内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
专题4 金属元素及其化合物
第10讲 碳酸钠和碳酸氢钠 碱金属
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[导航·复习目标] 1.知道Na2CO3、NaHCO3的主要性质及相互转化。
2.掌握关于Na2CO3、NaHCO3鉴别、除杂的常用方法。3.了解碱金属的相似性、递变性及焰色反应。
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考点一 碳酸钠和碳酸氢钠
考点二 碱金属元素 焰色反应
练真题 明考向
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考点一 碳酸钠和碳酸氢钠
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1.物理性质及应用
梳理 必备知识
名称 碳酸钠(___________) 碳酸氢钠(___________)
俗名 ______________ ___________
色、态 白色固体 白色固体
水溶性 易溶于水 易溶于水,但同温下比Na2CO3的溶解度小
应用 用于纺织、造纸、制玻璃、制皂等 用于制药、焙制糕点等
Na2CO3
NaHCO3
纯碱或苏打
小苏打
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2.化学性质
(1)Na2CO3
写出上述序号所表示反应的化学方程式:
①_____________________________________;
②________________________________________;
③____________________________________。
Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH
Na2CO3+BaCl2====BaCO3↓+2NaCl
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(2)NaHCO3
写出上述序号①、③、④所表示反应的化学方程式及序号②所表示反应的离子方程式:
①____________________________________;
②Ca(OH)2过量:___________________________________;
Ca(OH)2少量:_________________________________________________;
③___________________________________;
④__________________________________。
NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑
HC+OH-+Ca2+====CaCO3↓+H2O
Ca2++2OH-+2HC====CaCO3↓+C+2H2O
NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
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(3)相互转化
Na2CO3
NaHCO3
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3.Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同
(2)相同条件下,利用和酸反应生成气体的速率不同
Na2CO3
NaHCO3
NaHCO3
Na2CO3
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(3)利用溶液的碱性不同
Na2CO3
NaHCO3
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(1)在日常生活中,小苏打常用作食用碱而苏打不能。( )
(2)NaHCO3受热易分解,故可用于制胃酸中和剂。( )
(3)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出。( )
(4)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( )
(5)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡。
( )
(6)相同温度下,溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:Na2CO3>
NaHCO3。( )
×
×
√
√
×
√
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一、Na2CO3、NaHCO3的性质与应用
1.Na2CO3和NaHCO3可作食用碱。下列用来解释事实的离子方程式中,
合理的是( )
A.Na2CO3溶液可除油污:C+H2O⥫⥬HC+OH-
B.NaHCO3可作发酵粉:HC+H+====CO2↑+H2O
C.可用NaOH溶液吸收过量的CO2来制备Na2CO3:2OH-+CO2====C+H2O
D.NaHCO3与食醋混用,产生CO2气体:HC+H+====CO2↑+H2O
提升 关键能力
A
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解析:A项,Na2CO3除油污是因为碳酸根离子能水解生成OH-,正确;B项,NaHCO3作发酵粉,是因为在加热时能分解生成二氧化碳气体,使食品疏松多孔,反应为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,错误;C项,NaOH溶液与过量CO2反应生成NaHCO3,错误;D项,NaHCO3与醋酸反应生成二氧化碳,但是醋酸是弱电解质,在写离子方程式时不能拆开,错误。
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2.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,具体情况如图所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示实验,能够达到实验目的的是______(填装置序号),写出该实验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象:_______________________________。
Ⅱ
气球膨胀较大;产生气泡较剧烈
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解析:Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体,故实验Ⅰ不能鉴别。等质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应时,NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多,故实验Ⅱ可以鉴别。
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(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,写出共同发生反应的化学
方程式(若为离子反应,则写离子方程式): ________________________ ______________、___________________________________。
解析:NaHCO3受热易分解,Na2CO3受热不易分解,实验Ⅲ、Ⅳ共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与Ca(OH)2生成沉淀的反应。
2NaHCO3Na2CO3+
CO2↑+H2O
Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2O
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(3)若用实验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解,则试管B中装入的固体是__________(填化学式),原因是_______________________________。
解析:试管B内的温度比试管A内的温度低,只有将NaHCO3置于试管B中才能证明NaHCO3更易分解。
NaHCO3
B试管中的温度低于A试管中的温度
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二、Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
3.(2026·江苏南京模拟)用CO2传感器可检测溶液中CO2的含量,下图是用电磁搅拌加热器加热饱和NaHCO3溶液的实验中,得到的CO2含量随温度变化曲线。已知:该电磁搅拌加热器的温度最高可达65 ℃。下列
有关叙述正确的是( )
A.NaHCO3的热稳定性小于碳酸钠
B.温度越高,CO2溶解度越大
C.加热饱和碳酸氢钠溶液过程中会析出沉淀
D.a~b阶段,主要反应是碳酸氢钠受热分解
A
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解析:48.2 ℃后,溶液中二氧化碳气体含量随温度升高逐渐升高,说明溶液中NaHCO3分解生成了二氧化碳和Na2CO3,则NaHCO3的热稳定性小于碳酸钠,故A正确;二氧化碳气体的溶解度随温度升高而降低,则温度越高,CO2溶解度越小,故B错误;饱和碳酸氢钠溶液受热分解生成了Na2CO3,相同温度下,碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠,则不会有沉淀析出,故C错误;a~b阶段,碳酸氢钠溶液中溶有二氧化碳气体,当加热时,二氧化碳气体逸出,使溶液中二氧化碳的含量降低,故D错误。
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考点二 碱金属元素 焰色反应
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1.碱金属的相似性与递变性
梳理 必备知识
项目 相似性 递变性(由Li→Cs)
原子结构 最外层均有______个电子 电子层数逐渐__________;核电荷数逐渐_________;原子半径逐渐________
元素性质 都具有较强的_______性,最高正价均为______价 金属性逐渐___________
1
增多
增大
增大
金属
+1
增强
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项目 相似性 递变性(由Li→Cs)
单质性质 物理
性质 呈银白色(Cs略带金色光泽),
密度较小,熔、沸点_______ 密度总体上呈增大趋势,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___________,产物越来越___________
较低
降低
还原
增强
剧烈
复杂
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2.碱金属的特殊性
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的密度小。
(2)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度,故
将锂保存在___________中。
(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以
H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是___________剂。
(4)试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但Na、K等需要放回原瓶。
(5)锂与O2反应只生成Li2O。
石蜡
强还原
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3.焰色反应
(1)概念
许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,
这叫作焰色反应,属于___________变化,是元素的性质。
(2)重要碱金属元素的焰色:钠:___________色;钾:___________色
(透过___________观察)。
(3)试验操作
物理
黄
紫
蓝色钴玻璃
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(1)钠、氧化钠、碳酸钠的焰色反应均显黄色。( )
(2)做焰色反应实验时,用稀硫酸洗涤铂丝。( )
(3)常温下,Rb、Cs露置在空气中不易变质。( )
(4)KOH的碱性比NaOH的弱。( )
(5)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2。( )
(6)碱金属单质由Li到Cs,密度逐渐增大,熔、沸点逐渐降低。( )
√
×
×
×
×
×
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1.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是_____________(填序号)。
(1)对应的氢氧化物中,碱性最强的是CsOH
(2)单质熔点最高的是铯
(3)与O2反应均可得到多种氧化物
(4)单质的密度依次增大
(5)单质的还原性依次增强
(6)对应阳离子的氧化性依次增强
提升 关键能力
(2)(3)(4)(6)
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解析:元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,由于金属性最强的元素是Cs,所以对应的氢氧化物中碱性最强的是CsOH,(1)正确;碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增大而降低,所以单质熔点最低的是铯,(2)错误;Li与O2反应只能得到Li2O,(3)错误;碱金属单质的密度随着原子序数的增大而增大,但K例外,K的密度小于Na,(4)错误;碱金属元素随原子序数的增大,原子半径逐渐增大,失电子能力增强,所以其单质的还原性依次增强,(5)正确;由于碱金属元素的原子半径逐渐增大,原子核吸引电子的能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,所以它们对应阳离子的氧化性依次减弱,(6)错误。故叙述(2)(3)(4)(6)不正确。
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2.焰色反应过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色反应的观察两项操作如
下。下列叙述不正确的是( )
A.每次实验中都要先将铂丝灼烧
到火焰与原来的火焰颜色相同,
再蘸取被检验物质
B.钠的焰色反应也需要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验
B
解析:钠的焰色反应可直接观察,B项错误。
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3.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题:
(1)锂是最轻的活泼金属,常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液
不能用水作为溶剂,原因是__________________。
(2)金属钾是一种活泼金属,下列有关其性质的说法正确的是______(填字母)。
A.钾在空气中燃烧时,只生成K2O
B.钾与水反应,由于反应剧烈可能会发生爆炸
C.1 mol·L-1 KOH溶液比1 mol·L-1 NaOH溶液碱性强
锂可以与水反应
B
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(3)KH是一种野外供氢剂,其电子式为______________,与水反应放出
氢气,化学方程式为________________________。
生成1 mol氢气时,反应中转移电子数为______。
(4)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的主要成分为Fe2O3),脱锈过程中生成两种产物,反应的化学方程式为______________________________。
K+[︰H]-
KH+H2O====KOH+H2↑
NA
3NaH+Fe2O3====2Fe+3NaOH
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练真题 明考向
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1.下列关于钠的化合物的说法正确的是( )
A.(2022·海南卷)小苏打的主要成分是Na2CO3
B.(2022·全国乙卷)碳酸氢钠可作食品膨松剂
C.(2022·全国乙卷)焰火中红色来源于钠盐灼烧
D.(2022·湖南卷)NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液混合:HC+
Ba2++OH-====BaCO3↓+H2O
B
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解析:小苏打的主要成分是NaHCO3,A错误;碳酸氢钠不稳定,受热易分解产生二氧化碳,能使面团松软,可作食品膨松剂,B正确;钠元素的焰色呈黄色,C错误;NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液混合后发生反应生成碳酸钡沉淀、碳酸钠和水,NaHCO3过量,Ba(OH)2全部参加反应,因此该反应的离子方程式为2HC+Ba2++2OH-==== BaCO3↓+C+2H2O,D错误。
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2.(2024·北京卷)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是
( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
D
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解析:Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、
Na+、C、HC,A正确;NaHCO3加入NaOH溶液会发生反应:NaOH+NaHCO3====Na2CO3+H2O,B正确;NaHCO3受热易分解,可转化为Na2CO3,而Na2CO3热稳定性较强,利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3,C正确;室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH相差较大的主要原因是C的水解程度远大于HC,D错误。
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3.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的
是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3====Li++
C
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解析:本题利用Li和液氨反应:Li+nNH3====Li++制备;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放
热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧瓶中,在冷却体系中发生反应生成;最后的球形干燥管中可装P2O5,除掉过量的氨气,同时防止空气中的水进入引起副反应。碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,
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同时吸水过程大量放热,有利于NH3逸出,A正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;第一个干燥管目的是干燥氨气,P2O5为酸性干燥剂,能与氨气反应,所以不能用P2O5,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,
C错误;双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3====Li++,D正确。
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4.(2023·河北卷)实验室检验样品中钾元素的常用方法是:将铂丝用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同时,用铂丝蘸取样品在外焰上灼烧, 。
透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色,若呈紫色则含钾元素
解析:实验室检验样品中钾元素的常用方法是:将铂丝用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同时,用铂丝蘸取样品在外焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色,若呈紫色则含钾元素。
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