专题3 第二单元 第二课时 碳酸钠 碳酸氢钠-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学必修第一册教师用书word(苏教版)
2026-09-23
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教辅
摘要:
本高中化学讲义聚焦碳酸钠和碳酸氢钠,系统梳理其物理性质、化学性质(与酸、碱、盐反应及热稳定性),构建鉴别方法(热稳定性、与酸反应速率、溶液碱性)和相互转化途径,结合侯氏制碱法原理与工艺,形成完整知识链。
通过实验探究(如性质对比实验、鉴别方案设计)培养科学探究与实践能力,结合对比分析提升科学思维,融入侯氏制碱法增强科学态度与责任。课中辅助教师实验教学,课后助力学生查漏补缺,强化知识应用。
内容正文:
第二课时 碳酸钠 碳酸氢钠
1.通过实验,认识碳酸钠、碳酸氢钠的化学变化过程,掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质和用途,培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
2.理解并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化的途径,培养变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。
3.通过阅读科学史话《侯氏制碱法》,了解纯碱的生产历史,认识化学在纯碱生产中的贡献,增强科学探究与创新意识及科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
知识点一 碳酸钠、碳酸氢钠的性质
1.碳酸钠
(1)碳酸钠是白色固体,俗称 纯碱 或苏打, 易 溶于水,电离方程式: Na2CO32Na++C 。
(2)实验探究Na2CO3的性质
实验
现象
结论(或化学方程式)
将碳酸钠溶液加入澄清石灰水中
产生 白色沉淀
Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH
将碳酸钠溶液加入氯化钙溶液中
产生 白色沉淀
CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl
测碳酸钠溶液的pH
pH > 7
碳酸钠溶液呈 碱 性
将沾有油污的铜片放入热的碳酸钠溶液中
铜片表面变光亮,油污消失
碳酸钠溶液具有 去污 能力
(3)Na2CO3溶液与酸、CO2的反应
2.碳酸氢钠
(1)碳酸氢钠是白色固体,俗称 小苏打 ,常温下溶解度 小于 碳酸钠,水溶液呈 碱 性,电离方程式为 NaHCO3Na++HC 。
(2)碳酸氢钠的化学性质
3.用途
(1)Na2CO3
①日常生活中,常用热的纯碱溶液去除物品表面的油污。
②工业上用于纺织、造纸、制皂、玻璃生产等。
(2)NaHCO3:医疗上用于治疗胃酸过多,作发酵粉等。
1.向Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸并振荡,开始几乎无气泡产生,一段时间后有大量气泡产生,试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。
提示:开始盐酸量少,发生反应:Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,无气泡,一段时间后当Na2CO3完全转变成NaHCO3后,再滴加盐酸,发生反应:NaHCO3+HClH2O+CO2↑+NaCl,产生大量气泡。
2.向盐酸中逐滴滴入Na2CO3溶液的现象是什么?试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。
提示:开始即有大量气泡,由于盐酸量多,直接发生反应:Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O。
碳酸钠与碳酸氢钠性质的比较
Na2CO3
NaHCO3
溶解性
易溶于水
能溶于水,溶解度比Na2CO3小
水溶液酸碱性
呈碱性
呈碱性
与盐酸反应
少量HCl:Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3
足量HCl:Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑
与NaOH溶液
不反应
NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
Na2CO3
NaHCO3
与足量Ca(OH)2
溶液反应
Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+
NaOH+H2O
与CO2反应
Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
不反应
热稳定性
较稳定,受热不易分解
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
1.下列有关碳酸钠与碳酸氢钠的说法不正确的是( )
A.在通常状况下,都是白色的固体
B.它们都易溶于水
C.在通常状况下,受热都易分解
D.都可以和盐酸反应并生成CO2气体
解析:C 碳酸钠与碳酸氢钠的一个显著区别就是热稳定性,碳酸氢钠受热易分解,而碳酸钠受热不分解。
2.(2026·前黄高级中学高一月考)下列有关碳酸钠、碳酸氢钠的说法正确的是( )
A.25 ℃时,碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠大
B.可用澄清石灰水鉴别碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液
C.可用如图所示装置比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
D.常温下,与同浓度同体积的盐酸反应的快慢:Na2CO3>NaHCO3
解析:C A项,同温度下,Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大,错误;B项,Ca(OH)2与Na2CO3、NaHCO3反应均有沉淀生成,错误;C项,NaHCO3所在试管的温度较低,但是却可以分解,说明NaHCO3的热稳定性差,正确;D项,NaHCO3与HCl反应比Na2CO3与HCl反应的快,错误。
3.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的说法中,错误的是( )
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.相同温度下,在水中Na2CO3的溶解度大于NaHCO3
C.Na2CO3和NaHCO3均可与澄清石灰水反应
D.相同质量的Na2CO3和NaHCO3分别与过量盐酸反应,Na2CO3放出的CO2多
解析:D 相同质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应,NaHCO3放出的CO2更多。
知识点二 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与相互转化
依据Na2CO3和NaHCO3性质的差异,设计区分Na2CO3和NaHCO3的实验方案:
实验方案
实验步骤
实验结论
方案1:碱性强弱
①取两支洁净的小试管,分别装入相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液;
②测定溶液的pH或分别滴加1滴酚酞,观察实验现象
pH大的或红色较深的为 Na2CO3
方案2:热稳定性强弱
①如图组装实验装置
②分别装入两种白色固体,加热,观察实验现象
受热片刻后,产生能使澄清石灰水变浑浊气体的固体为 NaHCO3
实验方案
实验步骤
实验结论
方案3:与酸反应的快慢
①如图组装实验装置
②向试管中各加入10 mL 0.1 mol·L-1盐酸,气球中各加入0.3 g两种固体;
③同时将固体加到试管中,观察实验现象
气球膨胀较快且气球膨胀较大的为 NaHCO3 ,膨胀较慢且气球膨胀较小的为 Na2CO3
1.0.1 mol·L-1 Na2CO3与稀盐酸反应滴加顺序不同,现象是否相同?
提示:不相同;向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,开始阶段无明显现象,后随盐酸的加入,产生气泡,反应原理为Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑;向稀盐酸中逐滴加入0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,立即产生大量气泡,反应原理为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑。
2.能否用澄清石灰水鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液?为什么?
提示:否。二者均与澄清石灰水反应生成CaCO3沉淀。
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同
①鉴别方法
②常用装置
(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)
(3)利用溶液的碱性强弱不同
或
2.Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
3.Na2CO3、NaHCO3的相互转化
Na2CO3NaHCO3。
NaHCO3→Na2CO3
①NaHCO3溶液可以与NaOH反应生成碳酸钠:NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O。
②碳酸氢钠固体受热分解可以得到碳酸钠:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
提醒:温度较高时(>60 ℃),CaCl2溶液与NaHCO3溶液反应可产生白色沉淀,化学方程式为CaCl2+2NaHCO3CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O。
1.(2026·徐州一中高一月考)为了验证NaHCO3固体中是否含有Na2CO3,下列实验及判断中,正确的是( )
A.加热,观察是否有气体放出
B.溶于水后加BaCl2,看有无沉淀
C.溶于水后加石灰水,看有无沉淀
D.取固体试样加盐酸,看是否有气泡产生
解析:B A项,NaHCO3加热会分解,Na2CO3没有变化,错误;B项,NaHCO3与BaCl2不反应,而Na2CO3与BaCl2反应生成沉淀,正确;C项,Ca(OH)2与两者反应均有沉淀生成,错误;D项,两者与HCl反应均会有气体产生,错误。
2.某课外小组为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如图实验。下列说法正确的是( )
A.装置Ⅰ中Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应,产生气体速率快的是Na2CO3
B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是NaHCO3
C.加热装置Ⅱ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3
D.方法Ⅱ不能鉴别Na2CO3和NaHCO3
解析:C 碳酸钠和碳酸氢钠均与盐酸反应生成二氧化碳气体,产生气体速率快的是碳酸氢钠,A错误;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时,碳酸氢钠产生的二氧化碳量多,故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠,B错误;碳酸钠受热不反应,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,能使澄清石灰水变浑浊,故方法Ⅱ可以用来鉴别二者,C正确,D错误。
能力培养 侯氏制碱法
侯德榜先生是我国近代著名的化学家,他提出的联合制碱法得到世界各国的认可,主要化学反应为NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl。工业流程如图,下列说法正确的是( C )
A.滤渣的主要成分是NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度比Na2CO3大
B.用澄清石灰水可以鉴别Na2CO3和NaHCO3
C.应该向“饱和食盐水”中先通入足量NH3,再通入过量CO2
D.最终所得“母液”不可循环利用
解析:滤渣的主要成分是NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小,A错误;澄清石灰水与Na2CO3和NaHCO3反应均有CaCO3白色沉淀生成,现象相同,无法鉴别,B错误;据分析,应该向“饱和食盐水”中先通入足量NH3,再通入过量CO2,C正确;最终所得“母液”中含有铵根离子、钠离子和氯离子,可循环利用,D错误。
侯氏制碱法的原理与工艺
1.制备原料
食盐、氨、二氧化碳。
2.反应原理
(1)产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。
(2)产生Na2CO3的反应:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
3.工艺流程
(1)在饱和食盐水中先通入NH3,再通入CO2,这样操作可使溶液呈碱性,增大CO2的溶解度,有利于析出更多的NaHCO3。
(2)低温时NH4Cl的溶解度比NaCl的小,可以在低温状态下向母液中加入NaCl细粒,促使NH4Cl析出,提高NaCl的利用率。
(3)优点:①饱和食盐水、CO2可循环使用,提高了原料的利用率;②缩短了生产流程;③减少了对环境的污染等。
【迁移应用】
1.侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的。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.向饱和食盐水中依次通入的气体氨气和CO2
B.该反应利用了NaHCO3溶解度小的特点
C.由NaHCO3固体制备纯碱的操作是在烧杯中加热灼烧NaHCO3固体
D.检验NaHCO3固体中是否混有NH4Cl可用稀硝酸、AgNO3溶液
解析:C 饱和食盐水中先通入氨气再通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵母液,过滤后得到的碳酸氢钠固体再受热分解可得到碳酸钠、二氧化碳和水。氯化铵母液再经过一系列操作后得到氯化铵副产物。二氧化碳微溶于水,为提高原料利用率,需向饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳,A正确;碳酸氢钠的溶解度较小,所以在饱和食盐水中经反应生成后以晶体形式析出体系,B正确;固体的灼烧在坩埚中进行,C错误;氯离子的检验可以采用硝酸酸化后,加入硝酸银溶液的方法,D正确。
2.(2025·江苏南通期中)如图为模拟侯氏制碱法制取NaHCO3的实验装置,下列说法正确的是( )
A.a装置中CaCO3可用Na2CO3代替
B.b装置中的溶液最好是饱和食盐水,作用是吸收CO2中的HCl
C.c装置中发生的离子反应方程式为2NH3+CO2+H2O+2Na+Na2CO3+2N
D.c装置中含氨的饱和食盐水提高了CO2吸收效率
解析:D A项,碳酸钠为粉末,使得隔板不起作用,错误;B项,生成二氧化碳气体中含有挥发的氯化氢气体,b装置中的溶液最好是饱和碳酸氢钠溶液,可以吸收CO2中的HCl,起到净化的作用,错误;C项,c装置中发生反应为二氧化碳和氯化钠、水、氨气生成溶解度较小的碳酸氢钠晶体,离子反应方程式为NH3+CO2+H2O+Na+NaHCO3↓+N,错误;D项,装置c中含氨的饱和食盐水显碱性,可以吸收更多的CO2气体,提高了CO2吸收效率,正确。
1.(2026·镇江高一期末)将下列固体投入适量水中,所得溶液显碱性的组合是( )
①Na ②Na2O ③Na2O2 ④NaCl ⑤Na2CO3 ⑥NaHCO3
A.只有②③ B.只有①②③⑥
C.只有①②③⑤ D.除④之外
解析:D Na、Na2O、Na2O2与水反应均生成NaOH,溶液显碱性;Na2CO3和NaHCO3的溶液均为碱性;NaCl为中性,选D项。
2.(2026·南通中学高一月考)下列物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.小苏打显碱性,可用于食品中的膨松剂
B.氢氧化钠显碱性,可以用于治疗胃酸过多
C.纯碱溶液呈碱性,热的纯碱溶液可以去除物品表面的油污
D.Na2O2为淡黄色粉末,可用作呼吸面具中的供氧剂
解析:C A项,小苏打受热分解产生CO2,可使食品膨松,错误;B项,NaOH具有腐蚀性,不可食用,错误;D项,Na2O2能与水或CO2反应生成O2,可用作呼吸面具中的供氧剂,错误。
3.要除去碳酸氢钠溶液中混有的少量碳酸钠,下列方法合理的是( )
A.加入过量的澄清石灰水
B.通入足量的CO2气体
C.将溶液加热蒸干并灼烧
D.加入适量的氢氧化钠溶液
解析:B A项,澄清石灰水和碳酸钠、碳酸氢钠均发生反应,生成碳酸钙沉淀,不合理;B项,二氧化碳可与碳酸钠反应转化为碳酸氢钠,反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,且二氧化碳和碳酸氢钠之间不会发生反应,合理;C项,将溶液加热蒸干并灼烧,会使碳酸氢钠分解生成碳酸钠,不合理;D项,氢氧化钠与碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水,但氢氧化钠与碳酸钠之间不会发生反应,不合理。
4.某食品膨松剂的主要成分为NaHCO3,某兴趣小组研究加热情况下该膨松剂放出气体的量,从而计算该膨松剂的纯度,设计实验的装置图如图。
已知:碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
(1)写出B装置中发生反应的化学方程式: 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 。
(2)A装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的 CO2 ,C装置内所盛试剂是 浓硫酸 ,E装置的作用是 吸收空气中的CO2、H2O,防止对实验结果造成干扰 。
(3)若没有E装置,测定的结果 偏高 (填“偏高”“偏低”或“无影响”);若没有A装置,B装置左侧用橡皮塞封闭,实验结果将 偏低 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(4)若加热10.0 g膨松剂,D装置增重2.2 g,则该膨松剂的纯度为 84%(计算过程见解析) (写出计算过程)。
解析:空气先通过NaOH溶液除去其中的二氧化碳,B装置中为碳酸氢钠样品,加热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,C装置中为浓硫酸,用于除去二氧化碳中的水蒸气,随后二氧化碳进入D装置中被碱石灰吸收,最后E装置处的碱石灰防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D装置中影响实验结果。
(1)B装置中碳酸氢钠加热条件下分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
(2)A装置中NaOH溶液的作用为除去空气中的二氧化碳,C装置内盛放的试剂为浓硫酸,用于除去二氧化碳中的水蒸气,E装置的作用为吸收空气中的CO2、H2O,防止对实验结果造成干扰。
(3)若没有E装置,空气中的水蒸气和二氧化碳会进入D装置中被碱石灰吸收,碱石灰质量的增加量偏大,测定结果偏高。若没有A装置,B装置左侧用橡皮塞密封,则碳酸氢钠分解生成的二氧化碳部分残留在装置中无法被全部吸收,则D装置中碱石灰质量的增加量偏小,测定结果偏低。
(4)D装置增重的2.2 g为CO2的质量,则生成0.05 mol CO2,根据化学方程式:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,有0.1 mol碳酸氢钠发生分解反应,则该膨松剂的纯度为×100%=84%。
1.(2024·宿迁高一期中)NaHCO3俗称小苏打,受热易发生反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。下列说法正确的是( )
A.该反应既是分解反应,也是氧化还原反应
B.NaHCO3在水溶液中的电离方程式:NaHCO3Na++H++C
C.Na2CO3、NaHCO3都可用于治疗胃酸过多
D.NaHCO3溶液呈碱性,可与NaOH溶液反应
解析:D 该反应是分解反应,没有元素化合价变化,不是氧化还原反应,A错误;NaHCO3在水溶液中的电离方程式应为NaHCO3Na++HC,B错误;NaHCO3可用于治疗胃酸过多,Na2CO3碱性较强,对胃刺激作用大,不适用于治疗胃酸过多,C错误;NaHCO3溶液呈碱性,可与NaOH溶液反应生成Na2CO3和水,D正确。
2.下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述正确的是( )
A.在水中溶解度:Na2CO3<NaHCO3
B.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3
C.与酸反应产生气体的速率:Na2CO3<NaHCO3
D.Na2CO3不能转化成NaHCO3,而NaHCO3能转化为Na2CO3
解析:C 溶解度:NaHCO3<Na2CO3,热稳定性:NaHCO3<Na2CO3,A、B项错误;Na2CO3能转化成NaHCO3:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,D项错误。
3.(2025·苏州昆山中学月考)除去CO2中混有的少量HCl气体,可选用下列哪种试剂( )
A.饱和NaCl溶液 B.饱和Na2CO3溶液
C.饱和NaHCO3溶液 D.浓NaOH溶液
解析:C 选用饱和NaHCO3溶液,可以除去HCl,且会产生CO2:NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,而Na2CO3溶液不止吸收HCl,也会吸收CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,选C。
4.(2026·泰州中学高一月考)在密闭容器中,加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物,充分反应后,容器中固体剩余物是( )
A.Na2CO3和Na2O2
B.Na2CO3和NaOH
C.NaOH和Na2O2
D.NaOH、Na2O2和Na2CO3
解析:B 发生反应有:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O24NaOH+O2↑,假设NaHCO3和Na2O2均为2 mol,则2 mol NaHCO3分解生成1 mol Na2CO3、1 mol CO2和1 mol H2O,1 mol CO2与1 mol Na2O2反应生成1 mol Na2CO3,1 mol H2O与1 mol Na2O2反应生成2 mol NaOH,所以反应后,固体为2 mol Na2CO3和2 mol NaOH,B项正确。
5.有两份质量相同的NaHCO3,向第一份中加入盐酸使其充分反应;将第二份加热使其完全分解,冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸,充分反应,则它们所耗用的盐酸的体积比为 ( )
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.4∶1
解析:B 本题可从Na+守恒角度考虑。无论NaHCO3是直接与盐酸反应,还是先加热分解后再与盐酸反应,Na+的量不变,生成的NaCl的量相等,则消耗盐酸的量相等。
6.工业纯碱中常含有少量的NaCl杂质,某化学兴趣小组取a g工业纯碱样品与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体。该样品中纯碱的质量分数为( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
解析:D 设样品中碳酸钠的质量为m,则:
Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O固体质量增加
106 117 11
m (b-a)g
所以=,解得m= g,故该样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%,D项正确。
7.在同体积、同物质的量浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液中,分别逐滴加入相同浓度的盐酸至不再有二氧化碳气体放出,下列说法中正确的是( )
A.反应现象完全相同
B.产生二氧化碳的质量相同
C.碳酸钠产生的二氧化碳质量大
D.消耗盐酸的体积相同
解析:B 碳酸钠与盐酸反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑,碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式为NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑。碳酸钠先与等物质的量的盐酸反应生成碳酸氢钠,生成的碳酸氢钠再和盐酸反应生成二氧化碳,因此观察到Na2CO3加入盐酸开始一段时间无现象,之后有气泡生成,而碳酸氢钠立即与盐酸反应生成二氧化碳,A错误;根据化学方程式,同体积、同物质的量浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液与足量盐酸反应产生的二氧化碳的物质的量相同,故生成的CO2的质量相同,B正确,C错误;根据化学方程式,同体积、同物质的量浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液消耗的HCl的物质的量不同,因此消耗盐酸的体积也不同,D错误。
8.(2026·徐州高一期末)工业上以粗盐(含MgCl2、CaCl2杂质)为原料,生产碳酸钠的工艺流程如下:
完成下列填空:
(1)向粗盐水先加入Ca(OH)2,再加入物质A以除去杂质离子,则物质A的化学式为 Na2CO3 ,加入Ca(OH)2和物质A的顺序 不能 (填“能”或“不能”)改变。
(2)通入NH3“氨化”的目的是 使溶液呈碱性,增大CO2的溶解量 。
(3)“碳酸化”时的现象是 有晶体析出(或出现浑浊) ,“碳酸化”时没有析出碳酸钠晶体,原因是 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 。
(4)滤液B中溶质的主要成分是 NH4Cl (写化学式)。
(5)产品碳酸钠中含有碳酸氢钠。用加热分解的方法可测定其中碳酸氢钠的质量分数,若加热前样品的质量为m1,充分加热后的质量为m2,则碳酸氢钠在样品中的质量分数可表示为 ×100% 。
解析:(1)粗盐中含有MgCl2和CaCl2,加入Ca(OH)2可以生成Mg(OH)2沉淀和CaCl2,再加入Na2CO3可生成CaCO3沉淀和NaCl溶液。后加入的Na2CO3可以将前面加入的Ca(OH)2一并除去,所以Ca(OH)2和Na2CO3加入的顺序不能互换。
(2)向NaCl溶液中通入NH3,是碱化溶液,目的是吸收更多的CO2,生成NaHCO3。
(3)NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,所以析出NaHCO3晶体。
(4)发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,滤液的主要成分为NH4Cl。
(5)运用差量法:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
2×84 106 62
m(NaHCO3) m1-m2
=,得m(NaHCO3)=,NaHCO3的质量分数为×100%。
9.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A.a先通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B.b先通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
C.a先通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉
D.b先通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉
解析:C NH3的溶解度较大,为防止倒吸,b管通CO2,a管通NH3,要在食盐水中先通NH3然后再通CO2,否则CO2通入后会从水中逸出,得到的产品也很少;尾气主要是CO2和NH3,其中NH3对环境影响较大,要吸收处理,而NH3是碱性气体,所以在c中要装酸性物质,据此可知A、B、D项错误,C项正确。
10.(2025·淮安盱眙中学检测)实验室有一包白色固体,可能含有Na2CO3、NaHCO3和NaCl中的一种或多种。下列根据实验事实得出的结论正确的是( )
A.取一定量固体,溶解,向溶液中通入足量的CO2,观察到有晶体析出,说明原固体中一定含有Na2CO3
B.取一定量固体,溶解,向溶液中加入适量CaO粉末,充分反应后观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有Na2CO3
C.取一定量固体,溶解,向溶液中滴加适量AgNO3溶液,观察到有白色沉淀生成,说明原固体中一定含有NaCl
D.称取3.80 g固体,加热至恒重,质量减少了0.620 g。用足量稀盐酸溶解残留固体,充分反应后,收集到0.880 g气体,说明原固体中仅含有Na2CO3和NaHCO3
解析:A A项,观察到有晶体析出,一定是CO2和Na2CO3反应生成了NaHCO3,相同温度下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3,说明原固体中一定含有Na2CO3,正确;B项,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和Na2CO3、NaHCO3都能生成沉淀,错误;C项,C、Cl-都能和银离子反应生成沉淀,错误;D项,加热固体发生反应
求得a=0.02 mol,b=0.01 mol,则原固体中NaHCO3的质量0.02 mol×84 g·mol-1=1.68 g,反应生成的Na2CO3和盐酸反应生成0.01 mol气体,由题意知共收集到气体0.880 g即0.02 mol,原固体中有0.01 mol即1.06 g的碳酸钠,原固体一共3.80 g,所以还有氯化钠,错误。
11.(2026·姜堰中学高一月考)向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体后,在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如下图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析均正确的组合是( )
选项
图像编号
溶液主要成分
A
Ⅰ
NaOH、NaHCO3
B
Ⅱ
NaHCO3、Na2CO3
C
Ⅲ
NaOH、Na2CO3
D
Ⅳ
Na2CO3
解析:B A项,溶液中不可能同时存在NaOH和NaHCO3,这两者之间会相互反应,错误;B项,NaHCO3和Na2CO3的混合溶液中,滴入HCl,Na2CO3先反应生成NaHCO3,然后NaHCO3再和HCl反应生成CO2,从横坐标看,n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶1,1 mol Na2CO3转化为1 mol NaHCO3,然后溶液中共有2 mol NaHCO3,消耗2 mol HCl,完全生成CO2,正确;C项,Na2CO3转化为NaHCO3,NaHCO3转化为CO2,这两段消耗HCl相等,但由于还存在NaOH,所以应该前面长,后面短,错误;D项,两段应该一样长,错误。
12.(2026·南京29中高一月考)取16.8 g NaHCO3固体,加热一段时间,将剩余固体分成四等份,分别取四份固体进行实验。下列能够说明NaHCO3固体已完全分解的是( )
A.加水溶解后向其中滴加酚酞,溶液变红
B.加水溶解后向其中滴加澄清石灰水,有白色沉淀产生
C.加入稍过量的盐酸,充分反应后将溶液蒸干,所得固体质量为2.925 g
D.称量固体,继续加热,冷却后再次称量所得固体,质量不变
解析:D A项,NaHCO3和Na2CO3均可以使酚酞变红,所以NaHCO3没有完全分解,溶液也显红色,错误;B项,NaHCO3和Na2CO3均可以与澄清石灰水生成白色沉淀,无法判断NaHCO3是否分解,错误;C项,n(NaHCO3)==0.2 mol,由钠元素守恒知,反应后为NaCl,物质的量为0.2 mol×=0.05 mol,质量为0.05 mol×58.5 g·mol-1=2.925 g,无论NaHCO3是否完全分解,最后得到的NaCl相同,错误;D项,当加热质量不变时,说明NaHCO3已完全分解,正确。
13.(2025·镇江中学段考)Na2CO3和NaHCO3是生活中常见的盐,通过实验制备并探究它们的性质。
Ⅰ.物质制备
“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。如图为模拟该工艺制备NaHCO3的实验装置(图中夹持、固定仪器未画出)。已知:NH3极易溶于水,溶液呈碱性。
(1)装置Ⅱ的作用是 除去CO2中的HCl 。
(2)装置Ⅲ中试管里生成NaHCO3的化学方程式为 NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl 。
(3)装置Ⅲ中生成的固体经过滤、洗涤后放入 ③ (填序号)中灼烧得产品纯碱。
Ⅱ.性质探究
(4)甲同学认为不能用澄清石灰水鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液,并做如下实验验证自己的观点。
写出两支试管中发生反应的化学方程式:① Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH ;② 2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 。
(5)乙同学将室温下的下列三组溶液分别混合,观察并记录实验产生的现象。
序号
第一组
第二组
第三组
溶液
1 mL 0.5 mol·L-1 CaCl2
1 mL 0.5 mol·L-1 NaHCO3
1 mL 0.5 mol·L-1 CaCl2
1 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3
1 mL 0.5 mol·L-1 CaCl2
1 mL 0.01 mol·L-1 NaHCO3
现象
有沉淀,有大量气泡
有浑浊
无明显现象
①第一组实验中反应的化学方程式为 CaCl2+2NaHCO3CaCO3↓+CO2↑+H2O+2NaCl 。
②第二组实验中只观察到浑浊现象,若用60 ℃水浴适当加热,能观察到极少量细小气泡,其可能的原因是 生成的CO2较少,且溶解在溶液中未逸出,水浴加热后CO2的溶解度减小而逸出 。
根据上述实验现象:乙同学认为,可用0.5 mol·L-1 CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3两种溶液。
解析:碳酸钙和稀盐酸制取二氧化碳,经饱和碳酸氢钠溶液除去混在二氧化碳中的氯化氢后,通入NaCl、NH3的饱和食盐水中,生成的碳酸氢钠在达到饱和之后析出,过滤后灼烧即可得到纯碱碳酸钠。
(1)二氧化碳中混有氯化氢,装置Ⅱ的作用是除去二氧化碳中的氯化氢,装有饱和碳酸氢钠溶液。
(2)装置Ⅲ中生成碳酸氢钠的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。
(3)灼烧固体应使用坩埚,选③。
(4)①碳酸钠和氢氧化钙反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH,②过量的碳酸氢钠溶液和少量的石灰水反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水,反应的化学方程式为2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
(5)①第一组实验是氯化钙和碳酸氢钠反应,生成的沉淀是碳酸钙,气体是二氧化碳,反应的化学方程式为CaCl2+2NaHCO3CaCO3↓+CO2↑+H2O+2NaCl。②第二组实验的碳酸氢钠溶液浓度小,只观察到浑浊现象,用水浴加热,能观察到极少量的细小气泡,可能是因为生成的CO2较少,且溶解在溶液中未逸出,水浴加热后CO2的溶解度减小而逸出。
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