第2章 海水中的重要元素——钠和氯 章末整合提升——体系构建·素养提升(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学必修第一册（人教版）

本讲义聚焦钠及其化合物（碳酸钠、碳酸氢钠等）和二氧化氯的性质、应用及定量分析，从物质性质（如碳酸氢钠弱碱性、二氧化氯氧化性）延伸至生产生活应用（药物、制碱、消毒），再通过实验探究（纯碱含量测定、二氧化氯制备）构建从理论到实践的学习支架。 资料以真实情境（胃酸治疗、生理盐水配制、联合制碱法）设计探究问题，通过化学方程式计算、实验装置分析等培养科学思维与探究能力。课中助教师引导学生联系实际，课后学生可借问题解析与实验步骤回顾巩固知识，提升解决实际问题能力，体现科学态度与责任。

章末整合提升——体系构建·素养提升 主题1　钠及其化合物在生产生活中的应用探究 　　钠的化合物在日常生活中扮演着至关重要的角色。其中，钠元素是人体内一种重要的矿物质，对于维持身体正常的生理功能起着不可或缺的作用。常见的钠的化合物有碳酸钠（Na2CO3）、碳酸氢钠（NaHCO3）、氢氧化钠（NaOH）和过氧化钠（Na2O2）。 探究（一）　钠及其化合物在药物中的应用 问题1　胃酸过多又称作胃酸过高，是胃肠疾病的常见症状之一。治疗胃酸过多可以用碳酸氢钠。下面是碳酸氢钠片的说明书（部分）。 碳酸氢钠片的适应症 作用 描述 胃酸过多 用于中和胃酸，减轻胃痛、胃灼热感和反酸等症状 代谢性酸中毒 纠正酸中毒状态，恢复体内酸碱平衡 （1）106 g Na2CO3和84 g NaHCO3分别与过量的HCl溶液反应，哪一种物质消耗盐酸多？ （2）为何碳酸氢钠能治疗胃病而一般不选用碳酸钠治疗胃病？ 答案：（1）Na2CO3消耗的盐酸多。 （2）碳酸氢钠具有弱碱性，可以中和胃酸。碳酸钠碱性较强，不太适合治疗胃病。 解析：（1）根据化学方程式Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑、NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑可知，n（Na2CO3）∶n（HCl）∶n（CO2）＝1∶2∶1，n（NaHCO3）∶n（HCl）∶n（CO2）＝1∶1∶1。即106 g Na2CO3和84 g NaHCO3消耗的盐酸不同，Na2CO3消耗的盐酸多，但是两者产生的CO2一样多。 问题2　生理盐水就是0.9％（质量分数）的氯化钠水溶液，因为它的渗透压值和正常人的血浆、组织液都是大致一样的，所以可以用作补液（不会降低和增加正常人体内钠离子浓度）以及其他医疗用途，也常用作体外培养活组织、细胞。 0.9％生理盐水说明 本产品为0.9％的氯化钠溶液（又称生理盐水），产品非无菌，保质期两年，开封后可用7～10天 （1）在配制100 g上述生理盐水的过程中，某同学有如下的操作过程，分析其操作是否正确。 ①该同学用托盘天平称量，平衡时，左盘放0.9 g氯化钠 ②该同学用量筒量取100 mL水 ③该同学把食盐倒入装有100 mL水的烧杯中，搅拌溶解即得到0.9％的食盐水 （2）假设该生理盐水的密度为1 g·cm－3。250 mL 该氯化钠溶液中含 NaCl 的质量是多少？ 250 mL 该氯化钠溶液的物质的量浓度是多少（精确至0.001）？ 答案：（1）①正确，②③均错误。 （2）2.25 g　0.154 mol·L－1 解析：（1）配制100 g 0.9％的氯化钠溶液时所需氯化钠质量＝100 g×0.9％＝0.9 g，称量时注意是左物右码，故应该在左盘放0.9 g氯化钠，①正确；配制100 g 0.9％的氯化钠溶液所需要水的质量＝100 g－0.9 g＝99.1 g，而水的密度为1 g·mL－1，所以可以知道需要水的体积为99.1 mL，所以应该用100 mL的量筒来量取99.1 mL水，②错误；根据②的分析可以知道，需要水的体积为99.1 mL，③错误。 （2）250 mL该氯化钠溶液中含NaCl的质量m（NaCl）＝1 g·cm－3×250 mL×0.9％＝2.25 g；根据公式：c＝，氯化钠溶液的浓度c＝ mol·L－1≈0.154 mol·L－1。 探究（二）　钠及其化合物在工业生产中的应用 问题　如图为联合制碱法的主要过程（部分物质已略去）。 资料：ⅰ.沉淀池中的反应为NaCl＋CO2＋NH3＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl。 ⅱ.溶解度。 物质 NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 20 ℃溶解 度/g 36.0 21.7 9.6 37.2 （1）你能写出煅烧炉中发生反应的化学方程式吗？该工艺流程中可循环使用的物质是什么（写出化学式）？ （2）有关制备过程，下列说法正确的是（　　） A.沉淀池中有NaHCO3析出，因为一定条件下NaHCO3的溶解度最小 B.滤液中主要含有NaCl、Na2CO3和NH4Cl C.设计循环的目的是提高原料的利用率 （3）该工艺的副产品为NH4Cl，你能写出实验室检验该副产品中阴离子的实验方法吗？ 答案：（1）2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　CO2、NaCl　 （2）AC　 （3）先加入稀硝酸无明显现象，再加入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则含Cl－，若无白色沉淀，则不含Cl－ 解析：（1）煅烧炉中NaHCO3受热分解，反应的化学方程式：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；根据分析可知，该工艺流程中可循环使用的物质是CO2、NaCl。 （2）根据题干提供的溶解度表格资料，沉淀池中有NaHCO3析出，因为一定条件下NaHCO3的溶解度最小，A正确；沉淀池中的反应为NaCl＋CO2＋NH3＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl，过滤后滤液中主要含有的是NH4Cl，B错误；煅烧炉中反应得到的产物二氧化碳可作为制取纯碱的原料，滤液处理后得到的NaCl溶液回沉淀池使用，设计循环的目的是提高原料的利用率，C正确。 探究（三）　纯碱含量的测定 问题　某纯碱样品中含有少量NaCl杂质，现用如图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数（铁架台、铁夹等在图中均已略去；碱石灰是生石灰与氢氧化钠的混合物，可以吸收水和二氧化碳）。 实验步骤如下： ①按图连接装置，并检查气密性； ②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为85.2 g； ③准确称得30.0 g纯碱样品放入容器b中； ④打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止； ⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入一定量空气； ⑥然后称得干燥管D的总质量为90.6 g； ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到干燥管D的质量不变，为91.8 g。 请回答： （1）装置A中试剂X应选用　足量的浓NaOH溶液　最好。 （2）装置E的作用是　防止空气中的H2O和CO2进入装置D，产生实验误差　。 （3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，对测定结果有何影响？　偏大　（填“偏大”“无影响”或“偏小”，下同）；若没有操作⑤⑦，则会对测定结果有何影响？　偏小　。 （4）根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为　53％　。 （5）某纯碱样品中含杂质NaCl，取质量为a g的样品，加入足量的稀盐酸，充分反应后，加热、蒸干、灼烧，得到b g固体物质，请计算此样品中Na2CO3的质量分数是　％　。 解析：（1）鼓入空气的目的是将装置内残留的二氧化碳全部排出，为了防止空气中的二氧化碳影响测定结果，装置A中试剂X应选用浓NaOH溶液。 （2）装置E的作用是防止空气中的H2O和CO2进入装置D，产生实验误差。 （3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，盐酸挥发出的氯化氢也会被碱石灰吸收，导致测定结果偏大，若没有操作⑤⑦，生成的气体不能全部被碱石灰吸收，导致测定结果偏小。 （4）根据装置D的质量变化可知生成的二氧化碳的质量为91.8 g－85.2 g＝6.6 g，则物质的量为n（CO2）＝＝0.15 mol，根据碳原子守恒可知n（Na2CO3）＝n（CO2）＝0.15 mol，样品中碳酸钠的质量为0.15 mol×106 g·mol－1＝15.9 g，样品中Na2CO3的质量分数为×100％＝53％。 （5）a g的样品，加入足量的稀盐酸，碳酸钠与盐酸充分反应后生成氯化钠，反应的化学方程式：Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑，加热、蒸干、灼烧，得到的b g固体物质为NaCl，设碳酸钠质量为m， Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑ 　106　　　　　　58.5×2 　m　， 固体质量增重（b－a）g，列等式：＝，解得：m＝ g，质量分数：×100％＝％。 主题2　二氧化氯（ClO2）消毒剂的认识 　　二氧化氯是国际上公认的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌、分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色气体，极易溶于水但不与水反应，在工业上常用作水处理剂。 探究（四）　探究二氧化氯的制备 问题　（1）以下是ClO2的两种制法： 方法一：2NaClO3＋4HCl2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O 方法二：H2C2O4＋2NaClO3＋H2SO4Na2SO4＋2CO2↑＋2ClO2↑＋2H2O 已知氯气是一种有毒的黄绿色气体，具有刺激性气味。回答以下问题： ①在方法一中，当有0.2 mol电子转移时，参与反应的还原剂的物质的量是多少？ ②两种方法相比，哪种方法制备的ClO2更适合饮用水的消毒？其主要原因是什么？ （2）某小组查阅文献后设计了如图所示的实验装置制备ClO2。 已知：ClO2性质非常不稳定，温度过高、水溶液中ClO2的质量分数高于30％或在混合气体中的体积分数大于10％等均有可能引起爆炸。 ①NaClO3与H2O2反应生成ClO2时，对应化学方程式如下：2NaClO3＋H2O2＋H2SO42ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O。 请指出反应过程中：被氧化的元素是什么？在标准状况下，每生成10.08 L气体，转移的电子数为多少？（用NA表示） ②装置A需保持温度在60～80 ℃之间。控制温度不低于60 ℃是为了维持一定的反应速率；控制温度不超过80 ℃的目的是什么？ ③通入氮气的主要作用有2个，一是可以起到搅拌作用，另一个作用是什么？ 答案：（1）①0.2 mol　②方法二　方法一产生污染性有毒气体氯气，而方法二产生二氧化碳气体对水体无污染　（2）①O　0.3NA　②防止因温度过高而引起爆炸　③稀释ClO2，防止其浓度过高而引起爆炸 解析：（1）①根据化学方程式2NaClO3＋4HCl2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O可知，该反应中NaClO3中氯元素化合价从＋5价降低至＋4价，NaClO3为氧化剂；HCl中氯元素化合价从－1价升高至0价，HCl为还原剂，4 mol HCl中2 mol被氧化，此时转移2 mol电子，当有0.2 mol电子转移时，参与反应的还原剂的物质的量为0.2 mol；②方法一产生污染性有毒气体氯气，而方法二产生二氧化碳气体对水体无污染，故方法二制备的ClO2更适合饮用水的消毒。（2）①反应中氯元素化合价由＋5价降低至＋4价，被还原，过氧化氢中氧元素化合价由－1价升高至0价，被氧化，则被氧化的元素为O；由反应式可得关系式：2ClO2～O2～2e－，在标准状况下，每生成10.08 L气体（即0.45 mol），转移电子的物质的量为×2＝0.3 mol，即转移的电子数为0.3NA个；②ClO2性质非常不稳定，温度过高有可能引起爆炸，则控制温度不超过80 ℃是为了防止因温度过高而引起爆炸；③已知：ClO2性质非常不稳定，水溶液中ClO2的质量分数高于30％或在混合气体中的体积分数大于10％等均有可能引起爆炸，所以通入氮气的主要作用有2个，一是可以起到搅拌作用，二是稀释ClO2，防止其浓度过高而引起爆炸。 探究（五）　二氧化氯的应用探究 问题　ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN－氧化为空气中常见的两种无毒无害气体，自身被还原为Cl－。 （1）处理含CN－相同的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的多少倍？ （2）请写出ClO2氧化KCN生成两种无毒无害气体的化学方程式。 答案：（1）2.5　 （2）2ClO2＋2KCN2KCl＋2CO2＋N2 解析：（1）ClO2和Cl2自身均被还原为Cl－，化合价变化分别为5、1×2＝2，则处理含CN－相同的电镀废水，结合得失电子守恒，所需Cl2的物质的量是ClO2的＝2.5倍； （2）ClO2氧化KCN生成两种无毒无害气体，即生成二氧化碳和氮气，ClO2中氯元素化合价由＋4价降低至－1价，KCN中碳元素化合价由＋2价升高至＋4价，氮元素化合价由－3价升高至0价，结合得失电子守恒和原子守恒得反应的化学方程式为2ClO2＋2KCN2KCl＋2CO2＋N2。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $