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第9讲　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
[目标速览]　1.知道Na2CO3 、NaHCO3的性质及其相互转化。 2.知道Na2CO3 、NaHCO3的鉴别及除杂。3.了解碱金属的通性与特性及焰色试验。
微考点　核心突破
考点1　钠的重要化合物
　
知|识|梳|理
1.碳酸钠和碳酸氢钠
名称 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 ______或______ ______
主 要 性 质 水溶性 易溶于水,溶液呈____性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度______),溶液呈______性
稳定性 稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 受热易分解,其分解反应的化学方程式为 ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
主 要 反 应 与H+ 反应 ________________ __________________
与澄清 石灰水 反应 与OH-不反应,但 与Ca2+反应:　 Ca2++C=== CaCO3↓ ____________________________________(碱过量) ____________________________________(碱不足)
CaCl2 ________________ 不反应
硫酸 铝 ________________ ________________ __________________ __________________
微提醒　(1)同温、同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的碱性Na2CO3>NaHCO3;因此,向两溶液中分别滴入酚酞溶液,Na2CO3溶液呈红色而NaHCO3溶液呈浅红色。
(2)Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3时,理论上加入适量NaOH可以除去,但实际上无法操作,因为无法准确控制NaOH的用量。
2.钠及其重要化合物间的转化关系
写出框图中带标号的有关反应的化学方程式:
①___________________________________________________________;
②___________________________________________________________;
③___________________________________________________________;
④___________________________________________________________;
⑤___________________________________________________________;
⑥___________________________________________________________。
3.Na2CO3的制备及用途
(1)Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理。
把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式。
a.___________________________________________________________;
b.___________________________________________________________。
(2)Na2CO3、NaHCO3的用途。
①Na2CO3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。
②NaHCO3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。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.用澄清石灰水能够鉴别NaHCO3溶液与Na2CO3溶液。(　　)
2.向苏打和小苏打溶液中分别加入足量盐酸,均冒气泡,所以两者均能与盐酸反应。(　　)
3.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一。(　　)
4.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异。(　　)
5.可用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体。(　　)
知|识|拓|展
1.鉴别Na2CO3、NaHCO3的常用方法
2.Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像
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)知|识|对|练
角度一　Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别
1.Na2CO3是一种重要的盐,下列说法不正确的是(　　)
A.Na2CO3属于强电解质
B.厨房油烟污渍可用热的Na2CO3溶液清洗
C.Na2CO3又称食用碱
D.Na2CO3是泡沫灭火器的主要成分
2.Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐,它们广泛应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法不正确的是(　　)
A.小苏打能中和胃酸,对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用,可用于治疗胃酸过多症,但不适合胃溃疡病人
B.NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸,并且产生二氧化碳气体,可用于做馒头
C.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.往饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体,不能获得NaHCO3沉淀
3.如图是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。观察如图实验装置并分析实验原理,下列说法错误的是(　　)
A.甲为小苏打,乙为纯碱
B.甲为Na2CO3,乙为NaHCO3
C.要证明物质受热能产生水,可在两支试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
D.整个实验过程中可以看到丙烧杯中的澄清石灰水不变浑浊
4.某小组同学依据性质差异,采用比较的方法设计实验鉴别Na2CO3和NaHCO3(如表所示),回答下列问题。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
(1)实验Ⅰ中,分别向两支试管中滴加几滴水,A中温度计示数略有降低,B中温度计示数升高。说明固体b与水作用的过程中________(填“放出”或“吸收”)热量,可判断固体b为Na2CO3。
(2)实验Ⅱ中,向试管C和D中分别加入5 mL 水,充分振荡,试管C中固体有剩余,试管D中固体完全溶解。
①判断固体d为________(填化学式)。
②分别向两支试管中滴加2滴酚酞溶液,试管________(填字母)中红色较浅。
(3)实验Ⅲ中,分别向e的溶液和f的溶液中逐滴加入稀盐酸,F中开始滴加时就可以观察到气泡;E中开始时无气泡产生,一段时间后产生气泡。结合离子方程式解释E中开始时无气泡产生的原因:___________________________________________________________。
(4)请你再设计一个鉴别Na2CO3固体和NaHCO3固体的实验方案:____________________________________。
5.松花蛋是一种中国特有的食品,其腌制配方有多种,但主要配料为生石灰、纯碱和食盐。将一定比例的配料用水和黏土调成糊状,敷于蛋上,密封保存,数日后可食用。
(1)腌制松花蛋的主要配料用水调制时,主要发生的反应的化学方程式有___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)松花蛋外的糊状物经水溶解、过滤,滤液中肯定含有的较多的溶质为________和________,可能含有的物质为Ca(OH)2或Na2CO3。
(3)某同学设计如表所示的实验方案,探究(2)所得滤液中可能含有的物质是否存在,请你帮他完善实验方案。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量滤液,滴加适量K2CO3溶液 若出现白色沉淀 滤液中含Ca(OH)2
若无白色沉淀 滤液中无Ca(OH)2
②另取少量滤液,滴加________ 若出现气泡 滤液中含Na2CO3
若无气泡 滤液中无Na2CO3
(4)松花蛋上“松花”的主要成分是氢氧化镁,其进入人体中与胃酸(主要成分为盐酸)反应的离子方程式为___________________________________________________________。
角度二　与Na2CO3、NaHCO3有关的定量计算
6.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(　　)
角度三　碳酸钠的制备——侯德榜制碱原理
7.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液,下列有关操作错误的是(　　)
8.以下是侯氏制碱法的简单流程,下列说法正确的是(　　)
A.氨和二氧化碳的通入顺序应该调换
B.操作X为过滤,为加快过滤速率,过滤时用玻璃棒搅拌
C.侯氏制碱法的主要原理是相同条件下Na2CO3易溶于水,NaHCO3难溶于水
D.向溶液B中通入氨并加入氯化钠粉末可得到副产品NH4Cl,通入氨的目的是增大N的浓度,有利于析出NH4Cl并提高纯度
考点2　碱金属元素　焰色试验
　
知|识|梳|理
1.碱金属的相似性和递变性
相似性 递变性(由Li→Cs)
原子 结构 最外层均为______电子 电子层数逐渐增多;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______
物理 性质 (除Cs外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点______ 密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐____________
化学 性质 都具有较强的________性 还原性逐渐______;与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂
2.碱金属的特性
(1)碱金属的密度一般随着核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。
(2)碱金属一般都保存在________中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
(3)碱金属单质跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是________,其中氢元素以H-形式存在,显-1价,碱金属氢化物是________。
(4)试剂瓶中的药品取出后一般不能放回原瓶,但Na、K等需放回原瓶。
(5)锂与O2的反应与钠不同,只生成Li2O。
(6)碱金属所形成的盐均溶于水,并且酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3小)。
3.焰色试验
(1)焰色试验的概念。
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色,属于________变化,是元素的性质。
(2)焰色试验的操作。
①清洗铂丝:将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色。
②灼烧试样:蘸取试样在无色火焰上灼烧,观察火焰颜色。
③清洗铂丝:将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至无色。
(3)熟记常见金属的焰色。
钠元素______色;钾元素______色(透过____________观察);铜元素______色;钡元素______色;钙元素______色。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,说明该溶液中一定不存在K+。(　　)
2.锂可用于制造质量轻、电容量大的可充电电池。(　　)
3.钠、氧化钠、氢氧化钠的焰色试验均显黄色。(　　)
4.钠的金属性比钾强,工业上用钠制钾:Na+KCl===K↑+NaCl。(　　)
知|识|拓|展
1.误认为焰色试验是化学变化
焰色试验是某些金属元素的一种物理性质。无论是金属离子还是金属原子均能发生焰色试验,属于物理变化。
2.误认为所有金属元素都有特征的焰色
不是所有金属元素都有特征的焰色。只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色试验。
3.误认为焰色试验显色过程与气体物质燃烧产生各色火焰的过程机理相同
焰色试验的显色过程与气体物质燃烧时产生各色火焰的过程有着本质的区别。焰色试验并非是金属及其化合物自身发生燃烧反应而产生的各种颜色火焰,而是它们的原子或离子的外围电子被激发而产生的各种颜色的光。
知|识|对|练
角度四　碱金属元素
9.碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质,其中不正确的是(　　)
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.钫在空气中燃烧时,不只生成化学式为Fr2O的氧化物
C.它的氢氧化物的化学式为FrOH,这是一种弱碱
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸
10.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溶剂,原因是____________________________________。
(2)金属钾是一种活泼的金属,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
(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(铁锈的成分表示为Fe2O3),脱锈过程中生成两种产物,其反应的化学方程式为
___________________________________________________________。
角度五　焰色试验
11.下列焰火颜色与钾元素相关的是(　　)
A.黄色 B.紫色
C.绿色 D.洋红色
12.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示。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.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验时最好选择本身颜色较深的火焰
D.可用光洁无锈的铁丝代替铂丝进行实验
微充电　素养提升
教考衔接——钠的化合物组成成分的测定
　
【方法归纳】　
测定纯碱中碳酸钠质量分数的常用方法:
(1)气体法。
①测定原理:Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作:向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol-1= g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=%。
(2)沉淀法。
①测定原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作:先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol-1= g,则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
【母题】　(教材有源)下列实验方案中,不能测定出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,质量减少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,得到b g固体
C.取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到b g溶液
D.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加b g
【衍生1】　为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W g样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是(　　)
选项 实验方法 实验方案 测量数据
A 滴定法 将样品配成100 mL溶液,取10 mL,加入甲基橙,用标准盐酸滴定 消耗盐酸 的体积
B 量气法 将样品与盐酸反应,生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增 加的质量
C 重量法 将样品放入烧瓶中,置于电子天平上,加入足量盐酸 减少的 质量
D 量气法 将样品与盐酸反应,气体通过排水量气装置量气 排出水的 体积
【衍生2】　为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量,某同学设计如下实验:取一定质量的混合物,通过测量反应前后②和③装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是(　　)
A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰
B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
C.若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气,停止加热后再停止通入空气
微真题　把握方向
　
考向一　Na2CO3和NaHCO3的性质
1.(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.利用二者热稳定性的差异,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
2.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包,是因为Na2CO3可与酸反应。(2022·广东卷)(　　)
(2)“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84”消毒液(主要成分为次氯酸钠)不能混用。(2022·浙江卷6月)(　　)
(3)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3的强。(2020·浙江卷7月)(　　)
(4)室温下,向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2的混合溶液中加入Na2CO3溶液,出现白色沉淀,白色沉淀是BaCO3。(2020·江苏卷)(　　)
考向二　侯氏制碱法
3.(2021·河北卷)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的溶解度曲线,需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。
(5)无水NaHCO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水NaHCO3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________(填字母)。
A.偏高　　　B.偏低　　　C.不变
第9讲　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
1.纯碱　苏打　小苏打　碱　小　碱　2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
C+2H+===CO2↑+H2O　HC+H+===CO2↑+H2O
Ca2++OH-+HC===CaCO3↓+H2O
Ca2++2OH-+2HC===CaCO3↓+C+2H2O
Ca2++C===CaCO3↓
2Al3++3C+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
3HC+Al3+===Al(OH)3↓+3CO2↑
2.①2Na+O2Na2O2
②2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
③2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
④2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
⑤2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
⑥2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
3.(1)②a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
b.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
思维辨析
1.×　提示:Ca(OH)2与NaHCO3、Na2CO3溶液均反应生成CaCO3沉淀。
2.√　3.√
4.√　提示:侯氏制碱法利用了NaHCO3溶解度比NaCl、NH4HCO3小的特点。
5.√　提示:碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和碳酸钠,碳酸钠受热不分解。
知识对练
1.D　解析　Na2CO3在水溶液中完全电离,属于强电解质,A项正确;Na2CO3水解溶液呈碱性,加热促进水解平衡正向移动,溶液碱性增强,所以厨房油烟污渍可用热的Na2CO3溶液清洗,B项正确;Na2CO3又称食用碱,C项正确;NaHCO3是泡沫灭火器的主要成分之一,D项错误。
2.D　解析　小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体,反应的化学方程式为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,胃溃疡病人不能服用小苏打类药物,因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气,易造成胃穿孔,A项正确;NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体,使得馒头或面包松软多孔,B项正确;Na2CO3和NaHCO3溶液都能与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀,所以不能用澄清石灰水来鉴别,C项正确;Na2CO3比NaHCO3易溶于水,所以在饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2气体可得到NaHCO3沉淀,D项错误。
3.B　解析　用酒精灯加热时,外管温度高,内管温度低,NaHCO3受热易分解,Na2CO3受热不易分解,故将Na2CO3放在外管中,温度高却未分解,NaHCO3放在内管中,温度低却分解,证明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3,NaHCO3受热分解产生CO2,可使澄清石灰水变浑浊。甲为小苏打(NaHCO3),乙为纯碱(Na2CO3),A项正确,B项错误;NaHCO3分解产生的水可以使无水硫酸铜变蓝,C项正确;Na2CO3不会分解产生CO2,故不能使丙中澄清石灰水变浑浊,D项正确。
4.答案　(1)放出　(2)①Na2CO3　②C　(3)C和少量H+反应生成HC:C+H+===HC　(4)加热,能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为NaHCO3,则另一种为Na2CO3(合理即可)
解析　(1)B中温度计示数升高,说明固体b与水作用的过程中放出热量,使得体系温度升高,可判断固体b为Na2CO3。(2)①相同条件下,NaHCO3在水中的溶解度小于Na2CO3,试管D中固体完全溶解,则固体d为Na2CO3。②Na2CO3的碱性比NaHCO3的强,且试管C中溶解的NaHCO3的量较少,故分别向两支试管中滴加2滴酚酞溶液,试管C中红色较浅。(3)E中开始时Na2CO3与少量HCl反应生成NaHCO3,故无气泡产生。
5.答案　(1)CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH
(2)NaCl　NaOH　(3)稀盐酸(或稀硫酸)
(4)Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
解析　(1)腌制松花蛋的主要配料为生石灰、纯碱和食盐,配料用水调制时,主要发生的反应有CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH。(2)由腌制时发生的反应及主要配料的成分可知,滤液中肯定含有NaCl、NaOH。(3)Na2CO3与盐酸反应可生成CO2,产生气泡。(4)“松花”的主要成分是氢氧化镁,Mg(OH)2难溶于水,其与胃酸(主要成分为盐酸)发生反应Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O。
6.C　解析　向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸,盐酸首先与NaOH反应,然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3:C+H+===HC,之后与HC反应生成CO2,因n(OH-)=n(C)=0.01 mol,故加入0.02 mol 盐酸后开始有气体生成。结合各种物质的物质的量分析图像可知,C项符合题意。
7.B　解析　用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨,且有防倒吸装置,A项正确;侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠,故应过滤获得碳酸氢钠晶体,且用玻璃棒引流,B项错误;在坩埚中灼烧碳酸氢钠,使其分解制取碳酸钠,C项正确;在蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液,并不断搅拌,D项正确。
8.D　解析　氨和二氧化碳的通入顺序不能颠倒,因为氨极易溶于水,二氧化碳的溶解度较小,先通入氨可以更多地吸收二氧化碳,反应生成碳酸氢钠,A项错误;过滤时不能用玻璃棒搅拌,避免弄破滤纸,B项错误;碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水,但相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,C项错误;氨溶于水后与水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,增大了铵根离子浓度,有利于析出氯化铵并提高纯度,D项正确。
考点2
知识梳理
1.1个　增加　增大　金属　+1　增强　较低　降低　还原　增强
2.(2)煤油　(3)离子化合物　强还原剂
3.(1)物理　(3)黄　紫　蓝色钴玻璃　绿　黄绿　砖红
思维辨析
1.×　提示:钾元素的焰色试验应透过蓝色钴玻璃观察。
2.√　提示:锂电池可用于手机、电动汽车等。
3.√　提示:钠元素的焰色试验呈黄色。
4.×　提示:K的金属性强于Na。
知识对练
9.C　解析　根据同主族元素性质的递变规律,从金属锂到金属钫,随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,与水反应的剧烈程度逐渐增大,与氧气反应的产物越来越复杂,可以生成过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。
10.答案　(1)锂可以与水反应　(2)B
(3)K+[︰H]-　KH+H2O===KOH+H2↑　NA
(4)3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH
解析　(1)碱金属单质及其氢化物都是强还原剂,遇水立即反应生成氢气和碱金属的氢氧化物。(2)钾在空气中燃烧生成K2O、K2O2及KO2,A项错误;钾与水反应非常剧烈,可能会发生爆炸,B项正确;1 mol·L-1 KOH溶液与1 mol·L-1 NaOH溶液所含的OH-的浓度相等,故两者碱性相同,C项错误。(3)K+O===KOH+↑,生成1 mol 氢气时转移1 mol e-,即NA个电子。(4)NaH作为脱锈剂,使得Fe2O3失去氧原子生成Fe,而NaH得氧原子生成NaOH。
11.B　解析　钾的焰色为紫色,故选B。
12.C　解析　如果不这样做,会给样品火焰颜色带来干扰,A项正确;观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃,滤去黄光再观察,B项正确;焰色试验应选择本身颜色较浅的火焰,C项错误;铁丝与铂丝灼烧时都没有焰色,可以用于进行焰色试验,D项正确。
微充电·素养提升
母题　C　解析　取a g混合物充分加热,质量减少b g,NaHCO3加热分解为碳酸钠、二氧化碳、水,则碳酸氢钠的质量为 g,Na2CO3的质量是a- g,Na2CO3的质量分数是×100%,A项不符合题意;取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到b g固体,设Na2CO3和NaHCO3的质量分别是x g、y g,则,解方程可得碳酸钠的质量,进而计算出Na2CO3的质量分数,B项不符合题意;取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到b g溶液,不能计算碳酸钠的质量,C项符合题意;取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出的气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加b g,可知二氧化碳的质量为b g,设Na2CO3和NaHCO3的质量分别是x g、y g,则,解方程可得碳酸钠的质量,进而计算出Na2CO3的质量分数,D项不符合题意。
衍生1　A　解析　用甲基橙作指示剂时,Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量,进而确定样品中Na2CO3的质量分数,A项合理;测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法,且CO2中含有水蒸气,碱石灰吸收水蒸气,导致结果偏大,B项不合理;CO2挥发带出水蒸气,且盐酸挥发,溶液质量减少,导致结果偏大,C项不合理;因部分CO2能溶解到水里,与水反应生成H2CO3,故排出水的体积并不是CO2的体积,D项不合理。
衍生2　C　解析　根据实验目的和装置的连接顺序可知:①装置用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;②装置吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;③装置吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰,A项正确;实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净,避免影响测定结果,B项正确;若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得的Na2CO3·10H2O含量偏高,NaCl的含量偏低,C项错误;停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收,D项正确。
微真题·把握方向
1.D　解析　Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、Na+、C、HC,A项正确;NaHCO3加入NaOH溶液会发生反应NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O,B项正确;NaHCO3受热易分解,可转化为Na2CO3,而Na2CO3的热稳定性较强,利用二者热稳定性的差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3,C项正确;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项错误。
2.答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
解析　(1)小苏打的成分是碳酸氢钠而不是碳酸钠。(2)“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84”消毒液(主要成分为次氯酸钠)不能混用,若两者混用会发生归中反应生成氯气,不仅达不到各自预期的作用效果,还会污染环境。(3)碳酸氢钠受热分解可产生碳酸钠、水和二氧化碳,则热稳定性NaHCO33.答案　(1)aefbcgh　将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(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降温结晶　过滤　(5)A
解析　根据工艺流程知,浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后,再通入二氧化碳气体,发生反应NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓,得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水,从而制备得到纯碱;另一方面得到的母液的主要溶质为NH4Cl,再加入氯化钠粉末,存在反应NaCl(s)+NH4Cl(aq)===NaCl(aq)+NH4Cl(s),据此分析解答。(1)根据分析可知,要制备NaHCO3,需先选用装置A制备二氧化碳,然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl,后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3,其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收,也能充分利用二氧化碳制备得到少量NaHCO3,所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh;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将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。(2)B中使用雾化装置使氨盐水雾化,可增大与二氧化碳的接触面积,从而提高产率。(3)根据上述分析可知,生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓。(4)①对固体NaHCO3充分加热,产生二氧化碳和水蒸气,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与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,根据差量法可知,当增重0.14 g(2CO的质量)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2×0.005 mol=0.01 mol,所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g·mol-1=0.84 g;②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用降温结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。(5)称量前,若无水NaHCO3保存不当,吸收了一定量的水分,标准液被稀释,浓度减小,所以用其标定盐酸浓度时,消耗的碳酸氢钠溶液的体积V(标)会增大,根据c(测)=可知,最终会使c(测)偏高,A项符合题意。(共83张PPT)
第9讲
大单元二　金属及其化合物
碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
目
标
速
览
1.知道Na2CO3 、NaHCO3的性质及其相互转化。 2.知道Na2CO3 、NaHCO3的鉴别及除杂。3.了解碱金属的通性与特性及焰色试验。
考点1　钠的重要化合物
微考点/核心突破
第一部分
1.碳酸钠和碳酸氢钠
名称 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 _____或_____ _________
主要 性质 水溶性 易溶于水，溶液呈____性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度____)，溶液呈____性
稳定性 稳定，但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 受热易分解，其分解反应的化学方程式
为_______________________________
纯碱
苏打
小苏打
碱
小
碱
主 要 反 应 与H+ 反应 ___________________________ __________________________
与澄清 石灰水 反应 ________________________________________(碱过量)
________________________________________________
(碱不足)
C+2H+===CO2↑+H2O
HC+H+===CO2↑+H2O
Ca2++OH-+HC===
CaCO3↓+H2O
Ca2++2OH-+2HC===
CaCO3↓+C+2H2O
主要 反应 与盐 反应 CaCl2 ____________________________ 不反应
硫酸铝 ____________________________________________________________ _________________________________________
Ca2++C===CaCO3↓
2Al3++3C+3H2O===
2Al(OH)3↓+3CO2↑
3HC+Al3+===
Al(OH)3↓+3CO2↑
微提醒　(1)同温、同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的碱性Na2CO3>NaHCO3；因此，向两溶液中分别滴入酚酞溶液，Na2CO3溶液呈红色而NaHCO3溶液呈浅红色。
(2)Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3时，理论上加入适量NaOH可以除去，但实际上无法操作，因为无法准确控制NaOH的用量。
2.钠及其重要化合物间的转化关系
写出框图中带标号的有关反应的化学方程式：
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________；
④___________________________________；
⑤___________________________________；
⑥___________________________________。
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
3.Na2CO3的制备及用途
(1)Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理。
把二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出，过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式。
a. ；
b. 。
(2)Na2CO3、NaHCO3的用途。
①Na2CO3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。
②NaHCO3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。
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.用澄清石灰水能够鉴别NaHCO3溶液与Na2CO3溶液。( )
2.向苏打和小苏打溶液中分别加入足量盐酸，均冒气泡，所以两者均能与盐酸反应。( )
3.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一。( )
提示：Ca(OH)2与NaHCO3、Na2CO3溶液均反应生成CaCO3沉淀。
4.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异。( )
5.可用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体。( )
提示：侯氏制碱法利用了NaHCO3溶解度比NaCl、NH4HCO3小的特点。
提示：碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和碳酸钠，碳酸钠受热不分解。
1.鉴别Na2CO3、NaHCO3的常用方法
2.Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像
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)角度一　Na2CO3与NaHCO3的性质与鉴别
1.Na2CO3是一种重要的盐，下列说法不正确的是( )
A.Na2CO3属于强电解质
B.厨房油烟污渍可用热的Na2CO3溶液清洗
C.Na2CO3又称食用碱
D.Na2CO3是泡沫灭火器的主要成分
Na2CO3在水溶液中完全电离，属于强电解质，A项正确；Na2CO3水解溶液呈碱性，加热促进水解平衡正向移动，溶液碱性增强，所以厨房油烟污渍可用热的Na2CO3溶液清洗，B项正确；Na2CO3又称食用碱，C项正确；NaHCO3是泡沫灭火器的主要成分之一，D项错误。
解析
2.Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐，它们广泛应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法不正确的是( )
A.小苏打能中和胃酸，对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用，可用于治疗胃酸过多症，但不适合胃溃疡病人
B.NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸，并且产生二氧化碳气体，可用于做馒头
C.不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.往饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体，不能获得NaHCO3沉淀
小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，反应的化学方程式为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑，胃溃疡病人不能服用小苏打类药物，因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气，易造成胃穿孔，A项正确；NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体，使得馒头或面包松软多孔，B项正确；Na2CO3和NaHCO3溶液都能与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀，所以不能用澄清石灰水来鉴别，C项正确；Na2CO3比NaHCO3易溶于水，所以在饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2气体可得到NaHCO3沉淀，D项错误。
解析
3.如图是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。观察如图实验装置并分析实验原理，下列说法错误的是( )
A.甲为小苏打，乙为纯碱
B.甲为Na2CO3，乙为NaHCO3
C.要证明物质受热能产生水，可在两支试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
D.整个实验过程中可以看到丙烧杯中的澄清石灰水不变浑浊
用酒精灯加热时，外管温度高，内管温度低，NaHCO3受热易分 解，Na2CO3受热不易分解，故将Na2CO3放在外管中，温度高却未分解，NaHCO3放在内管中，温度低却分解，证明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3，NaHCO3受热分解产生CO2，可使澄清石灰水变浑浊。甲为小苏打(NaHCO3)，乙为纯碱(Na2CO3)，A项正确，B项错误；NaHCO3分解产生的水可以使无水硫酸铜变蓝,C项正确；Na2CO3不会分解产生CO2，故不能使丙中澄清石灰水变浑浊，D项正确。
解析
4.某小组同学依据性质差异，采用比较的方法设计实验鉴别Na2CO3和NaHCO3(如表所示)，回答下列问题。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ

(1)实验Ⅰ中，分别向两支试管中滴加几滴水，A中温度计示数略有降低，B中温度计示数升高。说明固体b与水作用的过程中 (填“放出”或“吸收”)热量，可判断固体b为Na2CO3。
(2)实验Ⅱ中，向试管C和D中分别加入5 mL 水，充分振荡，试管C中固体有剩余，试管D中固体完全溶解。
①判断固体d为 (填化学式)。
②分别向两支试管中滴加2滴酚酞溶液，试管 (填字母)中红色较浅。
放出
Na2CO3
C
(3)实验Ⅲ中，分别向e的溶液和f的溶液中逐滴加入稀盐酸，F中开始滴加时就可以观察到气泡；E中开始时无气泡产生，一段时间后产生气泡。结合离子方程式解释E中开始时无气泡产生的原因：
_______________________________________________________。
(4)请你再设计一个鉴别Na2CO3固体和NaHCO3固体的实验方案：
_______________________________________________________________________________________________________________。
C和少量H+反应生成HC：C+H+===HC
加热，能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的为NaHCO3，则另一种为Na2CO3(合理即可)
(1)B中温度计示数升高，说明固体b与水作用的过程中放出热量，使得体系温度升高，可判断固体b为Na2CO3。(2)①相同条件下，NaHCO3在水中的溶解度小于Na2CO3，试管D中固体完全溶解，则固体d为Na2CO3。②Na2CO3的碱性比NaHCO3的强，且试管C中溶解的NaHCO3的量较少，故分别向两支试管中滴加2滴酚酞溶液，试管C中红色较浅。(3)E中开始时Na2CO3与少量HCl反应生成NaHCO3，故无气泡产生。
解析
5.松花蛋是一种中国特有的食品，其腌制配方有多种，但主要配料为生石灰、纯碱和食盐。将一定比例的配料用水和黏土调成糊状，敷于蛋上，密封保存，数日后可食用。
(1)腌制松花蛋的主要配料用水调制时,主要发生的反应的化学方程式有_______________________________________________________。
(2)松花蛋外的糊状物经水溶解、过滤，滤液中肯定含有的较多的溶质为________和________，可能含有的物质为Ca(OH)2或Na2CO3。
CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH
NaCl
NaOH
(3)某同学设计如表所示的实验方案，探究(2)所得滤液中可能含有的物质是否存在，请你帮他完善实验方案。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量滤液，滴加适量K2CO3溶液 若出现白色沉淀 滤液中含Ca(OH)2
若无白色沉淀 滤液中无Ca(OH)2
②另取少量滤液，滴加__________________ 若出现气泡 滤液中含Na2CO3
若无气泡 滤液中无Na2CO3
稀盐酸(或稀硫酸)
(4)松花蛋上“松花”的主要成分是氢氧化镁，其进入人体中与胃酸 (主要成分为盐酸)反应的离子方程式为
______________________________。
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
(1)腌制松花蛋的主要配料为生石灰、纯碱和食盐，配料用水调制时，主要发生的反应有CaO+H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2+Na2CO3 ===CaCO3↓+2NaOH。(2)由腌制时发生的反应及主要配料的成分可知，滤液中肯定含有NaCl、NaOH。(3)Na2CO3与盐酸反应可生成CO2，产生气泡。(4)“松花”的主要成分是氢氧化镁，Mg(OH)2难溶于水，其与胃酸(主要成分为盐酸)发生反应Mg(OH)2 +2H+===Mg2++2H2O。
解析
角度二　与Na2CO3、NaHCO3有关的定量计算
6.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( )
向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反 应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：C+H+===HC，之后与HC反应生成CO2，因n(OH-)=n(C)=0.01 mol，故加入0.02 mol 盐酸后开始有气体生成。结合各种物质的物质的量分析图像可知，C项符合题意。
解析
角度三　碳酸钠的制备——侯德榜制碱原理
7.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液，下列有关操作错误的是( )
用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨，且有防倒吸装置，A项正确；侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠，故应过滤获得碳酸氢钠晶体，且用玻璃棒引流，B项错误；在坩埚中灼烧碳酸氢钠，使其分解制取碳酸钠，C项正确；在蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液，并不断搅拌，D项正确。
解析
8.以下是侯氏制碱法的简单流程，下列说法正确的是( )

A.氨和二氧化碳的通入顺序应该调换
B.操作X为过滤，为加快过滤速率，过滤时用玻璃棒搅拌
C.侯氏制碱法的主要原理是相同条件下Na2CO3易溶于水，NaHCO3难溶于水
D.向溶液B中通入氨并加入氯化钠粉末可得到副产品NH4Cl，通入氨的目的是增大N的浓度，有利于析出NH4Cl并提高纯度
氨和二氧化碳的通入顺序不能颠倒，因为氨极易溶于水，二氧化碳的溶解度较小，先通入氨可以更多地吸收二氧化碳，反应生成碳酸氢钠，A项错误；过滤时不能用玻璃棒搅拌，避免弄破滤 纸，B项错误；碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水，但相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，C项错误；氨溶于水后与水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，增大了铵根离子浓度，有利于析出氯化铵并提高纯度，D项正确。
解析
考点2　碱金属元素　焰色试验
微考点/核心突破
第一部分
1.碱金属的相似性和递变性
相似性 递变性(由Li→Cs)
原子 结构 最外层均为______电子 电子层数逐渐增多；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个
增加
增大
金属
+1
增强
单质性质 物理 性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点_____ 密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐_____
化学 性质 都具有较强的_____性 还原性逐渐_____；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
较低
降低
还原
增强
2.碱金属的特性
(1)碱金属的密度一般随着核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
(2)碱金属一般都保存在 中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
(3)碱金属单质跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是 ，其中氢元素以H-形式存在，显-1价，碱金属氢化物是 。
煤油
离子化合物
强还原剂
(4)试剂瓶中的药品取出后一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原瓶。
(5)锂与O2的反应与钠不同，只生成Li2O。
(6)碱金属所形成的盐均溶于水，并且酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3小)。
3.焰色试验
(1)焰色试验的概念。
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，属于______变化，是元素的性质。
(2)焰色试验的操作。
①清洗铂丝：将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色。
②灼烧试样：蘸取试样在无色火焰上灼烧，观察火焰颜色。
③清洗铂丝：将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至无色。
物理
(3)熟记常见金属的焰色。
钠元素____色；钾元素___色(透过_____________观察)；铜元素____色；钡元素______色；钙元素______色。
黄
紫
蓝色钴玻璃
绿
黄绿
砖红
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，说明该溶液中一定不存在K+。( )
2.锂可用于制造质量轻、电容量大的可充电电池。( )
提示：钾元素的焰色试验应透过蓝色钴玻璃观察。
提示：锂电池可用于手机、电动汽车等。
3.钠、氧化钠、氢氧化钠的焰色试验均显黄色。( )
4.钠的金属性比钾强，工业上用钠制钾：Na+KCl===K↑+NaCl。
( )
提示：钠元素的焰色试验呈黄色。
提示：K的金属性强于Na。
1.误认为焰色试验是化学变化
焰色试验是某些金属元素的一种物理性质。无论是金属离子还是金属原子均能发生焰色试验，属于物理变化。
2.误认为所有金属元素都有特征的焰色
不是所有金属元素都有特征的焰色。只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色试验。
3.误认为焰色试验显色过程与气体物质燃烧产生各色火焰的过程机理相同
焰色试验的显色过程与气体物质燃烧时产生各色火焰的过程有着本质的区别。焰色试验并非是金属及其化合物自身发生燃烧反应而产生的各种颜色火焰，而是它们的原子或离子的外围电子被激发而产生的各种颜色的光。
角度四　碱金属元素
9.碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是( )
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.钫在空气中燃烧时，不只生成化学式为Fr2O的氧化物
C.它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种弱碱
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸
根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增大，与氧气反应的产物越来越复杂，可以生成过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。
解析
10.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溶剂，原因是 。
(2)金属钾是一种活泼的金属，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
(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(铁锈的成分表示为Fe2O3)，脱锈过程中生成两种产物，其反应的化学方程式为 _________________________________。
KH+H2O===KOH+H2↑
NA
3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH
解析
角度五　焰色试验
11.下列焰火颜色与钾元素相关的是( )
A.黄色 B.紫色
C.绿色 D.洋红色
钾的焰色为紫色，故选B。
解析
12.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示。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.钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察
C.实验时最好选择本身颜色较深的火焰
D.可用光洁无锈的铁丝代替铂丝进行实验
如果不这样做，会给样品火焰颜色带来干扰，A项正确；观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃，滤去黄光再观察，B项正确；焰色试验应选择本身颜色较浅的火焰，C项错误；铁丝与铂丝灼烧时都没有焰色，可以用于进行焰色试验，D项正确。
解析
教考衔接——
钠的化合物组成成分的测定
微充电/素养提升
第二部分
【方法归纳】　
测定纯碱中碳酸钠质量分数的常用方法：
(1)气体法。
①测定原理：Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
【母题】　(教材有源)下列实验方案中，不能测定出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，质量减少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，得到b g固体
C.取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应，得到b g溶液
D.取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体经干燥后用碱石灰吸收，质量增加b g
解析
解析
【衍生1】　为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是( )
选项 实验方法 实验方案 测量数据
A 滴定法 将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定 消耗盐酸
的体积
B 量气法 将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增
加的质量
C 重量法 将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸 减少的
质量
D 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排出水的
体积
用甲基橙作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+CO2↑+H2O，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项合理；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，且CO2中含有水蒸气，碱石灰吸收水蒸气，导致结果偏大，B项不合理；CO2挥发带出水蒸气，且盐酸挥发，溶液质量减少，导致结果偏大，C项不合理；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项不合理。
解析
【衍生2】　为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是( )
A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰
B.硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
C.若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气
根据实验目的和装置的连接顺序可知：①装置用于吸收空气中的CO2和水蒸气，可以使用碱石灰；②装置吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；③装置吸收碳酸氢钠分解生成的CO2，使用碱石灰，A项正确；实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净，避免影响测定结果，B项正确；若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则会增加水的质量，使测得的Na2CO3·10H2O含量偏高，NaCl的含量偏低，C项错误；停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收，D项正确。
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一　Na2CO3和NaHCO3的性质
1.(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.利用二者热稳定性的差异，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
Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、 Na+、C、HC，A项正确；NaHCO3加入NaOH溶液会发生反应NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O，B项正确；NaHCO3受热易分解，可转化为Na2CO3，而Na2CO3的热稳定性较强，利用二者热稳定性的差异，可从它们的固体混合物中除去NaHCO3，C项正确；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项错误。
解析
2.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包，是因为Na2CO3可与酸反应。(2022·广东卷)( )
(2)“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84”消毒液(主要成分为次氯酸钠)不能混用。(2022·浙江卷6月)( )
(3)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3的强。(2020·浙江卷7月)( )
(4)室温下，向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2的混合溶液中加入Na2CO3溶液，出现白色沉淀，白色沉淀是BaCO3。(2020·江苏卷)
( )
(1)小苏打的成分是碳酸氢钠而不是碳酸钠。(2)“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84”消毒液(主要成分为次氯酸钠)不能混用，若两者混用会发生归中反应生成氯气，不仅达不到各自预期的作用效果，还会污染环境。(3)碳酸氢钠受热分解可产生碳酸钠、水和二氧化碳，则热稳定性NaHCO3解析
考向二　侯氏制碱法
3.(2021·河北卷)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___________
__________________________。
aefbcgh
将玻璃塞上
的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(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。
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)
NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓
0.84
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的溶解度曲线，需采用的操作为_____________、_________、洗涤、干燥。
降温结晶
过滤
(5)无水NaHCO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水NaHCO3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 (填字母)。
A.偏高　　　B.偏低　　　C.不变
A
根据工艺流程知，浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后，再通入二氧化碳气体，发生反应NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+ NaHCO3↓，得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水，从而制备得到纯碱；另一方面得到的母液的主要溶质为NH4Cl，再加入氯化钠粉末，存在反应NaCl(s)+NH4Cl(aq) ===NaCl(aq)+NH4Cl(s)，据此分析解答。(1)根据分析可知，要制备NaHCO3，需先选用装置A制备二氧化碳，然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl，后与饱和氨盐水充分接触来制
解析
备NaHCO3，其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收，也能充分利用二氧化碳制备得到少量NaHCO3，所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh；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将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。(2)B中使用雾化装置使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率。(3)根据上述分析可知，生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O+NaCl+CO2=== NH4Cl+NaHCO3↓。
解析
解析
解析课时微练(九)　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
　
基础训练
1.湖北盐业历史悠久,早在唐代已有零星的产盐记载。下列说法错误的是(　　)
A.NaCl既可做调味品也可做防腐剂
B.焰色试验可用于区分NaCl和Na2CO3
C.电解食盐水的产物可用于生产漂粉精
D.医疗上生理盐水是0.9%的NaCl溶液
2.NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl是“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解,其中不正确的是(　　)
A.小韩同学说:该条件下NaHCO3的溶解度较小
B.小韦同学说:NaHCO3不是纯碱
C.小杨同学说:析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵,可做化肥
D.小任同学说:该反应是在饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳
3.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作或判断正确的是(　　)
选项 操作 判断
A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀者为Na2CO3
B 分别加入等浓度的稀盐酸 反应较剧烈者为Na2CO3
C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀者为Na2CO3
D 逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡者为Na2CO3
4.第87号元素钫位于碱金属族,根据元素周期表结构及元素性质变化趋势,下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断,错误的是(　　)
①锂与水反应比钠剧烈　②金属单质都可以密封保存在煤油中　③钾的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳　④锂的阳离子的最外层电子数和钠离子的相同　⑤钫单质是强还原剂　⑥钫元素在化合物中显+1价　⑦钫单质的密度应该大于1 g·cm-3　⑧钫单质有较高的熔点
A.①②④⑧ B.①②③⑦
C.③④⑤⑧ D.①③④⑥
5.实验室中使用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠时,下列对应关系错误的是(　　)
A.氢氧化钠水溶液:实验室模拟皂化反应
B.碳酸钠饱和溶液:模拟侯氏制碱法所用试剂
C.碳酸钠饱和溶液:制备乙酸乙酯实验中收集产品
D.碳酸氢钠饱和溶液:制备CO2时除去HCl气体
6.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备NaHCO3,部分实验装置如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.实验过程中向启普发生器中添加液体时,可以取下Ⅰ处胶塞加入
B.所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO3、饱和食盐水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸馏水
C.开始实验时,应先打开活塞Ⅱ,再打开活塞Ⅲ
D.试剂d为冰水,以降低NaHCO3的溶解度,促进晶体的析出
7.有甲、乙两个完全相同的装置,分别在它们的侧管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3,试管中各有10 mL相同浓度的盐酸(如图),同时将两个侧管中的物质全部倒入各自的试管中,下列叙述正确的是(　　)
A.甲装置的气球膨胀速率大
B.若最终两气球体积相同,则一定有c(HCl)≥2 mol·L-1
C.若最终两气球体积不同,则一定有c(HCl)≤1 mol·L-1
D.最终甲、乙试管的溶液中Na+、Cl-的物质的量相同
8.向等体积、等物质的量浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中分别逐滴加入一定浓度的盐酸,得到溶液的pH变化与时间的关系如图1、图2所示,将图2的阴影部分与图1进行叠加,二者基本重合。下列说法正确的是(　　)
A.b点的溶质为稀盐酸和氯化钠
B.c点的溶质为氯化钠和碳酸钠
C.由图可知,碳酸钠在一定条件下可以转化成碳酸氢钠
D.由图可知,碳酸钠溶液的碱性比碳酸氢钠溶液的碱性弱
能力训练
9.碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:
步骤Ⅰ.Na2CO3的制备
步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定
①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;
②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;
④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。
已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。
(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0
NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中晶体A的化学式为__________,晶体A能够析出的原因是________________________________。
(2)步骤Ⅰ中“300 ℃加热”所选用的仪器是______(填字母)。
(3)指示剂N为________,描述第二滴定终点前后颜色变化:____________________________________。
(4)产品中NaHCO3的质量分数为________(保留三位有效数字)。
(5)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则NaHCO3质量分数的计算结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
10.NaHCO3在潮湿的空气中会缓慢分解,Na2CO3会吸收空气中的水分形式Na2CO3+nH2ONa2CO3·nH2O(n为平均值,n≤10)。取没有妥善保管、已部分变质的碳酸氢钠样品W 9.52 g溶于水配成溶液,慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌,加入盐酸的体积与生成的标准状况下CO2的体积如图(已知盐酸加至15 mL时生成CO2 112 mL)。
(1)x的值为________。
(2)样品W中的成分及各成分的物质的量:____________________________________。
课时微练(九)　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
1.B　解析　NaCl是食盐的主要成分,既可做调味品也可做防腐剂,A项正确;NaCl和Na2CO3的焰色试验均为黄色火焰,无法进行区分,B项错误;电解食盐水的产物为Cl2、H2、NaOH,Cl2可与石灰乳生产漂粉精,C项正确;医疗上生理盐水是0.9%的NaCl溶液,D项正确。
2.C　解析　反应中只有碳酸氢钠沉淀生成,所以该条件下NaHCO3的溶解度较小,首先达到饱和析出,A项正确;纯碱是Na2CO3,NaHCO3是小苏打,B项正确;析出NaHCO3固体后的溶液仍是NaHCO3的饱和溶液,含氯化铵、NaHCO3等,C项错误;在饱和食盐水中先通入氨气使溶液呈碱性,再通入二氧化碳,增大二氧化碳的溶解度,D项正确。
3.C　解析　加入澄清石灰水时,两者均产生白色沉淀,现象相同,A项错误;加入等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈,B项错误;Na2CO3与CaCl2反应生成CaCO3白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应,C项正确;逐滴加入盐酸时,NaHCO3溶液立即产生气泡,Na2CO3溶液开始时无明显现象,过一会儿后有气泡产生,D项错误。
解题有据　 Na2CO3与NaHCO3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
4.A　解析　金属性Na>Li,元素的金属性越强,对应的单质与水反应越剧烈,则钠与水反应比锂与水反应剧烈,①错误;锂的密度小于煤油的密度,若用煤油保存锂,则达不到隔绝空气和水的目的,②错误;钾的氧化物在空气中易吸收二氧化碳生成碳酸钾,③正确;原子失去最外层电子后,次外层变成最外层,故锂离子最外层有2个电子,钠离子最外层有8个电子,二者数目不等,④错误;钫属于碱金属,碱金属单质都具有强还原性,可作强还原剂,⑤正确;碱金属元素原子的最外层都只有1个电子,在反应中容易失去这个电子显+1价,⑥正确;碱金属单质的密度从上到下逐渐增大(K反常),推测钫单质的密度大于1 g·cm-3,⑦正确;碱金属单质的熔点较低且从上到下熔点逐渐降低,所以钫单质的熔点很低,⑧错误。故选A。
5.B　解析　皂化反应为油脂在碱性条件下的水解反应,A项正确;模拟侯氏制碱法应使用氯化钠饱和溶液,B项错误;碳酸钠饱和溶液可以吸收乙醇,中和乙酸,降低酯的溶解度,C项正确;NaHCO3可与HCl反应生成NaCl、CO2和水,因此碳酸氢钠饱和溶液可除去CO2中的HCl气体,D项正确。
6.D　解析　试剂a为盐酸,试剂b为碳酸钙,用于制取二氧化碳,试剂c为饱和碳酸氢钠溶液,用于除去二氧化碳中的HCl;然后将二氧化碳通入氨化的饱和食盐水中,反应生成碳酸氢钠,过量的氨气用水或硫酸吸收,且要防止倒吸,据此分析解答。实验过程中向启普发生器中添加液体时,应从球形漏斗加入,A项错误;制备CO2应使用稀盐酸不应使用稀硫酸,生成的CO2无需干燥,NH4Cl和Ca(OH)2用于制取NH3,尾气中含有NH3,可用稀硫酸吸收,B项错误;因NH3溶解度大,开始实验时应先打开活塞Ⅲ,再打开活塞Ⅱ,C项错误;反应结束后将锥形瓶放入冰水浴中可以降低NaHCO3的溶解度,促进NaHCO3晶体的析出,D项正确。
7.B　解析　碳酸钠和盐酸的反应分步进行,先生成碳酸氢钠,后碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳,所以甲装置的气球膨胀速率小,A项错误;1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3的物质的量都是0.01 mol,根据化学方程式NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2、N↑2Ca3+2HCl===2NaCl+O2O+COH2↑,若最终两气球体积相同,则说明试管中HCl的物质的量大于或等于0.02 mo,所以其浓度大于或等于2 mol·Ll-1,B项正确;若最终两气球体积不同,则所需HCl的物质的量的范围是08.C　解析　稀盐酸是混合物,b点溶质为HCl和NaCl,A项错误;根据题意可知,c点为图1的起点,图1为碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸,所以c点的溶质应为NaCl和NaHCO3,B项错误;根据题意可知,向碳酸钠溶液中滴加稀盐酸时,会出现溶质为碳酸氢钠和氯化钠的情况,即碳酸钠在和少量盐酸反应时生成碳酸氢钠,C项正确;据图可知,同体积、等物质的量浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液,碳酸钠溶液的pH更大,碱性更强,D项错误。
9.答案　(1)NaHCO3　在30~35 ℃时NaHCO3的溶解度在表给四种盐中最小(答案合理即可)　(2)D　(3)甲基橙　由黄色变橙色,且半分钟内不恢复原色　(4)3.56%　(5)偏大
解析　步骤Ⅰ:制备Na2CO3的工艺流程中,先将NaCl加水溶解,制成饱和溶液后加入NH4HCO3粉末,水浴加热,根据不同温度条件下各物质的溶解度不同,为了得到NaHCO3晶体,控制温度在30~35 ℃发生反应,最终得到滤液为NH4Cl溶液,晶体A为NaHCO3,再将其洗涤抽干,利用NaHCO3受热易分解的性质,在300 ℃加热分解NaHCO3制备Na2CO3;步骤Ⅱ:利用酸碱中和滴定原理测定产品中碳酸氢钠的含量,第一次滴定发生的反应为Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,因为Na2CO3、NaHCO3溶于水显碱性,且碱性较强,所以可借助酚酞指示剂的变化来判断滴定终点,结合颜色变化可推出指示剂M为酚酞试剂;第二次滴定终点时溶液中的溶质为NaCl,同时还存在反应生成的CO2,溶液呈现弱酸性,因为酚酞的变色范围为8~10,所以不适合利用酚酞指示剂检测判断滴定终点,可选择甲基橙试液,所以指示剂N为甲基橙试液,发生的反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,再根据关系式求出总的NaHCO3的物质的量,推导出产品中NaHCO3的物质的量,最终通过计算得出产品中NaHCO3的质量分数。根据上述分析可知,(1)根据题给信息中盐在不同温度下的溶解度不难看出,控制温度在30~35 ℃,目的是使NH4HCO3不发生分解,同时析出NaHCO3固体,得到晶体A,因为在30~35 ℃时,四种盐中NaHCO3的溶解度最小。(2)300 ℃加热抽干后的NaHCO3固体,需用坩埚、泥三角、三脚架进行操作,所以符合题意的为D项。(3)根据上述分析可知,第二次滴定时,使用的指示剂N为甲基橙试液,滴定到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠,滴定达到终点后溶液的溶质为氯化钠,所以溶液的颜色变化为由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复原色。(4)第一次滴定发生的反应是Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,则n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.100 0 mol·L-1×22.45×10-3 L=2.245×10-3 mol,第二次滴定消耗的盐酸的体积V2=23.51 mL,则根据方程式NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物质的量n总(NaHCO3)=0.100 0 mol·L-1×23.51×10-3 L=2.351×10-3 mol,则原溶液中的NaHCO3的物质的量n(NaHCO3)=n总(NaHCO3)-n生成(NaHCO3)=2.351×10-3 mol-2.245×10-3 mol=1.06×10-4 mol,则原产品中NaHCO3的物质的量为×1.06×10-4 mol=1.06×10-3 mol,故产品中NaHCO3的质量分数为×100%=3.561 6%≈3.56%。(5)若该同学第一次滴定时,其他操作均正确的情况下,俯视读数,则会使标准液盐酸的体积偏小,即测得V1偏小,所以原产品中NaHCO3的物质的量会偏大,最终导致其质量分数会偏大。
10.答案　(1)110　(2)NaHCO3为0.09 mol,Na2CO3·5H2O为0.01 mol
解析　(1)溶液中加入盐酸到10 mL,发生反应Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,加至15 mL时生成CO2 112 mL,发生反应NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,n(CO2)==0.005 mol,则n(HCl)=0.005 mol,c(HCl)==1 mol/L,碳酸钠转化为碳酸氢钠需要盐酸10 mL,NaHCO3完全反应生成二氧化碳2 240 mL,物质的量为0.1 mol,根据反应NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O可知,消耗HCl的物质的量为0.1 mol。盐酸的浓度为1 mol·L-1,该阶段消耗盐酸的体积为100 mL。故x=10 mL+100 mL=110 mL。(2)由图像可知,溶液中含有碳酸钠,故固体中含有Na2CO3·nH2O,由Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,其物质的量为0.01 L×1 mol·L-1=0.01 mol,转化生成的碳酸氢钠的物质的量为0.01 mol。由NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O可知,溶液中碳酸氢钠总的物质的量为0.1 mol,故原固体中含有碳酸氢钠的物质的量为0.1 mol-0.01 mol=0.09 mol。原固体中Na2CO3·nH2O的质量为9.52 g-84 g·mol-1×0.09 mol=1.96 g,n(Na2CO3·nH2O)=0.01 mol,故0.01 mol×(106+18n)g·mol-1=1.96 g,计算得n=5,故原混合固体中NaHCO3 为0.09 mol,Na2CO3·5H2O为0.01 mol。(共37张PPT)
课时微练(九)
碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属
1.湖北盐业历史悠久，早在唐代已有零星的产盐记载。下列说法错误的是( )
A.NaCl既可做调味品也可做防腐剂
B.焰色试验可用于区分NaCl和Na2CO3
C.电解食盐水的产物可用于生产漂粉精
D.医疗上生理盐水是0.9%的NaCl溶液
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NaCl是食盐的主要成分，既可做调味品也可做防腐剂，A项正 确；NaCl和Na2CO3的焰色试验均为黄色火焰，无法进行区分，B项错误；电解食盐水的产物为Cl2、H2、NaOH，Cl2可与石灰乳生产漂粉精，C项正确；医疗上生理盐水是0.9%的NaCl溶液，D项正确。
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2.NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl是“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解，其中不正确的是( )
A.小韩同学说：该条件下NaHCO3的溶解度较小
B.小韦同学说：NaHCO3不是纯碱
C.小杨同学说：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵，可做化肥
D.小任同学说：该反应是在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳
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反应中只有碳酸氢钠沉淀生成，所以该条件下NaHCO3的溶解度较小，首先达到饱和析出，A项正确；纯碱是Na2CO3，NaHCO3是小苏打，B项正确；析出NaHCO3固体后的溶液仍是NaHCO3的饱和溶液，含氯化铵、NaHCO3等，C项错误；在饱和食盐水中先通入氨气使溶液呈碱性，再通入二氧化碳，增大二氧化碳的溶解度，D项正确。
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3.有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是( )
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选项 操作 判断
A 分别加入澄清石灰水 产生沉淀者为Na2CO3
B 分别加入等浓度的稀盐酸 反应较剧烈者为Na2CO3
C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀者为Na2CO3
D 逐滴加入等浓度的盐酸 立即产生气泡者为Na2CO3
加入澄清石灰水时，两者均产生白色沉淀，现象相同，A项错 误；加入等浓度的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应更剧烈，B项错 误；Na2CO3与CaCl2反应生成CaCO3白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，C项正确；逐滴加入盐酸时，NaHCO3溶液立即产生气泡，Na2CO3溶液开始时无明显现象，过一会儿后有气泡产生，D项错误。
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Na2CO3与NaHCO3的除杂
解题有据
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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
4.第87号元素钫位于碱金属族，根据元素周期表结构及元素性质变化趋势，下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断，错误的是
( )
①锂与水反应比钠剧烈　②金属单质都可以密封保存在煤油中　③钾的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳　④锂的阳离子的最外层电子数和钠离子的相同　⑤钫单质是强还原剂　⑥钫元素在化合物中显+1价 ⑦钫单质的密度应该大于1 g·cm-3　⑧钫单质有较高的熔点
A.①②④⑧ B.①②③⑦
C.③④⑤⑧ D.①③④⑥
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金属性Na>Li，元素的金属性越强，对应的单质与水反应越剧烈，则钠与水反应比锂与水反应剧烈，①错误；锂的密度小于煤油的密度，若用煤油保存锂，则达不到隔绝空气和水的目的，②错 误；钾的氧化物在空气中易吸收二氧化碳生成碳酸钾，③正确；原子失去最外层电子后，次外层变成最外层，故锂离子最外层有2个电子，钠离子最外层有8个电子，二者数目不等，④错误；钫 属于碱金属，碱金属单质都具有强还原性，可作强还原剂，⑤正
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确；碱金属元素原子的最外层都只有1个电子，在反应中容易失去这个电子显+1价，⑥正确；碱金属单质的密度从上到下逐渐增大(K反常)，推测钫单质的密度大于1 g·cm-3，⑦正确；碱金属单质的熔点较低且从上到下熔点逐渐降低，所以钫单质的熔点很低，⑧错误。故选A。
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5.实验室中使用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠时，下列对应关系错误的是( )
A.氢氧化钠水溶液：实验室模拟皂化反应
B.碳酸钠饱和溶液：模拟侯氏制碱法所用试剂
C.碳酸钠饱和溶液：制备乙酸乙酯实验中收集产品
D.碳酸氢钠饱和溶液：制备CO2时除去HCl气体
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皂化反应为油脂在碱性条件下的水解反应，A项正确；模拟侯氏制碱法应使用氯化钠饱和溶液，B项错误；碳酸钠饱和溶液可以吸收乙醇，中和乙酸，降低酯的溶解度，C项正确；NaHCO3可与HCl反应生成NaCl、CO2和水，因此碳酸氢钠饱和溶液可除去CO2中的HCl气体，D项正确。
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6.某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备NaHCO3，部分实验装置如图所示，下列说法正确的是( )
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A.实验过程中向启普发生器中添加液体时，可以取下Ⅰ处胶塞加入
B.所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO3、饱和食盐水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸馏水
C.开始实验时，应先打开活塞Ⅱ，再打开活塞Ⅲ
D.试剂d为冰水，以降低NaHCO3的溶解度，促进晶体的析出
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试剂a为盐酸，试剂b为碳酸钙，用于制取二氧化碳，试剂c为饱和碳酸氢钠溶液，用于除去二氧化碳中的HCl；然后将二氧化碳通入氨化的饱和食盐水中，反应生成碳酸氢钠，过量的氨气用水或硫酸吸收，且要防止倒吸，据此分析解答。实验过程中向启普发生器中添加液体时，应从球形漏斗加入，A项错误；制备CO2应使用稀盐酸不应使用稀硫酸，生成的CO2无需干燥，NH4Cl和
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Ca(OH)2用于制取NH3，尾气中含有NH3，可用稀硫酸吸收，B项错误；因NH3溶解度大，开始实验时应先打开活塞Ⅲ，再打开活塞Ⅱ，C项错误；反应结束后将锥形瓶放入冰水浴中可以降低NaHCO3的溶解度，促进NaHCO3晶体的析出，D项正确。
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7.有甲、乙两个完全相同的装置，分别在它们的侧
管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3，试管中
各有10 mL相同浓度的盐酸(如图)，同时将两个侧
管中的物质全部倒入各自的试管中，下列叙述正确
的是( )
A.甲装置的气球膨胀速率大
B.若最终两气球体积相同，则一定有c(HCl)≥2 mol·L-1
C.若最终两气球体积不同，则一定有c(HCl)≤1 mol·L-1
D.最终甲、乙试管的溶液中Na+、Cl-的物质的量相同
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碳酸钠和盐酸的反应分步进行，先生成碳酸氢钠，后碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳，所以甲装置的气球膨胀速率小，A项错误；1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3的物质的量都是0.01 mol，根据化学方程式NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2、N↑2Ca3+2HCl ===2NaCl+O2O+COH2↑，若最终两气球体积相同，则说明试管中HCl的物质的量大于或等于0.02 mo，所以其浓度大于或等于
2 mol·Ll-1，B项正确；若最终两气球体积不同，则所需HCl的物
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质的量的范围是0C项错误；1.06 g N2COa3和0.84 g NaHCO的物质的量相同，都是0.01 mol，但是NCOa3和NaHO3中钠离子的物质的量不同，所以最终两试管的溶液中NaC+的物质的量一定不相同，D项错误。
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8.向等体积、等物质的量浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液中分别逐滴加入一定浓度的盐酸，得到溶液的pH变化与时间的关系如图1、图2所示，将图2的阴影部分与图1进行叠加，二者基本重合。下列说法正确的是( )
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A.b点的溶质为稀盐酸和氯化钠
B.c点的溶质为氯化钠和碳酸钠
C.由图可知，碳酸钠在一定条件下可以转化成碳酸氢钠
D.由图可知，碳酸钠溶液的碱性比碳酸氢钠溶液的碱性弱
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稀盐酸是混合物，b点溶质为HCl和NaCl，A项错误；根据题意可知，c点为图1的起点，图1为碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸，所以c点的溶质应为NaCl和NaHCO3，B项错误；根据题意可知，向碳酸钠溶液中滴加稀盐酸时，会出现溶质为碳酸氢钠和氯化钠的情 况，即碳酸钠在和少量盐酸反应时生成碳酸氢钠，C项正确；据图可知，同体积、等物质的量浓度的碳酸氢钠和碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的pH更大，碱性更强，D项错误。
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9.碳酸钠俗称纯碱，是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下：
步骤Ⅰ.Na2CO3的制备
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能力训练
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步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定
①称取产品2.500 g，用蒸馏水溶解，定容于250 mL容量瓶中；
②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶，加入2滴指示剂M，用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点)，消耗盐酸V1 mL；
③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点)，又消耗盐酸V2 mL；
④平行测定三次，V1平均值为22.45，V2平均值为23.51。
已知：(ⅰ)当温度超过35 ℃时，NH4HCO3开始分解。
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(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0
NaHCO3 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2
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回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中晶体A的化学式为 ，晶体A能够析出的原因是_______________________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅰ中“300 ℃加热”所选用的仪器是 (填字母)。
NaHCO3
在30~35 ℃时NaHCO3的溶解度在表给四种盐中最小(答案合理即 可)
D
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(3)指示剂N为 ，描述第二滴定终点前后颜色变化：______
________________________________。
(4)产品中NaHCO3的质量分数为 (保留三位有效数字)。
(5)第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则NaHCO3质量分数的计算结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
甲基橙
由黄色变橙色，且半分钟内不恢复原色
3.56%
偏大
步骤Ⅰ：制备Na2CO3的工艺流程中，先将NaCl加水溶解，制成饱和溶液后加入NH4HCO3粉末，水浴加热，根据不同温度条件下各物质的溶解度不同，为了得到NaHCO3晶体，控制温度在30~35 ℃发生反应，最终得到滤液为NH4Cl溶液，晶体A为NaHCO3，再将其洗涤抽干，利用NaHCO3受热易分解的性质，在300 ℃加热分解NaHCO3制备Na2CO3；步骤Ⅱ：利用酸碱中和滴定原理测定产品中碳酸氢钠的含量，第一次滴定发生的反应为Na2CO3+HCl===
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NaHCO3+NaCl，因为Na2CO3、NaHCO3溶于水显碱性，且碱性较强，所以可借助酚酞指示剂的变化来判断滴定终点，结合颜色变化可推出指示剂M为酚酞试剂；第二次滴定终点时溶液中的溶质为NaCl，同时还存在反应生成的CO2，溶液呈现弱酸性，因为酚酞的变色范围为8~10，所以不适合利用酚酞指示剂检测判断滴定终点，可选择甲基橙试液，所以指示剂N为甲基橙试液，发生的反应为NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑，再根据关系式求出总
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的NaHCO3的物质的量，推导出产品中NaHCO3的物质的量，最终通过计算得出产品中NaHCO3的质量分数。根据上述分析可知，(1)根据题给信息中盐在不同温度下的溶解度不难看出，控制温度在30~35 ℃，目的是使NH4HCO3不发生分解，同时析出NaHCO3固体,得到晶体A，因为在30~35 ℃时，四种盐中NaHCO3的溶解度最小。(2)300 ℃加热抽干后的NaHCO3固体,需用坩埚、泥三角、三脚架进行操作，所以符合题意的为D项。(3)根据上述分析可知,
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第二次滴定时，使用的指示剂N为甲基橙试液，滴定到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠，滴定达到终点后溶液的溶质为氯化钠，所以溶液的颜色变化为由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原色。(4)第一次滴定发生的反应是Na2CO3+HCl===NaHCO3+ NaCl，则n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.100 0 mol·L-1× 22.45×10-3 L=2.245×10-3 mol，第二次滴定消耗的盐酸的体积V2=23.51 mL，则根据方程式NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物质的量n总(NaHCO3)=0.100 0 mol·L-1×
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23.51×10-3 L=2.351×10-3 mol，则原溶液中的NaHCO3的物质的量n(NaHCO3)=n总(NaHCO3)-n生成(NaHCO3)=2.351×10-3 mol-2.245× 10-3 mol=1.06×10-4 mol，则原产品中NaHCO3的物质的量为×1.06×10-4 mol=1.06×10-3 mol，故产品中NaHCO3的质量分数为×100%=3.561 6%≈3.56%。(5)若该同学第一次滴定时，其他操作均正确的情况下，俯视读数，则会使标准液盐酸的体积偏小，即测得V1偏小，所以原产品中NaHCO3的物质的量会偏大，最终导致其质量分数会偏大。
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10.NaHCO3在潮湿的空气中会缓慢分解，Na2CO3会吸收空气中的水分形式Na2CO3+nH2O===Na2CO3·nH2O (n为平均值，n≤10)。取没有妥善保管、已部分变质的碳酸氢钠样品
W 9.52 g溶于水配成溶液，慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌，加入盐酸的
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体积与生成的标准状况下CO2的体积如图(已知盐酸加至15 mL时生成CO2 112 mL)。
(1)x的值为 。
(2)样品W中的成分及各成分的物质的量：_______________________
___________________________。
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NaHCO3为0.09 mol，
Na2CO3·5H2O为0.01 mol
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NaHCO3完全反应生成二氧化碳2 240 mL，物质的量为0.1 mol，根据反应NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O可知，消耗HCl的物质的量为0.1 mol。盐酸的浓度为1 mol·L-1，该阶段消耗盐酸的体积为100 mL。故x=10 mL+100 mL=110 mL。(2)由图像可知，溶液中含有碳酸钠，故固体中含有Na2CO3·nH2O，由Na2CO3+HCl=== NaHCO3+NaCl，其物质的量为0.01 L×1 mol·L-1=0.01 mol，转化生成的碳酸氢钠的物质的量为0.01 mol。由NaHCO3+HCl===
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NaCl+CO2↑+H2O可知,溶液中碳酸氢钠总的物质的量为0.1 mol，故原固体中含有碳酸氢钠的物质的量为0.1 mol-0.01 mol=0.09 mol。原固体中Na2CO3·nH2O的质量为9.52 g-84 g·mol-1×0.09 mol= 1.96 g, n(Na2CO3·nH2O)=0.01 mol,故0.01 mol×(106+18n)g·mol-1 =1.96 g，计算得n=5，故原混合固体中NaHCO3 为0.09 mol，Na2CO3·5H2O为0.01 mol。
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