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第三单元　金属及其重要化合物
第1讲　钠及其化合物
复习目标
1．了解钠及其重要化合物的主要性质及应用。
2．了解钠及其重要化合物的制备方法。
3．了解钠及其重要化合物的相互转化。
考点一　钠及其氧化物
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．钠的物理性质
金属钠是一种银白色、有金属光泽的固体，质地柔软，是热和电的良导体；钠的密度比水的小，比煤油的大，熔点低。
2．钠的化学性质
从钠原子的原子结构可知钠具有很强的还原性：
(1)钠与非金属单质(如O2、S、Cl2等)反应
O2：4Na＋O2===2Na2O(常温)
2Na＋O2Na2O2(加热)
S：2Na＋S===Na2S(研磨爆炸)
Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(2)钠与水反应
①化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
操作 现象 原理或解释
向一个盛有适量蒸馏水的小烧杯中滴加几滴酚酞试液，然后把一小块金属钠投入小烧杯中 钠浮在水面上 钠的密度比水小
钠熔成银白色小球 反应放热，钠的熔点较低
钠小球在水面上迅速到处游动 钠与水反应剧烈，反应产生的气体推动小球游动
与水反应伴有“嘶嘶”的响声
溶液变红 有碱性物质生成
(3)钠与盐酸、稀硫酸反应
离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)钠与某些盐溶液反应：一般考虑钠先与水反应，生成的NaOH再与该盐发生复分解反应。
如：
与CuSO4溶液反应：2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。与FeCl3溶液反应：6Na＋6H2O＋2FeCl3===2Fe(OH)3↓＋6NaCl＋3H2↑。
(5)与含羟基或羧基的有机物发生置换反应
①与乙醇反应：2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑。
②与丙酸反应：2CH3CH2COOH＋2Na―→2CH3CH2COONa＋H2↑。
3．钠的制取、保存和用途
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
(3)用途：钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂；用于制供氧剂Na2O2；用作电光源，制作高压钠灯；冶炼某些金属——金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
4．氧化钠、过氧化钠的比较
名称细目 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
电子式
色、态 白色固体 淡黄色固体
氧元素化合价 －2 －1
物质类别 碱性氧化物 过氧化物(不是碱性氧化物)
阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2
稳定性 较不稳定 较稳定
生成条件 通过钠的常温氧化生成 钠在加热或燃烧条件下与O2反应生成
与水反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O ===4NaOH＋O2↑
与CO2反应 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与SO2反应 Na2O＋SO2===Na2SO3 Na2O2＋SO2===Na2SO4
与盐酸反应 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途 — 强氧化剂、供氧剂、漂白剂
保存 密封保存
转化 2Na2O＋O22Na2O2
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)钠和金属的盐溶液反应，能置换出盐中的金属。
错因：钠先与盐溶液中的水反应生成NaOH和H2，NaOH再与盐发生复分解反应。
(2)把钠投入(NH4)2SO4溶液中只生成H2一种气体。
错因：钠与H2O反应生成的NaOH与(NH4)2SO4反应还有NH3生成。
(3)金属钠可以保存在四氯化碳中。
错因：金属钠的密度小于四氯化碳，不能保存在四氯化碳中，应保存在煤油或石蜡油中，以隔绝空气。
(4)Na2O2加入石蕊溶液中，溶液变蓝。
错因：Na2O2具有强氧化性，现象应为先变蓝后褪色。
(5)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量一定为1 mol。
错因：不一定，如Na2O2与SO2的反应转移电子的物质的量应为2__mol。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
一、钠的化学性质
1．钠与O2反应
(1)反应条件不同，钠与O2反应的产物不同。常温下，钠与O2反应生成Na2O；加热或点燃条件下，钠与O2反应生成Na2O2。
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等。
2．钠与溶液的反应
(1)在做钠与水反应的实验时，所取的金属钠颗粒不能太大，否则易发生危险；多余的钠应放回原试剂瓶；观察实验现象时眼睛不能离烧杯太近；酚酞不要加太多，以免影响实验现象。
(2)钠与水、酸、盐溶液反应的本质均是与H＋的反应，反应顺序是：有酸酸在前，无酸水为先。
(3)钠与盐的饱和溶液反应，由于溶剂H2O减少，盐溶液中可能有晶体析出。
3．金属钠长期露置在空气中会发生一系列变化，其现象如下：
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变稀白色块状固体白色粉末状物质
上述各步反应的化学方程式：
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O；
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。
二、Na2O2的氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质：
(1)Na2O2的强氧化性
试剂 现象 反应原理
SO2气体 — Na2O2＋SO2===Na2SO4
氢硫酸 溶液变浑浊 Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
酚酞溶液 产生气体，溶液先变红后褪色 与水反应生成O2和NaOH，使溶液变红，Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液 红色褪去 Na2O2的强氧化性使之褪色
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H＋时，H元素和C元素都处于最高价态，不能被氧化，Na2O2发生自身的氧化还原反应。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　钠的性质、保存及用途
1．下列有关钠的叙述正确的是(　　)
A．Na与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快
B．金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti
C．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
D．金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火
答案　C
2．下列叙述不正确的是(　　)
A．2.3 g Na与O2完全反应，生成3.2 g产物时失去电子的物质的量为0.1 mol
B．切开的金属Na暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗，发生的反应为2Na＋O2===Na2O2
C．Na与稀盐酸反应的离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
D．将少量Na投入FeCl3溶液中，既有沉淀生成又有气体放出
答案　B
角度二　氧化钠和过氧化钠
3．相同物质的量的Na2O2和Na2O的比较中，不正确的是(　　)
A．两种物质所含原子个数之比为4∶3
B．两种物质中阴、阳离子的物质的量之比分别为1∶1、1∶2
C．若两种物质与足量的水反应后所得溶液的体积相等，则所得溶液的物质的量浓度相等
D．两种物质与足量的CO2反应，消耗气体的质量比为1∶1
答案　B
4．在一密闭容器中有CO、H2、O2共28.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重10.6 g，则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
A．48.6% B．56.7%
C．62.8% D．68.3%
答案　C
解析　由反应2CO＋O22CO2、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，可得CO＋Na2O2===Na2CO3(实际上不能发生)，同理，由反应2H2＋O22H2O、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，可得Na2O2＋H2===2NaOH(实际上不能发生)，所以过氧化钠固体增加的质量实际等于其中CO、H2的质量，所以O2的质量是28.5 g－10.6 g＝17.9 g，则原混合气体中O2的质量分数w(O2)＝×100%≈62.8%。
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF"Na2O2与CO2、H2O的反应规律
反应先后关系 当CO2、水蒸气的混合气体与Na2O2反应时，可看成Na2O2先与CO2反应，再与H2O反应
电子转移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体积变化关系 CO2、水蒸气(或二者的混合气体)通过Na2O2时，气体体积的减少量是参加反应的气体体积的，等于生成氧气的量，即ΔV＝V(O2)＝V(反应)
固体质量变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量分别为28 g·mol－1×n(CO2)、2 g·mol－1×n(H2O)
考点二　碳酸钠、碳酸氢钠
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．碳酸钠与碳酸氢钠的物理性质及用途
名称细目 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱、苏打 小苏打
色、态 白色粉末(Na2CO3·10H2O为白色晶体) 白色晶体
溶解性 易溶于水 易溶于水，溶解度比Na2CO3小
用途 制洗涤剂、肥皂、玻璃等 灭火剂、发酵剂、治疗胃酸过多
2．碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(2)与酸(足量盐酸)反应(填离子方程式)
①Na2CO3：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。
②NaHCO3：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
(3)与碱[Ca(OH)2溶液]反应(填离子方程式)
①Na2CO3：CO＋Ca2＋===CaCO3↓。
②NaHCO3
NaHCO3少量：HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；
NaHCO3过量：2HCO＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
(4)与盐溶液(CaCl2溶液)反应(填离子方程式)
①Na2CO3：Ca2＋＋CO===CaCO3↓。
②NaHCO3：与CaCl2溶液不反应。
(5)相互转化
①Na2CO3→NaHCO3
向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。
②NaHCO3→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3；NaHCO3溶液与适量NaOH反应。
3．焰色试验
(1)焰色试验：很多金属或它们的化合物灼烧时都会使火焰呈现特征颜色。
(2)操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见金属元素的焰色
锂元素：紫红色；钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；Ca元素：砖红色；铜元素：绿色。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。
错因：在酒精灯加热条件下，NaHCO3会分解，Na2CO3不会分解。
(2)能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液。
错因：不能，二者与Ca(OH)2溶液反应的现象一样，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
(3)将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡。
错因：HCl先与NaOH反应，后与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，最后才与碳酸氢钠反应生成气体，不会立即产生气泡。
(4)除去CO2中的HCl气体，应选用饱和Na2CO3溶液。
错因：除去CO2中的HCl气体，应选用饱和NaHCO3溶液。
(5)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化。
错因：纯碱水解产生NaOH，油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸钠，发生化学变化。
(6)焰色试验是一种复杂的化学变化。
错因：焰色试验是物理变化。
(7)焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察。
错因：只有观察钾元素的焰色时需要透过蓝色钴玻璃。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
一、Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂
1．鉴别
(1)利用热稳定性不同
(2)相同条件下利用反应速率不同
(3)利用溶液的碱性不同
2．除杂
混合物(括号内为杂质) 除杂方法
Na2CO3(s)(NaHCO3) 加热法
NaHCO3(aq)(Na2CO3) 通入足量CO2
Na2CO3(aq)(NaHCO3) 滴加适量NaOH溶液
二、侯氏制碱法
1．工艺流程
2．反应原理：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
3．注意事项：不能先通入CO2达饱和后再通入NH3，因为CO2在水中的溶解度很小(1∶1)，即使再通入过量的NH3，所生成的NaHCO3、NH4Cl也很少，这样就无法制取NaHCO3。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用
1．下列关于Na2CO3和NaHCO3的性质的说法错误的是(　　)
A．相同温度时，在水中的溶解度：NaHCO3＜Na2CO3
B．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3
C．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3
D．相同温度时，等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3
答案　C
2．某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法中正确的是(　　)
A．实验前两溶液的pH相等
B．实验前两溶液中离子种类完全相同
C．加入CaCl2溶液后生成的沉淀一样多
D．加入CaCl2溶液后反应的离子方程式都是CO＋Ca2＋===CaCO3↓
答案　B
解析　CO的水解程度大于HCO，Na2CO3溶液的pH较大，A错误；实验前两溶液中都存在Na＋、CO、HCO、H＋、OH－，B正确；题图中左、右两支试管中发生反应的离子方程式分别为CO＋Ca2＋===CaCO3↓、Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，右边试管中HCO不足，生成的沉淀比左边试管中的沉淀少，故C、D均错误。
角度二　钠及其重要化合物之间的转化
3．下列各反应中，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是(　　)
A．Na和O2 B．NaOH和CO2
C．Na2CO3和HCl D．NaHCO3和NaOH
答案　D
4．将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体，冷却后有固体物质剩余，下列选项不正确的是(　　)
选项 剩余的固体物质
A 1 2 Na2CO3
B 1.5 2 Na2O2、Na2CO3
C 2 1 Na2O2、NaOH、Na2CO3
D 2 2 NaOH、Na2CO3
答案　B
解析　将Na2O2与NaHCO3混合加热，有关的反应方程式依次为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶2时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋4NaHCO34Na2CO3＋O2↑＋2H2O；当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶1时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋2NaHCO32Na2CO3＋O2↑＋2NaOH，即当n(Na2O2)∶n(NaHCO3)≤1∶2时，反应后剩余固体为Na2CO3；当1∶21∶1时，反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3，由此可以判断A、C、D正确，B错误。
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF"钠及其重要化合物之间的转化
角度三　焰色试验
5．下列对焰色试验操作注意事项的说法，正确的是(　　)
①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察　②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同，再蘸取被检验的物质　③每次实验后，要将铂丝用盐酸洗净　④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰　⑤没有铂丝时，也可以用光洁无锈的铁丝代替
A．仅有③不正确 B．仅有④不正确
C．仅有⑤不正确 D．全对
答案　D
6．为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，4名同学分别设计了4种不同的方法，其中不可行的是(　　)
A．分别配成1 mol·L－1的溶液，各取1 mL滴加1滴酚酞溶液，比较颜色深浅
B．分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀
C．分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无白色浑浊
D．分别配成溶液，用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰的颜色(必要时可透过蓝色钴玻璃)
答案　B
解析　K2CO3和NaHCO3均与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀，B不可行。
核心素养　证据推理与模型认知——碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应图像分析
[素养要求]　通过分析Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的本质与数量关系，运用数形结合思想分析Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应图像特点，建立认知模型，培养“证据推理与模型认知”的核心素养。
INCLUDEPICTURE"素养提升.TIF"
一、用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1．向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：CO转化为HCO，无气体产生；第二步：HCO与H＋反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示。
2．向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示。
3．向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。
4．向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。
二、依据图像特点判断溶液溶质成分的方法
若a＝0(即图像从原点开始) 溶液中的溶质为NaHCO3
若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同) 溶液中的溶质为Na2CO3
若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
若V(Oa)INCLUDEPICTURE"素养专练.TIF"
1．将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稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是(　　)
答案　C
2．向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1的稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是(　　)
A．在Oa段只发生中和反应
B．ab段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为3∶1
答案　C
3．向50 mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2(假设溶液体积不变)，随后取此溶液10 mL，将其稀释至100 mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1的盐酸，产生CO2气体的体积(标准状况下)与所加入的盐酸的体积关系如图，下列分析错误的是(　　)
A．OA段所发生反应的离子方程式：H＋＋OH－===H2O
B．NaOH在吸收CO2后，所得溶液的溶质为NaOH和Na2CO3，其物质的量浓度之比为1∶1
C．产生的CO2体积(标准状况下)为0.056 L
D．稀释前溶液中NaOH的物质的量浓度为0.25 mol·L－1
答案　A
解析　根据图像可知在AB段发生反应HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，产生HCO的反应是CO＋H＋===HCO，两个反应消耗的HCl的物质的量相等，由于产生气体体积达到最大消耗的盐酸是25 mL，则产生HCO的反应也消耗盐酸25 mL，因此在OA段发生的反应是H＋＋OH－===H2O、CO＋H＋===HCO，A错误。
4．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CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2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________________。
答案　(1)NaOH、Na2CO3　1∶1　
(2)Na2CO3、NaHCO3　1∶1　
(3)1.5 mol·L－1
解析　(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据元素质量守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为＝1.5 mol·L－1。
高考真题演练
1．(2022·江苏高考)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正确的是(　　)
A．Na2O2的电子式为
B．H2O的空间构型为直线形
C．H2O2中O元素的化合价为－1
D．NaOH仅含离子键
答案　C
2．下列有关钠及其化合物的说法正确的是(　　)
A．(2022·广东高考)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包是由于Na2CO3可与酸反应
B．(2022·浙江6月选考)高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明
C．(2022·浙江1月选考)鉴别食盐与亚硝酸钠：各取少量固体加水溶解，分别滴加含淀粉的KI溶液，振荡，观察溶液颜色变化，溶液变蓝色的为亚硝酸钠；溶液不变蓝的为食盐
D．(2022·湖北高考)钠的燃烧实验装置
答案　B
3．(2020·浙江高考)下列有关钠及其化合物的说法不正确的是(　　)
A．(8B)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强
B．(9A)高压钠灯可用于道路照明
C．(11B)做焰色反应前，铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色
D．(12A)Na2O在空气中加热可得固体Na2O2
答案　A
4．(2021·河北高考)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图：
回答下列问题：
(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是______________(按气流方向，用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或__________________________________________。
(2)B中使用雾化装置的优点是_______________________________________。
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为____________________________________。
(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液：
①对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重0.14 g，则固体NaHCO3的质量为________ g。
②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。
(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水Na2CO3保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果________(填标号)。
A．偏高 B．偏低 C．不变
答案　(1)aefbcgh　将玻璃塞上的凹槽对准漏斗上口颈部的小孔
(2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)
(3)NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓
(4)①0.84　②冷却结晶　过滤
(5)A
解析　(4)①对固体NaHCO3充分加热，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，将气体先通过足量浓硫酸，吸收水蒸气，再通过足量Na2O2，Na2O2与二氧化碳反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，根据方程式和差量法可知，每消耗44份质量的CO2，固体增加28份质量，则当固体增重0.14 g时，消耗的二氧化碳的质量为0.14 g×＝0.22 g，其物质的量为＝0.005 mol，根据关系式2NaHCO3～CO2可知，消耗的NaHCO3的物质的量为0.01 mol，所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g/mol＝0.84 g。
(5)称量前，若无水Na2CO3保存不当，吸收了一定量水分，称量得到的Na2CO3含量偏低，所配溶液浓度偏小，则用其标定盐酸浓度时，消耗的碳酸钠溶液的体积V(标)增大，根据c(测)＝可知，最终会使c(测)偏高。
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列关于钠的说法正确的是(　　)
A．钠的化学性质非常活泼，钠元素只能以化合态存在于自然界
B．钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生黄色的火焰，生成白色粉末
C．钠在反应4Na＋TiCl44NaCl＋Ti中作氧化剂
D．钠可以保存在CCl4中
答案　A
2．(2022·南京、盐城高三一模)下列钠及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A．Na有导电性，可用作快中子反应堆的热交换剂
B．Na2O2有强氧化性，可用于漂白
C．NaOH显碱性，可用作干燥剂
D．NaHCO3受热易分解，可用于治疗胃酸过多
答案　B
解析　钠具有熔点低、沸点高、导热性好等特点，故可用作快中子反应堆的热交换剂，A错误；NaOH具有吸水性，故可用作干燥剂，C错误；NaHCO3可以与胃酸(主要成分为HCl)反应，且碱性较弱，故可用于治疗胃酸过多，D错误。
3．(2022·江西省重点中学高三第一次联考)下列指定反应的离子方程式正确的是(　　)
A．Na2O2与HO反应：2Na2O2＋2HO===4Na＋＋4OH－＋18O2↑
B．CO2通入足量的NaClO溶液中：CO2＋2ClO－＋H2O===2HClO＋CO
C．用Na2SO3溶液吸收少量Cl2：3SO＋Cl2＋H2O===2HSO＋2Cl－＋SO
D．FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：S2－＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋
答案　C
解析　Na2O2与HO反应，氧气中的氧原子都来源于Na2O2，A错误；CO2和足量的NaClO溶液反应的离子方程式为CO2＋ClO－＋H2O===HClO＋HCO，B错误；FeCl3溶液和过量Na2S溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S↓，D错误。
4．把一小块金属钠放入下列溶液中，说法正确的是(　　)
A．放入稀CuSO4溶液中：有氢气放出，有紫红色铜析出
B．放入饱和NaOH溶液中：有氢气放出，恢复至室温后溶液的pH增大
C．放入NH4NO3溶液中：有无色无臭气体放出
D．放入MgCl2溶液中：有氢气放出，有白色沉淀生成
答案　D
5．(2022·赣州市高三期末考试)利用下列装置完成相关实验，其中不合理的是(　　)
A．图A是证明Na2O2与水反应放热
B．图B是证明Cl2能与烧碱溶液反应
C．图C是探究钠与Cl2反应
D．图D是除去Cl2中的少量HCl
答案　D
6．侯氏制碱法原理涉及反应NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，需经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3及干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置能达到实验目的的是(　　)
答案　C
7．(2022·百师联盟高三联考辽宁卷)已知2Na2O＋O22Na2O2，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)
A．等物质的量的Na2O与Na2O2中含有的离子总数均为3NA
B．每生成1 mol Na2O2，转移电子数为2NA
C．78 g Na2O2中含有的共用电子对的数目为2NA
D．O2作氧化剂，1 mol O2参与反应得到的电子数可能为2NA或4NA
答案　D
8．将100 mL 1 mol·L－1的NaHCO3溶液等分为两份，其中一份加入少许冰醋酸，另外一份加入少许Ba(OH)2固体，忽略溶液体积变化。两份溶液中c(CO)的变化分别是(　　)
A．减小、减小 B．增大、增大
C．减小、增大 D．增大、减小
答案　C
解析　加入少许冰醋酸发生反应HCO＋CH3COOH===CH3COO－＋CO2↑＋H2O，导致c(HCO)减少，电离平衡HCO??H＋＋CO向左移动，溶液中c(CO)减小；加入少许Ba(OH)2固体后，发生反应2HCO＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋BaCO3↓＋CO，溶液中c(CO)增大。
9．纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中都经常用得到。下列有关纯碱和小苏打的叙述不正确的是(　　)
A．侯氏制碱法中的“碱”是烧碱
B．厨房里的白醋可用于区分纯碱和小苏打
C．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深
D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多
答案　A
解析　侯氏制碱法中的“碱”是纯碱，A错误。
10．(2022·岳阳市高三教学质量监测)我国制碱工业先驱侯德榜发明了将制碱与制氨结合起来的联合制碱法，即“侯氏制碱法”。其主要生产工艺流程如图，下列说法中正确的是(　　)
A．粗盐水中主要含有Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，可以依次加入Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液及适量的盐酸等进行除杂、精制
B．该流程中可循环使用的物质有CO2和NH3
C．饱和食盐水中应该先通入CO2再通入NH3，操作a是过滤
D．母液中的溶质只有NH4Cl，可直接作氮肥
答案　B
11．某干燥粉末可能由Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的一种或几种组成。将该粉末与足量的盐酸反应后有气体X逸出，将X通过足量的NaOH溶液后体积缩小(同温、同压)，若将原混合粉末在空气中用酒精灯加热，也有气体放出，且剩余固体的质量大于原混合物的质量，下列判断正确的是(　　)
A．粉末中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3
B．粉末中一定不含有Na2CO3及NaCl
C．粉末中一定无Na2O及NaCl
D．无法肯定粉末里是否含有NaHCO3及NaCl
答案　A
解析　混合粉末中与盐酸反应产生气体的物质可能为Na2O2(生成O2)、Na2CO3或NaHCO3(生成CO2)；而将气体X通过NaOH溶液后体积缩小，而不是气体完全消失，说明X是由O2及CO2两种气体组成，原粉末中肯定含有Na2O2，Na2CO3和NaHCO3至少有一种一定存在；将原混合粉末在空气中加热，有气体放出，说明混合物中一定有NaHCO3，但NaHCO3受热分解会导致混合粉末的质量减少，而实际情况是剩余固体的质量增加了，原因是发生了反应2Na2O＋O22Na2O2。综上分析，混合物中一定有Na2O、Na2O2、NaHCO3，无法确定混合物中是否有Na2CO3及NaCl。
12．下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是(　　)
A．取a g混合物充分加热，减重b g
B．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体
C．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b g
D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b g固体
答案　C
解析　NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，取a g混合物充分加热，减重b g，利用差量法即可计算出Na2CO3的质量分数，A正确；Na2CO3和NaHCO3均可与盐酸反应生成水、二氧化碳和氯化钠，所以b g固体是氯化钠，利用守恒法可计算出Na2CO3的质量分数，B正确；混合物与足量稀硫酸充分反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，所以逸出的气体是二氧化碳，但含有水蒸气，即碱石灰增加的质量不是二氧化碳的质量，不能测出混合物中Na2CO3的质量分数，C错误；Na2CO3和NaHCO3都与Ba(OH)2反应，与足量Ba(OH)2溶液反应的离子方程式分别为CO＋Ba2＋===BaCO3↓、HCO＋OH－＋Ba2＋===H2O＋BaCO3↓，因此最后得到的固体是BaCO3，可以列式计算出Na2CO3的质量分数，D正确。
二、非选择题
13．钠的化合物都有广泛的应用，其中Na2O2就是一种常见的氧化剂，某化学学习小组的同学欲通过以下实验探究炭粉与Na2O2反应的产物。
【实验装置与步骤】
Ⅰ．按如图组装实验装置。
Ⅱ．将炭粉和Na2O2的混合物装入试管，在靠近试管口处放置一张湿润的氯化钯(PdCl2)试纸(湿润PdCl2试纸遇CO变黑，可用于检验是否有CO生成)。
Ⅲ．用酒精灯微微加热试管底部。
【实验过程与现象】
给试管加热后，试管中发生剧烈反应并产生火花，PdCl2试纸未变黑，澄清石灰水未变浑浊。
请回答下列问题：
(1)实验装置组装完毕后，首先要____________________。
(2)已知PdCl2溶液是无色的，则PdCl2试纸应为________色。
(3)装置C的作用是____________________。
(4)装置B的作用是____________。
(5)试管中发生反应的化学方程式为____________________________。
(6)CO在潮湿环境中可将PdCl2还原为黑色粉末状的钯(Pd)，该反应的化学方程式为________________________________。反应中还原剂与还原产物的质量比为________。
答案　(1)检查装置的气密性
(2)白
(3)检验产物中是否有CO2
(4)防止倒吸
(5)2Na2O2＋CNa2CO3＋Na2O
(6)PdCl2＋CO＋H2O===Pd＋CO2＋2HCl　14∶53
INCLUDEPICTURE"素养提升题.TIF"
已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用如图中的装置进行实验。
主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，并检查装置的气密性；
②将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液；
③称量盛有碱石灰的U形管的质量，为b g；
④从分液漏斗滴入6 mol·L－1的稀硫酸，直到不再产生气体时为止；
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气；
⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量，为c g；
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g。
请回答下列问题：
(1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________________。
(2)装置中干燥管B的作用是____________________________。
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(4)步骤⑤的目的是____________________________。
(5)步骤⑦的目的是________________________________________________。
(6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为________________(用含a、b、d的代数式表示)。
(7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。
答案　(1)样品重，砝码轻
(2)防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管
(3)偏高
(4)把反应产生的CO2全部导入U形管中
(5)确保反应产生的CO2全部被排出并被U形管中的碱石灰吸收
(6)×100%
(7)将a g样品溶解后加入硝酸酸化的AgNO3溶液，充分反应后过滤，将沉淀干燥后称量得b g沉淀。由NaCl～AgCl得NaCl的质量为 g，则Na2CO3的质量为 g，所以Na2CO3的质量分数为×100%。(合理即可)
解析　(3)因盐酸是挥发性酸，生成的CO2中会混有HCl，它不能被浓H2SO4除去，但可以被碱石灰吸收，也就是实验结束后碱石灰的质量会偏大，测量的结果会偏高。
(6)Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
106 g 44 g
m(Na2CO3) (d－b) g
所以Na2CO3的质量分数为w(Na2CO3)＝×100%＝×100%。
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