内容正文:
第8讲 碳酸钠和碳酸氢钠
目录
模块1 明确目标・吃透核心概念 2
模块2 链接教材・课本概念深挖 2
目标一:掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质和用途,并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化途径 2
目标二:了解焰色试验现象及其用途 4
目标三:了解钠及其化合物的研究思路 5
模块3 新知精讲・高中预科突破 5
知识点一 碳酸钠与碳酸氢钠 6
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的鉴别 8
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的相互转化 10
知识点二 焰色试验 10
模块4 深挖误区・梳理高频错点 12
A:Na2CO3和NaHCO3的鉴别 12
B:CO2与NaOH溶液反应的计算 13
C:Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应 14
D:Na2CO3、NaHCO3的除杂 15
E:Na2CO3的制备 15
模块5 分层攻坚・专项题型突破 15
题组一 碳酸钠和碳酸氢钠 15
题组二 侯氏制碱法 22
题组三 焰色试验 30
题组四 含钠物质的相互转化 32
模块1 明确目标・吃透核心概念
1. 对比氧化钠、过氧化钠的外观、类别,结合原子构成分清二者结构差异,掌握基础物理性质。
2. 熟练书写两种氧化物与水、二氧化碳、盐酸的反应方程式,区分反应产物与反应本质。
3. 理解过氧化钠的强氧化性与漂白性,明晰其供氧原理,梳理两类物质转化关系。
4. 总结方程式书写、反应条件、产物判断的常见错误,能结合反应完成鉴别、计算类习题。
5. 结合供氧剂等实际用途,学会用对比分类的方法梳理易混化合物,建立对比分析思维。
模块2 链接教材・课本概念深挖
目标一:掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质和用途,并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化途径
任务1:苏打(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)都是碱性食品添加剂,很多有经验的家庭主妇常常用它们来清洗带有油污的餐具,也有些人用来做食物中的添加,例如做馒头、炸油条、做包子等,它们的发酵力量让这些面食更为松软好吃,小苏打和苏打尽管只差了一个字,性质却有差别的。
实验——在两只试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠固体(各约1 g),完成下列实验,并将实验现象和相应的结论填入下表中。【视频 实验-碳酸钠和碳酸氢钠的比较.mp4】
盐
Na2CO3
NaHCO3
(1)在两支试管中各加入1 g Na2CO3、NaHCO3,观察外观并进行描述
(2)向以上两支试管中分别滴入几滴水,振荡,观察现象;将温度计分别插入其中,温度计的示数有何变化
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象
(4)分别向(3)所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液,有何现象
初步结论
任务2:阅读教材P37,实验探究Na2CO3、NaHCO3的热稳定性
【视频 实验-小苏打碳酸氢钠受热加热分解加热碳酸钠.mp4】
实验操作
实验现象
化学方程式及结论
石灰水中有气泡,澄清石灰水 ,受热试管管口处有水珠凝结
NaHCO3不稳定,受热容易分解,化学方程式为: 。
任务3:根据Na2CO3和盐酸可用“互滴法”鉴别及图像,思考下列问题:
①向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生的CO2的体积关系如图所示。OA、AB段各发生什么变化,写出相关方程式。
②向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液,消耗HCl的体积与产生的CO2的体积关系如图所示。根据图像信息反馈,为何与问题①中的现象不同,写出相关方程式。
目标二:了解焰色试验现象及其用途
任务1:阅读教材P38,为什么能利用焰色试验判断试样所含的金属元素?具体操作如何?
任务2:下面一些金属元素的焰色情况,写出它们的焰色颜色名称。
【视频 示范实验-焰色反应焰色试验】
金属元素
锂
钠
钾
钙
锶
钡
铜
焰色
目标三:了解钠及其化合物的研究思路
任务:回顾钠及其化合物的研究过程,是从哪些方面进行研究,是怎样的研究思路?
模块3 新知精讲・高中预科突破
知识点一 碳酸钠与碳酸氢钠
1.Na2CO3和NaHCO3溶于水的实验探究
盐
Na2CO3
NaHCO3
(1)在两支试管中各加入1 g Na2CO3、NaHCO3,观察外观并进行描述
白色粉末
细小的白色晶体
(2)向以上两支试管中分别滴入几滴水,振荡,观察现象;将温度计分别插入其中,温度计的示数有何变化
碳酸钠 ,温度计读数升高
碳酸氢钠部分溶解,温度计读数
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象
碳酸钠
溶解
碳酸氢钠溶解
续表
盐
Na2CO3
NaHCO3
(4)分别向(3)所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液,有何现象
溶液变 且颜色较深
溶液变 ,但溶液颜色稍浅
初步结论
碳酸钠粉末遇水生成含结晶水的晶体(Na2CO3·xH2O),溶液显 性
溶液显 性
【教材挖掘】
教材中提到碳酸钠水合物有Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、Na2CO3·10H2O三种。金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末,此过程中的主要变化与现象:
写出上述主要变化的化学方程式。
2.化学性质——热稳定性(实验装置如图)
实验操作
实验现象
实验结论
澄清石灰水不变浑浊
Na2CO3很稳定,受热不易发生分解;NaHCO3不稳定,受热容易分解,化学方程式为
澄清石灰
水
【探究活动】 碳酸钠和碳酸氢钠与酸、碱溶液的反应
实验1:分别向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加稀盐酸。
实验2:分别向溶质的质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加澄清石灰水。
活动1:分析实验1中为何碳酸钠中开始无气泡产生?分析二者中都产生气体的原因。写出相关反应的离子方程式。
活动2:实验2中产生相同现象的原因是什么?写出相关反应的离子方程式。能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液吗?为什么?
活动3:试写出足量的NaHCO3溶液和少量Ca(OH)2反应的离子方程式。用适量的NaOH溶液可以除去Na2CO3溶液中少量NaHCO3,试用离子方程式表示出反应原理。
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的鉴别
(1)利用热稳定性不同
(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)
3.碳酸钠和碳酸氢钠的应用
Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性,可用作食用碱或工业用碱。Na2CO3的主要用途为纺织、制皂、造纸、制玻璃等;NaHCO3的主要用途为制药、焙制糕点等。
4.研究与实践——了解纯碱的生产历史
(1)路布兰制碱法:该方法所用的原料除食盐外,还有硫酸、木炭和石灰石。该方法制备的产品质量不纯,原料利用不充分,已经被淘汰。
(2)索尔维制碱法
原料
食盐、石灰石和氨为原料
反应
步骤
NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl
CaCO3CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO2NH3↑+CaCl2+H2O
2NaHCO3Na2CO3+CO2 ↑+H2O
特点
反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。但原料中一半成分未能转化为产品,产物中的氯化钙没有被充分利用
(3)侯氏制碱法
名称由来
1943年,我国化学工业科学家侯德榜发明创建了联合制碱法,即将索尔维制碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法,又称侯氏制碱法
原理
与步骤
具体发生的化学反应:①NH3+H2O+CO2NH4HCO3;NH4HCO3+NaClNH4Cl+NaHCO3↓,可以写成CO2+NH3+NaCl+H2ONH4Cl+NaHCO3↓。
②加热使NaHCO3分解得到Na2CO3,生成的CO2可循环使用:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
活动1:已知氨气极易溶于水,且溶于水显碱性。侯氏制碱法中应先通入哪种气体?其原因是什么?
活动2:侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么物质?根据初中所学知识,可知此物质在农业上的用途是什么?
[对点训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Na2CO3和NaHCO3二者在水中的溶解度不同,前者易溶于水,后者难溶于水。( )
(2)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸氢钠溶液。( )
(3)Na2CO3固体中的NaHCO3可用加热法除去。( )
2.下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中,错误的是( )
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3和NaHCO3
C.在一定的条件下,Na2CO3与NaHCO3之间可以相互转化
D.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应,NaHCO3放出的CO2更多
3.除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3,可采取的方法是( )
A.通入二氧化碳气体 B.加入氢氧化钡溶液
C.加入澄清石灰水 D.加入稀盐酸
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的相互转化
NaHCO3Na2CO3
(1)NaHCO3与碱溶液反应的实质是HC与OH-反应生成C,所以NaHCO3可以与NaOH反应生成碳酸钠。
(2)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到白色晶体(沉淀)析出。发生反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓。
4.侯氏制碱法,又称联合制碱法。其部分工艺流程如下,下列说法错误的是( )
A.沉淀池中应先通NH3,再通CO2
B.反应②产生的CO2可循环使用
C.若纯碱中混有NaHCO3,可用澄清石灰水除去
D.母液的主要成分是NH4Cl,可用于化肥工业
知识点二 焰色试验
1.概念
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的 ,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
2.操作
注意:焰色试验是元素的物理性质。
【教材挖掘】
利用焰色试验检验钾元素时,为什么要透过蓝色钴玻璃进行观察?为什么用盐酸洗涤铂丝而不用硫酸洗涤铂丝?
3.几种金属元素的焰色
金属元素
锂
钠
钾
铷
焰色
色
色
紫色(透过蓝色钴玻璃)
紫色
金属元素
钙
锶
钡
铜
焰色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
4.应用
(1)检验 的存在,如鉴别NaCl和KCl溶液。
(2)制作五彩缤纷的烟花。
[对点训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)焰色试验就是金属燃烧时火焰的颜色。( )
(2)做焰色试验的铂丝可用稀硫酸清洗。( )
(3)可利用焰色试验来鉴别Na2CO3溶液和K2SO4溶液。( )
(4)焰色试验是金属元素的化学性质。( )
2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色试验的观察两项操作如图所示。下列叙述中错误的是( )
A.焰色试验是物理变化
B.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验中可以用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝
D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替
模块4 深挖误区・梳理高频错点
A:Na2CO3和NaHCO3的鉴别
1.根据热稳定性不同
固体
△
Na2CO3无明显现象
NaHCO3放出无色的,使澄清石灰水变浑浊的气体
2.根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
(1)
固体或溶液 + 盐酸
反应
速率
滴加
盐酸
滴加盐酸立即产生气泡的是NaHCO3
产生气泡快的是NaHCO3
产生气泡快的是Na2CO3
滴加盐酸开始不产生气泡的是Na2CO3
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
3.根据阴离子不同用盐溶液鉴别
BaCl2溶液
溶液
不产生白色沉淀的是NaHCO3
产生白色沉淀的是Na2CO3
4.根据溶液的酸碱性鉴别
测相同浓度溶液的pH
溶液
pH小的是NaHCO3
pH大的是Na2CO3
B:CO2与NaOH溶液反应的计算
1.思维模型
向氢氧化钠溶液中通入CO2,
(1)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:2NaOH+CO2 ===Na2CO3+H2O ;
(2)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:NaOH+CO2 ===NaHCO3;
(3)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
NaOH过量,所得产物为NaOH 和Na2CO3的混合物;
><
<
(4)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
CO2过量,所生成的产物仍为NaHCO3;
>
>
<
(5)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
所得产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物。
2.反应历程如下图:
Na2CO3
CO2
NaHCO3
NaOH
C:Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1.盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(1)现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。
(2)反应:无明显现象时反应的离子方程式:CO+H+===HCO,无色气体放出时反应的离子方程式:HCO+H+===CO2↑+H2O。
2.Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
(1)现象:有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O。
3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图象略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图象略)。
D:Na2CO3、NaHCO3的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量的CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量的NaOH溶液
E:Na2CO3的制备
1.Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理:
把二氧化碳和氨气通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出;过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式:
a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;
b.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
模块5 分层攻坚・专项题型突破
题组一 碳酸钠和碳酸氢钠
1.[2025秋·高一·江苏徐州·月考联考]下列有关和的叙述正确的是( )
A.俗称小苏打,俗称苏打
B.常温下,的溶解度比的溶解度大
C.与足量盐酸反应得到等量的时,消耗的质量比大
D.将澄清石灰水加入溶液中不产生白色沉淀,加入溶液中产生白色沉淀
2.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
过氧化钠可为航天员供氧
与反应生成
Ⅰ对,Ⅱ对,有
B
碳酸钠溶液可用于治疗胃酸过多
可与盐酸反应
Ⅰ对,Ⅱ对,无
C
向滴有酚酞试液的水中加入,溶液最终变红
与水反应生成氢氧化钠
Ⅰ对,Ⅱ错,无
D
金属钠具有强还原性
高压钠灯发出透雾能力强的黄光
Ⅰ对,Ⅱ对,有
A.A B.B C.C D.D
3.[2025秋·高一·浙江·期中联考]类比和推理是化学研究的重要方法,下列类比或推理正确的是( )
A.在呼吸面具中加入,是因为能吸收有毒有害的气体
B.碳酸钠和碳酸氢钠的溶液均显碱性,可用作食用碱或工业用碱
C.碳酸钠固体溶于水放热,则碳酸氢钠固体溶于水也放热
D.铁与硫酸铜溶液反应置换出铜,则钠与硫酸铜溶液反应也能置换出铜
4.[2023秋·高一·吉林通化·期末校考]某课外小组为了鉴别和两种白色固体,设计了如下几种实验方法。下列说法不正确的是( )
A.装置Ⅰ中的和均能与盐酸反应,产生气体速率快的是
B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是
C.加热装置Ⅱ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是
D.装置Ⅲ也可以鉴别和
5.[2025春·高一·湖南邵阳·月考联考]下列各组物质中,因为反应物的用量或反应条件不同而发生不同化学反应的是( )
①Na与;②与;③与;④NaOH溶液与;⑤溶液与盐酸;⑥溶液与盐酸;⑦溶液与溶液
A.除①②⑤外 B.除②③⑥外 C.除③④⑦外 D.除②③⑦外
6.[2024秋·高三·江苏苏州·月考联考]下列有关的实验装置或原理能达到实验目的的是( )
A.装置甲:制固体 B.装置乙:除去中的
C.装置丙:制取 D.装置丁:除去中的HCl
7.[2026秋·高一·浙江·期中联考]下列说法正确的是( )
A.鉴别与溶液,可用溶液
B.质量相等的与分别与足量盐酸完全反应,产生的质量后者更大
C.粉末中混有,可配制成溶液通入过量的,再低温结晶进行提纯
D.取和混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出的气体用碱石灰吸收,碱石灰增重,能测定和混合物中的质量分数
8.[2023秋·高一·海南·期中联考]烧碱、纯碱、小苏打等都是重要的化工原料。
(1)取和两种固体各2g,分别放入两个小烧杯中加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;其中盛放的烧杯中溶液温度________________(填“升高或降低”)。
(2)探究两者热稳定性的“套管实验”的实验装置如图所示:
①写出实验过程中试管中发生反应的化学方程式:______________________________________________。
②证明热稳定性的实验装置中,能否将、的位置互换?______________________(填“能”或“不能”)。
(3)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接,打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶,此时的实验现象是__________________________,开始反应时的离子方程式是__________________________。
②若其他操作不变,将A与C连接,可观察到的现象是__________________________。
(4)某校化学课外小组根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,能够达到实验目的的是____________________________(填装置序号);采用图Ⅲ可测定碳酸钠样品中混有的碳酸氢钠的质量分数,若加热5.00g样品,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减少了0.31g,则样品中碳酸氢钠的质量分数为______________。
9.、是生活中常见的盐,某实验小组通过以下实验探究这两种 物质的性质(已知: 、的水溶液均呈碱性; 受热易分解生成、和)。
(1)称取两种固体各1 g分别放人两支试管中,再各加入5mL水,振荡。固体成分溶解,并恢复至室温。
①发现完全溶解,而有剩余。由此得出结论:在相同温度下,______________________ 。
②向所得溶液中各滴入1〜2滴酚酞溶液后,溶液均显__色。
(2)①取少量按下图装置进行实验。可观察到的现象是大试管口有水珠生成,____________。
②用________________________________的方法除去混在粉末中少量的。
(3)测定样品(含氯化钠杂质)中的质量分数:
①称取m g样品放人烧杯内加水溶解。
②加入过量的氯化钙溶液充分反应,反应的化学方程式为__________________________________________________;证明反应后氯化钙有剩余的方法是__________________________________________________________。
③过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量为ng。则样品中的质量分数为________________________。
10.[2023秋·高三·天津东丽区·期中校考]为测定产品中的质量分数(杂质为),设计了下列三种实验方案。
方案I:样品经加热后测定剩余固体质量,并计算的质量分数。
(1)下列可用来加热样品的仪器是__________(写仪器名称)。
方案Ⅱ:通过加热分解得到的质量进行计算。实验装置示意图如下:
(2)A中反应的化学方程式为__________,若装置C中碱石灰增重。则混合样品中碳酸钠的质量分数为__________。
方案Ⅲ:将一定质量的样品与足量稀硫酸反应,通过称量反应前后盛有碱石灰的干燥管质量,利用其质量差计算碳酸钠的质量分数。连接好的实验装置如图:
该实验的操作步骤:
①__________;
②取一定量样品装入广口瓶中;
③打开止水夹,缓慢鼓入空气数分钟;
④关闭止水夹,在干燥管内填满碱石灰,称量干燥管A质量;
⑤缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止;
⑥打开止水夹,缓慢鼓入空气数分钟,再称量干燥管A质量。
(3)操作①为__________。
(4)NaOH溶液(足量)中发生反应的离子方程式为__________。
(5)装置中有两支盛放碱石灰的干燥管(图中A和B),若只保留干燥管A将会使碳酸钠的质量分数的计算结果__________(填“偏大”或“偏小”)。原因是__________。
题组二 侯氏制碱法
1.[2025秋·高一·河南南阳·期中]实验室模拟“侯氏制碱法”的原理制取,反应为(已知极易溶于水)。下列说法正确的是( )
A.装置A中使用“多孔球泡”的作用是防止倒吸
B.装置B中X溶液为饱和溶液,主要作用是吸收混合气中的HCl
C.装置C中发生反应的离子方程式为
D.应先向装置A中通入足量,再打开弹簧夹
2.“侯氏制碱法”的主要过程如图(部分物质已略去)。
下列说法错误的是( )
A.气体X为
B.操作b为过滤
C.悬浊液a中的不溶物主要是
D.氨盐水中通入气体X后,溶液中大量减少的阳离子是
3.我国化学家侯德榜先生创立了著名的“侯氏制碱法”(流程简图如图),促进了世界制碱技术的发展。下列有关说法正确的是( )
A.和的通入顺序可以调换
B.实验室中反应(2)应在坩埚中进行
C.侯氏制碱法的主要原理是相同条件下易溶于水,难溶于水
D.操作X为过滤,在实验室中为加快过滤速率用玻璃棒搅拌
4.[2026春·高一·陕西·月考联考]化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”联合合成氨工业生产纯碱和氮肥,工艺流程图如下:
下列说法不正确的是( )
A.“碳酸化”设备中的反应为
B.“母液I”吸氨后的溶液中主要含有
C.“母液I”吸氨可促进析出,“母液Ⅱ”吸氨可促进的吸收
D.该工艺过程中可以循环使用的物质有、NaCl
5.[2025秋·高一·吉林·期中联考]侯氏制碱法又称联合制碱法,实验室模拟侯氏制碱法的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.向饱和食盐水中通入的气体为氨气和
B.该反应利用了溶解度小的特点
C.检验固体中是否混有可用稀硝酸、溶液
D.由固体制备纯碱的操作是在烧杯中加热灼烧固体
6.[2024秋·高一·山东泰安·期中校考]我国化学家侯德榜发明的侯氏制碱法又称联合制碱法,工艺过程如下:
下列叙述不正确的是( )
A.气体X是
B.“吸收②”反应的化学方程式为
C.“煅烧”说明纯碱的热稳定性好于
D.滤液中溶质只含有
7.侯德榜是我国著名爱国科学家,他发明的侯氏制碱法在国际上获奖,提振了中国人民的士气。侯氏制碱法的工业流程如图所示,实验室模拟工业上侯氏制碱法制备纯碱,下列操作中未涉及的是( )
A. B.
C. D.
8.[2025秋·高一·山东临沂·月考校考]某兴趣小组的同学模拟侯德榜制碱法制取纯碱,流程如图:
(1)向饱和溶液中通入和氨气时,应先通入____________________(填化学式)。操作①的名称为____________________。
(2)写出反应①的化学方程式:____________________。
(3)该流程中可循环利用的物质是____________________(填化学式)。
(4)现将和的固体均匀混合分成两等份。第一份充分加热至恒重,固体质量减少;第二份与足量稀盐酸充分反应后,加热、蒸干,得到固体。则混合物中和的物质的量之比为____________________。
(5)下列选项中哪种方法可以鉴别溶液和溶液______________。
A.加入澄清石灰水 B.加入氢氧化钠溶液
C.加入溶液 D.逐滴加入稀盐酸
(6)下列实验方案中,不能测定出和的混合物中质量分数的是______________。
A.取ag混合物充分加热,质量减少bg
B.取ag混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到bg固体
C.取ag混合物与足量溶液充分反应,得到bg溶液
D.取ag混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加bg
(7)钠是一种典型的碱金属元素,下列性质的递变规律正确,且能作为碱金属元素金属性递变规律判断依据的是______________(填字母)。
A.、、K的原子半径和密度都随原子序数的增加而增大
B.碱性:
C.还原性:,故K可以从溶液中置换出金属钠
D.熔、沸点:
9.碳酸钠是一种重要的无机化工原料,主要用于玻璃制品和陶瓷釉的生产,还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。工业制碱法大致经历了如图1所示的三个阶段。
请回答下列问题:
Ⅰ.路布兰是化学工业的先驱者,路布兰制碱法是化工史上的一个里程碑,其反应原理如下:
①
②
③
(1)反应①属于____________________(填四大基本反应类型),反应②中的氧化产物为________________(填化学式)。
(2)路布兰制碱法的缺点有____________(写出一点即可)。
Ⅱ.1861年,比利时人欧内斯特·索尔维发明了以食盐、石灰石、氨气为原料制取碳酸钠的索尔维制碱法(又称氨碱法)。1943年前后我国著名科学家侯德榜先生克服重重困难,把合成氨工业和氨碱法制碱工业结合起来,发明了联合制碱法,也被人们称为“侯氏制碱法”。两种工艺的流程如图2所示(已知:在通常条件下,1体积的水可以溶解1体积的二氧化碳,1体积的水可以溶解700体积的氨气):
(3)向饱和食盐水中通入和获得和滤液的化学方程式为__________。
(4)索尔维制碱法中能够循环利用的物质有____________________(填化学式,下同),侯氏制碱法中能够循环利用的物质有__________。
(5)相比索尔维制碱法,侯氏制碱法的优点有__________(填标号)。
A.用等量的食盐可以生产更多的纯碱,同时得到氮肥,NaCl的利用率高
B.不产生用途不大且难处理的,对环境更加友好
C.侯氏制碱法无须加热
D.侯氏制碱法中可以循环使用,后续无须补充
(6)验证主产品中含有的方法:取少量主产品试样溶于水后,________(请补充完整实验操作及现象)。
Ⅲ.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备,部分实验装置如图3所示。
(7)下列说法正确的是______________(填标号)。
A.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ
B.实验过程中向启普发生器中添加液体时,应取下Ⅰ处橡胶塞加入
C.试剂d为冰水,以降低的溶解度,促进晶体的析出
D.试剂a可为稀硫酸
10.[2024秋·高一·湖北黄冈·月考校考]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国经济发展做出了重要贡献。侯氏制碱法的工艺流程图如下:
(1)向饱和食盐水中通入和,发生的总的化学反应方程式为____________________,应先通入____________________。(填“”或“”)。
(2)在实验室中进行“操作1”需要的玻璃仪器有____________________。
(3)煅烧固体1的化学方程式为____________________,循环物质X为____________________。
(4)在实验室模拟侯氏制碱法制备,从A~E中选择合适的仪器,正确的连接顺序是:a→____________________,____________________→b,c→____________________(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,需要进行的操作是先____________________,再将分液漏斗下面的旋塞打开。
(5)产品分析:产品纯碱中含有少量NaCl,把11.2g该产品混合物与足量稀硫酸反应,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量的,固体增重2.8g。产品的纯度为____________________(用百分数表示,结果保留到小数点后1位)。
题组三 焰色试验
1.[2026春·高一·福建龙岩·月考校考]下列说法中正确的是( )
A.焰色试验是化学变化
B.用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝(镍丝或铁丝)
C.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
D.利用焰色试验不能区分NaCl与固体
2.南北朝时期陶弘景所著的《本草经集注》中记载了鉴别硝石(主要成分)的方法:“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也”。下列说法错误的是( )
A.该方法为焰色试验,利用钾的焰色为紫色进行鉴别
B.实验室中观察钾的焰色时,需要透过蓝色的钴玻璃
C.根据火焰的特征颜色,可判断试样中是否含有铂元素
D.利用不同金属元素五彩缤纷的焰色,可制成节日烟花
3.[2025春·高一·云南玉溪·月考校考]下列有关焰色试验操作的描述正确的是( )
A.取一根洁净的细铁丝,放在酒精灯上灼烧至无色,再蘸取少量NaCl溶液,进行焰色试验
B.在观测焰色试验时均要透过蓝色钴玻璃片,以便隔绝钠元素的黄光的干扰
C.铂丝在做完氯化钠溶液的焰色试验后,用稀硫酸洗净,再蘸取少量的溶液,重复以上实验
D.用洁净的铂丝蘸取某溶液,放在火焰上灼烧,观察到黄色火焰,则证明该溶液中一定有,没有
4.[2024秋·高一·广东珠海·期中联考]用焰色试验检验时的操作步骤:①蘸取待测液火焰上灼烧,②置于酒精灯,③透过蓝色钴玻璃观察,④用稀盐酸洗净铂丝。其中正确的操作顺序为( )
A.①②③④ B.④②①②③ C.④①②③ D.②①③④
5.用洁净的铂丝蘸取某无色溶液,放在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,火焰的颜色呈紫色,下列说法中正确的是( )
A.该溶液中的阳离子只有钾离子
B.该溶液中一定含有钠离子
C.该溶液中可能含有钠离子,但一定含有钾离子
D.该溶液中可能含有钾离子,但一定含有钠离子
6.焰色试验的实验过程中铂丝的清洗和灼烧与观察钾的焰色两项操作如图所示:
下列叙述中不正确的是( )
A.每次实验都要先将铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同
B.钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验时可以用稀硫酸代替盐酸
D.没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验
题组四 含钠物质的相互转化
1.[2024秋·高一·江西宜春·期中校考]下列有关钠及其化合物的说法正确的是( )
A.将一小块金属钠投入溶液中,有红色物质析出
B.将Na、和分别投入稀盐酸中,均会有气体产生
C.Na、和长期放置在空气中最终产物相同
D.可用饱和溶液除去中混有的少量HCl气体
2.在给定条件下,(溶液)(溶液)NaOH(溶液)。针对上述转化,下列说法正确的是( )
A.两步都能实现 B.第一步能实现,第二步不能实现
C.第一步不能实现,第二步能实现 D.两步都不能实现
3.过碳酸钠外观为白色晶体,是无毒漂白剂和供氧剂,还有去污杀菌作用,工业上常用和化合制备:。下列说法错误的是( )
A.过碳酸钠具有强氧化性
B.生产过程中采用较低温度,目的是防止产品及反应物的分解
C.过碳酸钠和过氧化钠漂白原理相同
D.生产过程中遇酸、铁盐、铜盐等都对产率无影响
4.探究与水的反应原理实验如图,下列分析错误的是( )
已知:。
A.①中产生的气体为,是氧化产物
B.由上述现象可知,与水反应有生成
C.②、⑤中与的作用完全相同
D.通过④说明能溶于稀硫酸
5.元素的“价—类二维图”指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图。如图为钠元素的“价—类二维图”,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法错误的是( )
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.发生④、⑤的转化均有产生
Ci向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和⑧,都能生成氯化钠
D.反应②只能通过加热实现物质转化
6.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.钠着火可以用泡沫灭火器灭火
B.可用于治疗胃酸过多、制发酵剂等
C.可利用反应④除去粉末中混有的
D.反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给
7.过碳酸钠是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案如下,已知:,50℃时开始分解。
下列说法错误的是( )
A.过碳酸钠是由碳酸钠、过氧化氢利用氢键所形成的不稳定的复合物
B.滤液X可以循环使用
C.步骤③洗涤时选用无水乙醇洗涤,可除去水分、利于干燥
D.利用过碳酸钠净化水原理与明矾净水原理类似
8.某学习小组的同学按下列实验流程制备,设计的部分装置如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.若X为浓氨水,Y为生石灰,则可用装置甲制取
B.反应①可在装置乙中进行,反应②可在装置丁中进行
C.可用装置丙进行过滤操作
D.将母液蒸干灼烧后可得到固体
9.一定条件下,也具有助燃性,如活泼金属在中可以燃烧,某化学小组对Na在中的燃烧产物进行了探究。
【提出猜想】与Na反应可能生成4种物质:C、CO、和。
【查阅资料】溶液能与CO反应生成黑色的金属钯。
【实验Ⅰ】化学小组在老师的指导下设计了如图所示装置(部分夹持仪器已略去):
(1)装置的连接顺序为c→____________→a→b(或b→a)→h→i。
(2)通入待澄清石灰水中出现__________________时,再点燃酒精灯,此操作的目的是________________。实验开始后,观察到Na剧烈燃烧,生成黑色和白色两种固体;溶液中有黑色沉淀产生。由实验现象推理可知,Na与反应的产物一定有____________(填化学式)。
【实验Ⅱ】为了进一步探究反应中所得白色固体的组成,兴趣小组同学继续进行如下实验:分离出实验Ⅰ所得的白色固体,取适量固体于试管中,加入水后振荡,固体完全溶解,滴入几滴酚酞溶液,溶液由无色变为红色。
(3)有同学认为,根据实验Ⅱ中溶液颜色的变化可以证明白色固体为,其推理的依据是______________。
(4)另有同学认为实验Ⅱ中的现象并不能证明白色固体一定是,并设计了如下实验方案进行探究,请完善该实验方案:继续取实验Ⅱ中滴加酚酞后的溶液,加入足量的________________(填试剂及现象),则证明该白色固体中一定含有,且不含;若白色固体中只含有,不含,上述操作中出现的现象是________________。
10.某化学研究小组在实验室中探究金属钠及其化合物的性质。
(1)某同学夹取一块钠,用滤纸吸干表面后再切一小块放在如图所示装置上做钠的燃烧实验,反应的化学方程式为__________________。
(2)该小组同学将产生的固体投入水中,反应停止后,同学们观察到烧杯内有少许黑色固体物质,经检测为碳。某同学分析碳可能是加热过程中钠与反应产生的,为此设计如图所示装置进行验证。先取一块纯净的钠放入干燥的E管中,然后打开A的活塞,反应一段时间后,点燃酒精灯。观察到钠剧烈燃烧,产生大量白烟,同时有黑色物质生成,冷却后有白色固体附着在管壁上。
①C中所盛试剂为饱和溶液,作用是__________。D中所盛试剂为__________(填名称),若缺少D,可能产生的影响是__________(用化学方程式表示)。
②B中反应一段时间后,再点燃酒精灯的目的是__________。
③E中反应生成碳单质的化学方程式为__________。
11.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,如图所示。
1.只根据图中装置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_____(填序号)。
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)。
12.物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的两个重要认识视角。下图为钠及其化合物的“价一类”二维图。回答下列问题:
(1)物质①与水反应的离子方程式为________________。
(2)用双线桥法分析淡黄色固体②与水的反应:________________。
(3)从物质类别的视角看,NaOH属于________________(填序号,下同)类物质,一般能与下列________________类别的物质发生反应。
①盐 ②碱性氧化物 ③酸 ④碱
(4)氢化钠(NaH)在野外可用作生氢剂。NaH中氢元素的化合价为________________,NaH与水反应的化学方程式为________________,从元素的价态分析,该反应中NaH作________________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)向两份溶液中分别滴加溶液和醋酸溶液,有沉淀和气体生成,则生成的沉淀是________________,生成的气体是________________。
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第8讲 碳酸钠和碳酸氢钠
目录
模块1 明确目标・吃透核心概念 2
模块2 链接教材・课本概念深挖 2
目标二:了解焰色试验现象及其用途 5
目标三:了解钠及其化合物的研究思路 5
模块3 新知精讲・高中预科突破 6
知识点一 碳酸钠与碳酸氢钠 6
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的鉴别 9
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的相互转化 11
知识点二 焰色试验 12
模块4 深挖误区・梳理高频错点 13
A:Na2CO3和NaHCO3的鉴别 13
B:CO2与NaOH溶液反应的计算 14
C:Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应 15
D:Na2CO3、NaHCO3的除杂 16
E:Na2CO3的制备 16
模块5 分层攻坚・专项题型突破 17
题组一 碳酸钠和碳酸氢钠 17
题组二 侯氏制碱法 29
题组三 焰色试验 44
题组四 含钠物质的相互转化 47
模块1 明确目标・吃透核心概念
1. 对比碳酸钠、碳酸氢钠外观、溶解性、热稳定性,掌握二者与酸、碱、盐的反应规律,规范书写化学、离子方程式。
2. 掌握两种物质相互转化方法,熟练设计实验鉴别、分离除杂方案,理清操作流程与现象差异。
3. 结合离子变化理解反应本质,建立从组成、酸根差异分析物质性质的解题思路。
4. 梳理图像计算、混合物定量计算题型解题步骤,规避方程式漏条件、产物判断失误等常见错误。
5. 了解苏打、小苏打在生活、生产中的用途,熟练运用对比归纳法梳理易混化合物。
模块2 链接教材・课本概念深挖
目标一:掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质和用途,并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化途径
任务1:苏打(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)都是碱性食品添加剂,很多有经验的家庭主妇常常用它们来清洗带有油污的餐具,也有些人用来做食物中的添加,例如做馒头、炸油条、做包子等,它们的发酵力量让这些面食更为松软好吃,小苏打和苏打尽管只差了一个字,性质却有差别的。
实验——在两只试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠固体(各约1 g),完成下列实验,并将实验现象和相应的结论填入下表中。【视频 实验-碳酸钠和碳酸氢钠的比较.mp4】
盐
Na2CO3
NaHCO3
(1)在两支试管中各加入1 g Na2CO3、NaHCO3,观察外观并进行描述
白色粉末
细小的白色晶体
(2)向以上两支试管中分别滴入几滴水,振荡,观察现象;将温度计分别插入其中,温度计的示数有何变化
碳酸钠结块变成晶体,温度计读数升高
碳酸氢钠少部分溶解,温度计读数降低
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象
碳酸钠溶解
碳酸氢钠部分溶解
(4)分别向(3)所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液,有何现象
溶液变红色且颜色较深
溶液变红色且溶液颜色稍浅
初步结论
加少量水,结块变晶体,并放热,溶液显碱性,比NaHCO3的溶解度大
加少量水溶解吸热,溶液呈碱性,比Na2CO3的弱
任务2:阅读教材P37,实验探究Na2CO3、NaHCO3的热稳定性
【视频 实验-小苏打碳酸氢钠受热加热分解加热碳酸钠.mp4】
实验操作
实验现象
化学方程式及结论
刚加热时,石灰水中有气泡,之后无气泡,澄清石灰水无明显变化
Na2CO3很稳定,受热不易发生分解。
石灰水中有气泡,澄清石灰水变浑浊,受热试管管口处有水珠凝结
NaHCO3不稳定,受热容易分解,化学方程式为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
任务3:根据Na2CO3和盐酸可用“互滴法”鉴别及图像,思考下列问题:
①向Na2CO3溶液里逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生的CO2的体积关系如图所示。OA、AB段各发生什么变化,写出相关方程式。
【参考答案】OA段:Na2CO3 过量,盐酸不足生成NaHCO3,无气体产生。方程式:Na2CO3 + HCl==NaCl + NaHCO3
AB段:盐酸逐渐增加,生成的NaHCO3 与盐酸反应,生成其他。方程式:NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O +CO2↑
②向盐酸里逐滴加入Na2CO3溶液,消耗HCl的体积与产生的CO2的体积关系如图所示。根据图像信息反馈,为何与问题①中的现象不同,写出相关方程式。
【参考答案】盐酸中加Na2CO3,相当于盐酸足量,能满足Na2CO3 生成二氧化碳的需要,所以向盐酸中加Na2CO3 立即会有气体生成。方程式:Na2CO3 + 2HCl == 2NaCl + H2O + CO2↑
目标二:了解焰色试验现象及其用途
任务1:阅读教材P38,为什么能利用焰色试验判断试样所含的金属元素?具体操作如何?
【参考答案】
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色,由此可判断试样所含的金属元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
具体操作步骤:
任务2:下面一些金属元素的焰色情况,写出它们的焰色颜色名称。
【视频 示范实验-焰色反应焰色试验】
金属元素
锂
钠
钾
钙
锶
钡
铜
焰色
紫红
黄
紫
砖红
洋红
黄绿
绿
目标三:了解钠及其化合物的研究思路
任务:回顾钠及其化合物的研究过程,是从哪些方面进行研究,是怎样的研究思路?
【参考答案】
模块3 新知精讲・高中预科突破
知识点一 碳酸钠与碳酸氢钠
1.Na2CO3和NaHCO3溶于水的实验探究
盐
Na2CO3
NaHCO3
(1)在两支试管中各加入1 g Na2CO3、NaHCO3,观察外观并进行描述
白色粉末
细小的白色晶体
(2)向以上两支试管中分别滴入几滴水,振荡,观察现象;将温度计分别插入其中,温度计的示数有何变化
碳酸钠 结块变成晶体 ,温度计读数升高
碳酸氢钠部分溶解,温度计读数 降低
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象
碳酸钠
溶解
碳酸氢钠溶解
续表
盐
Na2CO3
NaHCO3
(4)分别向(3)所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液,有何现象
溶液变 红色 且颜色较深
溶液变 红色 ,但溶液颜色稍浅
初步结论
碳酸钠粉末遇水生成含结晶水的晶体(Na2CO3·xH2O),溶液显 碱 性
溶液显 碱 性
【教材挖掘】
教材中提到碳酸钠水合物有Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、Na2CO3·10H2O三种。金属钠长期露置于空气中最终完全转变为Na2CO3粉末,此过程中的主要变化与现象:
写出上述主要变化的化学方程式。
提示:①4Na+O22Na2O
②Na2O+H2O2NaOH
④2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,
Na2CO3+10H2ONa2CO3·10H2O
⑤Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O
2.化学性质——热稳定性(实验装置如图)
实验操作
实验现象
实验结论
澄清石灰水不变浑浊
Na2CO3很稳定,受热不易发生分解;NaHCO3不稳定,受热容易分解,化学方程式为 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
澄清石灰
水 变浑浊
【探究活动】 碳酸钠和碳酸氢钠与酸、碱溶液的反应
实验1:分别向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加稀盐酸。
实验2:分别向溶质的质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加澄清石灰水。
活动1:分析实验1中为何碳酸钠中开始无气泡产生?分析二者中都产生气体的原因。写出相关反应的离子方程式。
提示:Na2CO3溶液中存在Na+和C,滴加稀盐酸,C与H+结合生成HC,HC再与H+结合生成H2CO3而分解放出CO2,故开始无气泡,过一段时间产生气泡,相关反应为C+H+HC、HC+H+CO2↑+H2O。NaHCO3溶液中存在Na+和HC,滴加稀盐酸,HC与H+结合生成H2CO3而分解放出CO2,故立即产生气泡:HC+H+CO2↑+H2O。
活动2:实验2中产生相同现象的原因是什么?写出相关反应的离子方程式。能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液吗?为什么?
提示:向Na2CO3溶液中滴加澄清石灰水,C与C结合生成CaCO3沉淀:C+CCaCO3↓。向NaHCO3溶液中滴加澄清石灰水,HC与OH-结合生成C和H2O,C与C结合生成CaCO3沉淀:2HC+2OH-+CCaCO3↓+2H2O+C。将氢氧化钙溶液分别加入碳酸钠和碳酸氢钠溶液,二者均反应产生白色沉淀,所以不能用氢氧化钙溶液鉴别二者。
活动3:试写出足量的NaHCO3溶液和少量Ca(OH)2反应的离子方程式。用适量的NaOH溶液可以除去Na2CO3溶液中少量NaHCO3,试用离子方程式表示出反应原理。
提示:2HC+Ca2++2OH-CaCO3↓+2H2O+C;OH-+HCH2O+C。
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的鉴别
(1)利用热稳定性不同
(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)
3.碳酸钠和碳酸氢钠的应用
Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性,可用作食用碱或工业用碱。Na2CO3的主要用途为纺织、制皂、造纸、制玻璃等;NaHCO3的主要用途为制药、焙制糕点等。
4.研究与实践——了解纯碱的生产历史
(1)路布兰制碱法:该方法所用的原料除食盐外,还有硫酸、木炭和石灰石。该方法制备的产品质量不纯,原料利用不充分,已经被淘汰。
(2)索尔维制碱法
原料
食盐、石灰石和氨为原料
反应
步骤
NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl
CaCO3CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO2NH3↑+CaCl2+H2O
2NaHCO3Na2CO3+CO2 ↑+H2O
特点
反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。但原料中一半成分未能转化为产品,产物中的氯化钙没有被充分利用
(3)侯氏制碱法
名称由来
1943年,我国化学工业科学家侯德榜发明创建了联合制碱法,即将索尔维制碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法,又称侯氏制碱法
原理
与步骤
具体发生的化学反应:①NH3+H2O+CO2NH4HCO3;NH4HCO3+NaClNH4Cl+NaHCO3↓,可以写成CO2+NH3+NaCl+H2ONH4Cl+NaHCO3↓。
②加热使NaHCO3分解得到Na2CO3,生成的CO2可循环使用:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
活动1:已知氨气极易溶于水,且溶于水显碱性。侯氏制碱法中应先通入哪种气体?其原因是什么?
提示:先通入氨气。由于NH3极易溶于水,且溶于水后溶液显碱性,这样更容易吸收二氧化碳。
活动2:侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么物质?根据初中所学知识,可知此物质在农业上的用途是什么?
提示:氯化铵(NH4Cl)可以作氮肥。
[对点训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Na2CO3和NaHCO3二者在水中的溶解度不同,前者易溶于水,后者难溶于水。( × )
(2)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸氢钠溶液。( √ )
(3)Na2CO3固体中的NaHCO3可用加热法除去。( √ )
2.下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中,错误的是( )
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3和NaHCO3
C.在一定的条件下,Na2CO3与NaHCO3之间可以相互转化
D.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应,NaHCO3放出的CO2更多
解析:B A项,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,正确;B项,澄清石灰水与Na2CO3和NaHCO3溶液反应均产生白色沉淀,不能鉴别,错误;C项,Na2CO3与NaHCO3之间可以相互转化,正确;D项,由Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O和NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O知,等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应,NaHCO3放出的CO2更多,正确。
3.除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3,可采取的方法是( )
A.通入二氧化碳气体 B.加入氢氧化钡溶液
C.加入澄清石灰水 D.加入稀盐酸
解析:A A项,因为CO2能和Na2CO3溶液发生如下反应:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,可用来除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而Ba(OH)2、Ca(OH)2和盐酸都能和NaHCO3、Na2CO3反应。
归纳总结 Na2CO3和NaHCO3的相互转化
NaHCO3Na2CO3
(1)NaHCO3与碱溶液反应的实质是HC与OH-反应生成C,所以NaHCO3可以与NaOH反应生成碳酸钠。
(2)向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到白色晶体(沉淀)析出。发生反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓。
4.侯氏制碱法,又称联合制碱法。其部分工艺流程如下,下列说法错误的是( )
A.沉淀池中应先通NH3,再通CO2
B.反应②产生的CO2可循环使用
C.若纯碱中混有NaHCO3,可用澄清石灰水除去
D.母液的主要成分是NH4Cl,可用于化肥工业
解析:C 氨气极易溶于水,使溶液显碱性,可吸收更多的二氧化碳,故先通NH3,再通CO2,A正确;反应②产生的CO2可通入沉淀池中,生成碳酸氢钠,碳酸氢钠受热再分解生成CO2,所以可以循环使用,B正确;碳酸钠和碳酸氢钠与澄清石灰水都能发生反应,若纯碱中混有NaHCO3,不能用澄清石灰水除去,应用加热法除去碳酸氢钠,C错误;母液的主要成分是NH4Cl,NH4Cl是一种氮肥,可用于化肥工业,D正确。
知识点二 焰色试验
1.概念
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的 金属元素 ,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
2.操作
注意:焰色试验是元素的物理性质。
【教材挖掘】
利用焰色试验检验钾元素时,为什么要透过蓝色钴玻璃进行观察?为什么用盐酸洗涤铂丝而不用硫酸洗涤铂丝?
提示:因为含有钾元素的物质中往往会混有少量的钠元素,灼烧时,钠元素的黄色光会掩盖钾元素的紫色光,透过蓝色钴玻璃可以滤去黄色光,便于观察到钾元素的紫色光。盐酸沸点比硫酸低,加热时易挥发无残留。
3.几种金属元素的焰色
金属元素
锂
钠
钾
铷
焰色
紫红色
黄色
紫色(透过蓝色钴玻璃)
紫色
金属元素
钙
锶
钡
铜
焰色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
4.应用
(1)检验 金属元素 的存在,如鉴别NaCl和KCl溶液。
(2)制作五彩缤纷的烟花。
[对点训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)焰色试验就是金属燃烧时火焰的颜色。( × )
(2)做焰色试验的铂丝可用稀硫酸清洗。( × )
(3)可利用焰色试验来鉴别Na2CO3溶液和K2SO4溶液。( √ )
(4)焰色试验是金属元素的化学性质。( × )
2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色试验的观察两项操作如图所示。下列叙述中错误的是( )
A.焰色试验是物理变化
B.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验中可以用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝
D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替
解析:C 焰色试验属于物理变化,A正确;钾的浅紫色光往往会受到钠的黄色光的干扰,所以观察钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察,B正确;实验中应使用稀盐酸清洗做焰色试验的铂丝,C错误。
模块4 深挖误区・梳理高频错点
A:Na2CO3和NaHCO3的鉴别
1.根据热稳定性不同
固体
△
Na2CO3无明显现象
NaHCO3放出无色的,使澄清石灰水变浑浊的气体
2.根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
(1)
固体或溶液 + 盐酸
反应
速率
滴加
盐酸
滴加盐酸立即产生气泡的是NaHCO3
产生气泡快的是NaHCO3
产生气泡快的是Na2CO3
滴加盐酸开始不产生气泡的是Na2CO3
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
3.根据阴离子不同用盐溶液鉴别
BaCl2溶液
溶液
不产生白色沉淀的是NaHCO3
产生白色沉淀的是Na2CO3
4.根据溶液的酸碱性鉴别
测相同浓度溶液的pH
溶液
pH小的是NaHCO3
pH大的是Na2CO3
B:CO2与NaOH溶液反应的计算
1.思维模型
向氢氧化钠溶液中通入CO2,
(1)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:2NaOH+CO2 ===Na2CO3+H2O ;
(2)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:NaOH+CO2 ===NaHCO3;
(3)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
NaOH过量,所得产物为NaOH 和Na2CO3的混合物;
><
<
(4)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
CO2过量,所生成的产物仍为NaHCO3;
>
>
<
(5)当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
所得产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物。
2.反应历程如下图:
Na2CO3
CO2
NaHCO3
NaOH
C:Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1.盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(1)现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。
(2)反应:无明显现象时反应的离子方程式:CO+H+===HCO,无色气体放出时反应的离子方程式:HCO+H+===CO2↑+H2O。
2.Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
(1)现象:有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O。
3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图象略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图象略)。
D:Na2CO3、NaHCO3的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量的CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量的NaOH溶液
E:Na2CO3的制备
1.Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理:
把二氧化碳和氨气通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出;过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式:
a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;
b.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
模块5 分层攻坚・专项题型突破
题组一 碳酸钠和碳酸氢钠
1.[2025秋·高一·江苏徐州·月考联考]下列有关和的叙述正确的是( )
A.俗称小苏打,俗称苏打
B.常温下,的溶解度比的溶解度大
C.与足量盐酸反应得到等量的时,消耗的质量比大
D.将澄清石灰水加入溶液中不产生白色沉淀,加入溶液中产生白色沉淀
答案:B
解析:A.俗称苏打,俗称小苏打,故A错误;
B.常温下,的溶解度比的溶解度大,故B正确;
C.,,由方程式可知,假设、分别与足量盐酸反应得到时,消耗的质量为84xg,消耗的质量为106xg,故与足量盐酸反应得到等量的时,消耗的质量比少,故C错误;
D.将澄清石灰水加入溶液中会产生白色沉淀,故D错误;
故选B。
2.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
过氧化钠可为航天员供氧
与反应生成
Ⅰ对,Ⅱ对,有
B
碳酸钠溶液可用于治疗胃酸过多
可与盐酸反应
Ⅰ对,Ⅱ对,无
C
向滴有酚酞试液的水中加入,溶液最终变红
与水反应生成氢氧化钠
Ⅰ对,Ⅱ错,无
D
金属钠具有强还原性
高压钠灯发出透雾能力强的黄光
Ⅰ对,Ⅱ对,有
A.A B.B C.C D.D
答案:A
解析:过氧化钠可与二氧化碳反应生成氧气,因此过氧化钠可为航天员供氧,故A正确;碳酸钠溶液碱性强,虽然能与盐酸反应,但不能用于治疗胃酸过多,故B错误;过氧化钠和水反应:,同时具有强氧化性,则向滴有酚酌试液的水中加入,溶液先变红后褪色,故C错误;金属钠具有强还原性,高压钠灯可以发出透雾能力强的黄光,但二者没有因果关系,故D错误。
3.[2025秋·高一·浙江·期中联考]类比和推理是化学研究的重要方法,下列类比或推理正确的是( )
A.在呼吸面具中加入,是因为能吸收有毒有害的气体
B.碳酸钠和碳酸氢钠的溶液均显碱性,可用作食用碱或工业用碱
C.碳酸钠固体溶于水放热,则碳酸氢钠固体溶于水也放热
D.铁与硫酸铜溶液反应置换出铜,则钠与硫酸铜溶液反应也能置换出铜
答案:B
解析:A.呼吸面具中加入是因为其与和反应生成,而非吸收有毒气体,A错误;
B.碳酸钠和碳酸氢钠溶液均显碱性,碳酸钠和碳酸氢钠均可用于食用或工业用途,B正确;
C.碳酸钠溶于水放热,但碳酸氢钠溶于水吸热,不能简单类比,C错误;
D.钠与硫酸铜溶液反应时,钠先与水反应生成NaOH和,无法直接置换出铜,D错误;
故选B。
4.[2023秋·高一·吉林通化·期末校考]某课外小组为了鉴别和两种白色固体,设计了如下几种实验方法。下列说法不正确的是( )
A.装置Ⅰ中的和均能与盐酸反应,产生气体速率快的是
B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是
C.加热装置Ⅱ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是
D.装置Ⅲ也可以鉴别和
答案:B
解析:和均与盐酸反应生成二氧化碳气体,盛放的气球鼓起得更快,说明产生气体速率快的是,A正确;等质量的和分别与足量盐酸反应时,产生的二氧化碳量多,故气球鼓起体积较大的是,B错误;受热分解生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,而受热不易分解,C、D正确。
5.[2025春·高一·湖南邵阳·月考联考]下列各组物质中,因为反应物的用量或反应条件不同而发生不同化学反应的是( )
①Na与;②与;③与;④NaOH溶液与;⑤溶液与盐酸;⑥溶液与盐酸;⑦溶液与溶液
A.除①②⑤外 B.除②③⑥外 C.除③④⑦外 D.除②③⑦外
答案:B
解析:①(√)Na与在常温下反应生成,在加热条件下反应生成,符合题意。
②(×)与H₂O反应生成NaOH和,与反应物的用量和反应条件无关,不符合题意。
③(×)与反应生成和,与反应物的用量和反应条件无关,不符合题意。
④(√),符合题意。
⑤(√),符合题意。
⑥(×)溶液与盐酸反应只生成NaCl、和,不符合题意。
⑦(√)溶液与少量溶液发生反应,与过量溶液发生反应。
6.[2024秋·高三·江苏苏州·月考联考]下列有关的实验装置或原理能达到实验目的的是( )
A.装置甲:制固体 B.装置乙:除去中的
C.装置丙:制取 D.装置丁:除去中的HCl
答案:D
解析:A.装置甲,氨气极易溶于水,直接通入溶液中易产生倒吸现象,二氧化碳在水中溶解度较小,应先通入氨气使溶液呈碱性,再通入二氧化碳,可增大二氧化碳的溶解度,有利于碳酸氢钠的生成,且侯氏制碱中使用饱和食盐水,A不合题意;
B.装置乙,碳酸氢钠受热易分解,而碳酸钠受热不分解,能用加热的方法来除去中的,不能用加热的方法除去碳酸氢钠中的碳酸钠,B不合题意;
C.装置丙中,稀硫酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,但长颈漏斗的下端没有伸入液面以下,会导致生成的二氧化碳从长颈漏斗逸出,C不合题意;
D.装置丁中,氯化氢气体能与饱和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳,而二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度较小,所以可以用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢,D符合题意;
故答案为:D。
7.[2026秋·高一·浙江·期中联考]下列说法正确的是( )
A.鉴别与溶液,可用溶液
B.质量相等的与分别与足量盐酸完全反应,产生的质量后者更大
C.粉末中混有,可配制成溶液通入过量的,再低温结晶进行提纯
D.取和混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出的气体用碱石灰吸收,碱石灰增重,能测定和混合物中的质量分数
答案:C
解析:A.和溶液都能与溶液反应生成沉淀,无法鉴别,A错误;
B.中C元素的质量分数大于,质量相等的和分别与足量的盐酸反应,产生的质量前者更大,B错误;
C.溶液通入过量的可以转化为,因此粉末中混有,可配制成溶液通入过量的,再低温结晶进行提纯,C正确;
D.和混合物与足量稀硫酸充分反应后,逸出的气体中含有水蒸气,无法通过碱石灰增重测定混合物中的的质量分数,D错误;
故答案为:C。
8.[2023秋·高一·海南·期中联考]烧碱、纯碱、小苏打等都是重要的化工原料。
(1)取和两种固体各2g,分别放入两个小烧杯中加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;其中盛放的烧杯中溶液温度________________(填“升高或降低”)。
(2)探究两者热稳定性的“套管实验”的实验装置如图所示:
①写出实验过程中试管中发生反应的化学方程式:______________________________________________。
②证明热稳定性的实验装置中,能否将、的位置互换?______________________(填“能”或“不能”)。
(3)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接,打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶,此时的实验现象是__________________________,开始反应时的离子方程式是__________________________。
②若其他操作不变,将A与C连接,可观察到的现象是__________________________。
(4)某校化学课外小组根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,能够达到实验目的的是____________________________(填装置序号);采用图Ⅲ可测定碳酸钠样品中混有的碳酸氢钠的质量分数,若加热5.00g样品,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减少了0.31g,则样品中碳酸氢钠的质量分数为______________。
答案:(1)降低
(2)①;②不能
(3)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶;
②广口瓶中的长导管口有气泡产生
(4)Ⅱ;16.8%
解析:(1)固体溶于水吸收热量导致温度降低;
(2)固体受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式:;、的位置不能互换,在内管也能分解,可证明其热稳定性比差;
(3)①将A与B连接,打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶,NaOH与发生反应消耗气体,气压减小,水沿导管由广口瓶进入烧瓶;此时反应的离子方程式:;
②其他操作不变,将A与C连接,NaOH与发生反应消耗气体,气压减小,导致广口瓶内气压减小,可观察到的现象是:广口瓶中的长导管口有气泡产生。
9.、是生活中常见的盐,某实验小组通过以下实验探究这两种 物质的性质(已知: 、的水溶液均呈碱性; 受热易分解生成、和)。
(1)称取两种固体各1 g分别放人两支试管中,再各加入5mL水,振荡。固体成分溶解,并恢复至室温。
①发现完全溶解,而有剩余。由此得出结论:在相同温度下,______________________ 。
②向所得溶液中各滴入1〜2滴酚酞溶液后,溶液均显__色。
(2)①取少量按下图装置进行实验。可观察到的现象是大试管口有水珠生成,____________。
②用________________________________的方法除去混在粉末中少量的。
(3)测定样品(含氯化钠杂质)中的质量分数:
①称取m g样品放人烧杯内加水溶解。
②加入过量的氯化钙溶液充分反应,反应的化学方程式为__________________________________________________;证明反应后氯化钙有剩余的方法是__________________________________________________________。
③过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量为ng。则样品中的质量分数为________________________。
答案:(1)碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠的大;红
(2)澄清的石灰水变浑浊加热
(3);向反应后所得溶液中加入碳酸钠,有沉淀生成;
解析:(1)①称取两种固体各1g,分别放入两个小烧杯中, 再各滴加5 mL水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,并恢复至室温后,发现固体完全溶解,而固体有剩余,说明在同样的温度下,同质量的两种固体在同体积的溶剂中,比易溶于水,即碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠的大。
②碳酸钠和碳酸氢钠的溶液均显碱性,向所得溶液中各滴入 1〜2滴酚駄溶液后,溶液均呈红色。
(2)碳酸氢钠受热易分解:。因此可观察到的现象是大试管口有水珠生成,生成的气体通入澄淸石灰水,澄淸石灰水变浑浊。
②碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠受热易分解,因此用加热的方法可除去混在粉末中的少量。
(3)②碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,化学方程式为,证明反应后有剩余的方法是再加入碳酸钠,有白色沉淀生成。
③设碳酸钠样品中碳酸钠的质量为x,则根据方程式可知
106 100
x ng
106 : x=100: n g 解得 JC= 106n/100 g
因此样品中的质量分数为。
10.[2023秋·高三·天津东丽区·期中校考]为测定产品中的质量分数(杂质为),设计了下列三种实验方案。
方案I:样品经加热后测定剩余固体质量,并计算的质量分数。
(1)下列可用来加热样品的仪器是__________(写仪器名称)。
方案Ⅱ:通过加热分解得到的质量进行计算。实验装置示意图如下:
(2)A中反应的化学方程式为__________,若装置C中碱石灰增重。则混合样品中碳酸钠的质量分数为__________。
方案Ⅲ:将一定质量的样品与足量稀硫酸反应,通过称量反应前后盛有碱石灰的干燥管质量,利用其质量差计算碳酸钠的质量分数。连接好的实验装置如图:
该实验的操作步骤:
①__________;
②取一定量样品装入广口瓶中;
③打开止水夹,缓慢鼓入空气数分钟;
④关闭止水夹,在干燥管内填满碱石灰,称量干燥管A质量;
⑤缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止;
⑥打开止水夹,缓慢鼓入空气数分钟,再称量干燥管A质量。
(3)操作①为__________。
(4)NaOH溶液(足量)中发生反应的离子方程式为__________。
(5)装置中有两支盛放碱石灰的干燥管(图中A和B),若只保留干燥管A将会使碳酸钠的质量分数的计算结果__________(填“偏大”或“偏小”)。原因是__________。
答案:(1)坩埚、试管
(2);
(3)检查装置气密性
(4)
(5)偏小;没有干燥管B,外界空气中水蒸气和气体被吸收,导致干燥管A质量增加的多,就会推算出样品中碳酸氢钠质量多,碳酸钠质量少,导致样品中碳酸钠质量分数结果偏小
解析:(1)加热碳酸氢钠固体分解,加热样品所选用的仪器是坩埚、试管;
(2)A中发生的是碳酸氢钠受热分解,反应的方程式为;
(3)连接好实验装置第一步应该是检查装置气密性,保证装置气密性良好才能做后续实验。
题组二 侯氏制碱法
1.[2025秋·高一·河南南阳·期中]实验室模拟“侯氏制碱法”的原理制取,反应为(已知极易溶于水)。下列说法正确的是( )
A.装置A中使用“多孔球泡”的作用是防止倒吸
B.装置B中X溶液为饱和溶液,主要作用是吸收混合气中的HCl
C.装置C中发生反应的离子方程式为
D.应先向装置A中通入足量,再打开弹簧夹
答案:D
解析:实验剖析:由实验装置图可知,装置C中碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳,装置B中盛有饱和碳酸氢钠溶液用于除氯化氢气体。氨气极易溶于水,而二氧化碳在水中的溶解度不大,故制备碳酸氢钠时,应向盛有饱和食盐水的装置A中先通入氨气制得氨化的饱和食盐水,使溶液呈碱性,然后打开弹簧夹,向A中通入二氧化碳,二氧化碳与氨化的饱和食盐水反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵。装置A中所得悬浊液经过滤、洗涤、干燥得到碳酸氢钠。使用“多孔球泡”可增大气体与溶液的接触面积,加快氨气的吸收速率,不能防止倒吸,A项错误;碳酸钠溶液与二氧化碳、HCl均能发生反应,X溶液应为饱和碳酸氢钠溶液,B项错误;装置C中发生的反应为碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,碳酸钙难溶,不能拆写成离子形式,正确的离子方程式为,C项错误;据分析可知,先向装置A中通入足量氨气再通二氧化碳,D项正确。
2.“侯氏制碱法”的主要过程如图(部分物质已略去)。
下列说法错误的是( )
A.气体X为
B.操作b为过滤
C.悬浊液a中的不溶物主要是
D.氨盐水中通入气体X后,溶液中大量减少的阳离子是
答案:C
解析:流程梳理:
由上述分析可知,A、B项正确;由分析可知,悬浊液a中的不溶物应为,而非,存在于滤液中,C项错误;氨盐水中通入后,发生反应:,由于溶解度较小,会大量析出,导致溶液中浓度显著降低,D项正确。
3.我国化学家侯德榜先生创立了著名的“侯氏制碱法”(流程简图如图),促进了世界制碱技术的发展。下列有关说法正确的是( )
A.和的通入顺序可以调换
B.实验室中反应(2)应在坩埚中进行
C.侯氏制碱法的主要原理是相同条件下易溶于水,难溶于水
D.操作X为过滤,在实验室中为加快过滤速率用玻璃棒搅拌
答案:B
解析:和的通入顺序不能颠倒,因为极易溶于水,先通入使溶液呈碱性可以更多地吸收,生成较多的,A项错误;加热灼烧固体可在坩埚中进行,B项正确;易溶于水,侯氏制碱法利用了相同温度下的溶解度小于的溶解度的原理,C项错误;过滤时不能用玻璃棒搅拌,否则容易导致滤纸破损,D项错误。
4.[2026春·高一·陕西·月考联考]化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”联合合成氨工业生产纯碱和氮肥,工艺流程图如下:
下列说法不正确的是( )
A.“碳酸化”设备中的反应为
B.“母液I”吸氨后的溶液中主要含有
C.“母液I”吸氨可促进析出,“母液Ⅱ”吸氨可促进的吸收
D.该工艺过程中可以循环使用的物质有、NaCl
答案:B
解析:在饱和NaCl溶液中先通入氨气使溶液呈现碱性,再通入(碳酸化),在碱性环境溶解能力增强,与氨气反应生成碳酸氢铵,碳酸氢铵与氯化钠反应生成碳酸氢钠从溶液中析出,塅烧后转化为纯碱、水和二氧化碳,母液继续吸收氨气析出,过滤后再加入NaCl继续盐析出氯化铵,过滤后得到氯化钠溶液可再次投入使用,据此来解答。
A.据分析,碳酸化设备中NaCl与反应生成和,化学方程式为,A正确;
B.母液吸氨后的溶液中主要含有,同时还含有,B错误;
D.由图可知,煅烧后二氧化碳可以循环使用,盐析后的母液II含有氯化钠,则氯化钠可以循环使用,D正确;
故答案为B。
5.[2025秋·高一·吉林·期中联考]侯氏制碱法又称联合制碱法,实验室模拟侯氏制碱法的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.向饱和食盐水中通入的气体为氨气和
B.该反应利用了溶解度小的特点
C.检验固体中是否混有可用稀硝酸、溶液
D.由固体制备纯碱的操作是在烧杯中加热灼烧固体
答案:D
解析:先向饱和食盐水中通入氨气,使溶液呈碱性,然后再通入足量的,由于碳酸氢钠的溶解度较小,碳酸氢钠会析出,经加热分解得到纯碱。母液中含有等,经系列操作可以得到。
A.由以上分析可知,向饱和食盐水中通入的气体为和氨气,故A正确;
B.由以上分析可知,该反应利用了溶解度小的特点,使得其首先结晶析出,故B正确;
C.向含有的固体中加入稀硝酸,和硝酸反应生成二氧化碳,再加入硝酸银溶液,通过观察是否生成白色沉淀,可以检验固体中是否混有,故C正确;
D.加热灼烧固体应在坩埚中进行,故D错误;
故选D。
6.[2024秋·高一·山东泰安·期中校考]我国化学家侯德榜发明的侯氏制碱法又称联合制碱法,工艺过程如下:
下列叙述不正确的是( )
A.气体X是
B.“吸收②”反应的化学方程式为
C.“煅烧”说明纯碱的热稳定性好于
D.滤液中溶质只含有
答案:D
解析:A.根据分析可知,气体X是氨气,故A正确;
B.根据分析可知吸收②发生反应方程式:,故B正确;
C.碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,说明纯碱的热稳定性好于,故C正确;
D.滤液中溶质除了含有,还含有碳酸氢钠和氯化钠,故D错误;
答案选D。
7.侯德榜是我国著名爱国科学家,他发明的侯氏制碱法在国际上获奖,提振了中国人民的士气。侯氏制碱法的工业流程如图所示,实验室模拟工业上侯氏制碱法制备纯碱,下列操作中未涉及的是( )
A. B.
C. D.
答案:B
解析:实验室模拟工业上侯氏制碱法制备纯碱的过程中需要煅烧固体碳酸氢钠,操作A是煅烧固体,A不符合题意;操作B是蒸发溶液得到晶体,侯氏制碱法中不需要蒸发溶液的操作,B符合题意;装置C为过滤操作,从溶液中析出碳酸氢钠晶体需要过滤得到晶体,C不符合题意;操作D是模拟工业上侯氏制碱法制备纯碱时,向氨化的饱和食盐水中通入足量二氧化碳气体析出碳酸氢钠,D不符合题意。
8.[2025秋·高一·山东临沂·月考校考]某兴趣小组的同学模拟侯德榜制碱法制取纯碱,流程如图:
(1)向饱和溶液中通入和氨气时,应先通入____________________(填化学式)。操作①的名称为____________________。
(2)写出反应①的化学方程式:____________________。
(3)该流程中可循环利用的物质是____________________(填化学式)。
(4)现将和的固体均匀混合分成两等份。第一份充分加热至恒重,固体质量减少;第二份与足量稀盐酸充分反应后,加热、蒸干,得到固体。则混合物中和的物质的量之比为____________________。
(5)下列选项中哪种方法可以鉴别溶液和溶液______________。
A.加入澄清石灰水 B.加入氢氧化钠溶液
C.加入溶液 D.逐滴加入稀盐酸
(6)下列实验方案中,不能测定出和的混合物中质量分数的是______________。
A.取ag混合物充分加热,质量减少bg
B.取ag混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到bg固体
C.取ag混合物与足量溶液充分反应,得到bg溶液
D.取ag混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加bg
(7)钠是一种典型的碱金属元素,下列性质的递变规律正确,且能作为碱金属元素金属性递变规律判断依据的是______________(填字母)。
A.、、K的原子半径和密度都随原子序数的增加而增大
B.碱性:
C.还原性:,故K可以从溶液中置换出金属钠
D.熔、沸点:
答案:(1);过滤
(2)
(3)和
(4)1:2
(5)CD
(6)C
(7)B
解析:(1)的溶解度比的溶解度大很多,因此先溶解达到饱和后可以多溶解,能析出更多的固体;操作①为分离固体和液体的操作,因此为过滤;
(2)侯德榜制碱法制取纯碱法是利用在饱和食盐水中通入过量的和,然后析出固体的原理,则反应的方程式为:;
(3)根据分析,最终产物中还会产生和,这2种物质可以循环通入反应①中使用,节约成本。
(4)第一份充分加热至恒重,只发生的分解,固体质量减少,为和的质量,设,,列关系式:,求解得;第二份与足量稀盐酸充分反应后,加热、蒸干,得到固体,固体全部为,根据Na原子守恒,得,得,则有,解得,则混合物中和的物质的量之比为:;
(5)A.加入澄清石灰水:都能与溶液和溶液反应产生沉淀,,,所以无法鉴别,A错误;
B.加入氢氧化钠溶液:跟溶液不反应,跟溶液虽然能反应,但无法观察到现象,所以无法鉴别,B错误;
C.加入溶液:跟溶液反应有沉淀产生,,跟溶液不反应,可以鉴别,C正确;
D.逐滴加入稀盐酸:溶液中先不产生气体,滴入一段时间后有气泡出现,而溶液中滴入就有气泡出现,可以鉴别,D正确;
故答案为:CD。
(6)A.混合物加热质量减少,只发生了的分解,固体质量减少的为和的质量,可以计算出的质量,也就可以知道混合物中的质量,能计算的质量分数,A不符合题意;
B.蒸干得到bg固体为NaCl,可由混合物的质量、NaCl的质量列二元一次方程组计算碳酸钠的质量,因此能测定出混合物中质量分数,B不符合题意;
C.均为混合物的质量,因为还有水的质量且不确定,所以无法计算,不能测定出和的质量,无法测定出混合物中质量分数,C符合题意;
D.bg为二氧化碳的质量,可由混合物的质量、二氧化碳的质量列二元一次方程组计算碳酸钠的质量,因此能测定出混合物中质量分数,D不符合题意;
故答案为:C。
(7)A.钠的密度大于钾的密度,A错误;
B.同主族元素从上到下,元素的金属性逐渐增强,对应的最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强,所以碱性:,B正确
C.把K加入NaCl溶液中不能置换出金属钠,因为K会先和盐溶液中水反应,C错误;
D.碱金属元素从上往下熔沸点降低,故熔、沸点:Li>Na>K,D错误;
故答案为:B。
9.碳酸钠是一种重要的无机化工原料,主要用于玻璃制品和陶瓷釉的生产,还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。工业制碱法大致经历了如图1所示的三个阶段。
请回答下列问题:
Ⅰ.路布兰是化学工业的先驱者,路布兰制碱法是化工史上的一个里程碑,其反应原理如下:
①
②
③
(1)反应①属于____________________(填四大基本反应类型),反应②中的氧化产物为________________(填化学式)。
(2)路布兰制碱法的缺点有____________(写出一点即可)。
Ⅱ.1861年,比利时人欧内斯特·索尔维发明了以食盐、石灰石、氨气为原料制取碳酸钠的索尔维制碱法(又称氨碱法)。1943年前后我国著名科学家侯德榜先生克服重重困难,把合成氨工业和氨碱法制碱工业结合起来,发明了联合制碱法,也被人们称为“侯氏制碱法”。两种工艺的流程如图2所示(已知:在通常条件下,1体积的水可以溶解1体积的二氧化碳,1体积的水可以溶解700体积的氨气):
(3)向饱和食盐水中通入和获得和滤液的化学方程式为__________。
(4)索尔维制碱法中能够循环利用的物质有____________________(填化学式,下同),侯氏制碱法中能够循环利用的物质有__________。
(5)相比索尔维制碱法,侯氏制碱法的优点有__________(填标号)。
A.用等量的食盐可以生产更多的纯碱,同时得到氮肥,NaCl的利用率高
B.不产生用途不大且难处理的,对环境更加友好
C.侯氏制碱法无须加热
D.侯氏制碱法中可以循环使用,后续无须补充
(6)验证主产品中含有的方法:取少量主产品试样溶于水后,________(请补充完整实验操作及现象)。
Ⅲ.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备,部分实验装置如图3所示。
(7)下列说法正确的是______________(填标号)。
A.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ
B.实验过程中向启普发生器中添加液体时,应取下Ⅰ处橡胶塞加入
C.试剂d为冰水,以降低的溶解度,促进晶体的析出
D.试剂a可为稀硫酸
答案:(1)复分解反应CO
(2)副产品多,原料没有充分利用(合理即可)
(3)
(4);
(5)AB
(6)先滴加过量稀硝酸至无气泡产生,再滴加溶液,产生白色沉淀,则证明主产品中含有
(7)C
解析:(1)反应①属于复分解反应;反应②中C→CO,C元素化合价由0升高为+2,C发生氧化反应,CO为氧化产物。
(3)侯氏制碱法的化学方程式为。
(4)灼烧得到、和,则气体A为,结合题图2知索尔维制碱法中能够循环利用的物质有、,侯氏制碱法中能够循环利用的物质有、NaCl(饱和食盐水)。
(5)A(√)“侯氏制碱法”没有产生废液,NaCl可以循环利用,故用等量的食盐可以生产更多的纯碱,同时得到氮肥,NaCl的利用率高,符合题意;B(√)“侯氏制碱法”不产生用途不大且难处理的,对环境更加友好,符合题意;C(×)转化为时需要加热,不符合题意;D(×)生成会导致循环体系碳含量减少,需要补充一部分,不符合题意。
(6)验证主产品中含有需排除的干扰,则检验样品中存在的方法为取少量主产品试样溶于水后,先滴加过量稀硝酸至无气泡产生,再滴加溶液,产生白色沉淀,则证明主产品中含有。
(7)装置分析 试剂a为稀盐酸,试剂b为碳酸钙,用二者制取,试剂c为饱和溶液,用于除去中的HCl气体;然后将通入氨化的饱和食盐水中,反应生成,则试剂e为饱和食盐水;过量的用试剂f吸收,且要防倒吸,则试剂f为水或稀硫酸等。
A(×)在水中溶解度小,开始实验时应先打开活塞Ⅲ,通入创造碱性环境,增大的溶解度,再打开活塞Ⅱ,通入。B(×)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。C(√)将锥形瓶放入冰水浴中可以降低的溶解度,促进晶体的析出。D(×)稀硫酸与反应生成的为微溶物,覆盖在表面会阻碍反应的进行,试剂a不能为稀硫酸。
10.[2024秋·高一·湖北黄冈·月考校考]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国经济发展做出了重要贡献。侯氏制碱法的工艺流程图如下:
(1)向饱和食盐水中通入和,发生的总的化学反应方程式为____________________,应先通入____________________。(填“”或“”)。
(2)在实验室中进行“操作1”需要的玻璃仪器有____________________。
(3)煅烧固体1的化学方程式为____________________,循环物质X为____________________。
(4)在实验室模拟侯氏制碱法制备,从A~E中选择合适的仪器,正确的连接顺序是:a→____________________,____________________→b,c→____________________(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,需要进行的操作是先____________________,再将分液漏斗下面的旋塞打开。
(5)产品分析:产品纯碱中含有少量NaCl,把11.2g该产品混合物与足量稀硫酸反应,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量的,固体增重2.8g。产品的纯度为____________________(用百分数表示,结果保留到小数点后1位)。
答案:(1);
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯
(3);
(4)e;f;g;将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(5)94.6%
解析:(1)向饱和食盐水中通入和,反应得到碳酸氢钠晶体和氯化铵,发生的总的化学反应方程式为,氨气极易溶于水,为便于充分吸收气体保证产生大量碳酸氢根,应先通入。
(2)在实验室中进行“操作1”为过滤,需要的玻璃仪器有:漏斗、玻璃棒、烧杯。
(3)煅烧碳酸氢钠可得碳酸钠,则煅烧固体1的化学方程式为,据分析,循环物质X为。
(4)在实验室模拟侯氏制碱法制备,首先利用装置A制取,然后利用饱和碳酸氢钠溶液除去混有的HCl气体,然后通入B装置中与氨盐水反应,最后利用NaOH溶液吸收尾气,所以连接顺序为aefbcgh;故答案为e、f、g。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,应使漏斗上方与空气相通,故需要进行的操作是:先将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔,再将分液漏斗下面的旋塞打开。
题组三 焰色试验
1.[2026春·高一·福建龙岩·月考校考]下列说法中正确的是( )
A.焰色试验是化学变化
B.用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝(镍丝或铁丝)
C.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
D.利用焰色试验不能区分NaCl与固体
答案:D
解析:A.焰色试验是物理变化,不是化学变化,故A错误;B.应该用盐酸清洗铂丝,盐酸可以溶解杂质,且易挥发,不会残留杂质,故B错误;C.K的焰色试验需透过蓝色钴玻璃观察,避免钠的焰色对钾的焰色的干扰,其他元素不需要透过蓝色钴玻璃观察,故C错误;D.NaCl与固体的焰色都为黄色,无法利用焰色试验来区分,故D正确;故本题选D。
2.南北朝时期陶弘景所著的《本草经集注》中记载了鉴别硝石(主要成分)的方法:“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也”。下列说法错误的是( )
A.该方法为焰色试验,利用钾的焰色为紫色进行鉴别
B.实验室中观察钾的焰色时,需要透过蓝色的钴玻璃
C.根据火焰的特征颜色,可判断试样中是否含有铂元素
D.利用不同金属元素五彩缤纷的焰色,可制成节日烟花
答案:C
解析:A.钾元素的焰色反应实验需要透过蓝色钴玻璃观察,焰色反应为紫色,紫青烟起,说明含有钾元素,A正确;B.钾元素的焰色反应实验需要透过蓝色钴玻璃排出其它颜色的干扰,然后进行观察,焰色反应为紫色,B正确;C.铂元素不会出现特征颜色变化,不能根据火焰的特征颜色判断试样中是否含有铂元素,C错误;D.不同元素会出现不同的焰色反应,利用不同金属元素五彩缤纷的焰色,可制成节日烟花,D正确;故选C。
3.[2025春·高一·云南玉溪·月考校考]下列有关焰色试验操作的描述正确的是( )
A.取一根洁净的细铁丝,放在酒精灯上灼烧至无色,再蘸取少量NaCl溶液,进行焰色试验
B.在观测焰色试验时均要透过蓝色钴玻璃片,以便隔绝钠元素的黄光的干扰
C.铂丝在做完氯化钠溶液的焰色试验后,用稀硫酸洗净,再蘸取少量的溶液,重复以上实验
D.用洁净的铂丝蘸取某溶液,放在火焰上灼烧,观察到黄色火焰,则证明该溶液中一定有,没有
答案:A
解析:A.铁元素灼烧时我们观察到的颜色是无色,不影响其它元素的焰色反应,故A正确;B.在观测钾的焰色试验时要透过蓝色钴玻璃片,其他物质不需要,B错误;C.做焰色试验实验结束后铂丝要用稀盐酸洗涤,再灼烧至跟酒精灯火焰颜色相同后再使用,C错误;D.黄光能掩盖紫光,可能含有,D错误;故选A。
4.[2024秋·高一·广东珠海·期中联考]用焰色试验检验时的操作步骤:①蘸取待测液火焰上灼烧,②置于酒精灯,③透过蓝色钴玻璃观察,④用稀盐酸洗净铂丝。其中正确的操作顺序为( )
A.①②③④ B.④②①②③ C.④①②③ D.②①③④
答案:B
解析:焰色试验的步骤是洗→烧→蘸→烧,观察钾元素焰色需透过蓝色钴玻璃,正确顺序是④②①②③,故选B。
5.用洁净的铂丝蘸取某无色溶液,放在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,火焰的颜色呈紫色,下列说法中正确的是( )
A.该溶液中的阳离子只有钾离子
B.该溶液中一定含有钠离子
C.该溶液中可能含有钠离子,但一定含有钾离子
D.该溶液中可能含有钾离子,但一定含有钠离子
答案:C
解析:蓝色钴玻璃具有滤光作用,可以滤去黄光,所以透过蓝色钴玻璃,火焰的颜色呈紫色,说明该溶液中一定含有钾离子,但不能确定是否含有钠离子,C项正确。
6.焰色试验的实验过程中铂丝的清洗和灼烧与观察钾的焰色两项操作如图所示:
下列叙述中不正确的是( )
A.每次实验都要先将铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同
B.钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验时可以用稀硫酸代替盐酸
D.没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验
答案:C
解析:为避免干扰,每次实验都要先将铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同,A正确;钾的焰色为紫色,钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察,B正确;金属氯化物灼烧时易挥发,金属硫酸盐沸点高,灼烧时杂质不易被除去,会干扰焰色试验,则实验时要用盐酸洗净铂丝,不能用稀硫酸代替盐酸,C错误;铁的焰色几乎无色,没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验,D正确。
题组四 含钠物质的相互转化
1.[2024秋·高一·江西宜春·期中校考]下列有关钠及其化合物的说法正确的是( )
A.将一小块金属钠投入溶液中,有红色物质析出
B.将Na、和分别投入稀盐酸中,均会有气体产生
C.Na、和长期放置在空气中最终产物相同
D.可用饱和溶液除去中混有的少量HCl气体
答案:C
解析:钠投入溶液中先与水反应,生成的氢氧化钠和硫酸铜反应生成蓝色氢氧化铜沉淀,没有红色物质析出,A错误;Na、与稀盐酸反应分别有氢气和氧气生成,与稀盐酸反应生成氯化钠和水,没有气体产生,B错误;Na、和长期放置在空气中,与空气中的水、二氧化碳反应,最终都生成碳酸钠,C正确;能与饱和溶液反应生成碳酸氢钠,所以不能用饱和溶液除去中混有的少量HCl气体,应用饱和溶液,D错误。
2.在给定条件下,(溶液)(溶液)NaOH(溶液)。针对上述转化,下列说法正确的是( )
A.两步都能实现 B.第一步能实现,第二步不能实现
C.第一步不能实现,第二步能实现 D.两步都不能实现
答案:A
解析:溶液与适量NaOH溶液反应;溶液与反应,A项正确。
3.过碳酸钠外观为白色晶体,是无毒漂白剂和供氧剂,还有去污杀菌作用,工业上常用和化合制备:。下列说法错误的是( )
A.过碳酸钠具有强氧化性
B.生产过程中采用较低温度,目的是防止产品及反应物的分解
C.过碳酸钠和过氧化钠漂白原理相同
D.生产过程中遇酸、铁盐、铜盐等都对产率无影响
答案:D
解析:A(√)过碳酸钠同时具有碳酸钠和的性质,因此具有强氧化性。
B(√)生成过程采用较低温度,目的是防止反应物和产物中的分解。
C(√)过碳酸钠和过氧化钠漂白原理都是利用了过氧化物的强氧化性。
D(×)碳酸钠能与酸反应,铁盐、铜盐能作分解的催化剂,故在生产过程中遇酸、铁盐、铜盐等都可能导致产率下降。
4.探究与水的反应原理实验如图,下列分析错误的是( )
已知:。
A.①中产生的气体为,是氧化产物
B.由上述现象可知,与水反应有生成
C.②、⑤中与的作用完全相同
D.通过④说明能溶于稀硫酸
答案:C
解析:
5.元素的“价—类二维图”指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图。如图为钠元素的“价—类二维图”,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法错误的是( )
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.发生④、⑤的转化均有产生
Ci向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和⑧,都能生成氯化钠
D.反应②只能通过加热实现物质转化
答案:D
解析:A(√)氢氧化钠溶液与过量二氧化碳反应的化学方程式为,可以实现转化关系①。
B(√)与水、二氧化碳反应的化学方程式分别为,因此④、⑤的转化均有产生。
C(√)向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和反应⑧,都生成氯化钠。
D(×)反应②可通过加热发生反应:实现物质转化,也可以通过加入氢氧化钠溶液发生反应实现物质转化。
6.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.钠着火可以用泡沫灭火器灭火
B.可用于治疗胃酸过多、制发酵剂等
C.可利用反应④除去粉末中混有的
D.反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给
答案:A
解析:钠与水剧烈反应放出氢气,且钠着火时生成的与反应均放出氧气,故钠着火时不能用泡沫灭火器灭火,A项错误;可用于治疗胃酸过多、制发酵剂等,B项正确;加热分解生成和,故可利用反应④除去粉末中混有的,C项正确;与反应均放出氧气,人体呼出的气体中含有,故反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给,D项正确。
7.过碳酸钠是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案如下,已知:,50℃时开始分解。
下列说法错误的是( )
A.过碳酸钠是由碳酸钠、过氧化氢利用氢键所形成的不稳定的复合物
B.滤液X可以循环使用
C.步骤③洗涤时选用无水乙醇洗涤,可除去水分、利于干燥
D.利用过碳酸钠净化水原理与明矾净水原理类似
答案:D
解析:无水乙醇洗涤可以除去水分、有利于干燥,故C正确;过碳酸钠具有强氧化性,可以杀菌消毒,但不能吸附水中悬浮的杂质,故D错误。
8.某学习小组的同学按下列实验流程制备,设计的部分装置如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.若X为浓氨水,Y为生石灰,则可用装置甲制取
B.反应①可在装置乙中进行,反应②可在装置丁中进行
C.可用装置丙进行过滤操作
D.将母液蒸干灼烧后可得到固体
答案:C
解析:A项,生石灰遇水会变为石灰乳,容易堵塞启普发生器且无法控制反应的发生和停止,同时反应会放出大量热,容易损坏启普发生器,所以不适合在启普发生器中用浓氨水和生石灰制取,错误;B项,反应①制取可在装置乙中进行,反应②是加热分解制,有和水生成,试管口应略向下倾斜,不可以在装置丁中进行,错误;C项,过滤是将固液混合物分离的操作,装置丙符合过滤操作的规范,正确;D项,受热易分解,生成和,所以将母液蒸干灼烧后得不到固体,错误。
9.一定条件下,也具有助燃性,如活泼金属在中可以燃烧,某化学小组对Na在中的燃烧产物进行了探究。
【提出猜想】与Na反应可能生成4种物质:C、CO、和。
【查阅资料】溶液能与CO反应生成黑色的金属钯。
【实验Ⅰ】化学小组在老师的指导下设计了如图所示装置(部分夹持仪器已略去):
(1)装置的连接顺序为c→____________→a→b(或b→a)→h→i。
(2)通入待澄清石灰水中出现__________________时,再点燃酒精灯,此操作的目的是________________。实验开始后,观察到Na剧烈燃烧,生成黑色和白色两种固体;溶液中有黑色沉淀产生。由实验现象推理可知,Na与反应的产物一定有____________(填化学式)。
【实验Ⅱ】为了进一步探究反应中所得白色固体的组成,兴趣小组同学继续进行如下实验:分离出实验Ⅰ所得的白色固体,取适量固体于试管中,加入水后振荡,固体完全溶解,滴入几滴酚酞溶液,溶液由无色变为红色。
(3)有同学认为,根据实验Ⅱ中溶液颜色的变化可以证明白色固体为,其推理的依据是______________。
(4)另有同学认为实验Ⅱ中的现象并不能证明白色固体一定是,并设计了如下实验方案进行探究,请完善该实验方案:继续取实验Ⅱ中滴加酚酞后的溶液,加入足量的________________(填试剂及现象),则证明该白色固体中一定含有,且不含;若白色固体中只含有,不含,上述操作中出现的现象是________________。
答案:(1)f→g→d→e
(2)浑浊;除尽装置中的空气C、CO
(3)能与水反应生成NaOH,导致溶液呈碱性
(4)(或)溶液,产生白色沉淀,溶液颜色由红色变为无色;无沉淀产生,溶液仍为红色
解析:(1)盐酸易挥发,②中盐酸与反应生成的中含有HCl、,混合气体需先进入④中,利用饱和溶液除去HCl,然后进入③中干燥,再进入①中与Na反应,最后进入⑤中检验产物,故装置连接顺序为c→f→g→d→e→a→b(或b→a)→h→i。
(2)Na可与空气中的、等反应,通入待澄清石灰水中出现浑浊时,表明装置中的空气已被除尽,再点燃酒精灯,可防止Na与空气中的、等反应造成干扰。Na剧烈燃烧生成黑色和白色两种固体,黑色固体为C,说明一定有C生成,此外溶液中有黑色沉淀产生,说明有CO生成,则Na与反应产物一定有C和CO。
(3)可与反应生成NaOH使溶液呈碱性。
(4)溶液也呈碱性,则白色固体不一定是。通过检验的存在检验的存在,取少量实验Ⅱ中滴加酚酞后的溶液,加入足量的溶液(或溶液),产生白色沉淀,且溶液颜色由红色变为无色,说明白色固体中只含不含,若白色固体中只含不含,则加入足量的溶液(或BaCl₂溶液)后无沉淀产生,溶液仍为红色。
10.某化学研究小组在实验室中探究金属钠及其化合物的性质。
(1)某同学夹取一块钠,用滤纸吸干表面后再切一小块放在如图所示装置上做钠的燃烧实验,反应的化学方程式为__________________。
(2)该小组同学将产生的固体投入水中,反应停止后,同学们观察到烧杯内有少许黑色固体物质,经检测为碳。某同学分析碳可能是加热过程中钠与反应产生的,为此设计如图所示装置进行验证。先取一块纯净的钠放入干燥的E管中,然后打开A的活塞,反应一段时间后,点燃酒精灯。观察到钠剧烈燃烧,产生大量白烟,同时有黑色物质生成,冷却后有白色固体附着在管壁上。
①C中所盛试剂为饱和溶液,作用是__________。D中所盛试剂为__________(填名称),若缺少D,可能产生的影响是__________(用化学方程式表示)。
②B中反应一段时间后,再点燃酒精灯的目的是__________。
③E中反应生成碳单质的化学方程式为__________。
答案:(1)
(2)①除去中的杂质HCl;浓硫酸;;②排尽装置内的空气,防止钠与空气中的等反应;③(或,合理即可)
解析:(1)钠在空气中加热时,与反应生成,该反应的化学方程式为。
(2)
③根据元素守恒知,白烟可能为或,则E管中反应生成碳单质的化学方程式为或等。
11.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,如图所示。
1.只根据图中装置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_____(填序号)。
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+CO2↑+H2O;D;3.NaHCO3
解析:1.Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的CO2气体,但等质量的Na2CO3与NaHCO3跟过量盐酸反应时,NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量多,故实验Ⅰ不能鉴別Na2CO3与NaHCO3,而实验Ⅱ可以。
2.NaHCO3受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,Na2CO3受热不分解,可用加热方法鉴别,对比实验Ⅲ,实验Ⅳ可以同时进行两个对比实验,现象明显。
3.将NaHCO3置于小试管B中,Na2CO3,置于大试管A 中,加热时D中澄清石灰水不变浑浊,C中变浑浊,说明Na2CO3比NaHCO3稳定。
12.物质类别和核心元素的价态是学习元素及其化合物性质的两个重要认识视角。下图为钠及其化合物的“价一类”二维图。回答下列问题:
(1)物质①与水反应的离子方程式为________________。
(2)用双线桥法分析淡黄色固体②与水的反应:________________。
(3)从物质类别的视角看,NaOH属于________________(填序号,下同)类物质,一般能与下列________________类别的物质发生反应。
①盐 ②碱性氧化物 ③酸 ④碱
(4)氢化钠(NaH)在野外可用作生氢剂。NaH中氢元素的化合价为________________,NaH与水反应的化学方程式为________________,从元素的价态分析,该反应中NaH作________________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)向两份溶液中分别滴加溶液和醋酸溶液,有沉淀和气体生成,则生成的沉淀是________________,生成的气体是________________。
答案:(1)
(2)
(3)④;①③
(4)-1;;还原剂
(5);
解析:略
1
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