高考化学一轮复习第三章第一节钠及其化合物学案含解析(2)
上海健康医学院-越南留学
钠及其化合物
第一节
钠及其化合物
考点(一) 钠及其氧化物 【点多面广精细研】
1.钠的性质与应用
(1)物理性质
颜色状态
银白色固体
(2)化学性质
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子,表现还原性。
①与非金属单质(如O
2
、Cl
2
)的反应
常温:4Na+O
2
===2Na
2
O(白色固体)
O
2
△
加热:2Na+O
2
=====Na2
O
2
(淡黄色固体)
点燃
2Na+Cl
2
=====2NaCl
密度
比水小,比煤油大
硬度
较小
熔点
较低,低于100 ℃
1.了解钠及其重要化合物的制备方法。
2.掌握钠及其重要化合物的主要性质及其应用。
Cl
2
②与水的反应
2Na+2H
2
O===2NaOH+H
2
↑。
钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析:
③与酸的反应
2Na+2H===2Na+H
2
↑。
[注意]
Na先与酸反应,再与水反应——先酸后水。
④与盐溶液的反应
与盐溶液反应时先与水反应
,生成的碱与盐可能发生复分解反应。如与CuSO
4
溶液反应:
2Na+2H
2
O===2NaOH+H
2
↑,
2NaO
H+CuSO
4
===Cu(OH)
2
↓+Na
2
SO4
。
总反应为2Na+2H
2
O+CuSO
4
===
Cu(OH)
2
↓+Na
2
SO
4
+H
2
↑。
⑤与羟基化合物的反应
2Na+2C
2
H
5
OH―
→2C
2
H
5
ONa+H
2
↑。
(3)工业制备
1
++
通电
2NaCl(熔融)=====2N
a+Cl
2
↑。
(4)保存
钠易与空气中的O
2
、H<
br>2
O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将
钠保存在煤油中。
(5)钠的用途
①制钠钾合金,用于原子反应堆的导热剂。
②作还原剂来制取活泼金属。
熔融
如4Na+TiCl
4
=====4NaCl+Ti。
③制作高压钠灯。
2.钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠
(1)氧化钠、过氧化钠的性质比较
物质
颜色状态
类别
氧元素化合价
化学键类型
电子式
组成结构
与水反应
与CO
2
反应
与盐酸反应
主要用途
保存
+
氧化钠(Na
2
O)
白色固体
碱性氧化物
-2
只有离子键
Na[
2-
+
过氧化钠(Na
2
O
2
)
淡黄色固体
过氧化物
-1
有离子键和共价键
O]Na
+
2-
2-+
Na[
2
=
1
+2-
2
+
OO]Na
+
2-
22-+
n
由Na与O构成,
n
n
由Na与O构成,
n<
br>2
=
1
Na
2
O+H
2
O===2NaOH
Na2
O+CO
2
===Na
2
CO
3
Na
2
O+2HCl===2NaCl+H
2
O
可制烧碱
密封
2Na
2
O
2
+2H
2
O===4
NaOH+O
2
↑
2Na
2
O
2
+2CO
2
===2Na
2
CO
3
+O
2
2N
a
2
O
2
+4HCl===4NaCl+2H
2
O+O2
↑
漂白剂、消毒剂、供氧剂
密封、远离易燃物
(2)Na
2
O
2
的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na
2
O
2
的性质:
①Na
2
O
2
的强氧化性
试剂
SO
2
气体
FeCl
2
溶液
现象
—
有红褐色
沉淀生成
反应原理并解释
Na
2
O
2
+SO
2
===Na
2
SO
4
4Na
2
O
2
+4FeCl
2
+6H
2
O===
4Fe(OH)
3
↓+O
2
↑+
8NaCl
2
Na
2
SO
3
溶液
氢硫酸
酚酞溶液
品红溶液
—
溶液变浑浊
溶液先变红后褪色
溶液红色褪去
Na
2
O
2
+Na
2
SO
3
+H
2
O===Na
2
SO
4
+2Na
OH
Na
2
O
2
+H
2
S===S↓+2NaOH
与水反应生成NaOH,Na
2
O
2
的强氧化性使之褪色
Na
2
O
2
的强氧化性使之褪色
②遇KMnO
4
等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为
O
2
。
③遇CO
2
、H
2
O、H时则会发生自身的氧化还原反应。
[小题练微点]
判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1
)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na
2
O
2
( )
(2)金属钠在石棉网上加热时,先熔化成银白色小球,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰
( )
(3)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火( )
(4)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化( )
(5)金属钠具有强还原性,可与TiCl
4
溶液反应制取金属Ti( )
(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶( )
(7)1 mol
Na
2
O
2
固体中含离子总数为4
N
A
( )
(8)H
2
O
2
和Na
2
O
2
都
属于过氧化物,含有的化学键完全相同( )
(9)Na
2
O
2
在与CO
2
的反应中既是氧化剂,又是还原剂( )
(10)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中,溶液先变蓝色后褪色,同时有气泡产生
( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)×
(9)√ (10)√
[学霸微提醒]
(1)金属Na在空气中长期放置,最终会生成Na
2
CO
3
粉末,发生的反应为
Na→Na
2
O→N
aOH→Na
2
CO
3
·10H
2
O→Na
2CO
3
。
(2)Na
2
O
2
常温下为淡黄色
固体,其他同颜色的物质有单质硫(黄色)、AgBr(浅黄色)、
AgI(黄色)。
钠的性质
+
1.金属钠分别与下列溶液反应时,既有沉淀析出,又有气体逸出的是( )
A.BaCl
2
溶液
C.Ca(HCO
3
)
2
溶液
B.K
2
SO
4
溶液
D.NH
4
NO
3
溶液
解析:选C 因为是溶液中的反应
,所以都有H
2
产生,NH
4
NO
3
溶液还产生NH
3
,Ca(HCO
3
)
2
溶液还产生CaCO
3
沉淀。
3
2.(2019·崇明模拟)少量金属钠投入下列试剂
中,反应最缓慢的是__________,既有
气体又有沉淀的是__________。
A.NaHCO
3
溶液反应
C.0.1 mol·L NaOH溶液
-1
B.饱和氯化铵溶液
D.无水乙醇
解析:A项,少量金属钠投入Na
HCO
3
溶液中,反应为2Na+2H
2
O===2NaOH+H
2
↑,NaOH
+NaHCO
3
===Na
2
CO
3
+H
2
O;B项,金属钠投入饱和氯化铵溶液中,反应为2Na+2H
2O===2NaOH
+H
2
↑,反应消耗水,饱和氯化铵溶液析出氯化铵固体,可
能释放出氨气;C项,少量金属
钠投入0.1 mol·L NaOH溶液中,反应为2Na+2H2
O===2NaOH+H
2
↑;D项,少量金属钠投
入无水乙醇中,反
应为2Na+2C
2
H
5
OH===2C
2
H
5<
br>ONa+H
2
↑;钠为活泼金属,钠与水溶液的反应,
实质都是与H的反应,乙
醇为非电解质,不电离,与钠反应最缓慢。
答案:D B
[方法规律]
钠与盐溶液反应的原理分析
(1)与NaCl、Na
2
SO
4<
br>、NaNO
3
溶液反应:实质是与水反应。
(2)与CuSO
4溶液反应:钠先与水反应,生成的NaOH再与CuSO
4
反应,2OH+Cu
=
==Cu(OH)
2
↓。
(3)与铝盐溶液反应:要考虑钠与铝盐的量的问题,因为
过量的NaOH溶液能溶解
Al(OH)
3
,OH+Al(OH)
3
===AlO
2
+2H
2
O。
(4)与NaHCO
3溶液反应:钠先与水反应,生成的NaOH再与NaHCO
3
反应,OH+HCO
3
===H
2
O
+CO
3
。
(5)与NH
4
Cl溶液反应:钠先与水反应,生成的NaOH再与NH
4
Cl反应,OH+NH
4
===NH
3
·H
2
O。
3.下列说法错误的是( )
A.(2017·江苏高考)Na
2
O2
吸收CO
2
产生O
2
,可用作呼吸面具供氧剂
B.(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时,生成0.1
mol氧气转移的电子数为0.2
N
A
C.(2014·全国卷Ⅱ)CO<
br>2
通过Na
2
O
2
粉末后固体质量增重
D.(2015·四川高考)标准状况下,5.6 L CO
2
与足量Na
2
O
2
反应转移的电子数为0.5
N
A
解析:选D
A项,Na
2
O
2
与CO
2
反应产生O
2
,可用作呼吸面具供氧剂,正确;B项,过
氧化钠与水反应的化学方程式为2Na
2
O
2
+2H
2
O===4NaOH+O
2
↑,根据电子转移情
况得关系式
O
2
~2e,可知生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2
N
A
,正确;C项,2Na
2
O
2
+2CO
2
===2Na
2
CO
3
+O
2
,2 mol
CO
2
生成1 mol O
2
,所以粉末固体质量增重,正确;D项,CO
2
与Na
2
O
2
发生反应的化学方程式为2CO
2
+2Na
2
O
2
===2Na
2
CO
3<
br>+O
2
,每有2 mol CO
2
参加反应转移2
mol
电子,标准状况下,5.6 L CO
2
的物质的量为0.25
mol,反应转移的电子数为0.25
N
A
,错误。
4
-
-+
2-
--
--
-2+
+
-1
过氧
化钠的性质
4.过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,
若固体质量增
加了28
g,反应中有关物质的物理量正确的是(
N
A
表示阿伏加德罗常数)( )
选项
A
B
C
D
解析:选C
+2CO
2
===2Na
2
CO
3
+O
2
Δ
m
转移电子
2 mol 2 mol
56 g 2 mol
1 mol 1 mol 28 g
1 mol
由上述关系可得出C项正确;B项未指明标准状况,错误。
[方法规律]
1.掌握Na
2
O
2
的强氧化性的两个角度
(1)从结构角度
Na
2
O
2
的结构中含有过氧链(—O
—O—),含有过氧链结构的物质有较强的氧化性,以此
类推,如H
2
O
2<
br>、H
2
SO
5
(过一硫酸,相当于H
2
O
2
中的一个H被—SO
3
H取代)、Na
2
S
2
O<
br>8
(过二硫酸钠)
中都有过氧链结构,都是很强的氧化剂。
(2)从化合价的角度
Na
2
O
2
中的氧元素为-1价,
有很强的氧化性,能氧化一些常见的还原剂,如SO
2
、Fe、
SO
3
、HSO
3
、H
2
S、S、I。同时-1价的O也有还原性,如遇到强氧化
剂KMnO
4
也可以被氧
化成O
2
。
2.Na
2
O
2
与H
2
O、CO
2
反应计算的三个关系
电子转
移关系
气体体
积变化
关系
固体质
量变化
关系
当Na
2
O
2
与CO
2
、H
2
O反应时,物质的量关系为2Na
2
O
2
~
O
2
~2e,
n
(e)=
n
(Na
2
O<
br>2
)
=2
n
(O
2
)
若CO
2<
br>、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na
2
O
2
,气体体积的减少量是
原气体
11
体积的,等于生成氧气的量,Δ
V
=
V
(O2
)=
V
(原气体)
22
CO
2
、水蒸气分
别与足量Na
2
O
2
反应时,固体相当于吸收了CO
2
中的
“CO”、
水蒸气中的“H
2
”,所以固体增加的质量Δ
m
=28
g·mol×
n
(CO
2
)、Δ
m
=2
g·mol×
n
(H
2
O)
5
-1
-1
--
2--2--
2+
二氧化碳
1
mol
22.4 L
碳酸钠
1 mol
106 g
106 g
转移的电子
2
N
A
1 mol
2
N
A
1.(2
019·商丘模拟)在蒸发皿中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水
CuSO
4
与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法中
不正确的是
( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应是放热反应
C.上述反应中无水CuSO
4
表现了还原性
D.加热且无水条件下,Na可以与CuSO
4
反应并生成Cu
解析:选C
实验现象说明熔融的钠将CuSO
4
中的铜置换出来并且放出热量,属于置换
反应,钠
作还原剂,CuSO
4
作氧化剂。
2.下列有关Na
2
O
2
的说法不正确的是( )
A.
向包有Na
2
O
2
粉末的脱脂棉上滴加几滴水,脱脂棉剧烈燃烧起来,说明N
a
2
O
2
与H
2
O
反应放热且有氧气生成
B.Na
2
O
2
与CO
2
反应时有单质O
2生成,该反应属于置换反应
C.Na
2
O
2
在空气中久置变白
,涉及的氧化还原反应中,Na
2
O
2
既是氧化剂又是还原剂
D.Na
2
O
2
粉末加入Ca(HCO
3
)
2
溶液中,会产生气体和浑浊
[做一当十]
点拨:既是氧化剂又是还原剂,
说明物质发生了歧化反应,类似的反应有S+NaOH(浓)、
Cl
2
+NaOH、N
a
2
O
2
+H
2
O等。
解析:选B A项
,燃烧说明脱脂棉的温度达到着火点且有助燃物质氧气生成,正确;B
项,反应物中没有单质参加反应,
不符合置换反应的定义,错误;C项,Na
2
O
2
与CO
2
、H
2
O
的反应都是Na
2
O
2
自身的氧化还原反
应,正确;D项,Na
2
O
2
先和水反应生成O
2
和NaO
H,NaOH
再与Ca(HCO
3
)
2
反应产生CaCO
3
沉淀,正确。
3.200 ℃时,11.6 g CO
2
和水蒸气的混合气体与足量的Na
2
O
2
充分反应后
固体
质量增加了3.6 g
,则原混合气体的总物质的量是( )
A.0.125 mol
C.0.5 mol
[做一当十]
点拨:CO
2
、水
蒸气分别与足量Na
2
O
2
反应时,固体相当于吸收了CO
2
中的“CO”、水蒸
气中的“H
2
”。
解析:选C
根据质量守恒定律可知,生成O
2
的质量为11.6 g-3.6 g=8
g,
n
(O
2
)=
8 g
mol,根据Na
2O
2
与H
2
O(g)、CO
2
反应的物质的量的关系可
知,CO
2
和H
2
O(g)
-1
=0.25
32
g·mol
的物质的量之和为0.25 mol×2=0.5 mol。
4.某同学探究钠的
性质时,将等量的金属钠分别投入下列溶液中,请你帮他完成实验
B.0.25 mol
D.1 mol
6
报告:
序号
①
②
③
④
[做一当十]
归纳:钠与盐溶液反应的现象
:浮、熔、游、响。消耗的水会使饱和盐溶液中的盐晶体
析出;生成的NaOH再与溶液中的溶质反应产
生现象。
答案:①溶液中出现浑浊 Na与H
2
O反应使水量减少,2Na
+2H
2
O===2Na+2OH+H
2
↑
②溶液中出现浑浊 N
a与H
2
O反应放热,Ca(OH)
2
溶解度随温度升高而减小,且Na与<
br>H
2
O反应使水量减少,2Na+2H
2
O===2Na+2OH+H
2
↑,产生的OH促进Ca(OH)
2
(aq)+2OH(aq)溶解平衡逆
向移动
③溶液中出现蓝色沉淀 2Na+2H
2
O+Cu===Cu(OH)
2
↓+2Na+H
2
↑
④溶液中出现红褐色沉淀 6Na+6H
2
O+2Fe===2Fe(OH)
3
↓+6Na+3H
2
↑
考点(二) 氢氧化钠、钠的碳酸盐 【点多面广精细研】
1.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。
②其他反应
与金属铝反应:
2Al+2OH+2H<
br>2
O===2AlO
2
+3H
2
↑。
与非金属单质(Cl
2
)反应:
Cl
2
+2OH===Cl+ClO+H
2
O。
酯类(CH
3
COOC
2
H
5
)水解:
△
CH
3
COOC
2
H
5
+NaOH――→CH<
br>3
COONa+CH
3
CH
2
OH。
(3)NaOH的制取
①土法制碱:Na
2
CO
3
+Ca
(OH)
2
===CaCO
3
↓+2NaOH。
②现代工业制碱:
---
--
3++
2++
-
+--2+
+-
溶液
饱和NaCl溶液
饱和石灰水
CuSO
4
溶液
FeCl
3
溶液
现象
解释及离子方程式
7
电解
2NaCl+2H
2
O=====2NaOH+H
2
↑+Cl
2
↑。
2.碳酸钠和碳酸氢钠
(1)Na
2
CO
3
与NaHCO
3
的性质比较
俗名
颜色状态
溶解性
水解(离子方
程式,下同)
与盐酸反应
与NaOH反应
与足量
Ca(OH)
2
反应
与BaCl
2
反应
与CO
2
反应
热稳定性
相互转化
2+
Na
2
CO
3
纯碱、苏打
白色粉末
易溶于水
NaHCO
3
小苏打
白色晶体
易溶于水
(溶解度比Na
2
CO
3
小)
+OH
-
CO
3
+H
2
2-+
2--
3
HCO
3
+H
2
-+
-
2
CO
3
+OH
-
CO
3
+2H===CO
2
↑+H
2
O
不反应
Ca+CO
3
===CaCO
3
↓
CO
3
+Ba===BaCO
3
↓
CO
3
+CO
2
+H
2
O===2HCO
3
较稳定
Na
2
CO
3
2--
2-2+
2-2+
H
CO
3
+H===H
2
O+CO
2
↑
HCO
3
+OH===CO
3
+H
2
O
Ca+OH+HCO
3
===CaCO
3
↓+H
2
O
不反应
不反应
△
2NaHCO
3
=====Na
2
CO
3
+CO
2
↑+H
2
O
--<
br>--2-
①CO
2
+H
2
O;②适量H
-
①
固体加热;②适量OH
+
NaHCO
3
(2)Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的用途 ①Na
2
CO
3
是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗涤剂
、造纸、纺织、石油、
冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
②NaHCO
3
是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一;在医疗上,它是治疗胃酸过多的一
种药剂。
[小题练微点]
判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1
)在酒精灯加热条件下,Na
2
CO
3
、NaHCO
3
固体
都会分解( )
(2)向Na
2
CO
3
饱和溶液中通入足量CO
2
,会有NaHCO
3
晶体析出( )
(3)苏打是面包发酵粉的主要成分之一( )
(4)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和Na
2
CO
3
溶液(
)
(5)相同温度下溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:Na
2
CO
3>NaHCO
3
( )
(6)Na
2
CO
3
溶液(杂质NaHCO
3
),选用适量的NaOH溶液( )
8 <
/p>
(7)NaHCO
3
溶液(杂质Na
2
CO
3
),应通入过量的CO
2
气体( )
答案:(1)× (2)√
(3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√
[学霸微提醒]
碳酸盐、碳酸氢盐的区别
(1)溶解性:一般地,碳酸盐小于碳酸氢盐,如CaCO
3
)
2
。
(2)热稳定性:①不溶于水的碳酸盐一般受热分解,如CaCO
3
高温分解,溶于
水的碳酸
盐一般受热不分解,Na
2
CO
3
受热不分解,但(NH<
br>4
)
2
CO
3
受热分解。②碳酸氢盐不稳定,受热分
解,NaHCO
3
、Ca(HCO
3
)
2
受热都分解。
碳酸钠和碳酸氢钠的性质
1.判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2018·全国卷Ⅱ)碳酸钠可用于去除餐具的油污( )
(2)(2018·江
苏高考)物质性质与用途具有对应关系:NaHCO
3
受热易分解,可用于制胃
酸中和
剂( )
△饱和石灰水
(3)(2018·江苏高考)NaHCO
3
(s
)――→Na
2
CO
3
(s)――→NaOH(aq) ( )
(4)(2018·天津高考)溶解度:Na
2
CO
3
( )
(5)(2017·天津高考)除去NaHCO
3
固体中的Na
2
CO
3
:将固体加热到恒重( )
(6)(2015·全国卷Ⅱ)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
(
)
(7)(2014·全国卷Ⅰ)用热的烧碱溶液洗去油污,是因为Na
2
CO3
可直接与油污反应
( )
(8)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污,没有发生化学反应( )
(9)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
(9)×
2.(2019·雁峰区一模)下列有关Na
2
CO
3
和
NaHCO
3
的比较中不正确的是( )
A.热稳定性:Na
2
CO
3
>NaHCO
3
B.相同温度下,0.1
mol·L盐溶液的pH值:Na
2
CO
3
>NaHCO
3
C.等质量的Na
2
CO
3
和NaHCO
3
分别与
足量盐酸反应放出气体的量:Na
2
CO
3
<NaHCO
3
D.相同温度下,0.1 mol·L盐溶液分别与0.1 mol·L HCl溶液反应的剧烈程度:
Na
2
CO
3
>NaHCO
3
解析:选D NaHCO
3
受热易分解,不稳定,则热稳定性为Na
2
CO
3
>NaHCO
3
,故A正确;
Na
2
CO
3
水解程度比NaHCO
3
大,物质的量浓度相同时,Na
2
CO
3
溶液碱性较大,故B正确;设质
-1-1
-1
9
106
量都是106
g,则Na
2
CO
3
和NaHCO
3
的物质的量分别为1
mol、 mol,Na
2
CO
3
~CO
2
,NaHCO<
br>3
~
84
106
CO
2
,产生的CO
2的物质的量分别为1 mol、 mol,即放出CO
2
的质量:Na
2
CO
3
<NaHCO
3
,
84
故C正确;分别滴加HCl溶
液,反应离子方程式分别为CO
3
+2H===CO
2
↑+H
2O、HCO
3
+H
===H
2
O+CO
2
↑,
相同条件下NaHCO
3
比Na
2
CO
3
反应放出气体剧烈
,故D错误。
方法规律
1.从“弱”字入手理解Na
2
CO
3<
br>、NaHCO
3
的几个性质
(1)二者的水溶液都显碱性,是因为弱酸根CO
3
和HCO
3
的水解。Na
2
CO
3
溶液
的碱性更强,
是因为弱酸根CO
3
的水解程度更大。
(2)与同浓度的盐酸
反应,NaHCO
3
反应更剧烈,是因为CO
3
和HCO
3
与酸反应生成CO
2
,
HCO
3
只需要结合一个H,而CO
3
需要结合2个H。
(3)向Na
2
CO
3
溶液中逐滴加
入稀盐酸,边滴加边振荡,无气泡产生,是因为H首先和CO
3
反应生成HCO
3。
(4)向Na
2
CO
3
溶液中通入CO
2
气体,生成NaHCO
3
,可以理解为弱酸碳酸电离出的H结合
了CO
3生成了HCO
3
。
2.Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的鉴别与除杂
(1)Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的鉴别方法
(2)Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的除杂方法
依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)
序号
①
②
③
侯氏制碱法
混合物
Na
2
CO
3
(s)、NaHCO
3
NaHCO
3
(aq)、Na
2
CO
3
Na
2
CO
3
(aq)、NaHCO
3
除杂方法
加热法
通入足量CO
2
加入适量NaOH溶液
2--
+
-
+2-
-+2-+2--
2-
2--
2-+-+
3.(2016·江苏高考)根据侯氏制碱
原理制备少量NaHCO
3
的实验,经过制取氨气、制取
NaHCO
3
、分离NaHCO
3
、干燥NaHCO
3
四个步骤。下列图示装置和原理能
达到实验目的的是( )
解析:选C A项,制取NH
3
应用Ca(O
H)
2
和NH
4
Cl固体加热,不正确;B项,CO
2
气体
应
长管进、短管出,不正确;C项,析出的NaHCO
3
晶体用过滤的方法分离,正确
;D项,NaHCO
3
△
应低温烘干,不能直接加热,易发生反应2NaHCO
3
=====Na
2
CO
3
+CO
2
↑+H2
O,不正确。
4.工业上以粗盐(含Ca、Mg、SO
4
等杂质)为
主要原料,采用“侯氏制碱法”生产
10
2+2+2-
纯
碱和化肥NH
4
Cl,实验室模拟工艺流程如图甲所示。下列说法正确的是( )
A.饱和食盐水中先通入的气体为CO
2
B.流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒
C.如图乙所示装置可以比较Na
2
CO
3
和NaHCO
3
晶体的热稳定性
D.除去粗盐
溶液中的杂质可依次加入过量NaOH、Na
2
CO
3
、BaCl
2
溶液,过滤后再加入盐
酸调节溶液的pH
解析:选B A项,CO
2
在水中溶解度较小,NH
3
溶解度较大,故应先通入NH
3
,使溶液为碱性溶液,再通入CO
2
,可以达到实验目的,错误;B项,从溶液中得到固体,需要加热
浓
缩、冷却结晶、过滤等操作,因此流程图中的“系列操作”中一定需要玻璃棒搅拌、引流等,
正确;C项,Na
2
CO
3
加热不易分解,NaHCO
3
晶
体加热容易分解,故小试管中盛放NaHCO
3
,大
试管中盛放Na
2
CO
3
,错误;D项,除去粗盐中的Ca、Mg、SO
4
及泥沙,可以加过
量BaCl
2
除去SO
4
,然后加NaOH除去Mg,用Na
2CO
3
除去Ca和过量的Ba,盐酸要放在最后,除
去过量的NaOH和Na2
CO
3
,错误。
[归纳拓展] 侯氏制碱法
(1)原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气,其反应为C+H
2
O
(g)
高温高温
=====CO+H
2
,CO+H
2
O(
g)
催化剂
=====CO
2
+H
2
。
(2)工艺流程
(3)反应原理
①产生NaHCO
3
的反应:
NH
3
+NaCl+CO<
br>2
+H
2
O===NaHCO
3
↓+NH
4
Cl。
②产生Na
2
CO
3
的反应:
△
2Na
HCO
3
=====Na
2
CO
3
+CO
2
↑+H
2
O。
(4)循环使用的物质:CO
2
、饱和食盐水。
5.将0.4 g NaOH和1.06 g
Na
2
CO
3
混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L稀盐
酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO
2
的物质的量的关系的是( )
11
-1
2-2+2+2+
2+2+2-
N
a
2
CO
3
、NaHCO
3
、NaOH及其混合物与盐酸反
应的图像问题
解析:选C 向NaOH与Na
2
CO3
的混合溶液中滴加盐酸,盐酸首先与NaOH反应,然后与
Na
2
CO
3
反应转化为NaHCO
3
:CO
3
+H===HCO3
,之后与HCO
3
反应生成CO
2
,因
n
(
OH)=
n
(CO
3
)
=0.01 mol,故加入0.02
mol HCl后开始有气体生成。结合各物质的量分析图像可知,选
项C符合题意。
6.分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100
mL,再通入一定量的CO
2
,随后分别
各取20 mL溶液,向其中逐滴滴入0.2
mol·L的盐酸,在标准状况下产生CO
2
的体积(
y
轴)与所加入盐酸的
体积(
x
轴)的关系如图(分A、B两种情况):
(1)在A情况下,溶
质是__________________(填化学式),其物质的量之比为________。
(
2)在B情况下,溶质是__________________(填化学式),其物质的量之比为______
__。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________________________
___________。
解析:(1)CO
2
与NaOH溶液反应后,其溶质可能
为NaOH和Na
2
CO
3
、Na
2
CO
3
、Na
2
CO
3
和NaHCO
3
、
NaHCO<
br>3
;A中,
x
=100时开始生成CO
2
,
x
=150时反应完全,溶质为Na
2
CO
3
与NaOH,且
-1<
br>2-+---2-
n
(Na
2
CO
3
)∶
n
(NaOH)=1∶1。
(2)B图像中,开始无CO
2
生成,含有Na<
br>2
CO
3
,至无气体放出时消耗盐酸150 mL-50
mL
=100 mL,是50 mL的2倍,则含有NaHCO
3
,
n
(Na
2
CO
3
)∶
n
(NaHCO
3
)=1∶1。
(3)当加入150 mL盐酸时,恰好完全反应,此时溶液中溶质为NaCl。据物料
守恒有
n
(NaOH)
=
n
(Na)=
n
(Cl)
=0.2 mol·L×0.15 L=0.03
mol,所以
c
(NaOH)=
mol·L。
答案:(1)NaOH、Na
2
CO
3
1∶1
(2)Na
2
CO
3
、NaHCO
3
1∶1
(3)1.5 mol·L
归纳拓展
Na
2
CO
3
、N
aHCO
3
、NaOH及其混合物与盐酸反应的4类图像
(1)向Na
2
CO
3
溶液中逐滴加入盐酸
消耗盐酸的体积与产生CO
2
的体积关系(如图所示)。
图像特点
-1
-1
+--1
0.03 mol
=1.5
0.02 L
Oa
段、
ab
段消耗盐酸的体积相等
Oa
段离子方程式:
反应原理
CO
3
+H===HCO
3
;
+
ab
段离子方程
式:HCO
-
3
+H===H
2
O+CO
2
↑
2-+-
(2)向NaHCO
3
溶液中逐滴加入盐酸
消耗盐酸的体积与产生CO
2
的体积关系(如图所示)。
图像特点
从
O
点开始即产生CO
2
气体
12
反应原理
离子方程式:HCO
3
+H===H
2
O+CO
2
↑ -+
(3)向Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的
混合溶液中逐滴加入盐酸
消耗盐酸的体积与产生CO
2
的体积关系(如图所示,设N
a
2
CO
3
、NaHCO
3
的物质的量之比为
m<
br>∶
n
=1∶1,其他比例时的图像略)。
图像特点
反应原理
Oa
段消耗盐酸的体积小于
ab
段消耗盐酸的体积 -+-
Oa
段离子方程式:CO
2
3
+H===HCO
3
;
+
ab
段离子方程式:HCO
-
3
+H==
=H
2
O+CO
2
↑
(4)向NaOH、Na
2
CO
3
的混合溶液中逐滴加入盐酸 消耗盐酸的体积与产生CO
2
的体积关系(如图所示,设NaOH、Na
2
CO
3
的物质的量之比
x
∶
y
=1∶1,其他比例时的图
像略)。
图像特点
Oa
段消耗盐酸的体积大于
ab
段消耗盐酸的体积
Oa
段离子方程式:
反应原理
H+OH===H
2
O,CO
3
+H===HCO
3
; <
br>+
ab
段离子方程式:HCO
-
3
+H===H
2<
br>O+CO
2
↑
+-2-+-
1.(2019·
衡阳模拟)我国医学家通过研究发现小苏打可去除肿瘤内的氢离子,从而快速
有效地杀死处于葡萄糖饥饿
或缺乏状态的肿瘤细胞,为治疗原发性肝癌开辟了新路径。下列
有关小苏打的说法错误的是( )
A.可用于制备苏打
B.可用于制作糕点
C.与H作用易产生CO
2
D.可用饱和食盐水与CO
2
反应制得
解析:选D NaHCO
3
俗称小苏打,Na
2
CO
3
俗称苏打,NaHCO
3
受热分解生成Na
2
CO
3
,则可用
于制备苏打,故A正确;Na
HCO
3
能与H反应生成CO
2
,用于制发酵粉,可用于制作糕点,故
B、C正确;饱和食盐水与CO
2
不反应,所以不能用饱和食盐水与CO
2
反应制得小苏打,故D
错误。
2.关于Na
2
CO
3
和N
aHCO
3
的下列说法中正确的是( )
A.CaCl
2
溶液和二者的溶液都能反应产生白色沉淀
B.石灰水能和N
aHCO
3
溶液反应,不与Na
2
CO
3
溶液反应
C.
等质量的Na
2
CO
3
和NaHCO
3
与足
量的盐酸反应,Na
2
CO
3
产生气体的体积大
D.等物质的量的
Na
2
CO
3
和NaHCO
3
与足量的盐酸反应,产生CO
2
的物质的量相同
[做一当十]
抓关键:“等质量”说明Na<
br>2
CO
3
的物质的量小于NaHCO
3
,则与足量盐酸反应生
成CO
2
气
13
+
+
体的物质
的量:
n
(Na
2
CO
3
)<
n
(NaH
CO
3
)。
解析:选D Ca(HCO
3
)
2<
br>溶于水,则CaCl
2
与NaHCO
3
不反应,不符合复分解反应的条
件,
故A错误;Na
2
CO
3
和NaHCO
3
都
与澄清石灰水反应生成沉淀:Ca(OH)
2
+Na
2
CO
3
===
CaCO
3
↓+2NaOH、2NaHCO
3
+Ca(O
H)
2
===CaCO
3
↓+Na
2
CO
3
+2H
2
O(NaHCO
3
足量),故B错误;根
据反应的方程式
Na
2
CO
3
+2HCl===2NaCl+CO
2
↑+H
2
O、NaHCO
3
+HCl===NaCl+CO
2
↑+
H
2
O可知,
106 g
Na
2
CO
3
完全反应生成1 mol CO
2,
84 g
NaHCO
3
完全反应生成1 mol CO
2
,所以等质量的
Na
HCO
3
和Na
2
CO
3
与足量盐酸反应,在相同条件下N
aHCO
3
产生的CO
2
体积大,故C错误;由方
程式Na
2
CO
3
+2HCl===2NaCl+CO
2
↑+H
2<
br>O、NaHCO
3
+HCl===NaCl+CO
2
↑+H
2
O可知,等物质的
量的两种盐与足量盐酸反应,产生的CO
2
的物质的量相同
,故D正确。
3.向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的
CO
2
得
到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L盐酸。此时反
应生成CO
2
体积(标
准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确
的是( )
A.原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L
B.当0<
V
(HCl)<10
mL时,甲溶液中发生反应的离子方程式为OH+H===H
2
O
C.乙溶液中含有
的溶质是Na
2
CO
3
、NaHCO
3
D.乙溶液中滴加盐酸后产生CO
2
体积的最大值为112 mL(标准状况)
[做一当十]
掌握图像题的解题技巧
①图像题往往涉及按不同产物产生不同情况,即横轴的物质开始时不足,逐渐加入会出
现过量。
②注意图像中“拐点”,“拐点”表示一个反应刚刚结束,另一个反应刚刚开始。
滴加H2--
-
③曲线的变化趋势表示物质的反应顺序,如:OH、CO、HCO―――――――
→COHCO
3
、
3
OH先反应
-2-
3
-
3
+
-+
-1
-1
滴加H滴加H
-
2--
――――――――→HCO―――――→CO
2
↑+H
2
O。
3
―
CO
3
再反应HCO
3
―
最后反应
④解
题时将曲线的变化趋势转化成反应,即书写反应方程式,代入数值计算。
解析:选A
加入50
mL盐酸时,恰好反应生成NaCl,根据物料守恒可知,
n
(HCl)=
0.05
L×0.1
mol·L
-1
n
(NaOH),所以
c
(NaOH)==0.5
mol·L,A项正确;根据图像可知,
0.01 L
甲溶液中含有的溶质为Na
2<
br>CO
3
和NaHCO
3
,所以当0<
V
(HCl)<
10 mL时,甲溶液中发生反应的
离子方程式为CO
3
+H===HCO
3
,B项错误;根据图像可知,乙溶液中含有的溶质为NaOH和
Na
2
CO<
br>3
,C项错误;当40 mL<
V
(HCl)≤50 mL时,乙溶液中发生反
应:HCO
3
+H===CO
2
↑+H
2
O,
-+
2-+-
-1
++
V
(CO
2
)=0.01
L×0.1 mol·L
-1
×22.4 L·mol
-1
=0.022 4
L=22.4 mL,D项错误。
4.我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了
突出贡献。以NaCl、
NH
3
、CO
2
等为原料先制得NaHCO
3
,进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为NH
3
+CO
2+
14
△
H
2
O===NH
4
HCO
3
;NH
4
HCO
3
+NaCl===
NaHCO
3
↓+NH
4
Cl;2NaHCO
3
=====
Na
2
CO
3
+CO
2
↑+H
2
O。利用
上
述反应原理,设计如图所示装置,制取碳酸氢钠晶体,B中盛有饱和碳酸氢钠溶液,C烧杯
中
盛有冰水,D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉,图中夹持装置已略去。制取碳酸氢钠晶体可供选
用的药品有:a
.石灰石
e.浓氨水 f.饱和氯化钠溶液
(1)A中制备气体时,所需药品是____________(填字母)。
(2)B中盛有
饱和碳酸氢钠溶液,其作用是_________________________________。 (3)在实验过程中,向C中依次通入足量的NH
3
、CO
2
(氨碱法)
,而不先通CO
2
再通NH
3
的
原因是_____________
__________________________________________________
_________
____________________________________
____________________________________。
(4)E装置向C中通气的导管不能插入液面下的原因是
________________
__________________________________________________
______。
[做一当十]
牢记侯氏制碱法工作原理
向饱和NaCl
溶液中先通入足量NH
3
,再通入足量CO
2
,析出晶体:NaCl+NH<
br>3
+CO
2
+
H
2
O===NaHCO
3<
br>↓+NH
4
Cl,该反应利用了物质溶解度差异来制备NaHCO
3
。
解析:(1)制取CO
2
是用石灰石和盐酸在烧瓶中发生反应产生的,由于CO
2
在水中溶解度
不大,所以导气管要伸入到液面以下,而制取氨气是将浓氨水滴入到盛有生石
灰的烧瓶中反
应制取的,氨气在水中非常容易溶解,所以导气管要在液面以上,根据在C中导气管的长短
可知:在A中制备CO
2
气体,所需药品是ac。(2)用盐酸制取CO
2<
br>气体时,由于盐酸有挥发性,
所以其中含有杂质HCl,在B中盛有饱和碳酸氢钠溶液,其作用就
是除去CO
2
中的杂质HCl。
(3)CO
2
在水中的溶解度小,产
生的HCO
3
的浓度也就小,不容易形成NaHCO
3
的饱和溶液,所
以难形成沉淀,因此在实验过程中,向C中先通入NH
3
使溶液呈碱性,能吸收大量CO2
气体
产生较高浓度的HCO
3
,才能析出NaHCO
3
晶体。(4)E装置向C中通气的导管不能插入液面下
是为了防止倒吸现象的发生。
答案:(1)ac (2)除去CO
2
中的HCl
(3)由于CO
2
在NaCl溶液中的溶解度很小,先通入NH
3
使食盐水呈碱性,能够吸收大量CO
2
气体,产生较高浓度的HCO
3
,才能析出NaHCO
3
晶体 (4)防倒吸
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B.生石灰 c.6 mol·L 盐酸 d.稀盐酸
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