第04讲 钠及其化合物(复习讲义)(上海专用)2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-07-29
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精品
摘要:
该高中化学高考复习讲义围绕钠及其化合物核心考点,按钠及其氧化物、碳酸钠和碳酸氢钠、碱金属及焰色试验的逻辑架构梳理知识,通过考情分析、思维建模、考点精讲、真题训练四环节,帮助学生构建价类转化网络,掌握实验与解题方法。
讲义突出化学观念与科学思维培养,如设计钠与盐溶液反应思维模板、数形结合分析碳酸盐与酸反应,结合侯氏制碱法等情境实验提升探究能力。分层练习与真题溯源确保复习针对性,助力学生高效突破考点,为教师把控复习节奏提供系统指导。
内容正文:
第04讲 钠及其化合物
内容导航
(
01
) (
命题透视·考情前瞻
) (
对标素养,研判高考命题趋势
)
(
0
2
) (
思维建模·脉络梳理
) (
搭建知识框架,构建系统思维
)
(
0
3
) (
考点精讲·靶向突破
) (
拆解核心考点,归纳解题范式
)
(
考点一 钠及其氧化物
知识解构
知识点1
钠的性质及应用
∣
知识点2
钠的氧化物与氢氧化物
考向破译
考向1 钠的性质及其应用
∣
考向
2
钠的氧化物及其应用
解题妙招1 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
考点二
碳酸钠和碳酸氢钠
知识解构
知识点1 Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的性质、用途及制法
∣
知识点2
Na
2
CO
3
和NaHCO
3
的鉴别与除杂
知识点
3碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象
∣
知识点
4
侯氏制碱法原理
考向破译
考向1 碳酸钠和碳酸氢钠性质与检验
∣
考向2考查碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应图象 考向3 侯氏制碱法
解题妙招1 用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
考点
三
碱金属 焰色试验
知识解构
知识点1 碱金属的一般性与特殊性
∣
知识点2 焰色试验
考向破译
考向1 碱金属的相似性、递变性
∣
考向2 焰色试验操作及应用
)
(
0
4
) (
真题溯源·考向感知
) (
溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
钠及其重要化合物
T1
T2
——
碱金属、焰色试验
——
——
——
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:(1) 钠系物质组成、分类与性质结合 STSE 命题,依托侯氏制碱、呼吸面具供氧、食品膨松剂等素材,体现化学实用性;(2) 以钠离子电池、新型钠基储能材料前沿科技为载体,结合价类二维图、化工流程考查信息推理,凸显化学创新性;(3) 以古代制碱、卤水提纯古籍记载创设试题,传承传统化工技艺,增强文化自信。上海等级考常融合水解、电化学综合设问,开放题型对比碳酸盐性质、评价制备方案,复习重点积累能源、化工、生活中钠化合物相关素材。
►复习目标:1. 厘清 Na、Na2O2、NaOH、碳酸盐的微观构成,区分分子、离子、原子团在含钠物质中的存在形式;
2. 构建钠元素价类转化网络,掌握钠与水反应、过氧化钠性质、碳酸钠与碳酸氢钠鉴别转化、焰色试验等核心实验;
3. 结合制碱工业、储能材料情境分析反应原理,规范简答表达,多角度对比钠盐性质差异,树立绿色化工评价思维。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 钠及其氧化物
知●识●解●构
知识点1 钠的性质及应用
1.钠的物理性质
状态
颜色
硬度
密度
熔点
固态
色
质软
ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水)
较低
2.钠的化学性质
(1)钠与氧气的反应
钠放置在空气中
在空气中加热钠
实验现象
新切开的钠具有 色的金属光泽,在空气中很快
钠先 ,然后 ,火焰呈 色,生成 色固体
化学方程式
(2)钠与水的反应
实验现象
结论或解释
钠 在水面上
钠的密度比水
钠 成小球
钠熔点 ,反应放热
小球在水面上 动
反应产生的 推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”声,逐渐变小,最后消失
钠与水 反应,产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变
有 物质(氢氧化钠)生成
化学方程式:
(3)钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
物质类别
反应分析
酸
①钠与酸反应时先与酸中的 反应,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与 反应
碱
钠与碱溶液反应其实质是 的反应
盐
钠与盐溶液反应时先与 反应,如果盐能与NaOH反应,则会发生复分解反应,如Na与CuSO4溶液的反应
(4)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:
3.钠的制取、保存与用途
存在形态
只以 形式存在
制备
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
变质
钠在空气中长期放置最终变成
保存
一般保存在 或 中
灭火
钠着火时一般用 扑灭
用途
制钠的化合物:
制Na2O2等
冶金还原剂
从熔融的卤化物中置换出钛、锆、铌、钽等难熔金属
制 灯
黄光,射程远、透雾能力强
原子反应堆导热剂
,室温下是液体,吸热能力强
得分速记
1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完全;④响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H+浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氧产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOH还可能继续与部分溶质反应。
6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与H2O反应。
知识点2 钠的氧化物与氢氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素化合价
色、态
固体
色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
化学键类型
只有 键
有 键和 键
与水反应
与CO2反应
与盐酸反应
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
2.过氧化钠的强氧化性
试剂
现象
反应原理并解释
SO2气体
-
Na2O2+SO2===
FeCl2溶液
有 色沉淀生成
4Na2O2+4FeCl2+6H2O===
Na2SO3溶液
-
Na2O2+Na2SO3+H2O===
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2+H2S===
酚酞溶液
溶液先变 后褪色
与水反应生成NaOH,Na2O2的 性使之褪色
品红溶液
溶液红色
Na2O2的 性使之褪色
3.钠的氧化物和盐溶液反应
反应原理
钠的氧化物先和水反应,生成的NaOH再和盐发生复分解反应
过氧化钠与还原性溶液反应:直接发生氧化还原反应
与非还原性盐溶液的反应
CuCl2溶液产生 沉淀
MgCl2溶液产生 沉淀和
与还原性盐溶液的反应
FeCl2溶液产生 沉淀,迅速变成 ,最后变成
FeCl2溶液立即产生 和 沉淀
4.Na2O2的漂白性
原理及特点
性漂白, 性漂白
适用范围
能漂白有机色素,不能漂白无机色素(如墨汁)
实验现象
石蕊试液现象是溶液先 后 ,并有 产生
酚酞试液现象是溶液先 后 ,并有 产生
品红溶液现象是溶液 ,并有 产生
5.Na2O2与H2O、CO2反应的四种关系规律
(1)Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,
气体体积变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原来气体体积的,等于生成氧气的量,
先后顺序关系
由于CO2能够与NaOH反应,所以一定量的Na2O2与一定量的H2O(g)和CO2的混合物反应,可视为Na2O2先与 反应,剩余的Na2O2再与 反应。
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O)
(2)特殊应用:凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,m g该物质在O2中完全燃烧,将其产物[CO2和H2O(g)]通入足量Na2O2后,固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足上述关系。
无机化合物
H2、CO及H2和CO的混合气体
有机化合物
CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等
得分速记
1.Na2O2不属于碱性氧化物。
2.Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
3.钠的氧化物和盐溶液反应的过程:先和水反应生成碱,碱再与盐溶液发生复分解反应。
4.Na2O2投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而Na2O2可使品红溶液褪色。Na2O2投入无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。
5.Na2O2与SO2反应的化学方程式是Na2O2+SO2=Na2SO4,而非2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2。
3.氢氧化钠
(1)物理性质:NaOH的俗名为 碱、 碱或 钠;它是一种 固体,易溶于水并 大量的热,有吸 性;吸收空气中的水分而 ;有很强的 性。
(2)化学性质
①具有 的通性:能使酸碱指示剂变色;与强酸反应;与酸性氧化物、两性氧化物反应;与盐反应(强碱制弱碱)。
②其他反应
与金属铝反应:
与非金属单质反应:
酯类水解:
(3)NaOH的制取
①实验室(土法)制烧碱:
②现代工业制碱:
(4)NaOH在有机反应中的应用
提供 环境,如卤代烃的水解和消去反应、酯类的水解和油脂的皂化等。
考●向●破●译
考向1 钠的性质及其应用
例1下列有关钠及其化合物的说法正确的是
A.少量钠可以保存在石蜡中
B.实验室钠着火时,可以用泡沫灭火器来灭火
C.是白色固体,性质不稳定
D.工业上常采用电解氯化钠溶液的方法制单质钠
解题妙招
金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
【变式1·变载体】(24-25高三上·山东济宁·阶段检测)Na可以作强吸水剂。下列有关说法正确的是
A.要除去乙醇中少量的水,可以加入金属Na,再过滤
B.Na吸水的原理与NaOH吸水的原理不同
C.Na吸水比CaCl2吸水更安全
D.检验乙醇中是否含有水,可以加入Na,观察现象
【变式2】【新情境】(2025·上海闵行·一模)
某实验小组用如图装置探究钠与CO2的反应。
已知:①碳酸钙和稀盐酸反应时会有少量HCl和H2O挥发
②钠可与HCl、CO2、H2O物质反应
③常温下,CO能与PdCl2溶液发生反应:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl,溶液中会生成黑色的金属Pd,此反应也可用来检测微量的CO。
(1)乙中试剂为饱和NaHCO3溶液,其作用是除去HCl,则丙的作用是_______。
(2)实验过程中,己中溶液变黑,丁中生成的固体的主要成分为Na2CO3,则丁中发生反应的化学方程式为_______;该反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。
【变式3】【新考法】(25-26高三上·山东济宁·阶段检测)钠和氯及其化合物是中学化学比较重要的化学知识,根据所学回答下面问题:
I.用套管实验装置可以更好地比较和的热稳定性,其中小试管内有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球,实验装置如图。
请探究下列问题:
(1)实验时,小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色,烧杯中澄清石灰水变浑浊,说明受热分解生成了_______。
(2)关于金属钠,下列说法正确的是_____。
A.钠的熔点低,硬度小 B.钠着火可以用二氧化碳扑灭
C.钠在空气中燃烧生成氧化钠 D.反应后剩余的钠应使用废液缸回收
(3)过氧化钠可以吸收人体呼出的二氧化碳,写出该反应的化学方程式:____________。
II.按要求回答下列问题。
(4)下列有关氯气的叙述中,不正确的是_______。
A.氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体
B.氯气、液氯和氯水是同一种物质
C.氯气能溶于水
D.氯气是一种有毒气体
(5)将氯气通入溶液中可以制得具有杀菌消毒作用的84消毒液,该反应的化学方程式为________。将氯气通入紫色石蕊溶液中,可以观察到的现象是____________。
考向2 钠的氧化物及其应用
例2(2025·上海·三模)过氧化钠是一种重要的化学用品。工业上用金属钠制备过氧化钠的一种过程(喷雾氧化法——借助压缩空气将熔融金属钠喷入氧化炉)如下:
(1)下列说法正确的是___________。
A.液钠储槽应隔绝空气,可用酒精进行液封
B.金属钠恰好熔化后,表面的氧化膜并不会熔化
C.压缩空气吹送熔融金属钠时,不会发生化学反应
D.无论如何调节反应的温度,产物中均混有杂质
(2)称取mg样品,按如下流程测定产品的纯度(假定杂质只有):
如果转移时有少量溶液溅出,则测得的质量分数将___________。
A.偏高 B.偏低 C.不影响
(3)过氧化钠与水或二氧化碳反应放出的氧称为有效氧。有效氧含量。
若某一产品有效氧含量,则该产品中过氧化钠纯度不低于___________。(要求写出计算过程)
【变式1·变载体】(24-25高三下·上海·阶段检测)亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂,生产过程中必须严格控制其用量。某化学兴趣小组查阅资料得知2NO+Na2O2=2NaNO2,该兴趣小组利用如图装置(夹持及加热装置已省略)制备干燥的NaNO2。
已知:NO能被高锰酸钾氧化,但不能被浓硫酸氧化。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称_______,其侧管的作用是_______。
(2)反应开始前打开止水夹a,通入过量氮气的目的是_______。
(3)盛水的洗气瓶的作用是_______。
(4)如果实验前未通入过量氮气,硬质玻璃管中过氧化钠可能发生的副反应的化学方程式为_______。
(5)酸性高锰酸钾(氧化性强于硝酸)溶液中发生的主要反应的离子方程式为_______。
【变式2·变题型】(25-26高三上·上海·期末)铬的元素名来自于希腊文“chroma”(),原意为“颜色”。
(1)生活中处处有化学。下列化学物质的应用中,错误的是___________。
A.铁红()常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
B.不锈钢是最常见的合金钢,合金元素主要是铬和镍,具有很强的抗腐蚀性
C.碳酸氢钠是一种常用作加工面包、饼干等食品的膨松剂
D.氧化钠可在呼吸面具中作为氧气的来源
【变式3·变考法】(25-26高三上·上海·开学考试,多选)某干燥粉末可能由、、、、中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出。X通过NaOH溶液后体积缩小(同温同压下测定)。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热,有气体放出,且充分反应后剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是
A.粉末中 B.粉末中一定不含有和NaCl
C.气体X中一定只含有 D.该粉末溶于水后,溶液呈碱性
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
知●识●解●构
知识点1碳酸钠和碳酸氢钠的性质、用途及制法
1.Na2CO3、NaHCO3的物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
俗名
颜色、状态
水溶性
2.Na2CO3、NaHCO3的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热 分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热 分解,化学方程式为 。
(2)与足量盐酸反应
①Na2CO3: 。
②NaHCO3: 。
(3)与碱(NaOH溶液)反应
①Na2CO3:与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3: 。
(4)相互转化
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入 ,化学方程式为 。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
3.Na2CO3、NaHCO3的主要用途
(1)碳酸钠:用于造纸、制造 、制皂、洗涤等。
(2)碳酸氢钠:用于制 、医药、治疗 过多、灭火剂等。
知识点2 碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别
(1)固体的鉴别用 法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是 溶液。
②气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是 溶液。
③测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是 溶液。
2.Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3(s)(NaHCO3)
②
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
③
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
得分速记
1.NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO与OH-反应生成CO,CO有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;
2.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;
3.用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不大,且加入的盐酸等浓度且不宜过大。
知识点3碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象
若V(Oa)=V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)
溶液中的溶质为
涉及离子方程式Oa: ;
ab:
若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为
涉及离子方程式Oa: 、
;
ab:
若V(Oa)<V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为
涉及离子方程式Oa: ;
ab:
若a=0(即图像从原点开始)
溶液中的溶质为
涉及离子方程式:
知识点4 侯氏制碱法原理
原料
NH3、CO2、饱和 水
原理
往饱和食盐水中依次通入足量的 、 (氨碱法),利用NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3的溶解性原理,使 从溶液中析出。
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl
总反应为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=
2NaHCO3
生产流程
得分速记
(1)工艺流程
(2)循环使用的物质:CO2、饱和食盐水。
考●向●破●译
考向1 碳酸钠和碳酸氢钠性质与检验
例1(24-25高三下·上海·开学考试)设计如下装置进行和稳定性差异对比实验(加热及夹持装置省略)。
(1)将分别装有和的试管同时放入甘油油浴加热(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:a_______;b_______。
(3)试管b中发生反应的离子方程式:_______。
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海闵行·阶段检测)实验室可利用如下试剂和装置模拟合成小苏打。具体过程如下:100 g水充分溶解10 g NaOH,保持温度为15 ℃,向所得溶液中缓慢地通入CO2,用传感器测得溶液pH变化如下图所示。Na2CO3、NaHCO3的溶解度如下表所示。
温度/℃
0
15
20
NaHCO3(g/100g水)
6.9
8.7
9.6
Na2CO3(g/100g水)
7.1
13.3
21.8
(1)下列常见物质的主要成分属于强电解质的是___________。
A.醋酸 B.自来水 C.小苏打 D.葡萄糖
(2)写出前6分钟(M点之前)溶液中发生反应的离子方程式:___________。
(3)Q点时溶质恰好完全转化为NaHCO3,此时溶液中[H2CO3] ___________ [](填“>”、“<”或“=”),其原因是___________。
(4)从反应后的混合液中分离获取NaHCO3固体的方法为___________。
A.过滤 B.重结晶 C.萃取 D.蒸馏
(5)分离获得的NaHCO3固体需在阴凉、干燥处自然晾干。该过程不采用加热烘干的原因是:___________。
(6)滴定法测定碳酸氢钠样品的纯度(杂质为碳酸钠):称量8.254 g碳酸氢钠样品配制成250 mL溶液,取25.00 mL于锥形瓶中,加入甲基橙作指示剂,用0.5000 mol/L标准盐酸溶液滴定,重复操作3次,平均消耗盐酸19.80 mL。
①实验所需的定量仪器有电子天平、___________。
②到达滴定终点的现象为___________。
③通过计算判断该产品的纯度级别__________(写出计算过程)
纯度级别
优级纯
分析纯
化学纯
质量分数ω(NaHCO3)
≥99.0%
≥98.5%
≥97.0%
【变式2·变题型】(25-26高三上·河北·阶段检测)钠及其化合物在日常生活和现代工业中扮演着极其重要的角色,从餐桌上的食盐到工业上的基础原料,它们之间的部分转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)在工业上,获取金属钠的方法是______(用化学方程式表示)。
(2)关于钠及其化合物的下列说法正确的是______(填序号)。
A.和中阴阳离子个数比不同
B.剩余的钠应放回煤油中
C.和含有相同的分子数目
D.等物质的量的过氧化钠分别与足量的和反应,转移电子数目相等
(3)欲用NaOH固体配制的溶液,图中仪器有______种是不需要的,还需要的玻璃仪器有______,实验中需要称量NaOH固体______g,若称量的NaOH固体中混有少量过氧化钠,则配制溶液的浓度将______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)向(3)所配制的溶液中通入一定量的,生成和的物质的量之比为,则通入的体积为______L(标准状况)。不能用溶液鉴别和的原因是少量溶液也可与反应生成沉淀,发生反应的离子方程式为______。
(5)向50 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液中通入一定量,再继续向溶液中逐滴加入盐酸,产生体积(标准状况)与所加的盐酸体积之间的关系如图所示,则NaOH溶液的物质的量浓度为______。
【变式3·变考法】(2025·上海闵行·一模)向一定量的溶液中,逐滴加入溶液。测得溶液中某些离子的数量变化如图所示。(碳酸钙溶解度为0.0013g/100g水)
(1)请指出图中曲线表示的离子:A______(写离子符号,下同),B______,C______。
(2)反应的离子方程式为_______。
(3)图中A、C两条线的交点和B、D两条线的交点的横坐标_______(A.是B.否)一致,理由是_______。
考向2 考查碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应图象
例2(2026·上海闵行·二模)我国科学家用Na和合成金刚石粉末,实现了“稻草变黄金”的奇迹。原理如下:
下图是探究和热稳定性的装置示意图:
(1)关于该实验说法正确的是_______。
A.甲处是,乙处是
B.互换甲、乙的位置不影响实验结论
C.丁烧杯中澄清石灰水变浑浊
D.丙烧杯中澄清石灰水无现象,可知甲热稳定性更好
利用传感器探究、与稀盐酸的反应。将甲、乙两支Y形管同时向一侧倾斜,在时刻使盐酸与固体反应;至时不再观察到有明显变化。
(2)在图2中分别绘制时刻两支Y形管中气体压强与时间的变化曲线________(曲线边上标注或)。
潜艇中常备大量,不仅能解决积累问题,还能提供。
假定人体的呼吸熵:,且。
解题妙招
用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
实验操作和反应
n(CO2)-n(HCl)图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:Oa段:CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点Oa=ab
向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
向等物质的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:
Oa段:H++OH-===H2O、CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa>ab
向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:Oa段:CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa<ab
【变式1·变载体】向某碳酸钠溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸,测得溶液中的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示,其中n2:n1=3:2,则下列说法中正确的是
A.Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B.该碳酸钠溶液中含有0.5molNa2CO3
C.b点的数值为0.6
D.b点时生成CO2的物质的量为0.3 mol
【变式2·变题型】向100 mL某浓度的溶液中逐滴滴加的稀盐酸,生成气体的体积与消耗盐酸的体积如图所示,回答下列问题:
(1)写出、两段反应的化学方程式:___________、___________。
(2)原溶液的浓度为___________
(3)生成(标准状况)的体积为___________mL。
【变式3·变考法】(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:
考向3 侯氏制碱法
例3(2025·上海金山·一模)侯氏制碱法的主要工艺流程:
已知:
电解质
NH3·H2O
H2CO3
电离平衡常数(25℃)
Kb=1.8×10-5
Ka1=4×10-7
Ka2=5×10-11
(1)25℃时,反应NH3·H2O(aq)+(aq)(aq)+(aq)+H2O(l)的平衡常数K=___________。
(2)向“母液Ⅰ”中通入氨气的作用是___________。
(3)在常温下NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)___________c(H2CO3)(选填“>”“<”或“=”,下同);c(OH-)+c(NH3·H2O)___________c(H+)+c(H2CO3)+c();若“母液Ⅱ”的pH=11,则溶液中:___________。
(4)实验室模拟“侯氏制碱法”,涉及到的操作是___________。
A. B.
C. D.
(5)制得的纯碱中含有杂质NaCl,用重量法测定其纯度,取m g样品加水溶解,再进行实验。请补充完整下列方案:
加入试剂
简要实验操作
测定的物理量
___________
___________
生成沉淀的质量
【变式1·变载体】(2026·山东济南·模拟预测)化学工业科学家侯德榜为我国的制碱工业做出了突出的贡献,他发明的“侯氏制碱法”在人类化学工业史上写下了光辉的一页,其工艺流程如图所示。
下列说法正确的是
A.流程中共涉及1个氧化还原反应
B.和均可由合成氨厂提供
C.物质的量浓度:母液Ⅰ>母液Ⅱ
D.添加进行盐析,可使更多的析出,但会降低的利用率
【变式2·变题型】(2025·广东深圳·模拟预测)侯德榜为我国纯碱工业发展做出了重要贡献。某兴趣小组开展如下探究:
I.在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取的部分装置如图所示。
(1)配制250mL 0.2 mol·L-1的HCl溶液,需5 mol·L-1HCl溶液的体积为___________mL。
(2)装置II洗气瓶中盛有___________溶液。
(3)反应一段时间,装置III中试管内有固体析出,总反应的化学方程式为___________。
(4)反应结束后,过滤出试管内固体,对固体进行洗涤,干燥后,将固体置于___________(填下图标号),在300℃下加热可制得纯碱。
A. B. C. D.
II.探究影响水解的因素,实验方案如下(溶液浓度均为):
序号
温度℃
V(溶液)/mL
V()/mL
pH
1
25
0
20.0
2
25
20.0
0
3
25
2.0
18.0
4
40
20.0
0
(5)①由___________(填“>”、“<”或“=”)可说明,溶液水解呈碱性;在实验2和3中,稀释溶液,促进水解的证据是___________(用含和的代数式表示)。
②已知水解是吸热反应,甲同学预测,但实验结果为,实验结果比预测数值小的原因是溶液从25℃升温至40℃,___________。
③甲同学补充做了一个实验,测定___________,通过上表和补充测定的数据,近似计算出在25℃和40℃时,溶液水解生成的,发现两温度下的大小为:25℃<40℃。据此,小组同学得出结论是温度升高,促进水解。
(6)纯碱在生产生活中一种用途是___________。
【变式3·变考法】(25-26高三上·湖南长沙·阶段检测)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,下列仪器中不需要使用的玻璃仪器有___________(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的两个优点是___________(任写两点即可)。
(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。
①段发生反应的离子方程式为___________。
②到达第一个滴定终点时消耗盐酸,到达第二个滴定终点时又消耗盐酸。,所得产品的成分为___________(填标号)。
a. b. c.和 d.和
③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
实验a无明显现象的原因可能是___________。
考点三 碱金属 焰色试验
知●识●解●构
知识点1 碱金属的一般性与特殊性
1.碱金属的原子结构与性质
相似性
递变性(由Li→Cs)
原子结构
最外层均为 个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐
原子半径逐渐
元素性质
都具有较强的 ,最高正价均为 价
金属性逐渐
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点
密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐
化学性质
都具有较强的 性
还原性逐渐 ;与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂
2.碱金属的化学性质
(1)性质的相似性(用R表示碱金属元素)
(2)性质的递变性
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
与氧气反应
反应越来越 ,产物越来越复杂
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、K2O2、KO2
更复杂氧化物
与水反应
反应越来越
反应
反应
爆炸
爆炸
氢氧化物
碱性强弱:LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
得分速记
碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
相似性
递变性
原子结构
最外层均有1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
具有较强的金属性,最高正价均为+1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低
从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常),熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强
知识点2 焰色试验
定义
很多 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 。
用品
铂丝或铁丝、稀盐酸、酒精灯
操作步骤
金属的焰色
金属元素
锂
钠
钾
铷
焰色
紫红色
紫色
金属元素
钙
锶
钡
铜
焰色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
应用
①检验金属元素的存在,如:鉴别NaCl和KCl溶液。
②利用焰色反应制节日烟花。
得分速记
1.焰色试验体现的是元素的性质,无论元素是游离态还是化合态,同一元素均具有相同的焰色。
2.焰色试验发生的是物理变化。
3.在观察钾元素的焰色时,应透过蓝色的钴玻璃片观察,蓝色钴玻璃可以将黄光过滤掉,避免钠元素的干扰。
①若肉眼看不到紫色火焰,则样品中可能含钾元素;
②若肉眼看到紫色火焰,则样品中一定不含钠元素。
4.洗涤做焰色反应的铂丝,可选用稀盐酸,不能用稀硫酸。选用稀盐酸,生成的金属氯化物在高温时可挥发,不能选择稀硫酸,硫酸不挥发。
5.可用洁净无锈的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。
考●向●破●译
考向1 碱金属的相似性、递变性
例1(25-26高三上·上海·阶段检测)西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心,成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输,如下图所示。已知:图中有机物称为冠醚,含C、H、O三种元素。
(1)冠醚中所含元素的电负性由小到大的顺序是______。
(2)检验冠醚中存在键可以______。
A.原子光谱 B.核磁共振波谱
C.射线衍射分析 D.红外吸收光谱
几种冠醚与识别的碱金属离子的有关数据如下表所示:
冠醚
冠醚空腔直径/pm
适合的粒子直径/pm
12-冠醚-4
120~150
15-冠醚-5
170~220
18-冠醚-6
260~320
340~430
(3)运输、的冠醚名称是______。冠酸与碱金属离子之间存在微弱的配位键,配位原子是______(填元素符号)。
(4)18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是______。
(5)碱金属单质、、、、不具有______。
A.较强的还原性 B.高熔点 C.导电性 D.导热性
(6)基态原子的价电子轨道表示式为______,含钾元素的物质在灼烧时火焰呈______色,焰色反应属于______。
A.原子吸收光谱 B.原子发射光谱
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海浦东新·期中)Li2O2与Na2O2组成和性质相似,将Li2O2投入水中,产生大量气体,写出上述反应的方程式,并标出电子转移的方向和数量_____________。
【变式2·变题型】(2026·河南南阳·模拟预测)碱金属元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是
A.氢化物a与反应生成的气体为极性分子
B.若为钠,加热后得到的氧化物为碱性氧化物
C.在焰色试验时若的火焰呈黄色,则为
D.碱金属元素形成的盐e的溶液可能显酸性
【变式3·变考法】(25-26高三上·上海宝山·期末)钾是一种高度活泼的碱金属,具有低熔点(63.65℃)、低密度(0.86 g·cm-3)和银白色软质金属的物理特征,其化学性质和钠相似,相比钠更活泼,能与水、氧气等剧烈反应,并广泛应用于工业、农业及生物领域。
(1)钾在自然界存在39K、40K和41K,关于它们的说法正确的是______。
A.三者互为同素异形体 B.三者属于同种核素
C.39K比40K少一个电子 D.40K比41K少一个中子
(2)和钠相比,下列说法正确的是______。(不定项)
A.原子半径:钾>钠 B.电负性:钾>钠
C.第一电离能:钾>钠 D.金属性:钾>钠
(3)已知钾和水反应的现象如下:(在水中滴加酚酞试液后加入一小块金属钾)金属钾浮于水面,熔化成小球、快速游动并伴随嘶嘶声,产生紫色火焰,溶液变红。解释相关现象并写出钾和水反应的化学方程式。______。
工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取钾。该反应为:Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)(ΔH>0),各物质的沸点与压强的关系见下表。
压强(kPa)
K的沸点(℃)
Na的沸点(℃)
KCl的沸点(℃)
NaCl的沸点(℃)
13.33
590
700
53.32
710
830
101.3
770
890
1437
1465
(4)从金属活泼性分析,K比Na活泼。为什么可以用钠制备比它活泼的钾?______。
(5)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为______,而反应的最高温度应低于______。
A.770℃ B.890℃ C.1437℃ D.1465℃
(6)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是______。
(7)常压下,当反应温度升高至900℃时,该反应的平衡常数可表示为K=______。
(8)反应后如何检验氯化钠中是否含有氯化钾。______。
考向2 焰色试验操作及应用
例2(24-25高三上·上海·期中)Ca在空气中燃烧发出砖红色火焰,这种焰色的光谱为___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.红外 D.紫外
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海·期中)“嫦娥石”Changesite-(Y),发现于嫦娥五号月壤,是一种新的磷酸盐矿物,属于三方晶系。
回答下列问题:
(1)Ca在空气中燃烧发出砖红色火焰,这种焰色的光谱为___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.红外 D.紫外
(2)基态的价电子排布式为___________。
(3)元素钇位于元素周期表中___________区。
A.s B.p C.d D.f
【变式2·变题型】(24-25高三上·上海·期中)已知铟(49In)与铝同主族,则基态In原子价电子的电子排布式为___________;焰火中铜的焰色是绿色,该光谱属于___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.连续 D.线
【变式3·变考法】(2025·上海·模拟预测)钙钛矿具有优异的电导性能。某兴趣小组以为原料进行了如下探究过程:
已知:①所有气体体积数据均已折算至标准状况,溶液B的溶质为。
②沉淀E为混合物,调节加入量可控制各组分比例。
③,。
(1)钾或钾盐的焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃),下列有关原理分析的叙述正确的是_______。
A.电子从基态跃迁到较高的激发态 B.电子从较高的激发态跃迁到基态
C.焰色反应的光谱属于吸收光谱 D.焰色反应的光谱属于发射光谱
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·北京·高考真题)下列方程式与所给事实相符的是
A.金属钠在空气中燃烧:
B.钢铁电化学析氢腐蚀:(负极);(正极)
C.实验室用大理石和盐酸反应制二氧化碳:
D.电解饱和食盐水制氯气:
2.(2026·重庆·高考真题)关于下列化合物性质描述正确的是
① ② ③ ④
A.①②加水后溶液均呈碱性 B.②③遇稀硫酸均生成气体
C.③④均能使苯酚溶液变色 D.①④遇NaOH溶液均生成沉淀
3.(2026·广东·高考真题)化学之美在于发现。陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确但两者间没有关联的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
光束通过胶体,产生明亮通路
胶体粒子对光线有散射作用
B
天然水晶呈现规则外形
晶体中原子呈周期性有序排列
C
烟花绽放,焰色五彩缤纷
碱金属原子容易失去最外层电子
D
铜丝浸入溶液中可形成美丽银树
的还原性比的强
A.A B.B C.C D.D
4.(2026·四川·高考真题)下列图示中,实验操作或方法正确的是
A.除去乙炔中的少量
B.探究的热稳定性
C.向容量瓶中转移NaCl溶液
D.制备胶体
A.A B.B C.C D.D
5.(2026·湖南·高考真题)下列图示中,实验操作或方法正确的是
A.用C2H5OH制C2H4
B.收集Cl2
C.除去Na2CO3固体中的NaHCO3
D.配制一定物质的量浓度的溶液
A.A B.B C.C D.D
6.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列关于物质用途的说法错误的是
A.乙烯用作水果催熟剂 B.氧化钠用作呼吸面具供氧剂
C.碘伏用作皮肤消毒剂 D.金刚砂用作砂轮磨料
7.(2026·云南·高考真题)下列说法正确的是
A.石油的分馏属于化学变化
B.蔗糖属于二糖,水解产物为葡萄糖
C.明矾可作净水剂,其水溶液呈碱性
D.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为
8.(2026·浙江·高考真题)利用下列装置进行实验,无法达到实验目的的是
A.分离植物油和水
B.证明溶于水
C.证明与水反应生成
D.制备无水
A.A B.B C.C D.D
9.(2025·海南·高考真题)下列化合物性质描述错误的是
①CO ② ③ ④
A.既可作氧化剂也可作还原剂:①②③④ B.与水作用后溶液呈酸性:②③
C.与水反应释放:④ D.常态下呈现颜色:①②③④
10.(2026·上海·高考真题)硝普钠()为一种速效和短时作用的血管扩张药,某化学实验小组按以下流程制备硝普钠晶体。
已知:
①硝普钠易溶于水,溶解度随温度变化不大;
②氧化步骤的反应方程式为:
(1)在第3步中,通常需要将缓慢滴加到圆底烧瓶中,需要用到的仪器是___________。
A.量筒 B.烧杯 C.恒压滴液漏斗 D.长颈漏斗
(2)连续操作包含的过程有___________。
(3)步骤③中加入的作用是___________。
(4)步骤④中除去的物质a是___________。
A.硝酸钠 B.氨 C.硝酸钾 D.硝酸
(5)物质b的主要成分是___________。
11.(2025·上海卷T2)粗盐中含有SO42、K+、Ca2+、Mg2+等杂质离子,实验室按下面的流程进行精制:
已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示:
(1)步骤①中BaCl2要稍过量。请描述检验BaCl2是否过量的方法: 。
(2)若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致_______。
A.SO42-不能完全去除 B.消耗更多NaOH C.Ba2+不能完全去除 D.消耗更多Na2CO3
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器。除烧杯和玻璃棒外,还需要_______。
A.分液漏斗 B.漏斗 C.容量瓶 D.蒸发皿
(4)步骤④中用盐酸调节pH至3~4,除去的离子有 。
(5)“一系列操作”是指_______。
A.蒸发至晶膜形成后,趁热过滤 B.蒸发至晶膜形成后,冷却结晶
C.蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤 D.蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶
(6)请用离子方程式表示加入盐酸后发生的反应 。
另有两种方案选行粗盐提纯。
方案2:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+,再通入含NH3、CO2的工业废气除去Ca2+;
方案3:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+。
(7)相比于方案3,方案2的优点是 。
(8)已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为)和碳酸钠的物质的量 。
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第04讲 钠及其化合物
内容导航
(
01
) (
命题透视·考情前瞻
) (
对标素养,研判高考命题趋势
)
(
0
2
) (
思维建模·脉络梳理
) (
搭建知识框架,构建系统思维
)
(
0
3
) (
考点精讲·靶向突破
) (
拆解核心考点,归纳解题范式
)
(
考点一 钠及其氧化物
知识解构
知识点1
钠的性质及应用
∣
知识点2
钠的氧化物与氢氧化物
考向破译
考向1 钠的性质及其应用
∣
考向
2
钠的氧化物及其应用
解题妙招1 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
考点二
碳酸钠和碳酸氢钠
知识解构
知识点1 Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的性质、用途及制法
∣
知识点2
Na
2
CO
3
和NaHCO
3
的鉴别与除杂
知识点
3碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象
∣
知识点
4
侯氏制碱法原理
考向破译
考向1 碳酸钠和碳酸氢钠性质与检验
∣
考向2考查碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应图象 考向3 侯氏制碱法
解题妙招1 用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
考点
三
碱金属 焰色试验
知识解构
知识点1 碱金属的一般性与特殊性
∣
知识点2 焰色试验
考向破译
考向1 碱金属的相似性、递变性
∣
考向2 焰色试验操作及应用
)
(
0
4
) (
真题溯源·考向感知
) (
溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
钠及其重要化合物
T1
T2
——
碱金属、焰色试验
——
——
——
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:(1) 钠系物质组成、分类与性质结合 STSE 命题,依托侯氏制碱、呼吸面具供氧、食品膨松剂等素材,体现化学实用性;(2) 以钠离子电池、新型钠基储能材料前沿科技为载体,结合价类二维图、化工流程考查信息推理,凸显化学创新性;(3) 以古代制碱、卤水提纯古籍记载创设试题,传承传统化工技艺,增强文化自信。上海等级考常融合水解、电化学综合设问,开放题型对比碳酸盐性质、评价制备方案,复习重点积累能源、化工、生活中钠化合物相关素材。
►复习目标:1. 厘清 Na、Na2O2、NaOH、碳酸盐的微观构成,区分分子、离子、原子团在含钠物质中的存在形式;
2. 构建钠元素价类转化网络,掌握钠与水反应、过氧化钠性质、碳酸钠与碳酸氢钠鉴别转化、焰色试验等核心实验;
3. 结合制碱工业、储能材料情境分析反应原理,规范简答表达,多角度对比钠盐性质差异,树立绿色化工评价思维。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 钠及其氧化物
知●识●解●构
知识点1 钠的性质及应用
1.钠的物理性质
状态
颜色
硬度
密度
熔点
固态
银白色
质软
ρ(煤油)<ρ(钠)<ρ(水)
较低
2.钠的化学性质
(1)钠与氧气的反应
钠放置在空气中
在空气中加热钠
实验现象
新切开的钠具有银白色的金属光泽,在空气中很快变暗
钠先熔化成小球,然后剧烈燃烧,火焰呈黄色,生成淡黄色固体
化学方程式
4Na+O2===2Na2O
2Na+O2Na2O2
(2)钠与水的反应
实验现象
结论或解释
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成小球
钠熔点低,反应放热
小球在水面上迅速游动
反应产生的氢气推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”声,逐渐变小,最后消失
钠与水剧烈反应,产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变红
有碱性物质(氢氧化钠)生成
化学方程式:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
(3)钠与酸、碱、盐溶液反应的实质
物质类别
反应分析
酸
①钠与酸反应时先与酸中的H+反应,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
②如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应
碱
钠与碱溶液反应其实质是钠与水的反应
盐
钠与盐溶液反应时先与水反应,如果盐能与NaOH反应,则会发生复分解反应,如Na与CuSO4溶液的反应
(4)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:
3.钠的制取、保存与用途
存在形态
只以化合态形式存在
制备
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
变质
钠在空气中长期放置最终变成碳酸钠
保存
一般保存在煤油或石蜡油中
灭火
钠着火时一般用砂土扑灭
用途
制钠的化合物:
制Na2O2等
冶金还原剂
从熔融的卤化物中置换出钛、锆、铌、钽等难熔金属
制高压钠灯
黄光,射程远、透雾能力强
原子反应堆导热剂
钠、钾合金,室温下是液体,吸热能力强
得分速记
1.钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
2.取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
3.钠与溶液反应的共同现象
①浮:钠浮在液面上;②熔:钠熔化成光亮的小球;③游:在液面上不停地游动直至反应完全;④响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H+浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能在液面上燃烧。
4.钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氧产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;遇酸酸优先,遇盐水在前。
5.考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na与水反应的同时,生成的NaOH还可能继续与部分溶质反应。
6.对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na若过量还可与H2O反应。
知识点2 钠的氧化物与氢氧化物
1.氧化钠与过氧化钠的比较
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素化合价
-2
-1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
与水反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
2.过氧化钠的强氧化性
试剂
现象
反应原理并解释
SO2气体
-
Na2O2+SO2===Na2SO4
FeCl2溶液
有红褐色沉淀生成
4Na2O2+4FeCl2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl
Na2SO3溶液
-
Na2O2+Na2SO3+H2O=== Na2SO4+2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2+H2S=== S↓+2NaOH
酚酞溶液
溶液先变红后褪色
与水反应生成NaOH,Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液
溶液红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
3.钠的氧化物和盐溶液反应
反应原理
钠的氧化物先和水反应,生成的NaOH再和盐发生复分解反应
过氧化钠与还原性溶液反应:直接发生氧化还原反应
与非还原性盐溶液的反应
CuCl2溶液产生蓝色沉淀
MgCl2溶液产生白色沉淀和无色气体
与还原性盐溶液的反应
FeCl2溶液产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
FeCl2溶液立即产生气泡和红褐色沉淀
4.Na2O2的漂白性
原理及特点
氧化性漂白,永久性漂白
适用范围
能漂白有机色素,不能漂白无机色素(如墨汁)
实验现象
石蕊试液现象是溶液先变蓝后褪色,并有气泡产生
酚酞试液现象是溶液先变红后褪色,并有气泡产生
品红溶液现象是溶液红色褪去,并有气泡产生
5.Na2O2与H2O、CO2反应的四种关系规律
(1)Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
气体体积变化关系
若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原来气体体积的,等于生成氧气的量,ΔV=V(O2)=V
先后顺序关系
由于CO2能够与NaOH反应,所以一定量的Na2O2与一定量的H2O(g)和CO2的混合物反应,可视为Na2O2先与CO2反应,剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。
固体质量变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O)
(2)特殊应用:凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,m g该物质在O2中完全燃烧,将其产物[CO2和H2O(g)]通入足量Na2O2后,固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足上述关系。
无机化合物
H2、CO及H2和CO的混合气体
有机化合物
CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等
得分速记
1.Na2O2不属于碱性氧化物。
2.Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
3.钠的氧化物和盐溶液反应的过程:先和水反应生成碱,碱再与盐溶液发生复分解反应。
4.Na2O2投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而Na2O2可使品红溶液褪色。Na2O2投入无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。
5.Na2O2与SO2反应的化学方程式是Na2O2+SO2=Na2SO4,而非2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2。
3.氢氧化钠
(1)物理性质:NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠;它是一种白色固体,易溶于水并放出大量的热,有吸水性;吸收空气中的水分而潮解;有很强的腐蚀性。
(2)化学性质
①具有碱的通性:能使酸碱指示剂变色;与强酸反应;与酸性氧化物、两性氧化物反应;与盐反应(强碱制弱碱)。
②其他反应
与金属铝反应:2Al+2OH-+6H2O===2 [Al(OH)4]-+3H2↑
与非金属单质反应:Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
酯类水解:CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH
(3)NaOH的制取
①实验室(土法)制烧碱:Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH
②现代工业制碱:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(4)NaOH在有机反应中的应用
提供碱性环境,如卤代烃的水解和消去反应、酯类的水解和油脂的皂化等。
考●向●破●译
考向1 钠的性质及其应用
例1下列有关钠及其化合物的说法正确的是
A.少量钠可以保存在石蜡中
B.实验室钠着火时,可以用泡沫灭火器来灭火
C.是白色固体,性质不稳定
D.工业上常采用电解氯化钠溶液的方法制单质钠
【答案】A
【解析】A.钠易和空气中水蒸气、氧气等发生反应,钠与石蜡不反应,少量钠可以保存在石蜡中,故A正确;
B.钠燃烧生成了过氧化钠,过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,氧气助燃,因此不能用泡沫灭火器灭火,故B错误;
C.是淡黄色固体,故C错误;
D.工业上常采用电解熔融氯化钠的方法制单质钠,故D错误;
故选A。
解题妙招
金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
【变式1·变载体】(24-25高三上·山东济宁·阶段检测)Na可以作强吸水剂。下列有关说法正确的是
A.要除去乙醇中少量的水,可以加入金属Na,再过滤
B.Na吸水的原理与NaOH吸水的原理不同
C.Na吸水比CaCl2吸水更安全
D.检验乙醇中是否含有水,可以加入Na,观察现象
【答案】B
【解析】A.Na不仅可与水反应,也能与乙醇反应生成乙醇钠和氢气,会消耗待提纯的乙醇,无法实现除杂目的,A错误;
B.Na吸水是与水发生化学反应(),属于化学变化;NaOH吸水是潮解过程,属于物理变化,二者原理不同,B正确;
C.Na与水反应剧烈,会放出大量热,同时生成易燃易爆的氢气,安全性远低于稳定吸水的,C错误;
D.乙醇本身可与Na反应产生气泡,无论乙醇中是否含有水,加入Na都会出现气泡,无法检验水的存在,D错误;
故选B。
【变式2】【新情境】(2025·上海闵行·一模)
某实验小组用如图装置探究钠与CO2的反应。
已知:①碳酸钙和稀盐酸反应时会有少量HCl和H2O挥发
②钠可与HCl、CO2、H2O物质反应
③常温下,CO能与PdCl2溶液发生反应:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl,溶液中会生成黑色的金属Pd,此反应也可用来检测微量的CO。
(1)乙中试剂为饱和NaHCO3溶液,其作用是除去HCl,则丙的作用是_______。
(2)实验过程中,己中溶液变黑,丁中生成的固体的主要成分为Na2CO3,则丁中发生反应的化学方程式为_______;该反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。
【答案】 (1)干燥CO2 (2) 2CO2+2NaNa2CO3+CO 1:2
【分析】由实验装置图可知,装置甲中稀盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳气体;装置乙中盛有的饱和碳酸氢钠溶液用于除去二氧化碳中的氯化氢;装置丙中盛有的浓硫酸用于干燥二氧化碳;装置丁中金属钠与二氧化碳共热反应生成碳酸钠和一氧化碳;装置戊中盛有的氢氧化钡溶液用于吸收二氧化碳;装置己中盛有的氯化钯溶液用于吸收并检验一氧化碳气体,防止污染空气。
【解析】
(1)由分析可知,装置丙中盛有的浓硫酸用于干燥二氧化碳;
(2)由分析可知,装置丁中发生的反应为金属钠与二氧化碳共热反应生成碳酸钠和一氧化碳,反应的化学方程式为:2CO2+2NaNa2CO3+CO,反应中碳元素的化合价部分降低被还原,二氧化碳是反应的氧化剂、一氧化碳是还原产物,钠元素的化合价升高被氧化,钠是还原剂,则由方程式可知,反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2。
【变式3】【新考法】(25-26高三上·山东济宁·阶段检测)钠和氯及其化合物是中学化学比较重要的化学知识,根据所学回答下面问题:
I.用套管实验装置可以更好地比较和的热稳定性,其中小试管内有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球,实验装置如图。
请探究下列问题:
(1)实验时,小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色,烧杯中澄清石灰水变浑浊,说明受热分解生成了_______。
(2)关于金属钠,下列说法正确的是_____。
A.钠的熔点低,硬度小 B.钠着火可以用二氧化碳扑灭
C.钠在空气中燃烧生成氧化钠 D.反应后剩余的钠应使用废液缸回收
(3)过氧化钠可以吸收人体呼出的二氧化碳,写出该反应的化学方程式:____________。
II.按要求回答下列问题。
(4)下列有关氯气的叙述中,不正确的是_______。
A.氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体
B.氯气、液氯和氯水是同一种物质
C.氯气能溶于水
D.氯气是一种有毒气体
(5)将氯气通入溶液中可以制得具有杀菌消毒作用的84消毒液,该反应的化学方程式为________。将氯气通入紫色石蕊溶液中,可以观察到的现象是____________。
【答案】(1)和
(2)A
(3)
(4)B
(5) 紫色石蕊溶液变红,后变为无色
【分析】外管中温度高,但受热不分解;内管中温度低,内管中受热发生反应:。生成的水使棉花球上的无水硫酸铜变蓝,使B中澄清石灰水变浑浊;A中澄清石灰水无变化,证明热稳定性弱于,据此分析。
【解析】(1)无水硫酸铜遇水会由白色变为蓝色,可用于检验水的存在;二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,使溶液变浑浊,因此该现象说明受热分解生成水和二氧化碳;
(2)A.钠的熔点约97.8℃,硬度小,可用小刀切割,A符合题意;
B.钠燃烧生成过氧化钠,过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气,会助长火势,钠着火不能用二氧化碳扑灭,B不符合题意;
C.钠在空气中燃烧生成过氧化钠,常温下与氧气反应才生成氧化钠,C不符合题意;
D.剩余钠性质活泼,易发生剧烈反应,需放回原试剂瓶,不能放入废液缸,D不符合题意;
故选A;
(3)过氧化钠与二氧化碳发生歧化反应,生成碳酸钠与氧气,对应化学方程式:;
(4)A.氯气常温常压下是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,A不符合题意;
B.氯气和液氯都是氯单质,仅状态不同,氯水是氯气的水溶液,属于混合物,三者不是同一种物质,B符合题意;
C.常温下1体积水约能溶解2体积氯气,氯气可溶于水,C不符合题意;
D.氯气有毒,会损伤呼吸道黏膜,D不符合题意;
故选B;
(5)常温下氯气与强碱发生歧化反应,化学方程式:;氯气通入水中发生反应,显酸性使石蕊溶液变红,具备强漂白性,可将有色物质漂白,最终出现溶液先变红后褪色的实验现象。
考向2 钠的氧化物及其应用
例2(2025·上海·三模)过氧化钠是一种重要的化学用品。工业上用金属钠制备过氧化钠的一种过程(喷雾氧化法——借助压缩空气将熔融金属钠喷入氧化炉)如下:
(1)下列说法正确的是___________。
A.液钠储槽应隔绝空气,可用酒精进行液封
B.金属钠恰好熔化后,表面的氧化膜并不会熔化
C.压缩空气吹送熔融金属钠时,不会发生化学反应
D.无论如何调节反应的温度,产物中均混有杂质
(2)称取mg样品,按如下流程测定产品的纯度(假定杂质只有):
如果转移时有少量溶液溅出,则测得的质量分数将___________。
A.偏高 B.偏低 C.不影响
(3)过氧化钠与水或二氧化碳反应放出的氧称为有效氧。有效氧含量。
若某一产品有效氧含量,则该产品中过氧化钠纯度不低于___________。(要求写出计算过程)
【答案】(1)B
(2)B
(3)
87.75%。
【分析】该流程图展示了工业上用喷雾氧化法制备过氧化钠的过程,步骤如下:
熔化金属钠:金属钠进入“熔钠器”,被加热熔化为液态钠。储存液态钠:液态钠转入“液钠储槽” 暂时储存。喷雾氧化反应:借助 “压缩空气” 将液态钠喷入 “氧化炉”,同时向氧化炉通入 “氧气”;冷却得到产品:氧化炉中生成的物质经 “冷却” 后,得到过氧化钠成品。
【解析】(1)A.钠能与酒精反应,所以不能用酒精进行液封,A错误;
B.金属钠的熔点低于其表面氧化膜(Na2O等)的熔点,所以金属钠恰好熔化后,表面的氧化膜并不会熔化,B正确;
C.压缩空气吹送熔融金属钠时,钠会与空气中的氧气反应,C错误;
D.如果控制反应条件,如氧气充足等,产物可以主要是Na2O2,不一定混有Na2O杂质,D错误;
故选B。
(2)转移时有少量溶液溅出,会导致最终称量的固体质量偏小。根据流程,是通过一系列操作测定与Na2O2相关的量,溶液溅出使得参与后续计算的有效物质减少,从而测得的Na2O2质量分数偏低,答案选B。
(3)设样品中Na2O2的质量为x。
(或)
由化学方程式可知,2 mol Na2O2反应生成1 mol O2
,则生成,,
已知有效氧含量=,即(设样品质量为m),这里我们求纯度,可令样品质量为m = 100g(方便计算),则,解得x≥87.75g。 所以Na2O2的纯度=,即该产品中过氧化钠纯度不低于87.75%。
【变式1·变载体】(24-25高三下·上海·阶段检测)亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂,生产过程中必须严格控制其用量。某化学兴趣小组查阅资料得知2NO+Na2O2=2NaNO2,该兴趣小组利用如图装置(夹持及加热装置已省略)制备干燥的NaNO2。
已知:NO能被高锰酸钾氧化,但不能被浓硫酸氧化。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称_______,其侧管的作用是_______。
(2)反应开始前打开止水夹a,通入过量氮气的目的是_______。
(3)盛水的洗气瓶的作用是_______。
(4)如果实验前未通入过量氮气,硬质玻璃管中过氧化钠可能发生的副反应的化学方程式为_______。
(5)酸性高锰酸钾(氧化性强于硝酸)溶液中发生的主要反应的离子方程式为_______。
【答案】(1) 恒压滴液漏斗 平衡压强,使液体(浓硝酸)顺利滴下
(2)排尽装置内的空气,防止过氧化钠或NO与其反应
(3)除去挥发的HNO3并将生成的NO2转化为NO
(4)2NO2+Na2O2=2NaNO3或2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
(5)3+5NO+4H+=3Mn2++5+2H2O
【分析】首先浓硝酸与铜反应制取NO2,浓硝酸易挥发,和NO2通入水中,与水反应,生成HNO3和NO,然后通过浓硫酸干燥,得干燥的NO与Na2O2反应生成NaNO2,浓硫酸用于隔绝反应装置和溶液,防止后面水分进入反应装置,酸性高锰酸钾溶液用于吸收尾气,防止污染,以此解题。
【解析】(1)由题干装置图可知,仪器A为恒压滴液漏斗,侧管的作用是平衡压强,使液体(浓硝酸)顺利滴下,故答案为:恒压滴液漏斗;平衡压强,使液体(浓硝酸)顺利滴下;
(2)装置中空气中的氧气可以和一氧化氮反应,需要用氮气排尽装置内的空气,防止过氧化钠或NO与其反应,故答案为:排尽装置内的空气,防止过氧化钠或NO与其反应;
(3)浓硝酸和铜反应生成二氧化氮,NO2和水反应生成NO,另外硝酸也会挥发,洗气瓶可以除去挥发的HNO3并将生成的NO2转化为NO,故答案为:除去挥发的HNO3并将生成的NO2转化为NO;
(4)如果实验前未通入过量氮气,则装置中会有空气,则一氧化氮会和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮有还原性,和过氧化钠反应生成硝酸钠,方程式为:2NO2+Na2O2=2NaNO3,或者Na2O2与空气中的CO2反应生成Na2CO3和O2,反应方程式为:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,故答案为:2NO2+Na2O2=2NaNO3或2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;
(5)酸性高锰酸钾具有强氧化性,可以将一氧化氮氧化为硝酸根离子,则方程式为:
3+5NO+4H+=3Mn2++5+2H2O,故答案为:3+5NO+4H+=3Mn2++5+2H2O。
【变式2·变题型】(25-26高三上·上海·期末)铬的元素名来自于希腊文“chroma”(),原意为“颜色”。
(1)生活中处处有化学。下列化学物质的应用中,错误的是___________。
A.铁红()常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
B.不锈钢是最常见的合金钢,合金元素主要是铬和镍,具有很强的抗腐蚀性
C.碳酸氢钠是一种常用作加工面包、饼干等食品的膨松剂
D.氧化钠可在呼吸面具中作为氧气的来源
【答案】(1)D
【解析】(1)A.铁红是常用的红色颜料,用于油漆、涂料等,正确;
B.不锈钢的主要合金元素是铬和镍,抗腐蚀性强,正确;
C.碳酸氢钠受热分解生成,可作食品膨松剂,正确;
D.呼吸面具中作为氧气来源的是过氧化钠,氧化钠与反应不生成氧气,错误;
故选D。
【变式3·变考法】(25-26高三上·上海·开学考试,多选)某干燥粉末可能由、、、、中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出。X通过NaOH溶液后体积缩小(同温同压下测定)。若将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热,有气体放出,且充分反应后剩余固体的质量大于原混合粉末的质量。下列判断正确的是
A.粉末中 B.粉末中一定不含有和NaCl
C.气体X中一定只含有 D.该粉末溶于水后,溶液呈碱性
【答案】AD
【分析】将该粉末与足量的盐酸反应有气体X逸出,说明固体中含有Na2O2、Na2CO3、NaHCO3三种物质中至少一种;X通过足量的NaOH溶液后体积缩小(同温、同压下测定),有剩余气体说明气体中含有CO2、O2,则原固体中一定含有Na2O2,而Na2CO3、NaHCO3至少含有其中的一种物质。由于将原来混合粉末在空气中用酒精灯加热,也有气体放出说明一定含有NaHCO3,Na2CO3不能确定,由于Na2O可以和环境中的二氧化碳气体、水反应,最终能使固体质量增加,导致加热后剩余固体的质量大于原混合粉末的质量,说明一定还含有Na2O。在题干实验中没有涉及NaCl的知识,不能确定是否存在。则一定含有Na2O、Na2O2、NaHCO3;不能确定的物质是NaCl、Na2CO3,以此解题。
【解析】A.2mol NaHCO3分解生成1 mol CO2和1mol水,2mol Na2O恰好吸收1 mol CO2和1mol水,若n(Na2O)=n(NaHCO3),Na2O刚好完全吸收NaHCO3分解的二氧化碳和水,此时固体总质量没有变化; 只有,过量Na2O还会吸收空气中CO2或H2O,固体质量才会变大,A 正确
B.结合分析可知,不能确定的物质是NaCl、Na2CO3,B错误;
C.结合分析可知,气体中含有CO2、O2,C错误;
D.结合分析可知,含有Na2O、Na2O2、NaHCO3;其中含有Na2O、Na2O2,溶于水后生成物种含有氢氧化钠,则溶液显碱性,且碳酸氢根离子的水解,也会导致溶液显碱性,D正确;
故选AD。
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
知●识●解●构
知识点1碳酸钠和碳酸氢钠的性质、用途及制法
1.Na2CO3、NaHCO3的物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶,但比Na2CO3的溶解度小
2.Na2CO3、NaHCO3的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定,受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
(2)与足量盐酸反应
①Na2CO3:CO+2H+===H2O+CO2↑。
②NaHCO3:HCO+H+===H2O+CO2↑。
(3)与碱(NaOH溶液)反应
①Na2CO3:与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O。
(4)相互转化
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2,化学方程式为Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
3.Na2CO3、NaHCO3的主要用途
(1)碳酸钠:用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等。
(2)碳酸氢钠:用于制发酵粉、医药、治疗胃酸过多、灭火剂等。
知识点2 碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别
(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)溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。
②气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。
③测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液,pH大的是Na2CO3溶液。
2.Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量NaOH溶液
得分速记
1.NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO与OH-反应生成CO,CO有可能发生后续反应,如NaHCO3与Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;
2.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3,无法区别;
3.用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不大,且加入的盐酸等浓度且不宜过大。
知识点3碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象
若V(Oa)=V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)
溶液中的溶质为Na2CO3
涉及离子方程式Oa:CO+H+===HCO;
ab:HCO+H+===H2O+CO2↑
若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
涉及离子方程式Oa:OH-+H+===H2O、
CO+H+===HCO;
ab:HCO+H+===H2O+CO2↑
若V(Oa)<V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
涉及离子方程式Oa:CO+H+===HCO;
ab:HCO+H+===H2O+CO2↑
若a=0(即图像从原点开始)
溶液中的溶质为NaHCO3
涉及离子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
知识点4 侯氏制碱法原理
原料
NH3、CO2、饱和食盐水
原理
往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法),利用NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3的溶解性原理,使NaHCO3从溶液中析出。
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl
总反应为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
生产流程
得分速记
(1)工艺流程
(2)循环使用的物质:CO2、饱和食盐水。
考●向●破●译
考向1 碳酸钠和碳酸氢钠性质与检验
例1(24-25高三下·上海·开学考试)设计如下装置进行和稳定性差异对比实验(加热及夹持装置省略)。
(1)将分别装有和的试管同时放入甘油油浴加热(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:a_______;b_______。
(3)试管b中发生反应的离子方程式:_______。
【答案】(1)提供较高温度,便于盐分解实验
(2) a中开始有少量气泡,后来无现象,无沉淀产生(只写无明显现象也可) b中有大量气泡,后面有白色晶体析出
(3)
【分析】Na2CO3加热不分解,NaHCO3在加热时会产生CO2,利用生成的CO2来对比Na2CO3和NaHCO3稳定性差异。
【解析】(1)甘油沸点为290℃,则甘油油浴加热的目的是提供较高温度,便于盐分解实验;
(2)Na2CO3热稳定性较好,受热难分解,升高温度试管中气体膨胀因此a中开始有气泡,后来无现象,但无沉淀产生,NaHCO3受热易分解产生二氧化碳,二氧化碳通入b中和饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,因此b中先有大量气泡,后有白色晶体析出;
(3)b中二氧化碳与饱和碳酸钠溶液反应,会生成溶解度小的碳酸氢钠沉淀,离子方程式:。
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海闵行·阶段检测)实验室可利用如下试剂和装置模拟合成小苏打。具体过程如下:100 g水充分溶解10 g NaOH,保持温度为15 ℃,向所得溶液中缓慢地通入CO2,用传感器测得溶液pH变化如下图所示。Na2CO3、NaHCO3的溶解度如下表所示。
温度/℃
0
15
20
NaHCO3(g/100g水)
6.9
8.7
9.6
Na2CO3(g/100g水)
7.1
13.3
21.8
(1)下列常见物质的主要成分属于强电解质的是___________。
A.醋酸 B.自来水 C.小苏打 D.葡萄糖
(2)写出前6分钟(M点之前)溶液中发生反应的离子方程式:___________。
(3)Q点时溶质恰好完全转化为NaHCO3,此时溶液中[H2CO3] ___________ [](填“>”、“<”或“=”),其原因是___________。
(4)从反应后的混合液中分离获取NaHCO3固体的方法为___________。
A.过滤 B.重结晶 C.萃取 D.蒸馏
(5)分离获得的NaHCO3固体需在阴凉、干燥处自然晾干。该过程不采用加热烘干的原因是:___________。
(6)滴定法测定碳酸氢钠样品的纯度(杂质为碳酸钠):称量8.254 g碳酸氢钠样品配制成250 mL溶液,取25.00 mL于锥形瓶中,加入甲基橙作指示剂,用0.5000 mol/L标准盐酸溶液滴定,重复操作3次,平均消耗盐酸19.80 mL。
①实验所需的定量仪器有电子天平、___________。
②到达滴定终点的现象为___________。
③通过计算判断该产品的纯度级别__________(写出计算过程)
纯度级别
优级纯
分析纯
化学纯
质量分数ω(NaHCO3)
≥99.0%
≥98.5%
≥97.0%
【答案】(1)C
(2)
(3) > Q点时溶质恰好完全转化为NaHCO3,此时溶液的pH>7,溶液呈碱性,说明水解生成H2CO3的程度大于电离产生的程度
(4)A
(5)
(6) 250mL容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管 溶液由黄色变为橙色且半分钟不变色 分析纯
【分析】氢氧化钠溶液中通入CO2,CO2先与NaOH反应生成Na2CO3,M点之前,溶液的碱性较强,M点溶质为Na2CO3和未完全反应的NaOH;继续通入CO2,到N点完全生成Na2CO3;继续通入CO2,Q点时溶质恰好完全转化为NaHCO3。
【解析】(1)强电解质是在水溶液中完全发生电离的电解质,醋酸是弱酸,属于弱电解质,自来水是混合物,不属于电解质,葡萄糖是非电解质,小苏打为NaHCO3,是在水溶液中完全发生电离的电解质,属于强电解质,故选C。
(2)6分钟(M点之前)时,溶液的碱性较强,说明此时CO2先与NaOH反应生成Na2CO3,离子方程式为:。
(3)Q点时溶质恰好完全转化为NaHCO3,此时溶液的pH>7,溶液呈碱性,说明水解生成H2CO3的程度大于电离产生的程度,此时溶液中[H2CO3]>[]。
(4)从反应后的混合液中分离获取NaHCO3固体可以采用过滤的方法,故选A。
(5)分离获得的NaHCO3固体需在阴凉、干燥处自然晾干,不采用加热烘干的原因是NaHCO3受热会发生分解:。
(6)①该实验需要配制250mL NaHCO3溶液,取25.00 mL于锥形瓶中后用0.5000 mol/L标准盐酸溶液滴定该NaHCO3溶液,所需的定量仪器有电子天平、250mL容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管;
②碳酸氢钠溶液显碱性,滴定前加入甲基橙溶液显黄色,到达滴定终点后溶液为橙色,故当滴定至溶液由黄色变为橙色且半分钟不变色为滴定终点;
③碳酸氢钠样品中含有碳酸钠,滴定过程中发生反应:、,用0.5000 mol/L标准盐酸溶液滴定25.00 mL溶液,重复操作3次,平均消耗盐酸19.80 mL,n(HCl)=0.0198L×0.5000 mol/L=0.0099mol,设n(NaHCO3)=xmol,n(Na2CO3)=ymol,则x+2y=0.0099mol,84x+106y=,解得x=0.0097,y=0.0001,则该产品的纯度为,纯度级别为分析纯。
【变式2·变题型】(25-26高三上·河北·阶段检测)钠及其化合物在日常生活和现代工业中扮演着极其重要的角色,从餐桌上的食盐到工业上的基础原料,它们之间的部分转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)在工业上,获取金属钠的方法是______(用化学方程式表示)。
(2)关于钠及其化合物的下列说法正确的是______(填序号)。
A.和中阴阳离子个数比不同
B.剩余的钠应放回煤油中
C.和含有相同的分子数目
D.等物质的量的过氧化钠分别与足量的和反应,转移电子数目相等
(3)欲用NaOH固体配制的溶液,图中仪器有______种是不需要的,还需要的玻璃仪器有______,实验中需要称量NaOH固体______g,若称量的NaOH固体中混有少量过氧化钠,则配制溶液的浓度将______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)向(3)所配制的溶液中通入一定量的,生成和的物质的量之比为,则通入的体积为______L(标准状况)。不能用溶液鉴别和的原因是少量溶液也可与反应生成沉淀,发生反应的离子方程式为______。
(5)向50 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液中通入一定量,再继续向溶液中逐滴加入盐酸,产生体积(标准状况)与所加的盐酸体积之间的关系如图所示,则NaOH溶液的物质的量浓度为______。
【答案】(1)
(2)B
(3) 4 1000 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒 24.0 偏大
(4) 8.96
(5)
【解析】(1)电解熔融氯化钠可以制备钠,化学方程式为;
(2)A.和中阴阳离子个数比相同,均为,A错误;
B.剩余的钠应放回煤油中,B正确;
C.NaCl由钠离子和氯离子构成,不含分子,C错误;
D.1 mol过氧化钠与足量的反应,转移电子数目为,1 mol过氧化钠与足量的反应,转移电子数目为,D错误;
故选B;
(3)图中圆底烧瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、分液漏斗4种仪器是不需要的;还需要的玻璃仪器有1000 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒;需要称量NaOH固体的质量,过氧化钠溶于水可生成80 g NaOH,若称量的NaOH固体中混有过氧化钠,则配制溶液的浓度偏大;
(4)由(3)可知,配得的氢氧化钠溶液中,,已知生成的和的物质的量之比为,根据钠守恒,两者的物质的量均为0.2 mol,根据碳守恒,通入的二氧化碳为,体积为 L。少量溶液与反应的离子方程式为;
(5)加入75 mL盐酸时,NaOH、恰好转化为NaCl,结合Na、Cl元素守恒,可知,50 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液中,,。
【变式3·变考法】(2025·上海闵行·一模)向一定量的溶液中,逐滴加入溶液。测得溶液中某些离子的数量变化如图所示。(碳酸钙溶解度为0.0013g/100g水)
(1)请指出图中曲线表示的离子:A______(写离子符号,下同),B______,C______。
(2)反应的离子方程式为_______。
(3)图中A、C两条线的交点和B、D两条线的交点的横坐标_______(A.是B.否)一致,理由是_______。
【答案】(1) Cl- Na+ (2)Ca2++=CaCO3↓ (2) 是 碳酸钠和氯化钙恰好完全反应时,溶液中钠离子和氯离子数量相等,钙离子和碳酸根离子数量最小
【分析】由实验装置图可知,装置甲中稀盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳气体;装置乙中盛有的饱和碳酸氢钠溶液用于除去二氧化碳中的氯化氢;装置丙中盛有的浓硫酸用于干燥二氧化碳;装置丁中金属钠与二氧化碳共热反应生成碳酸钠和一氧化碳;装置戊中盛有的氢氧化钡溶液用于吸收二氧化碳;装置己中盛有的氯化钯溶液用于吸收并检验一氧化碳气体,防止污染空气。
【解析】(1)向碳酸钠溶液中滴加氯化钙溶液发生的反应为碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,反应的化学方程式为:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl,反应中钠离子数量不变、氯离子数量增大、碳酸根离子数量减小,完全反应时减小接近于0,钙离子数量反应时接近于0,完全反应后增大,则A为氯离子、B为碳酸根离子、C为钠离子、D为钙离子;
(2)碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,反应的离子方程式为:Ca2++=CaCO3↓;
(3)由方程式可知,碳酸钠溶液和氯化钙溶液恰好完全反应时,溶液中钠离子和氯离子数量相等,同时溶解的碳酸钙电离出的钙离子和碳酸根离子数量相等,所以图中A、C两条线的交点和B、D两条线的交点的横坐标是一致的;
考向2 考查碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应图象
例2(2026·上海闵行·二模)我国科学家用Na和合成金刚石粉末,实现了“稻草变黄金”的奇迹。原理如下:
下图是探究和热稳定性的装置示意图:
(1)关于该实验说法正确的是_______。
A.甲处是,乙处是
B.互换甲、乙的位置不影响实验结论
C.丁烧杯中澄清石灰水变浑浊
D.丙烧杯中澄清石灰水无现象,可知甲热稳定性更好
利用传感器探究、与稀盐酸的反应。将甲、乙两支Y形管同时向一侧倾斜,在时刻使盐酸与固体反应;至时不再观察到有明显变化。
(2)在图2中分别绘制时刻两支Y形管中气体压强与时间的变化曲线________(曲线边上标注或)。
潜艇中常备大量,不仅能解决积累问题,还能提供。
假定人体的呼吸熵:,且。
【答案】 (1)C (2)
【解析】(1)实验装置中,甲试管中盛放固体,乙试管中为,观察到丙中澄清石灰水无明显现象,而丁烧杯中澄清石灰水变浑浊,说明发生了分解,甲试管的温度低于乙试管,可以说明热稳定性:>;
A.为比较热稳定性,应将置于温度较低的甲试管中,置于温度较高的乙试管中,该选项放置方式错误,故A错误;
B.互换甲、乙的位置,则接受的温度较高,导致其分解不可说明与的热稳定性的差异,会影响实验结论,B错误;
C.据实验现象,丁烧杯中澄清石灰水变浑浊,C正确;
D.丙烧杯中澄清石灰水无现象,可知乙热稳定性更好,D错误;
故选C;
(2)与的质量同为1 g,可粗略计算,,而盐酸的物质的量为,盐酸少量,其与反应先生成,无法生成二氧化碳气体;但可以与固体反应立即生成二氧化碳气体,故装置中压强上升,而装置压强不变,图像为 ;
解题妙招
用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
实验操作和反应
n(CO2)-n(HCl)图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:Oa段:CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点Oa=ab
向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
向等物质的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:
Oa段:H++OH-===H2O、CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa>ab
向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:Oa段:CO+H+===HCO
ab段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa<ab
【变式1·变载体】向某碳酸钠溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸,测得溶液中的物质的量随加入盐酸体积的关系如图所示,其中n2:n1=3:2,则下列说法中正确的是
A.Oa段反应的离子方程式与ab段反应的离子方程式相同
B.该碳酸钠溶液中含有0.5molNa2CO3
C.b点的数值为0.6
D.b点时生成CO2的物质的量为0.3 mol
【答案】BC
【解析】A.结合图像知Oa段反应为,a点后:,A错误;
B.由加入a L盐酸时生成为0.5 mol,则可知,,B正确;
C.,由于还有,所以一共消耗的HCl的物质的量为0.6 mol,由于,故b点的数值为0.6,C正确;
D.b点时发生反应消耗HCl的物质的量是0.1 mol,所以生成的物质的量为0.1 mol,D错误;
故答案选BC。
【变式2·变题型】向100 mL某浓度的溶液中逐滴滴加的稀盐酸,生成气体的体积与消耗盐酸的体积如图所示,回答下列问题:
(1)写出、两段反应的化学方程式:___________、___________。
(2)原溶液的浓度为___________
(3)生成(标准状况)的体积为___________mL。
【答案】(1)
(2)0.2
(3)448
【解析】(1)向溶液中逐滴加盐酸,反应分两步进行:Oa段(0~200mL盐酸)无生成,与盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠,对应化学方程式为;ab段(200~400mL盐酸),生成的碳酸氢钠与盐酸反应放出,对应化学方程式为。
(2)根据第一步反应关系,Oa段消耗,因此,原溶液体积为,故。
(3)ab段消耗的物质的量,由反应,得,标准状况下体积。
【变式3·变考法】(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。
【解析】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。
考向3 侯氏制碱法
例3(2025·上海金山·一模)侯氏制碱法的主要工艺流程:
已知:
电解质
NH3·H2O
H2CO3
电离平衡常数(25℃)
Kb=1.8×10-5
Ka1=4×10-7
Ka2=5×10-11
(1)25℃时,反应NH3·H2O(aq)+(aq)(aq)+(aq)+H2O(l)的平衡常数K=___________。
(2)向“母液Ⅰ”中通入氨气的作用是___________。
(3)在常温下NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)___________c(H2CO3)(选填“>”“<”或“=”,下同);c(OH-)+c(NH3·H2O)___________c(H+)+c(H2CO3)+c();若“母液Ⅱ”的pH=11,则溶液中:___________。
(4)实验室模拟“侯氏制碱法”,涉及到的操作是___________。
A. B.
C. D.
(5)制得的纯碱中含有杂质NaCl,用重量法测定其纯度,取m g样品加水溶解,再进行实验。请补充完整下列方案:
加入试剂
简要实验操作
测定的物理量
___________
___________
生成沉淀的质量
【答案】(1)0.09
(2)增大c(),促进NH4Cl析出或将NaHCO3转化成溶解度更大的Na2CO3,提高Na+利用率
(3) < < 5
(4)BC
(5) Ba(NO3)2溶液 过滤、洗涤、干燥
【分析】沉淀池中加入饱和NaCl溶液,先通入氨气,再通入二氧化碳气体,反应得到NaHCO3晶体和氯化铵,过滤出NaHCO3晶体,所得母液中继续通入氨气,再加NaCl晶体,增大氯化铵的浓度,然后冷却结晶得到氯化铵晶体,过滤得到主要含NaCl的母液Ⅱ,该溶液可转移入沉淀池中循环使用,据此分析解答。
【解析】(1)反应NH3·H2O(aq)+(aq)(aq)+(aq)+H2O(l)的平衡常数K==;
(2)向“母液Ⅰ”中通入氨气的作用是增大c(),促进NH4Cl析出或将NaHCO3转化成溶解度更大的Na2CO3,提高Na+利用率;
(3)Kb>Ka1,根据越弱越水解可知的水解程度大于的水解程度,则在NH4HCO3溶液中c(NH3·H2O)< c(H2CO3);根据物料守恒得:c(NH3·H2O)+c()=c(H2CO3)+c()+c();根据电荷守恒得:c(OH-)+c()+2c()=c(H+)+c(),联立得:c(H2CO3)+c(H+)-c()= c(OH-)+c(NH3·H2O);则c(OH-)+c(NH3·H2O)< c(H+)+c(H2CO3)+c();“母液Ⅱ”的pH=11,则溶液中:;
(4)A.由上述分析可知,该流程中涉及冷却结晶,不涉及蒸发结晶操作,故A错误;
B.NaHCO3晶体转化为碳酸钠的过程需采用灼烧法, 在坩埚中进行,故B正确;
C.得到NaHCO3晶体和氯化铵晶体后均需采用过滤分离,故C正确;
D.饱和食盐水中应先通氨气、再通二氧化碳,故D错误;
故选:BC。
(5)测定纯碱的纯度,可将碳酸钠转化碳酸钡沉淀,样品加水溶解后,加入足量硝酸钡溶液,待反应充分进行后,过滤、洗涤、干燥,得到碳酸钡固体,然后称量碳酸钡质量,计算可得碳酸钠的质量,从而计算其纯度。
【变式1·变载体】(2026·山东济南·模拟预测)化学工业科学家侯德榜为我国的制碱工业做出了突出的贡献,他发明的“侯氏制碱法”在人类化学工业史上写下了光辉的一页,其工艺流程如图所示。
下列说法正确的是
A.流程中共涉及1个氧化还原反应
B.和均可由合成氨厂提供
C.物质的量浓度:母液Ⅰ>母液Ⅱ
D.添加进行盐析,可使更多的析出,但会降低的利用率
【答案】BC
【分析】“侯氏制碱法”的基础原料是二氧化碳、氨气和饱和食盐水,反应的原理如下:Ⅰ.;Ⅱ.,据此分析;
【解析】A.侯氏制碱流程中所有反应(吸氨、碳酸化、煅烧、后续吸氨/盐析/冷析)均无元素化合价变化,都是非氧化还原反应,共个氧化还原反应,A错误;
B.侯氏制碱法与合成氨工业联合生产,合成氨厂生产,且合成氨原料气制备过程中会产生副产物,二者均可由合成氨厂提供,B正确;
C.母液Ⅰ是过滤出后的饱和溶液,后续母液Ⅰ加氨时,会与反应被消耗,因此母液Ⅱ中浓度低于母液Ⅰ,C正确;
D.添加可增大浓度,促进析出,含的母液Ⅱ可循环使用,实际提高了的利用率,D错误;
故选BC。
【变式2·变题型】(2025·广东深圳·模拟预测)侯德榜为我国纯碱工业发展做出了重要贡献。某兴趣小组开展如下探究:
I.在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取的部分装置如图所示。
(1)配制250mL 0.2 mol·L-1的HCl溶液,需5 mol·L-1HCl溶液的体积为___________mL。
(2)装置II洗气瓶中盛有___________溶液。
(3)反应一段时间,装置III中试管内有固体析出,总反应的化学方程式为___________。
(4)反应结束后,过滤出试管内固体,对固体进行洗涤,干燥后,将固体置于___________(填下图标号),在300℃下加热可制得纯碱。
A. B. C. D.
II.探究影响水解的因素,实验方案如下(溶液浓度均为):
序号
温度℃
V(溶液)/mL
V()/mL
pH
1
25
0
20.0
2
25
20.0
0
3
25
2.0
18.0
4
40
20.0
0
(5)①由___________(填“>”、“<”或“=”)可说明,溶液水解呈碱性;在实验2和3中,稀释溶液,促进水解的证据是___________(用含和的代数式表示)。
②已知水解是吸热反应,甲同学预测,但实验结果为,实验结果比预测数值小的原因是溶液从25℃升温至40℃,___________。
③甲同学补充做了一个实验,测定___________,通过上表和补充测定的数据,近似计算出在25℃和40℃时,溶液水解生成的,发现两温度下的大小为:25℃<40℃。据此,小组同学得出结论是温度升高,促进水解。
(6)纯碱在生产生活中一种用途是___________。
【答案】(1)10.0
(2)饱和碳酸氢钠
(3) (或)
(4)D
(5) < 升高温度,碳酸钠水解程度增大,水的电离程度也增大,二者综合影响是氢离子浓度增大 测40℃纯水的pH
(6)洗涤油污、制玻璃等
【分析】装置Ⅰ制备二氧化碳,装置Ⅱ除二氧化碳中的氯化氢,装置Ⅲ中二氧化碳和饱和氨盐水反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,过滤出碳酸氢钠、洗涤、干燥后在坩埚中灼烧得碳酸钠。
【解析】(1)根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变,即,;
(2)碳酸钙与稀盐酸制,气体混有挥发的杂质,饱和溶液可吸收、同时生成,不损耗目标气体,因此装置II洗气瓶中应盛放饱和溶液;
(3)饱和食盐水先通入足量呈碱性,再通入,低温析出溶解度小的,反应为(或);
(4)固体300℃加热分解制纯碱,固体高温灼烧需坩埚,A蒸发皿用于蒸发溶液、B烧杯不能高温加热、C圆底烧瓶用于液液加热,D坩埚符合要求,故选D;
(5)①水解显碱性,溶液;为纯水pH=7,是20.0 mL 0.1 mol/L溶液pH,因此;实验2和实验3相比,溶液稀释了10倍,若水解平衡不移动,pH应减小1(即等于),但稀释促进水解,使得溶液中大于原来的十分之一,因此pH大于,且稀释后碱性减弱,pH小于,故证据为或;
②升高温度,虽然碳酸钠的水解程度增大,但水的电离程度也显著增大(增大),二者综合影响导致溶液中氢离子浓度增大,pH减小;
③要单独计算盐水解生成的,需要扣除水自身电离出的,因此需测定40℃纯水的pH,得到该温度下水的离子积常数;
(6)水溶液碱性强,可热洗油污;同时也是工业制玻璃、造纸、制肥皂的重要原料。
【变式3·变考法】(25-26高三上·湖南长沙·阶段检测)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,下列仪器中不需要使用的玻璃仪器有___________(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的两个优点是___________(任写两点即可)。
(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。
①段发生反应的离子方程式为___________。
②到达第一个滴定终点时消耗盐酸,到达第二个滴定终点时又消耗盐酸。,所得产品的成分为___________(填标号)。
a. b. c.和 d.和
③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
实验a无明显现象的原因可能是___________。
【答案】(1)容量瓶
(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。该实验中用代替和使工艺变得简单易行,原料利用率较高,且对环境友好;滴定分析中碳酸钠与盐酸的反应分步进行,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。据此分析。
【解析】(1)步骤①中配制饱和食盐水,要在烧杯中放入一定量的氯化钠,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,故不需要使用的玻璃仪器为容量瓶,坩埚不是玻璃仪器。
(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快,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)①BC段是碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳和水,故离子方程式为。
②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NaOH,因此,所得产品的成分为,故答案选a。
③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)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。
考点三 碱金属 焰色试验
知●识●解●构
知识点1 碱金属的一般性与特殊性
1.碱金属的原子结构与性质
相似性
递变性(由Li→Cs)
原子结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
都具有较强的金属性,最高正价均为+1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低
密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强;与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂
2.碱金属的化学性质
(1)性质的相似性(用R表示碱金属元素)
(2)性质的递变性
元素
Li
Na
K
Rb
Cs
与氧气反应
反应越来越剧烈,产物越来越复杂
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、K2O2、KO2
更复杂氧化物
与水反应
反应越来越剧烈
反应缓慢
反应剧烈
轻微爆炸
剧烈爆炸
氢氧化物
碱性强弱:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
得分速记
碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
相似性
递变性
原子结构
最外层均有1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
具有较强的金属性,最高正价均为+1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较低
从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常),熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强
知识点2 焰色试验
定义
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。
用品
铂丝或铁丝、稀盐酸、酒精灯
操作步骤
金属的焰色
金属元素
锂
钠
钾
铷
焰色
紫红色
黄色
紫色
紫色
金属元素
钙
锶
钡
铜
焰色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
应用
①检验金属元素的存在,如:鉴别NaCl和KCl溶液。
②利用焰色反应制节日烟花。
得分速记
1.焰色试验体现的是元素的性质,无论元素是游离态还是化合态,同一元素均具有相同的焰色。
2.焰色试验发生的是物理变化。
3.在观察钾元素的焰色时,应透过蓝色的钴玻璃片观察,蓝色钴玻璃可以将黄光过滤掉,避免钠元素的干扰。
①若肉眼看不到紫色火焰,则样品中可能含钾元素;
②若肉眼看到紫色火焰,则样品中一定不含钠元素。
4.洗涤做焰色反应的铂丝,可选用稀盐酸,不能用稀硫酸。选用稀盐酸,生成的金属氯化物在高温时可挥发,不能选择稀硫酸,硫酸不挥发。
5.可用洁净无锈的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。
考●向●破●译
考向1 碱金属的相似性、递变性
例1(25-26高三上·上海·阶段检测)西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心,成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输,如下图所示。已知:图中有机物称为冠醚,含C、H、O三种元素。
(1)冠醚中所含元素的电负性由小到大的顺序是______。
(2)检验冠醚中存在键可以______。
A.原子光谱 B.核磁共振波谱
C.射线衍射分析 D.红外吸收光谱
几种冠醚与识别的碱金属离子的有关数据如下表所示:
冠醚
冠醚空腔直径/pm
适合的粒子直径/pm
12-冠醚-4
120~150
15-冠醚-5
170~220
18-冠醚-6
260~320
340~430
(3)运输、的冠醚名称是______。冠酸与碱金属离子之间存在微弱的配位键,配位原子是______(填元素符号)。
(4)18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是______。
(5)碱金属单质、、、、不具有______。
A.较强的还原性 B.高熔点 C.导电性 D.导热性
(6)基态原子的价电子轨道表示式为______,含钾元素的物质在灼烧时火焰呈______色,焰色反应属于______。
A.原子吸收光谱 B.原子发射光谱
【答案】(1)H<C<O
(2)D
(3) 21-冠醚-7 O
(4)直径太小,直径太大
(5)B
(6) 紫 B
【解析】(1)冠醚中含C、H、O三种元素,同周期电负性随原子序数增大而增大,则电负性顺序为:H<C<O;
(2)题中检测化学键,应选用红外吸收光谱,选D;
(3)由上图可得,冠醚由21个环上原子和7个氧原子构成;名称是:21-冠醚-7;氧原子有孤电子对,为配位原子;
(4)冠醚根据空腔直径选择不同的离子运输,对于18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是直径太小,直径太大
(5)题中所给为碱金属元素,其单质的熔点较低;
(6)
基态原子的价电子轨道表示式为;含钾元素的物质在灼烧时发生焰色反应,火焰呈紫色;基态原子的电子吸收能量,跃迁到较高能级,电子又从高能级跃迁到低能级,以光的形式释放能量,为发射光谱。
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海浦东新·期中)Li2O2与Na2O2组成和性质相似,将Li2O2投入水中,产生大量气体,写出上述反应的方程式,并标出电子转移的方向和数量_____________。
【答案】
【解析】
根据题意Li2O2与水反应生成氢氧化锂和氧气,在该反应中-1价氧一部分升高到0价,一部分降低到-2价,则其单线桥可以表示为:。
【变式2·变题型】(2026·河南南阳·模拟预测)碱金属元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是
A.氢化物a与反应生成的气体为极性分子
B.若为钠,加热后得到的氧化物为碱性氧化物
C.在焰色试验时若的火焰呈黄色,则为
D.碱金属元素形成的盐e的溶液可能显酸性
【答案】D
【分析】a为+1价碱金属氢化物,通式为,b为碱金属单质,c为+1价碱金属氧化物,d为+1价碱金属对应的碱,通式为,e为+1价碱金属形成的盐。
【解析】A.氢化物a与反应的方程式为,生成的气体为,属于非极性分子,A错误;
B.若b为钠,加热后得到的氧化物为,不属于碱性氧化物,B错误;
C.焰色试验中e的火焰呈黄色,说明含有钠元素,则d为,一定不是,Li的焰色为紫红色,C错误;
D.碱金属元素形成的酸式盐如,其在水溶液完全电离出,溶液显酸性,D正确;
故选 D。
【变式3·变考法】(25-26高三上·上海宝山·期末)钾是一种高度活泼的碱金属,具有低熔点(63.65℃)、低密度(0.86 g·cm-3)和银白色软质金属的物理特征,其化学性质和钠相似,相比钠更活泼,能与水、氧气等剧烈反应,并广泛应用于工业、农业及生物领域。
(1)钾在自然界存在39K、40K和41K,关于它们的说法正确的是______。
A.三者互为同素异形体 B.三者属于同种核素
C.39K比40K少一个电子 D.40K比41K少一个中子
(2)和钠相比,下列说法正确的是______。(不定项)
A.原子半径:钾>钠 B.电负性:钾>钠
C.第一电离能:钾>钠 D.金属性:钾>钠
(3)已知钾和水反应的现象如下:(在水中滴加酚酞试液后加入一小块金属钾)金属钾浮于水面,熔化成小球、快速游动并伴随嘶嘶声,产生紫色火焰,溶液变红。解释相关现象并写出钾和水反应的化学方程式。______。
工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取钾。该反应为:Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)(ΔH>0),各物质的沸点与压强的关系见下表。
压强(kPa)
K的沸点(℃)
Na的沸点(℃)
KCl的沸点(℃)
NaCl的沸点(℃)
13.33
590
700
53.32
710
830
101.3
770
890
1437
1465
(4)从金属活泼性分析,K比Na活泼。为什么可以用钠制备比它活泼的钾?______。
(5)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为______,而反应的最高温度应低于______。
A.770℃ B.890℃ C.1437℃ D.1465℃
(6)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是______。
(7)常压下,当反应温度升高至900℃时,该反应的平衡常数可表示为K=______。
(8)反应后如何检验氯化钠中是否含有氯化钾。______。
【答案】(1)D
(2)AD
(3)钾密度小于水,所以浮在水面,钾与水反应放热且钾的熔点很低,使钾熔化为小球,反应生成氢气推动小球在水面游动并发出嘶嘶声,反应生成的碱遇酚酞溶液变红,产生的氢气燃烧,钾的焰色反应使火焰呈紫色,钾和水反应的化学方程式为:
(4)由于钾的沸点小于钠,生成的钾升华为钾蒸气逸出反应体系,促进反应Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)正向移动,所以可以用钠制钾
(5) A B
(6)及时收集钾蒸气组分
(7)或
(8)通过焰色试验,透过蓝色钴玻璃观察,钠离子的焰色为黄色,而钾离子为紫色
【解析】(1)A.同素异形体为同种元素形成的不同单质,A错误;
B.三者属于K的不同核素,B错误;
C.39K比40K少一个中子,其质子数和电子数相等,C错误;
D.40K比41K少一个中子,D正确;
故选D。
(2)A.钾原子电子层数更多,原子半径更大,A正确;
B.钠的原子半径更小,对核外电子的吸引力更大,电负性大于钾,B错误;
C.钾原子的最外层电子离核更远,容易失去,其第一电离能更小,C错误;
D.钾原子的最外层电子离核更远,容易失去,所以钾更活泼,金属性更强,D正确;
故选AD。
(3)钾密度小于水,所以浮在水面,钾与水反应放热且钾的熔点很低,使钾熔化为小球,反应生成氢气推动小球在水面游动并发出嘶嘶声,反应生成的碱遇酚酞溶液变红,产生的氢气燃烧,钾的焰色反应使火焰呈紫色,钾和水反应的化学方程式为:。
(4)由于钾的沸点小于钠,生成的钾升华为钾蒸气逸出反应体系,促进反应Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)正向移动,所以可以用钠制钾。
(5)制备钾时,应保证反应体系中钾为气态,其余反应物为液态,所以最低温度应为770℃,最高温度为890℃。
(6)由于温度需要严格控制,所以提高转化率的方法还有及时收集钾蒸气组分,促使平衡正向移动。
(7)升高至900摄氏度时,钠为气态,反应平衡常数为或。
(8)通过焰色试验,透过蓝色钴玻璃观察,钠离子的焰色为黄色,而钾离子为紫色。
考向2 焰色试验操作及应用
例2(24-25高三上·上海·期中)Ca在空气中燃烧发出砖红色火焰,这种焰色的光谱为___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.红外 D.紫外
【答案】A
【解析】灼烧时,钙原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高高能级,但处于高能级的电子是不稳定的,很快会跃迁回低能级,并将多余的能量以光的形式放出,形成发射光谱,从而产生焰色,答案选A。
【变式1·变载体】(24-25高三上·上海·期中)“嫦娥石”Changesite-(Y),发现于嫦娥五号月壤,是一种新的磷酸盐矿物,属于三方晶系。
回答下列问题:
(1)Ca在空气中燃烧发出砖红色火焰,这种焰色的光谱为___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.红外 D.紫外
(2)基态的价电子排布式为___________。
(3)元素钇位于元素周期表中___________区。
A.s B.p C.d D.f
【答案】(1)A (2)3d64s2 (3)C
【解析】(1)发射光谱是物质在高温或电激发状态下,其原子或分子中的电子从高能级跃迁回低能级时释放出的特定波长的光所形成的谱线,Ca在空气中燃烧发出砖红色火焰,这种焰色的光谱为发射光谱,故选A。
(2)是26号元素,核外有26个电子,价电子排布式为3d64s2。
(3)元素钇的原子序数为39,位于第五周期第IIIB族,位于元素周期表中d区,故选C。
【变式2·变题型】(24-25高三上·上海·期中)已知铟(49In)与铝同主族,则基态In原子价电子的电子排布式为___________;焰火中铜的焰色是绿色,该光谱属于___________光谱。
A.发射 B.吸收 C.连续 D.线
【答案】 5s25p1 AD
【解析】铟(49In)与铝同主族,则其位于第五周期ⅢA族,价电子的电子排布式为5s25p1;
基态原子的电子吸收能量,跃迁到较高能级,电子又从高能级跃迁到低能级,以光的形式释放能量,为发射光谱,同时每种元素的光谱都有一些特征谱线,为线光谱,故选AD。
【变式3·变考法】(2025·上海·模拟预测)钙钛矿具有优异的电导性能。某兴趣小组以为原料进行了如下探究过程:
已知:①所有气体体积数据均已折算至标准状况,溶液B的溶质为。
②沉淀E为混合物,调节加入量可控制各组分比例。
③,。
(1)钾或钾盐的焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃),下列有关原理分析的叙述正确的是_______。
A.电子从基态跃迁到较高的激发态 B.电子从较高的激发态跃迁到基态
C.焰色反应的光谱属于吸收光谱 D.焰色反应的光谱属于发射光谱
【答案】(1)BD
【解析】(1)钾的焰色是由于价电子从“较高激发态”跃迁回“基态”时放出具有特征波长的光,因此它属于“发射光谱”,故正确项是BD。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·北京·高考真题)下列方程式与所给事实相符的是
A.金属钠在空气中燃烧:
B.钢铁电化学析氢腐蚀:(负极);(正极)
C.实验室用大理石和盐酸反应制二氧化碳:
D.电解饱和食盐水制氯气:
【答案】B
【解析】A.金属钠在空气中燃烧产物为,该化学方程式为2Na + O2 Na2O2,A错误;
B.钢铁发生析氢腐蚀时,负极失电子生成,正极酸性条件下得电子生成,电极反应均符合事实,B正确;
C.大理石主要成分为,属于难溶物,离子方程式中不能拆分为,大理石和盐酸反应制二氧化碳的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O,C错误;
D.电解饱和食盐水生成、和,电解熔融才生成和,化学方程式为,D错误;
故选B。
2.(2026·重庆·高考真题)关于下列化合物性质描述正确的是
① ② ③ ④
A.①②加水后溶液均呈碱性 B.②③遇稀硫酸均生成气体
C.③④均能使苯酚溶液变色 D.①④遇NaOH溶液均生成沉淀
【答案】B
【解析】A.①是强酸强碱盐,水溶液呈中性,②加水生成使溶液呈碱性,A不符合题意;
B.②和稀硫酸反应生成气体,③和稀硫酸反应生成气体,二者遇稀硫酸均生成气体,B符合题意;
C.苯酚酸性弱于碳酸、强于,③与苯酚不反应无颜色变化,④遇苯酚显紫色,C不符合题意;
D.可溶于水,①与不反应无沉淀生成,④遇生成沉淀,D不符合题意;
故选B。
3.(2026·广东·高考真题)化学之美在于发现。陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确但两者间没有关联的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
光束通过胶体,产生明亮通路
胶体粒子对光线有散射作用
B
天然水晶呈现规则外形
晶体中原子呈周期性有序排列
C
烟花绽放,焰色五彩缤纷
碱金属原子容易失去最外层电子
D
铜丝浸入溶液中可形成美丽银树
的还原性比的强
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.丁达尔效应的本质是胶体粒子对光线的散射作用,两个陈述存在因果关联,A不符合题意;
B.晶体具有规则几何外形的本质原因是晶体中原子呈周期性有序排列,两个陈述存在因果关联,B不符合题意;
C.焰色反应是金属元素的电子受到激发后跃迁释放特定波长的光产生的,属于物理变化,和碱金属易失最外层电子的化学性质无关,两个陈述均正确但无关联,C符合题意;
D.Cu能置换出中的Ag,依据氧化还原反应规律,还原剂的还原性强于还原产物,说明Cu还原性比Ag强,两个陈述存在因果关联,D不符合题意;
故选C。
4.(2026·四川·高考真题)下列图示中,实验操作或方法正确的是
A.除去乙炔中的少量
B.探究的热稳定性
C.向容量瓶中转移NaCl溶液
D.制备胶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.乙炔含碳碳三键,也会被酸性溶液氧化,会损失提纯的乙炔,A错误;
B.热稳定性差,受热分解生成,可通过澄清石灰水变浑浊验证分解反应;加热固体时试管口略向下倾斜,能防止冷凝水倒流炸裂试管,B正确;
C.向容量瓶中转移溶液时,应该用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线下方内壁,C错误;
D.制备胶体时,应将饱和溶液滴入沸水中,若滴入溶液会直接生成沉淀,无法得到胶体,D错误;
故选B。
5.(2026·湖南·高考真题)下列图示中,实验操作或方法正确的是
A.用C2H5OH制C2H4
B.收集Cl2
C.除去Na2CO3固体中的NaHCO3
D.配制一定物质的量浓度的溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.乙醇制乙烯需要控制反应液温度为170℃,温度计应插入液面下,图示符合要求,A正确;
B.氯气密度大于空气,用向上排空气法收集时应长导管进气、短导管出气,图示为短进长出,无法收集氯气,B错误;
C.除去碳酸钠中的碳酸氢钠需要加热固体,灼烧固体应使用坩埚,蒸发皿用于蒸发液体,不能用于灼烧固体,C错误;
D.配制一定物质的量浓度溶液时,向容量瓶转移溶液需要用玻璃棒引流,防止液体洒出,图中没有玻璃棒,操作错误,D错误;
故选A。
6.(2026·陕晋青宁卷·高考真题)下列关于物质用途的说法错误的是
A.乙烯用作水果催熟剂 B.氧化钠用作呼吸面具供氧剂
C.碘伏用作皮肤消毒剂 D.金刚砂用作砂轮磨料
【答案】B
【解析】A.乙烯具有促进果实成熟的作用,可用作水果催熟剂,A正确;
B.氧化钠与二氧化碳、水反应均无氧气生成,不能作呼吸面具供氧剂,常用作供氧剂的是过氧化钠,B错误;
C.碘伏可使蛋白质变性,刺激性小,是常用的皮肤消毒剂,C正确;
D.金刚砂(碳化硅)硬度大、耐磨性好,可用作砂轮磨料,D正确;
故答案选B。
7.(2026·云南·高考真题)下列说法正确的是
A.石油的分馏属于化学变化
B.蔗糖属于二糖,水解产物为葡萄糖
C.明矾可作净水剂,其水溶液呈碱性
D.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为
【答案】D
【解析】A.石油分馏是利用石油中各成分沸点不同,通过加热、冷凝实现分离的过程,由于过程中没有新物质生成,属于物理变化,而非化学变化,A项错误;
B.蔗糖是典型的二糖,水解生成等物质的量葡萄糖和果糖,B项错误;
C.明矾加入水中发生水解反应:,Al(OH)3胶体吸附水中杂质,可作净水剂,水解生成,溶液呈酸性,C项错误;
D.NaHCO3热稳定性较差,受热易分解,D项正确;
故答案为D。
8.(2026·浙江·高考真题)利用下列装置进行实验,无法达到实验目的的是
A.分离植物油和水
B.证明溶于水
C.证明与水反应生成
D.制备无水
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.植物油和水互不相溶,可利用分液漏斗进行分液操作分离,A正确;
B.氨气极易溶于水,将氨气通入水中,会使试管内压强迅速减小,外界大气压将水压入试管,形成喷泉,且溶液可充满整个试管,B正确;
C.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,氧气具有助燃性,能使带火星的木条复燃,C正确;
D.MgCl2溶液中存在水解平衡:,加热蒸发时HCl挥发促使水解平衡正向移动,可以得到,最终灼烧得到的是MgO,而非无水MgCl2。若要制备无水MgCl2,需要在HCl氛围加热氯化镁溶液得到无水氯化镁,D错误;
故选D。
9.(2025·海南·高考真题)下列化合物性质描述错误的是
①CO ② ③ ④
A.既可作氧化剂也可作还原剂:①②③④ B.与水作用后溶液呈酸性:②③
C.与水反应释放:④ D.常态下呈现颜色:①②③④
【答案】D
【解析】A.CO中C为+2价,SO2中S为+4价,NO2中N为+4价,Na2O2中O为-1价,均处于中间价态,均可被氧化或还原,故①②③④均可作氧化剂或还原剂,A正确;
B.SO2与水生成H2SO3(酸性),NO2与水生成HNO3(酸性),溶液均呈酸性,B正确;
C.Na2O2与水反应生成O2(2Na2O2+ 2H2O = 4NaOH + O2↑),C正确;
D.CO(无色)、SO2(无色)常态下无颜色,而NO2(红棕色)、Na2O2(淡黄色)有颜色,D错误;
故选D。
10.(2026·上海·高考真题)硝普钠()为一种速效和短时作用的血管扩张药,某化学实验小组按以下流程制备硝普钠晶体。
已知:
①硝普钠易溶于水,溶解度随温度变化不大;
②氧化步骤的反应方程式为:
(1)在第3步中,通常需要将缓慢滴加到圆底烧瓶中,需要用到的仪器是___________。
A.量筒 B.烧杯 C.恒压滴液漏斗 D.长颈漏斗
(2)连续操作包含的过程有___________。
(3)步骤③中加入的作用是___________。
(4)步骤④中除去的物质a是___________。
A.硝酸钠 B.氨 C.硝酸钾 D.硝酸
(5)物质b的主要成分是___________。
【答案】 (1)C (2)蒸发结晶、趁热过滤 (3)将 H2[Fe(CN)5(NO)] 转化为目标产物 Na2[Fe(CN)5(NO)],同时将 转化为 NH3·H2O 以便后续煮沸除去 (4)B (5)KNO3、NaNO3
【分析】溶解后经HNO3氧化,生成H2[Fe(CN)5(NO)]、NH4NO3、KNO3后再用Na2CO3将溶液调至pH=8,此时H2[Fe(CN)5(NO)]转化成Na2[Fe(CN)5(NO)]、NH4NO3转化成NaNO3和,煮沸除去NH3,溶液进行蒸发结晶,得到滤渣为粗产品,滤液中主要含硝酸钾、硝酸钠。
【解析】(1)操作要求缓慢滴加,要控制滴加速度,恒压滴液漏斗可以满足该要求,而量筒仅用于量取体积,烧杯、长颈漏斗无法控制匀速缓慢滴加;
(2)硝普钠易溶于水、溶解度随温度变化不大,杂质(如硝酸钾)溶解度随温度变化大,要从溶液中分离出硝普钠,采用的方法是将硝普钠蒸发结晶析出,趁热过滤分离含KNO3、NaNO3溶液,并得到滤渣粗产品硝普钠;
(3)用Na2CO3中和氧化生成的酸,调节pH至8,将H2[Fe(CN)5(NO)]转化为目标产物Na2[Fe(CN)5(NO)],同时将 转化为 NH3·H2O 以便后续煮沸除去;
(4)根据氧化反应方程式,产物含,在的碱性条件下煮沸,转化为(氨)逸出,因此煮沸除去的物质为氨;
(5)反应物为,氧化反应后生成大量,步骤同时又会生成NaNO3,蒸发结晶后,滤液中主要含、NaNO3,因此物质的主要成份为硝酸钾、硝酸钠;
11.(2025·上海卷T2)粗盐中含有SO42、K+、Ca2+、Mg2+等杂质离子,实验室按下面的流程进行精制:
已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示:
(1)步骤①中BaCl2要稍过量。请描述检验BaCl2是否过量的方法: 。
(2)若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致_______。
A.SO42-不能完全去除 B.消耗更多NaOH C.Ba2+不能完全去除 D.消耗更多Na2CO3
(3)过滤操作中需要的玻璃仪器。除烧杯和玻璃棒外,还需要_______。
A.分液漏斗 B.漏斗 C.容量瓶 D.蒸发皿
(4)步骤④中用盐酸调节pH至3~4,除去的离子有 。
(5)“一系列操作”是指_______。
A.蒸发至晶膜形成后,趁热过滤 B.蒸发至晶膜形成后,冷却结晶
C.蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤 D.蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶
(6)请用离子方程式表示加入盐酸后发生的反应 。
另有两种方案选行粗盐提纯。
方案2:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+,再通入含NH3、CO2的工业废气除去Ca2+;
方案3:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+。
(7)相比于方案3,方案2的优点是 。
(8)已知粗盐水中MgCl2含量为0.38 g·L-1,CaCl2含量为1.11 g·L-1,现用方案3提纯10L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为)和碳酸钠的物质的量 。
【答案】(1)取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明BaCl2已过量 (2)AD (3)B (4) OH-、CO32- (5)C
(6)H++OH-=H2O、2H++CO32-=CO2↑+H2O
(7)提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含NH3和CO2的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境
(8)0.04mol;0.14mol
【解析】粗盐中含有SO42、K+、Ca2+、Mg2+等杂质离子,加入稍过量的BaCl2溶液,生成BaSO4沉淀,除去SO42-,过滤,滤液中加入稍过量NaOH溶液,生成Mg(OH)2沉淀,除去Mg2+,加入稍过量Na2CO3溶液,生成BaCO3和CaCO3沉淀,除去Ba2+和Ca2+,过滤,滤液中加入稀盐酸,除去OH-、CO32-,经过一系列操作后得到精盐。 (1)步骤①中若BaCl2过量,则溶液中存在Ba2+,故判断过量的方法是:取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明BaCl2已过量;(2)相同条件下,由于BaCO3和BaSO4的Ksp较为接近,若加BaCl2后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,可能发生沉淀的转化:BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq),使得SO42-不能完全去除,且消耗更多的Na2CO3溶液,故选AD;(3)过滤操作中需要的玻璃仪器,除烧杯和玻璃棒外,还需要漏斗,故选B。(4)步骤④中用盐酸调节pH至3~4,H+能与多余的NaOH和Na2CO3反应,除去的离子有:OH-、CO32-;(5)由图可知,KCl的溶解度受温度影响较大,而NaCl的溶解度受温度影响较小,因此先蒸发至大量晶体析出,此时KCl在滤液中,趁热过滤,可得到精盐,故选C;(6)加入盐酸后,H+能与多余的NaOH和Na2CO3反应,离子方程式分别为:H++OH-=H2O、2H++CO32-=CO2↑+H2O;(7)方案2加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+后,通入含NH3、CO2的离子方程式为:Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH+,相比于方案3,方案2的优点是:提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含NH3和CO2的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境;(8) MgCl2含量为0.38 g·L-1,即,由关系式:MgCl2~ Ca(OH)2~ CaO可得,提纯10L该粗盐水,需要加入石灰乳(视为CaO)物质的量为;粗盐水中CaCl2含量为1.11 g·L-1,即,,加入石灰乳(视为CaO)物质的量为0.04mol,即此时溶液中Ca2+总物质的量为:0.1mol+0.04mol=0.14mol,由关系式:Ca2+~CO32-可得,需加入Na2CO3的物质的量为0.14mol。
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