
下列说法正确的是
A.氢气的作用是还原 B.反应中有生成
C.“产物分离”方法为过滤 D.温度升高,的产率增大
【答案】B
【详解】A.CO2中C为+4价,NaHCO3中C也为+4价,CO2未被还原;中N从+5价降至-3价,H2还原的是,A错误;
B.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,B正确;
C.“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;
D.NaHCO3受热易分解,温度升高会导致其分解,产率减小,D错误;
故选B。
4.(2024·北京·高考真题)关于和的下列说法中,不正确的是
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用溶液使转化为
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去
D.室温下,二者饱和溶液的差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
【答案】D
【详解】A.和的溶液中均存在、、、、、、,A正确;
B.加入溶液会发生反应:,B正确;
C.受热易分解,可转化为,而热稳定性较强,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;
D.室温下和饱和溶液相差较大的主要原因是的水解程度远大于,D错误;
故选D。
5.(2026·山东青岛·三模)有关碳酸钠的用途说法错误的是
A.治疗胃酸过多 B.制作食用碱面
C.除去乙酸乙酯中的乙酸 D.制作洗涤剂
【答案】A
【详解】A.碳酸钠碱性较强,对胃黏膜刺激性大,不能用于治疗胃酸过多,治疗胃酸过多应选用碳酸氢钠,A错误;
B.食用碱面的主要成分为碳酸钠,可中和面食发酵产生的酸性物质,B正确;
C.乙酸可与碳酸钠反应生成易溶于水的乙酸钠,且乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度极小,可用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙酯中的乙酸,C正确;
D.碳酸钠溶液呈碱性,可促进油脂水解生成易溶于水的高级脂肪酸钠和甘油,可用于制作洗涤剂,D正确;
故选 A。
6.(2026·浙江温州·二模)下列有关的说法,不正确的是
A.属于强电解质
B.可用于油污的清洗
C.相同条件下,碱性:溶液>溶液
D.氨化的氯化钠饱和溶液中通入过量可析出
【答案】D
【详解】A.是可溶性钠盐,在水溶液中可完全电离,属于强电解质,A正确;
B.溶液中水解使溶液呈碱性,油污在碱性条件下可发生水解反应生成易溶于水的物质,因此可用于油污清洗,B正确;
C.相同条件下,的水解程度大于,因此等浓度的溶液碱性强于溶液,C正确;
D.氨化的氯化钠饱和溶液中通入过量,反应生成溶解度更小的,析出的晶体为而非,D错误;
故答案为D。
7.(2025·安徽·模拟预测)向含、的混合溶液中逐滴加入稀盐酸,生成气体的体积随加入盐酸体积的变化关系如图所示,下列各离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是
A.a点对应的溶液中:
B.b点对应的溶液中:
C.c点对应的溶液中:
D.d点对应的溶液中:
【答案】C
【分析】向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸,0到b点发生反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,b到c的反应为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,c点以后盐酸过量,据此作答。
【详解】A.a点对应的溶液中溶质成分有、和,和不能大量共存,A不符合题意;
B.b点对应的溶液中溶质成分是和,和不能大量共存,B不符合题意;
C.c点对应的溶液中溶质成分是,与这四种离子能大量共存,C符合题意;
D.d点对应的溶液中溶质成分是NaCl和HCl,酸性条件下,和能发生氧化还原反应而不能大量共存,D不符合题意;
故选C。
8.(25-26高三下·广东揭阳·阶段检测)某实验小组在实验室模拟“侯氏制碱法”制取,设计装置如图所示。下列说法错误的是
A.X溶液可以为饱和碳酸氢钠溶液,作用是吸收二氧化碳中的氯化氢
B.装置中使用“多孔球泡”可增大的吸收速率
C.该实验可将生石灰换成固体NaOH,碳酸钙换成碳酸钠粉末
D.反应后,锥形瓶内所得体系经过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程可制备
【答案】C
【分析】装置中,浓氨水与生石灰反应制备氨气,碳酸钙与盐酸反应生成,饱和溶液用于除去中的杂质,多孔球泡可增大气体接触面积,生成的和通入锥形瓶中反应为,生成的经焙烧分解:,最终得到纯碱,据此分析。
【详解】A.中混有的可与饱和溶液反应:,既除去杂质又不消耗,X溶液为饱和碳酸氢钠溶液,A正确;
B.多孔球泡能增大与溶液的接触面积,加快气体吸收速率,B正确;
C.碳酸钙为块状固体,可实现随开随用、随关随停;碳酸钠为粉末状固体,易溶于稀盐酸,无法控制反应的发生与停止,C错误;
D.反应后锥形瓶内的晶体经过滤、洗涤、干燥后,焙烧分解可制备,D正确;
故选C。
9.(25-26高三·全国·一轮复习)下列实验方案中,不能测定和混合物中质量分数的是
A.取a g混合物充分加热,减重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b g固体
C.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,增重b g
D.取a g混合物与足量溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b g固体
【答案】C
【详解】A.取a g混合物充分加热,减重b g,根据质量差可求出的质量,从而求出,A不符合题意;
B.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体氯化钠,列方程组即可求出,B不符合题意;
C.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,增重b g,由于逸出气体中含有,故无法求解,C符合题意;
D.由于二者都能与溶液反应生成沉淀,存在、的转化关系,列方程组即可求出混合物中的质量分数,D不符合题意;
故选C。
10.(2026·陕西咸阳·二模)CCUS(的捕集、利用与封存)是“十五五”碳达峰决胜期的核心技术抓手。下列灼烧固体并利用产物进行的实验中正确的是
A.灼烧NaHCO3固体
B.滴定未知浓度的Na2CO3溶液
C.利用CO2制备NaHCO3
D.排空气法收集封存CO2
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.灼烧固体属于高温固体灼烧操作,必须在坩埚中进行,不能使用蒸发皿,A错误;
B.滴定未知浓度的溶液时,眼睛需注视锥形瓶内溶液颜色变化以判断滴定终点, B错误;
C.利用、和饱和食盐水制备,极易溶于水,通入时导管口未接触液面可防倒吸,直接通入溶液,冷水浴可降低的溶解度,促进其结晶析出,装置设计、实验原理均正确,C正确;
D.密度大于空气,需用向上排空气法收集,导管长进短出,使从瓶底聚集,将瓶内空气从短导管排出;图中集气瓶用橡胶塞完全密封,仅插入长导管,无法排出瓶内空气,无法收集到,且持续通入气体会导致瓶内压强过大,存在安全隐患,D错误;
故答案选C。
二、解答题
11.(2026·北京朝阳·一模)纯碱制备方法的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)用离子方程式表示溶液显碱性的原因:______。
(2)自古我国西北盐湖地区就有“夏天晒盐、冬天捞碱”的传统。“冬天捞碱”体现了的溶解度______的特点。
(3)18世纪,用、C、混合加热制得,同时生成CaS和CO。该反应的化学方程式是______。
(4)20世纪初,我国化学工业科学家侯德榜创造性地提出了侯氏制碱法,流程如下。
已知:
盐
NaCl
溶解度/g (20℃,)
35.9
37.2
9.6
①碳酸化”过程中发生主要反应的化学方程式是______。
②在20℃时进行“碳酸化”,结合数据分析优先析出的原因:______。
③母液Ⅰ“吸氨”有利于“盐析”时NaCl溶解,结合方程式解释原因:______。
【答案】(1)
(2)随温度降低而显著减小(或受温度影响较大,低温下溶解度小)
(3)
(4) 20℃时,的溶解度远小于体系中其他溶质的溶解度,反应后最先达到饱和,因此优先析出 通入后发生反应:,增大,促进“冷析“过程的析出,减小,有利于“盐析”时NaCl的溶解
【分析】该流程是侯氏制碱法(联合制碱法)的生产过程,整体逻辑如下。初始工序:将精制饱和食盐水先通入进行吸氨,目的是使食盐水呈碱性,提升后续的溶解量;碳酸化、过滤:吸氨后的饱和食盐水通入发生碳酸化反应,生成溶解度较小的,过滤后得到沉淀和母液Ⅰ(主要含,还有未析出的、;煅烧:沉淀煅烧分解得到最终产品,分解产生的可循环回碳酸化工序使用;副产品处理:母液Ⅰ再次通入吸氨,之后经降温冷析、加入盐析,低温下溶解度降低,析出副产品,得到的母液Ⅱ(主要含未析出的)可循环回吸氨工序再次利用。整个过程原料利用率高,同时得到纯碱和氯化铵两种产品。
【详解】(1)碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子发生水解使溶液中,水解以第一步为主。 离子方程式:;
(2)冬天温度降低,碳酸钠晶体从盐湖中结晶析出,说明碳酸钠溶解度随温度降低显著减小(受温度影响大);
(3)反应物为、、,产物为、、,根据化合价升降配平:S从+6价降为-2价(得),C从0价升为+2价(每个C失),因此C的系数为4,配平后得到: ;
(4) 碳酸化是饱和氨盐水和反应,析出碳酸氢钠,生成氯化铵: ;由表格溶解度数据可知,20℃时的溶解度远小于、的溶解度,反应生成后,相同温度下最先达到饱和,因此以沉淀形式优先析出;由表格溶解度数据可知,20℃时的溶解度远小于、的溶解度,反应生成后,相同温度下最先达到饱和,因此以沉淀形式优先析出。 20℃时,的溶解度远小于体系中其他溶质的溶解度,反应后最先达到饱和,因此优先析出;母液Ⅰ中含有未析出的,通入后发生反应:,增大,促进“冷析“过程的析出,减小,有利于“盐析”时NaCl的溶解。
12.(2025·北京·模拟预测)某兴趣小组根据联合制碱的原理,在实验室中采用和粗盐在特定的浓度和温度条件下进行反应制备少量并检验其纯度。实验过程如下:
①将盛有提纯后溶液的烧杯加热至30-35℃,不断搅拌下将预先研细的一定质量的分5次全部投入溶液中,加完后继续保持该温度搅拌30min,静置,抽滤除去母液,用饱和碳酸氢钠的酒精水()溶液洗涤除去吸附在表面的铵盐和,获得。
②将产品小火烘干后转移到坩埚中,放入高温炉恒温300℃加热30min,停止加热,移入干燥器中保存备用。
③将准确称取自制的产品g置于锥形瓶中,加50蒸馏水溶解后滴加2滴“指示剂1”,用浓度为c的盐酸标准液滴定,边滴加边振荡至终点,读取所消耗的体积为 。
④继续向锥形瓶中加入2滴“指示剂2”,用标准溶液继续滴定,使溶液颜色突变为橙色,将锥形瓶放到石棉网上加热煮沸1~2min,冷水浴冷却后溶液又变为黄色,再继续补滴至溶液变为橙色(30s不褪色)为止,此时为第二个滴定终点,记录整个滴定过程中所消耗的总体积 。
回答下列问题:
(1)粗盐使用前需要除去、、等杂质,下列除杂试剂加入顺序为_______。
a→_______→_______→_______。(填选项即可)
a.溶液 b.稀盐酸 c.溶液 d.溶液
(2)步骤①中温度不能高于35℃的原因是_______。
(3)步骤③中量取10.00的一定浓度的盐酸来配制100盐酸标准溶液需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、_______(从下列图中选择,填选项)。
A. B. C. D.
(4)步骤③中“指示剂1”为_______,在此过程中盐酸一定要逐滴加入并不断振荡,以防止_______。
(5)根据上述数据,样品中的百分含量为_____,的百分含量为_____。
(6)步骤④中达滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则质量分数的计算结果_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)dcb
(2)防止温度高于35℃,分解
(3)ABC
(4) 酚酞 局部浓度过高生成,影响测定结果
(5)
(6)偏小
【分析】本题为利用双指示剂的方法,测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中两种盐含量的实验题,第一次滴定时为碳酸钠和盐酸反应生成碳酸氢钠,滴定终点显碱性,用酚酞做指示剂,第二次滴定为碳酸氢钠和和盐酸反应,滴定终点显酸性,用甲基橙作指示剂,以此解题。
【详解】(1)除去氯化钙可以用碳酸钠溶液,同时碳酸钠可以除去过量的氯化钡,除去氯化镁可以用氢氧化钠溶液,除去硫酸钠可以用氯化钡溶液,由于碳酸钠可以除去过量的氯化钡,则碳酸钠应该在氯化钡之后加入,沉淀完过滤后,注意用盐酸除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,则顺序为:adcb,则答案为:dcb;
(2)步骤①为的溶解,温度过高会分解,故答案为:防止温度高于35℃,分解;
(3)配制100盐酸标准溶液需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、100mL的容量瓶和胶头滴管,为了准确量取10.00的一定浓度的盐酸,需要酸式滴定管,故答案为:ABC;
(4)步骤③和④是利用双指示剂的方法,用盐酸滴定碳酸钠溶液,“指示剂1”的滴定终点为盐酸和碳酸钠反应生成碳酸氢钠,此时溶液显碱性,故“指示剂1”为酚酞;滴定过快,会导致盐酸局部浓度大而生成二氧化碳,故答案为:酚酞;局部浓度过高生成,影响测定结果;
(5)根据题中已知信息第一次终点为生成,则第一次终点消耗的HCl的体积为V1mL,,第二次滴定时碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,第二次终点消耗的HCl的体积为,则样品中碳酸氢钠的物质的量,则原样品中的质量分数为,原样品中的质量分数为
(6)俯视读数,则消耗的标准液的体积偏小,第二次滴定时是碳酸氢钠和盐酸的反应,则碳酸氢钠的含量偏小。
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