(新課改省份專用)2022年高考化學一輪復(fù)習 第三章 第一節(jié) 鈉及其化合物學案(含解析)
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1、(新課改省份專用)2022年高考化學一輪復(fù)習 第三章 第一節(jié) 鈉及其化合物學案(含解析) 考點(一) 鈉及其氧化物 【點多面廣精細研】 1.鈉的性質(zhì)與應(yīng)用 (1)物理性質(zhì) 顏色狀態(tài) 密度 硬度 熔點 銀白色固體 比水小,比煤油大 較小 較低,低于100 ℃ (2)化學性質(zhì) 鈉在化學反應(yīng)中易失去最外層的一個電子,表現(xiàn)還原性。 ①與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2)的反應(yīng) O2 常溫:4Na+O2===2Na2O(白色固體) 加熱:2Na+O2Na2O2(淡黃色固體) Cl2 2Na+Cl22NaCl ②與水的反應(yīng) 2Na+2H2O===2NaO
2、H+H2↑。 鈉與水(含酚酞)反應(yīng)的實驗現(xiàn)象分析: ③與酸的反應(yīng) 2Na+2H+===2Na++H2↑。 [注意] Na先與酸反應(yīng),再與水反應(yīng)——先酸后水。 ④與鹽溶液的反應(yīng) 與鹽溶液反應(yīng)時先與水反應(yīng),生成的堿與鹽可能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如與CuSO4溶液反應(yīng): 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑, 2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。 總反應(yīng)為2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。 ⑤與羥基化合物的反應(yīng) 2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑。 (3)工業(yè)制備 2NaCl(熔融)2Na+C
3、l2↑。 (4)保存 鈉易與空氣中的O2、H2O反應(yīng),且鈉的密度比煤油的密度大,不與煤油反應(yīng),故通常將鈉保存在煤油中。 (5)鈉的用途 ①制鈉鉀合金,用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。 ②作還原劑來制取活潑金屬。 如4Na+TiCl44NaCl+Ti。 ③制作高壓鈉燈。 2.鈉的氧化物——氧化鈉與過氧化鈉 (1)氧化鈉、過氧化鈉的性質(zhì)比較 物質(zhì) 氧化鈉(Na2O) 過氧化鈉(Na2O2) 顏色狀態(tài) 白色固體 淡黃色固體 類別 堿性氧化物 過氧化物 氧元素 化合價 -2 -1 化學鍵類型 只有離子鍵 有離子鍵和共價鍵 電子式 組成結(jié)構(gòu) 由Na
4、+與O2-構(gòu)成,= 由Na+與O構(gòu)成,= 與水反應(yīng) Na2O+H2O===2NaOH 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 與CO2反應(yīng) Na2O+CO2===Na2CO3 2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 與鹽酸反應(yīng) Na2O+2HCl===2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑ 主要用途 可制燒堿 漂白劑、消毒劑、供氧劑 保存 密封 密封、遠離易燃物 (2)Na2O2的強氧化性與還原性 從元素化合價角度分析Na2O2的性質(zhì): ①Na2O2的強氧化性 試劑 現(xiàn)象 反應(yīng)原理并解釋
5、SO2氣體 — Na2O2+SO2===Na2SO4 FeCl2溶液 有紅褐色沉淀生成 4Na2O2+4FeCl2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8NaCl Na2SO3溶液 — Na2O2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2NaOH 氫硫酸 溶液變渾濁 Na2O2+H2S===S↓+2NaOH 酚酞溶液 溶液先變紅后褪色 與水反應(yīng)生成NaOH,Na2O2的強氧化性使之褪色 品紅溶液 溶液紅色褪去 Na2O2的強氧化性使之褪色 ②遇KMnO4等強氧化劑時,表現(xiàn)出還原性,氧化產(chǎn)物為。 ③遇CO2、H2O、H+時則會發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。
6、 [小題練微點] 判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)在氧氣中加熱時,金屬鈉劇烈燃燒,生成淡黃色的固體Na2O2( ) (2)金屬鈉在石棉網(wǎng)上加熱時,先熔化成銀白色小球,然后劇烈燃燒,產(chǎn)生黃色火焰( ) (3)金屬鈉著火時,可用泡沫滅火器或干燥的沙土滅火( ) (4)鈉表面自然形成的氧化層能夠保護內(nèi)層金屬不被空氣氧化( ) (5)金屬鈉具有強還原性,可與TiCl4溶液反應(yīng)制取金屬Ti( ) (6)實驗完畢后剩余的金屬鈉不能隨意丟棄,應(yīng)放回原試劑瓶( ) (7)1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4NA( ) (8)H2O2和N
7、a2O2都屬于過氧化物,含有的化學鍵完全相同( ) (9)Na2O2在與CO2的反應(yīng)中既是氧化劑,又是還原劑( ) (10)將足量過氧化鈉投入紫色石蕊溶液中,溶液先變藍色后褪色,同時有氣泡產(chǎn)生( ) 答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)√ [學霸微提醒] (1)金屬Na在空氣中長期放置,最終會生成Na2CO3粉末,發(fā)生的反應(yīng)為Na→Na2O→NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3。 (2)Na2O2常溫下為淡黃色固體,其他同顏色的物質(zhì)有單質(zhì)硫(黃色)、AgBr(淺黃色)、AgI(黃色)。
8、 1.金屬鈉分別與下列溶液反應(yīng)時,既有沉淀析出,又有氣體逸出的是( ) A.BaCl2溶液 B.K2SO4溶液 C.Ca(HCO3)2溶液 D.NH4NO3溶液 解析:選C 因為是溶液中的反應(yīng),所以都有H2產(chǎn)生,NH4NO3溶液還產(chǎn)生NH3,Ca(HCO3)2溶液還產(chǎn)生CaCO3沉淀。 2.(2019·崇明模擬)少量金屬鈉投入下列試劑中,反應(yīng)最緩慢的是__________,既有氣體又有沉淀的是__________。 A.NaHCO3溶液反應(yīng) B.飽和氯化銨溶液 C.0.1 mol·L-1 NaOH溶液 D.
9、無水乙醇 解析:A項,少量金屬鈉投入NaHCO3溶液中,反應(yīng)為2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,NaOH+NaHCO3===Na2CO3+H2O;B項,金屬鈉投入飽和氯化銨溶液中,反應(yīng)為2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,反應(yīng)消耗水,飽和氯化銨溶液析出氯化銨固體,可能釋放出氨氣;C項,少量金屬鈉投入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,反應(yīng)為2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;D項,少量金屬鈉投入無水乙醇中,反應(yīng)為2Na+2C2H5OH===2C2H5ONa+H2↑;鈉為活潑金屬,鈉與水溶液的反應(yīng),實質(zhì)都是與H+的反應(yīng),乙醇為非電解質(zhì),不電離,與鈉反應(yīng)最緩慢。 答案:
10、D B [方法規(guī)律] 鈉與鹽溶液反應(yīng)的原理分析 (1)與NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反應(yīng):實質(zhì)是與水反應(yīng)。 (2)與CuSO4溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與CuSO4反應(yīng),2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓。 (3)與鋁鹽溶液反應(yīng):要考慮鈉與鋁鹽的量的問題,因為過量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3,OH-+Al(OH)3===AlO+2H2O。 (4)與NaHCO3溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與NaHCO3反應(yīng),OH-+HCO===H2O+CO。 (5)與NH4Cl溶液反應(yīng):鈉先與水反應(yīng),生成的NaOH再與NH4Cl反應(yīng),OH-+NH=
11、== NH3·H2O。 3.下列說法錯誤的是( ) A.(2017·江蘇高考)Na2O2吸收CO2產(chǎn)生O2,可用作呼吸面具供氧劑 B.(2015·全國卷Ⅰ)過氧化鈉與水反應(yīng)時,生成0.1 mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA C.(2014·全國卷Ⅱ)CO2通過Na2O2粉末后固體質(zhì)量增重 D.(2015·四川高考)標準狀況下,5.6 L CO2與足量Na2O2反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA 解析:選D A項,Na2O2與CO2反應(yīng)產(chǎn)生O2,可用作呼吸面具供氧劑,正確;B項,過氧化鈉與水反應(yīng)的化學方程式為2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移情況得關(guān)系
12、式O2~2e-,可知生成0.1 mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA,正確;C項,2Na2O2+2CO2 ===2Na2CO3+O2,2 mol CO2 生成1 mol O2,所以粉末固體質(zhì)量增重,正確;D項,CO2與Na2O2發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,每有2 mol CO2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子,標準狀況下,5.6 L CO2的物質(zhì)的量為0.25 mol,反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.25NA,錯誤。 4.過氧化鈉可作為氧氣的來源。常溫常壓下二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)后,若固體質(zhì)量增加了28 g,反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的物理量正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù))
13、( ) 選項 二氧化碳 碳酸鈉 轉(zhuǎn)移的電子 A 1 mol 2NA B 22.4 L 1 mol C 106 g 1 mol D 106 g 2NA 解析:選C +2CO2===2Na2CO3+O2 Δm 轉(zhuǎn)移電子 2 mol 2 mol 56 g 2 mol 1 mol 1 mol 28 g 1 mol 由上述關(guān)系可得出C項正確;B項未指明標準狀況,錯誤。 [方法規(guī)律] 1.掌握Na2O2的強氧化性的兩個角度 (1)從結(jié)構(gòu)角度 Na2O2的結(jié)構(gòu)中含有過氧鏈(—O—O—),含有過氧鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有
14、較強的氧化性,以此類推,如H2O2、H2SO5(過一硫酸,相當于H2O2中的一個H被—SO3H取代)、Na2S2O8(過二硫酸鈉)中都有過氧鏈結(jié)構(gòu),都是很強的氧化劑。 (2)從化合價的角度 Na2O2中的氧元素為-1價,有很強的氧化性,能氧化一些常見的還原劑,如SO2、Fe2+ 、SO、HSO、H2S、S2-、I-。同時-1價的O也有還原性,如遇到強氧化劑KMnO4也可以被氧化成O2。 2.Na2O2與H2O、CO2反應(yīng)計算的三個關(guān)系 電子轉(zhuǎn)移關(guān)系 當Na2O2與CO2、H2O反應(yīng)時,物質(zhì)的量關(guān)系為2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2) 氣體體積變
15、化 關(guān)系 若CO2、水蒸氣(或兩混合氣體)通過足量Na2O2,氣體體積的減少量是原氣體體積的,等于生成氧氣的量,ΔV=V(O2)=V(原氣體) 固體質(zhì)量變化 關(guān)系 CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應(yīng)時,固體相當于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”,所以固體增加的質(zhì)量Δm=28 g·mol-1×n(CO2)、Δm=2 g·mol-1×n(H2O) 1.(2019·商丘模擬)在蒸發(fā)皿中放一小塊鈉,加熱至熔化時,用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸,瞬間產(chǎn)生耀眼的火花,同時有紅色物質(zhì)生成。據(jù)此判斷下列說法中不正確的是( ) A.上述反應(yīng)是置換
16、反應(yīng) B.上述反應(yīng)是放熱反應(yīng) C.上述反應(yīng)中無水CuSO4表現(xiàn)了還原性 D.加熱且無水條件下,Na可以與CuSO4反應(yīng)并生成Cu 解析:選C 實驗現(xiàn)象說明熔融的鈉將CuSO4中的銅置換出來并且放出熱量,屬于置換反應(yīng),鈉作還原劑,CuSO4作氧化劑。 2.下列有關(guān)Na2O2的說法不正確的是( ) A.向包有Na2O2粉末的脫脂棉上滴加幾滴水,脫脂棉劇烈燃燒起來,說明Na2O2與H2O反應(yīng)放熱且有氧氣生成 B.Na2O2與CO2反應(yīng)時有單質(zhì)O2生成,該反應(yīng)屬于置換反應(yīng) C.Na2O2在空氣中久置變白,涉及的氧化還原反應(yīng)中,Na2O2 D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液
17、中,會產(chǎn)生氣體和渾濁 點撥:既是氧化劑又是還原劑,說明物質(zhì)發(fā)生了歧化反應(yīng),類似的反應(yīng)有S+NaOH(濃)、Cl2+NaOH、Na2O2+H2O等?! ? 解析:選B A項,燃燒說明脫脂棉的溫度達到著火點且有助燃物質(zhì)氧氣生成,正確;B項,反應(yīng)物中沒有單質(zhì)參加反應(yīng),不符合置換反應(yīng)的定義,錯誤;C項,Na2O2與CO2、H2O的反應(yīng)都是Na2O2自身的氧化還原反應(yīng),正確;D項,Na2O2先和水反應(yīng)生成O2和NaOH,NaOH再與Ca(HCO3)2 反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3沉淀,正確。 3.200 ℃時,11.6 g CO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2充分反應(yīng)后 ,則原混合氣體的總物質(zhì)
18、的量是( ) A.0.125 mol B.0.25 mol C.0.5 mol D.1 mol 點撥:CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應(yīng)時,固體相當于吸收了CO2中的“CO”、水蒸氣中的“H2”?! ? 解析:選C 根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,生成O2的質(zhì)量為11.6 g-3.6 g=8 g,n(O2)==0.25 mol,根據(jù)Na2O2與H2O(g)、CO2反應(yīng)的物質(zhì)的量的關(guān)系可知,CO2和 H2O(g)的物質(zhì)的量之和為0.25 mol×2=0.5 mol。 4.某同學探究鈉的性質(zhì)時,將等量的金屬鈉分別投入下列溶液中,請你幫他
19、完成實驗報告: 序號 溶液 現(xiàn)象 解釋及離子方程式 ① 飽和NaCl溶液 ② 飽和石灰水 ③ CuSO4溶液 ④ FeCl3溶液 歸納:鈉與鹽溶液反應(yīng)的現(xiàn)象:浮、熔、游、響。消耗的水會使飽和鹽溶液中的鹽晶體析出;生成的NaOH再與溶液中的溶質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生現(xiàn)象?! ? 答案:①溶液中出現(xiàn)渾濁 Na與H2O反應(yīng)使水量減少,2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ ②溶液中出現(xiàn)渾濁 Na與H2O反應(yīng)放熱,Ca(OH)2溶解度隨溫度升高而減小,且Na與H2O反應(yīng)使水量減少,2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑,產(chǎn)生的O
20、H-促進Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)溶解平衡逆向移動 ③溶液中出現(xiàn)藍色沉淀 2Na+2H2O+Cu2+===Cu(OH)2↓+2Na++H2↑ ④溶液中出現(xiàn)紅褐色沉淀 6Na+6H2O+2Fe3+===2Fe(OH)3↓+6Na++3H2↑ 考點(二) 氫氧化鈉、鈉的碳酸鹽 【點多面廣精細研】 1.氫氧化鈉 (1)物理性質(zhì) NaOH的俗名為燒堿、火堿或苛性鈉;它是一種白色固體,易溶于水并放出大量的熱,有吸水性;吸收空氣中的水分而潮解;有很強的腐蝕性。 (2)化學性質(zhì) ①具有堿的通性。 ②其他反應(yīng) 與金屬鋁反應(yīng): 2
21、Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑。 與非金屬單質(zhì)(Cl2)反應(yīng): Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。 酯類(CH3COOC2H5)水解: CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH。 (3)NaOH的制取 ①土法制堿:Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH。 ②現(xiàn)代工業(yè)制堿: 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 2.碳酸鈉和碳酸氫鈉 (1)Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較 Na2CO3 NaHCO3 俗名 純堿、蘇打 小蘇打 顏色狀態(tài) 白色粉末 白色晶體 溶解性
22、 易溶于水 易溶于水(溶解度比Na2CO3小) 水解(離子方程 式,下同) CO+H2OHCO+OH- HCO+H2OH2CO3+OH- 與鹽酸反應(yīng) CO+2H+===CO2↑+H2O HCO+H+===H2O+CO2↑ 與NaOH反應(yīng) 不反應(yīng) HCO+OH-===CO+H2O 與足量Ca(OH)2 反應(yīng) Ca2++CO===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O 與BaCl2反應(yīng) CO+Ba2+===BaCO3↓ 不反應(yīng) 與CO2反應(yīng) CO+CO2+H2O=== 2HCO 不反應(yīng) 熱穩(wěn)定性 較穩(wěn)定 2NaH
23、CO3Na2CO3+CO2↑+H2O 相互轉(zhuǎn)化 (2)Na2CO3、NaHCO3的用途 ①Na2CO3是一種非常重要的化工原料,在玻璃、肥皂、合成洗滌劑、造紙、紡織、石油、冶金、食品等工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 ②NaHCO3是焙制糕點所用的發(fā)酵粉的主要成分之一;在醫(yī)療上,它是治療胃酸過多的一種藥劑。 [小題練微點] 判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)在酒精燈加熱條件下,Na2CO3、NaHCO3固體都會分解( ) (2)向Na2CO3飽和溶液中通入足量CO2,會有NaHCO3晶體析出( ) (3)蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一( )
24、
(4)用酚酞溶液可鑒別飽和食鹽水和飽和Na2CO3溶液( )
(5)相同溫度下溶解度:小蘇打<蘇打,熱穩(wěn)定性:Na2CO3>NaHCO3( )
(6)Na2CO3溶液(雜質(zhì)NaHCO3),選用適量的NaOH溶液( )
(7)NaHCO3溶液(雜質(zhì)Na2CO3),應(yīng)通入過量的CO2氣體( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√
[學霸微提醒]
碳酸鹽、碳酸氫鹽的區(qū)別
(1)溶解性:一般地,碳酸鹽小于碳酸氫鹽,如CaCO3 25、鹽一般受熱不分解,Na2CO3受熱不分解,但(NH4)2CO3受熱分解。②碳酸氫鹽不穩(wěn)定,受熱分解,NaHCO3、Ca(HCO3)2受熱都分解。
1.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)(2018·全國卷Ⅱ)碳酸鈉可用于去除餐具的油污( )
(2)(2018·江蘇高考)物質(zhì)性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系:NaHCO3受熱易分解,可用于制胃酸中和劑( )
(3)(2018·江蘇高考)NaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq) ( )
(4)(2018·天津高考)溶解度:Na2CO3 26、體中的Na2CO3:將固體加熱到恒重( )
(6)(2015·全國卷Ⅱ)將稀鹽酸滴入碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液中,立即產(chǎn)生氣泡( )
(7)(2014·全國卷Ⅰ)用熱的燒堿溶液洗去油污,是因為Na2CO3可直接與油污反應(yīng)( )
(8)(2014·全國卷Ⅱ)用熱堿水清除炊具上殘留的油污,沒有發(fā)生化學反應(yīng)( )
(9)(2014·全國卷Ⅱ)碳酸氫鈉受熱分解實驗如圖所示( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)×
2.(2019·雁峰區(qū)一模)下列有關(guān)Na2CO3和NaHCO3的比較中不正確的是( )
A.熱穩(wěn)定 27、性:Na2CO3>NaHCO3
B.相同溫度下,0.1 mol·L-1鹽溶液的pH值:Na2CO3>NaHCO3
C.等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng)放出氣體的量:Na2CO3<NaHCO3
D.相同溫度下,0.1 mol·L-1鹽溶液分別與0.1 mol·L-1 HCl溶液反應(yīng)的劇烈程度:Na2CO3>NaHCO3
解析:選D NaHCO3受熱易分解,不穩(wěn)定,則熱穩(wěn)定性為Na2CO3>NaHCO3,故A正確;Na2CO3水解程度比NaHCO3大,物質(zhì)的量濃度相同時,Na2CO3溶液堿性較大,故B正確;設(shè)質(zhì)量都是106 g,則Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別 28、為1 mol、 mol,Na2CO3~CO2,NaHCO3~CO2,產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量分別為1 mol、 mol,即放出CO2的質(zhì)量:Na2CO3<NaHCO3,故C正確;分別滴加HCl溶液,反應(yīng)離子方程式分別為CO+2H+===CO2↑+H2O、HCO+H+===H2O+CO2↑,相同條件下NaHCO3比Na2CO3反應(yīng)放出氣體劇烈,故D錯誤。
1.從“弱”字入手理解Na2CO3、NaHCO3的幾個性質(zhì)
(1)二者的水溶液都顯堿性,是因為弱酸根CO和HCO的水解。Na2CO3溶液的堿性更強,是因為弱酸根CO的水解程度更大。
(2)與同濃度的鹽酸反應(yīng),NaHCO3反應(yīng)更劇烈,是因 29、為CO和HCO與酸反應(yīng)生成CO2,HCO只需要結(jié)合一個H+,而CO需要結(jié)合2個H+。
(3)向Na2CO3溶液中逐滴加入稀鹽酸,邊滴加邊振蕩,無氣泡產(chǎn)生,是因為H+首先和CO反應(yīng)生成HCO。
(4)向Na2CO3溶液中通入CO2氣體,生成NaHCO3,可以理解為弱酸碳酸電離出的H+結(jié)合了CO生成了HCO。
2.Na2CO3、NaHCO3的鑒別與除雜
(1)Na2CO3、NaHCO3的鑒別方法
(2)Na2CO3、NaHCO3的除雜方法
依據(jù)二者性質(zhì)的差異確定除雜方法(后者為雜質(zhì))
序號
混合物
除雜方法
①
Na2CO3(s)、NaHCO3
加熱法
②
NaHC 30、O3(aq)、Na2CO3
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)、NaHCO3
加入適量NaOH溶液
3.(2016·江蘇高考)根據(jù)侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實驗,經(jīng)過制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個步驟。下列圖示裝置和原理能達到實驗?zāi)康牡氖? )
解析:選C A項,制取NH3應(yīng)用Ca(OH)2和NH4Cl固體加熱,不正確;B項,CO2氣體應(yīng)長管進、短管出,不正確;C項,析出的NaHCO3晶體用過濾的方法分離,正確;D項,NaHCO3應(yīng)低溫烘干,不能直接加熱,易發(fā)生反應(yīng)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,不正確。
4. 31、工業(yè)上以粗鹽(含Ca2+、Mg2+、SO等雜質(zhì))為主要原料,采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)純堿和化肥NH4Cl,實驗室模擬工藝流程如圖甲所示。下列說法正確的是( )
A.飽和食鹽水中先通入的氣體為CO2
B.流程圖中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒
C.如圖乙所示裝置可以比較Na2CO3和NaHCO3晶體的熱穩(wěn)定性
D.除去粗鹽溶液中的雜質(zhì)可依次加入過量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液,過濾后再加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH
解析:選B A項,CO2在水中溶解度較小,NH3溶解度較大,故應(yīng)先通入NH3,使溶液為堿性溶液,再通入CO2,可以達到實驗?zāi)康模e誤;B項,從溶液中得到固體, 32、需要加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作,因此流程圖中的“系列操作”中一定需要玻璃棒攪拌、引流等,正確;C項,Na2CO3加熱不易分解,NaHCO3晶體加熱容易分解,故小試管中盛放NaHCO3,大試管中盛放Na2CO3,錯誤;D項,除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO及泥沙,可以加過量BaCl2除去SO,然后加NaOH除去Mg2+,用Na2CO3除去Ca2+和過量的Ba2+,鹽酸要放在最后,除去過量的NaOH和Na2CO3,錯誤。
[歸納拓展] 侯氏制堿法
(1)原料
食鹽、氨氣、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣,其反應(yīng)為C+H2O(g) CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2 33、。
(2)工藝流程
(3)反應(yīng)原理
①產(chǎn)生NaHCO3的反應(yīng):
NH3+NaCl+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。
②產(chǎn)生Na2CO3的反應(yīng):
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(4)循環(huán)使用的物質(zhì):CO2、飽和食鹽水。
5.將0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質(zhì)的量的關(guān)系的是( )
解析:選C 向NaOH與Na2CO3的混合溶液中滴加鹽酸,鹽酸首先與NaOH反應(yīng),然后與Na2CO3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaHCO3: 34、CO+H+===HCO,之后與HCO反應(yīng)生成CO2,因n(OH-)=n(CO)=0.01 mol,故加入0.02 mol HCl后開始有氣體生成。結(jié)合各物質(zhì)的量分析圖像可知,選項C符合題意。
6.分別取等物質(zhì)的量濃度的氫氧化鈉溶液各100 mL,再通入一定量的CO2,隨后分別各取20 mL溶液,向其中逐滴滴入0.2 mol·L-1的鹽酸,在標準狀況下產(chǎn)生CO2的體積(y軸)與所加入鹽酸的體積(x軸)的關(guān)系如圖(分A、B兩種情況):
(1)在A情況下,溶質(zhì)是__________________(填化學式),其物質(zhì)的量之比為________。
(2)在B情況下,溶質(zhì)是__________ 35、________(填化學式),其物質(zhì)的量之比為________。
(3)原氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為____________________________________。
解析:(1)CO2與NaOH溶液反應(yīng)后,其溶質(zhì)可能為NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3;A中,x=100時開始生成CO2,x=150時反應(yīng)完全,溶質(zhì)為Na2CO3與NaOH,且n(Na2CO3)∶n(NaOH)=1∶1。
(2)B圖像中,開始無CO2生成,含有Na2CO3,至無氣體放出時消耗鹽酸150 mL-50 mL=100 mL,是50 mL的2倍,則含有NaHCO 36、3,n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=1∶1。
(3)當加入150 mL鹽酸時,恰好完全反應(yīng),此時溶液中溶質(zhì)為NaCl。據(jù)物料守恒有n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2 mol·L-1×0.15 L=0.03 mol,所以c(NaOH)==1.5 mol·L-1。
答案:(1)NaOH、Na2CO3 1∶1
(2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1 (3)1.5 mol·L-1
Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物與鹽酸反應(yīng)的4類圖像
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸
消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示)。
圖像特點
37、Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等
反應(yīng)原理
Oa段離子方程式:CO+H+===HCO;
ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸
消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示)。
圖像特點
從O點開始即產(chǎn)生CO2氣體
反應(yīng)原理
離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸
消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示,設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為m∶n=1∶1,其他比例時的圖像略)。
圖像特點
Oa段消耗鹽酸的體積小于ab段消耗 38、鹽酸的體積
反應(yīng)原理
Oa段離子方程式:CO+H+===HCO;
ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
(4)向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸
消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系(如圖所示,設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比x∶y=1∶1,其他比例時的圖像略)。
圖像
特點
Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積
反應(yīng)
原理
Oa段離子方程式:H++OH-===H2O,CO+H+===HCO;
ab段離子方程式:HCO+H+===H2O+CO2↑
1.(2019·衡陽模擬)我國醫(yī)學家通過研究發(fā)現(xiàn)小蘇打可去除腫瘤內(nèi) 39、的氫離子,從而快速有效地殺死處于葡萄糖饑餓或缺乏狀態(tài)的腫瘤細胞,為治療原發(fā)性肝癌開辟了新路徑。下列有關(guān)小蘇打的說法錯誤的是( )
A.可用于制備蘇打
B.可用于制作糕點
C.與H+作用易產(chǎn)生CO2
D.可用飽和食鹽水與CO2反應(yīng)制得
解析:選D NaHCO3俗稱小蘇打,Na2CO3俗稱蘇打,NaHCO3受熱分解生成Na2CO3,則可用于制備蘇打,故A正確;NaHCO3能與H+反應(yīng)生成CO2,用于制發(fā)酵粉,可用于制作糕點,故B、C正確;飽和食鹽水與CO2不反應(yīng),所以不能用飽和食鹽水與CO2反應(yīng)制得小蘇打,故D錯誤。
2.關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的下列說法中正確的是( ) 40、
A.CaCl2溶液和二者的溶液都能反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀
B.石灰水能和NaHCO3溶液反應(yīng),不與Na2CO3溶液反應(yīng)
C. 與足量的鹽酸反應(yīng),Na2CO3產(chǎn)生氣體的體積大
D.等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3與足量的鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量相同
抓關(guān)鍵:“等質(zhì)量”說明Na2CO3的物質(zhì)的量小于NaHCO3,則與足量鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體的物質(zhì)的量:n(Na2CO3) 41、)2+Na2CO3
===CaCO3↓+2NaOH、2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O(NaHCO3足量),故B錯誤;根據(jù)反應(yīng)的方程式Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O可知,106 g Na2CO3完全反應(yīng)生成1 mol CO2,84 g NaHCO3完全反應(yīng)生成1 mol CO2,所以等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應(yīng),在相同條件下
NaHCO3產(chǎn)生的CO2體積大,故C錯誤;由方程式Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl= 42、==NaCl+CO2↑+H2O可知,等物質(zhì)的量的兩種鹽與足量鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量相同,故D正確。
3.向體積均為10 mL且物質(zhì)的量濃度相同的兩份NaOH溶液中分別通入一定量的CO2得
到溶液甲和乙。向甲、乙兩溶液中分別滴加0.1 mol·L-1鹽酸。此時反應(yīng)生成CO2體積(標準狀況)與所加鹽酸體積間的關(guān)系如圖所示。則下列敘述中正確的是( )
A.原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.5 mol·L-1
B.當0 43、后產(chǎn)生CO2體積的最大值為112 mL(標準狀況)
掌握圖像題的解題技巧
①圖像題往往涉及按不同產(chǎn)物產(chǎn)生不同情況,即橫軸的物質(zhì)開始時不足,逐漸加入會出現(xiàn)過量。
②注意圖像中“拐點”,“拐點”表示一個反應(yīng)剛剛結(jié)束,另一個反應(yīng)剛剛開始。
③曲線的變化趨勢表示物質(zhì)的反應(yīng)順序,如:OH-、CO、HCOCO、HCOHCOCO2↑+H2O。
④解題時將曲線的變化趨勢轉(zhuǎn)化成反應(yīng),即書寫反應(yīng)方程式,代入數(shù)值計算。
解析:選A 加入50 mL鹽酸時,恰好反應(yīng)生成NaCl,根據(jù)物料守恒可知,n(HCl)=
n(NaOH),所以c(NaOH)==0.5 mol·L-1,A項正確;根據(jù)圖 44、像可知,甲溶液中含有的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3,所以當0 45、化學方程式為NH3+CO2+H2O===NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。利用上述反應(yīng)原理,設(shè)計如圖所示裝置,制取碳酸氫鈉晶體,B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液,C燒杯中盛有冰水,D中裝有蘸稀硫酸的脫脂棉,圖中夾持裝置已略去。制取碳酸氫鈉晶體可供選用的藥品有:a.石灰石 b.生石灰 c.6 mol·L-1 鹽酸 d.稀鹽酸 e.濃氨水 f.飽和氯化鈉溶液
(1)A中制備氣體時,所需藥品是____________(填字母)。
(2)B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液,其作用是_______________________ 46、____________。
(3)在實驗過程中,向C中依次通入足量的NH3、CO2(氨堿法),而不先通CO2再通NH3的原因______________________________________________________________________。
(4)E裝置向C中通氣的導(dǎo)管不能插入液面下的原因是___________________________。
牢記侯氏制堿法工作原理
向飽和NaCl溶液中先通入足量NH3,再通入足量CO2,析出晶體:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,該反應(yīng)利用了物質(zhì)溶解度差異來制備NaHCO3?! ? 47、
解析:(1)制取CO2是用石灰石和鹽酸在燒瓶中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的,由于CO2在水中溶解度不大,所以導(dǎo)氣管要伸入到液面以下,而制取氨氣是將濃氨水滴入到盛有生石灰的燒瓶中反應(yīng)制取的,氨氣在水中非常容易溶解,所以導(dǎo)氣管要在液面以上,根據(jù)在C中導(dǎo)氣管的長短可知:在A中制備CO2氣體,所需藥品是ac。(2)用鹽酸制取CO2氣體時,由于鹽酸有揮發(fā)性,所以其中含有雜質(zhì)HCl,在B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液,其作用就是除去CO2中的雜質(zhì)HCl。(3)CO2在水中的溶解度小,產(chǎn)生的HCO的濃度也就小,不容易形成NaHCO3的飽和溶液,所以難形成沉淀,因此在實驗過程中,向C中先通入NH3使溶液呈堿性,能吸收大量CO2氣體產(chǎn)生較高濃度的HCO,才能析出NaHCO3晶體。(4)E裝置向C中通氣的導(dǎo)管不能插入液面下是為了防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生。
答案:(1)ac (2)除去CO2中的HCl
(3)由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小,先通入NH3使食鹽水呈堿性,能夠吸收大量CO2氣體,產(chǎn)生較高濃度的HCO,才能析出NaHCO3晶體 (4)防倒吸
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