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(共84张PPT)
第10讲　侯氏制碱法、碱金属元素
1.了解侯氏制碱法的原理。
2.掌握Na2CO3含量的测定方法。
3.了解碱金属的通性与特性及焰色试验。
考点·全面突破
考点一　碳酸钠含量的测定　　
测定碳酸钠质量分数的常用方法
1. 气体法
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

2. 沉淀法
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

3. 滴定法
（2）实验操作：取样品m g，配制成250 mL溶液，取20.00 mL于锥 形瓶中，滴加酚酞2～3滴，用0.100 0 mol·L－1HCl滴定，消耗盐酸
V mL。
（3）数据处理
某兴趣小组同学制定如下三个方案对含有NaCl杂质的碳酸氢钠的含 量进行测定。
方案一：用右图装置测定样品与足量稀硫酸反应生成CO2的体积。
不与CO2
反应，且CO2在其中的溶解度小 　
解析：为准确测定CO2的体积，液体M需不与CO2反应，且CO2在其
中的溶解度小，这样才能保证测量的CO2体积不受液体M的影响。
方案二：测定上述样品中碳酸氢钠的质量分数还可通过如图装置进行 测定。
托盘天平
方案三：通过以下流程测定样品中NaHCO3的含量。
（3）操作Ⅰ的名称为 ，根据以上实验过程，含有氯化钠的碳 酸氢钠样品中碳酸氢钠的质量分数可表示为 。（样品质量为m1 g，恒重后固体质量为m2 g）
冷却 　

考点二　侯氏制碱法　　
1. 制备原理
以食盐、氨气、二氧化碳为原料，利用溶解度相对大小来分离得到 NaHCO3，加热后得到Na2CO3（纯碱）。
2. 工艺流程
3. 反应原理
（1）产生NaHCO3的反应：
。
（2）产生Na2CO3的反应： 。
4. 绿色思想
循环使用的物质为 、 。
CO2　
饱和食盐水　
A. 制取氨气 B. 制NaHCO3
C. 分离NaHCO3 D. 制Na2CO3
√
2. 我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表 示如图：
（1）沉淀池、煅烧炉中发生反应的化学方程式分别为
、 。
（2）上述流程中X物质的化学式为 。
CO2　
提高
原料氯化钠的利用率　　
加热，若产生能使
澄清石灰水变浑浊的气体，说明碳酸钠中含有碳酸氢钠，否则，不含
有碳酸氢钠　　
3. 侯氏制碱法是在索尔维制碱法的基础上创造出的一种新的制造纯 碱的方法。具体工艺流程图如下：
根据以上流程回答下列问题：
（1）与索尔维制碱法相比，侯氏制碱法最突出的优点是 （填 字母）。
A. 原料利用率高
B. 设备少
C. 生产方便
A　
NH3·H2O＋
解析：侯氏制碱法副产品是氯化铵，氯化铵中含有氮元素，可制氮 肥，也可以用于制干电池等。
（3）Y物质是 。
制化肥、制干电池等
（任答一点） 　
CO2　
（4）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，降温结晶析出副产品， 通氨气的作用有 （填字母）。
BD　
A. 使Na2CO3结晶析出
B. 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度
C. 使NaHCO3更多地析出
解析：碳酸钠的溶解度较大，通入氨气，不能使碳酸钠析出，A错 误；通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转化为溶解度较大的碳酸 钠，可以提高氯化铵的纯度，B正确；母液中通入氨气，会消耗 NaHCO3，C错误；氨气溶于水后生成氨水，增大铵根离子的浓度， 有利于氯化铵的析出，D正确。
考点三　碱金属元素　焰色试验　　
1. 碱金属的相似性和递变性（由Li→Cs）
相似性 递变性
原子结构 最外层均有1个电子 电子层数逐渐增多，核电荷数逐 渐增大，原子半径逐渐
元素性质 具有较强的金属 性，最高正价均 为 价 金属性逐渐
增大　
＋1　
增强　
单 质
性 质 物理性 质 （除Cs外）都呈银 白色，密度较小， 熔、沸点较低 密度总体上增大，熔、沸点逐 渐
化学性 质 都具有较强的还原 性 还原性逐渐
降低　
增强　
2. 焰色试验
（1）焰色试验：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。
物理　
（2）焰色试验的操作
（3）常见金属元素的焰色
金属元素 钠 钾（透过蓝色钴玻璃） 钙 钡 铜
焰色 色 色 色 黄绿色 色
黄　
紫　
砖红　
绿　
×
√
×
×
√
×
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
一、焰色试验
1. 五彩缤纷的焰火与元素的焰色试验有关。下列说法不正确的是 （　　）
A. 焰色试验一定发生化学变化
B. Na与NaCl在灼烧时火焰颜色相同
C. 可以用焰色试验来区别NaCl和KCl
D. 观察K2SO4的焰色应透过蓝色的钴玻璃
解析：焰色试验是物理变化，A错误。
√
二、碱金属元素性质递变规律及应用
2. 下列有关碱金属的说法不正确的是（　　）
A. 均为第ⅠA族元素，最外层均有1个电子
B. 原子半径：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs
C. 元素的金属性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs
D. 由Li到Cs，熔点逐渐降低
解析：电子层数越多，半径越大，同主族元素自上而下电子层数依次增加，故原子半径：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，B错误。
√
3. 下列有关铯及其化合物的说法不正确的是（　　）
A. CsOH的碱性比KOH的强
B. 铯与水或稀盐酸反应剧烈，都生成H2
C. Cs的还原性比Na的强，故Na＋的氧化性强于Cs＋
D. Li的金属性比Cs的强
解析：Li、Cs均为碱金属元素，Cs的电子层数多，更容易失去最外层电子，故金属性：Cs＞Li，D错误。
√
【题后归纳】
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 密度而将锂保存在石蜡中。
（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，碱金属氢化物是强还原剂。
真题·体验品悟
　（2025·安徽高考16题）侯氏制碱法以NaCl、CO2和NH3为反应物 制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法基础上，以NaCl和NH4HCO3为 反应物，在实验室制备纯碱，步骤如下：
①配制饱和食盐水；
②在水浴加热下，将一定量研细的NH4HCO3加入饱和食盐水中，搅 拌，使NH4HCO3溶解，静置，析出NaHCO3晶体；
③将NaHCO3晶体减压过滤、煅烧，得到Na2CO3固体。
解析：用固体试剂配制溶液时，需要用烧杯溶解，用玻璃棒搅拌。
烧杯、
玻璃棒　
解析：将碳酸氢铵研细后加入饱和食盐水中，可以加快NH4HCO3的 溶解速率。
解析：用CO2和NH3制备纯碱时，NH3是有毒气体，会污染空气，且 操作复杂，用NH4HCO3代替CO2和NH3制备纯碱，原料更易获得，污 染小，且由实验步骤知，操作更简单。
加快NH4HCO3的
溶解速率　　
原
料易得、操作简单、污染小 　
（4）实验小组使用滴定法测定了产品的成分。滴定过程中溶液的pH 随滴加盐酸体积变化的曲线如图所示。
　　
ⅰ.到达第一个滴定终点B时消耗盐酸V1 mL，到达第二个滴定终点C时 又消耗盐酸V2 mL。V1＝V2，所得产品的成分为 （填标号）。
a.Na2CO3 b.NaHCO3
c.Na2CO3和NaHCO3 d.Na2CO3和NaOH
a　
定终点时消耗的盐酸的量相等，a正确；若产品为NaHCO3，则只有1
个滴定终点，b错误；若产品为Na2CO3、NaHCO3的混合物，则V2＞
V1，c错误；若产品为Na2CO3和NaOH的混合物，则V1＞V2，d错误。
ⅱ.到达第一个滴定终点前，某同学滴定速度过快，摇动锥形瓶不均 匀，致使滴入盐酸局部过浓。该同学所记录的V1' （填 “＞”“＜”或“＝”）V1。
＞　
（5）已知常温下Na2CO3和NaHCO3的溶解度分别为30.7 g和10.3 g。 向饱和Na2CO3溶液中持续通入CO2气体会产生NaHCO3晶体。实验小 组进行相应探究：
实验 操作 现象
a 将CO2匀速通入置于烧杯中的20 mL 饱和Na2CO3溶液，持续20 min，消耗600 mL CO2 无明显现象
b 将20 mL饱和Na2CO3溶液注入充满 CO2的500 mL矿泉水瓶中，密闭，剧烈摇动矿泉水瓶1～2 min，静置 矿泉水瓶变瘪，3 min后 开始有白色晶体析出
CO2的吸收率低，生成NaHCO3的量
小，未达到饱和
解析：实验a中盛装饱和碳酸钠溶液的烧杯为敞口体系，通入二氧化
碳时，部分CO2逸出，且CO2在水中的溶解度小，导致CO2无法全部
与碳酸钠溶液反应，生成的NaHCO3的量少，没有达到饱和状态，故
无NaHCO3晶体析出。
ⅱ.析出的白色晶体可能同时含有NaHCO3和Na2CO3·10H2O。称取 0.42 g晾干后的白色晶体，加热至恒重，将产生的气体依次通过足量 的无水CaCl2和NaOH溶液，NaOH溶液增重0.088 g，则白色晶体中 NaHCO3的质量分数为 。
80％　
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括10个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2025·浙江湖州联考）下列关于碱金属元素的说法中，正确的是 （　　）
A. 第ⅠA族元素都是碱金属元素
B. 最外层电子数均为1个，易失去电子，金属性较强
C. 锂、钠、钾三种元素在自然界中都以游离态存在
D. 碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来
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解析：A项，第ⅠA族元素包括H元素，不都是碱金属元素，错误；
C项，碱金属都比较活泼，自然界中都是以化合态存在的，错误；
D项，碱金属单质性质活泼，在铜盐溶液中先与水反应，不能将铜从其盐溶液中置换出来，错误。
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2. 下列叙述正确的是（　　）
A. Na在空气中燃烧会生成Na2O2，故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
B. 碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
C. 在熔融状态下，钠可以从MgCl2中置换出镁
D. Li、Na、K都可以保存在煤油中
解析：A项，Li在空气中燃烧只生成Li2O，错误；B项，碱金属元 素是指第ⅠA族除氢外的金属元素，错误；D项，Li的密度比煤油小， 不能保存在煤油中，错误。
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3. 下列说法错误的是（　　）
A. 碳酸钠可用于去除餐具的油污
B. 用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有 Na＋
C. Na2O2可与CO2反应放出氧气，可用于制作呼吸面具
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4. 铯原子钟是一种精密的计时器具，“中国造”铯原子钟可达到 “30万年只差1秒”的精度。铯在周期表的第六周期第ⅠA族，则下列 对铯的性质预测不合理的是（　　）
A. 硝酸铯、氢氧化铯属于共价化合物
B. 在实验室中可将铯保存在煤油中
C. 将铯放入盛有水的水槽中，会立即发生爆炸
D. 铯在空气中可以自燃，并生成Cs2O2、CsO2、CsO3等复杂产物
解析：硝酸钠、氢氧化钠均是离子化合物，依据同主族元素性质相似可判断硝酸铯、氢氧化铯属于离子化合物，A错误。
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5. 钾与钠是同主族元素，性质具有相似性，但钾比钠的金属性更 强。下面是根据钠的性质对钾的性质进行的预测，其中错误的是 （　　）
A. 钾可以保存在煤油中
B. 钾在空气中加热得到的产物比钠更复杂
C. 钾可以与水剧烈反应生成氧气
D. 钾能与水反应，且比钠与水反应更剧烈
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6. （2025·浙江温州适应性考试）侯氏制碱法工艺流程如图所示。
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C. “盐析”后溶液pH比“盐析”前溶液pH大
解析：母液Ⅱ为加入氯化钠晶体、析出氯化铵后得到的，与母液Ⅰ所含粒子种类相同，但母液Ⅱ中碳酸氢根离子的浓度没有变的更大，故D错误。
下列说法不正确的是（　　）
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7. 实验室用下列装置模拟侯氏制碱法制取少量 NaHCO3固体。不能 达到实验目的的是（　　）
A. 装置Ⅰ制取CO2
B. 装置Ⅱ中Na2CO3溶液可除去CO2中的少量HCl
C. 装置Ⅲ中冰水浴有利于析出NaHCO3固体
D. 装置Ⅳ可获得少量NaHCO3固体
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解析：除去CO2中的少量HCl必须用饱和碳酸氢钠溶液，
装置Ⅱ中Na2CO3溶液可与二氧化碳反应，B错误。
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8. 过氧化锂（Li2O2）常用于制造热电偶、含氧化碲光学玻璃等，工 业上通常采用以下流程获得，有关说法错误的是（　　）
A. 实验室中可用锂条在纯净O2中点燃的方式获取少量Li2O2
B. 操作Ⅰ使用减压蒸馏提高H2O2溶液浓度比常压蒸馏更合理
C. 由该过程可知，LiOH比Li2O2更易溶于乙醇
D. Li2O2比Na2O2性质稳定且摩尔质量更小，所以更适合应用在宇航 密封舱内供氧
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9. 实验室可通过沉淀重量法测定样品纯度，按如图装置测定纯碱 （含少量NaCl）的纯度，下列说法正确的是（　　 ）
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A. 装置A中试剂应为浓硫酸，C中试剂应为BaCl2溶液
B. 在B、C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置，以除去氯 化氢气体
C. 只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，就可以确定碳酸钠的质 量分数
D. 反应结束后，需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C 中沉淀质量
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解析：为了防止空气中的二氧化碳对实验的影响，需先通过装 置A吸收空气中的二氧化碳，则装置A中的试剂为 NaOH溶液，C 中的试剂应能与二氧化碳反应生成沉淀，应为Ba（OH）2溶液， A错误；若B、C之间添加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，挥发 出的HCl气体会和NaHCO3反应生成CO2气体，对测定纯碱纯度会 有影响，B错误；
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盐酸易挥发，B中可能有HCl、H2O进入C中，不能通过测定C的质量差来确定CO2的质量，应通过测量C中产生的沉淀质量来确定碳酸钠的质量分数，C错误；沉淀表面可能附着少量水分和溶于水的杂质，应经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量，D正确。
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10. 下列有关钠及其化合物的说法，正确的是（　　）
①足量O2和质量相等的Na在常温和加热条件下反应，转移的电子数 相等
②将Na2O与Na2O2分别加入滴有酚酞的水中，溶液颜色变化相同
③等质量的Na2O与Na2O2投入等量且足量水中充分反应后所得溶液的 物质的量浓度相等
④取a g Na2CO3和NaHCO3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，能测定混合物中Na2CO3质量分数
⑤鉴别NaHCO3与Na2CO3溶液，可用Ca（OH）2溶液
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⑥除去NaHCO3粉末中混有的Na2CO3，可配制成溶液通入过量的 CO2，再低温结晶
A. ①②③ B. ①⑥
C. ②④⑥ D. ③④
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解析：Na和O2生成Na2O2、Na2O，Na的化合价均变1价，转移电子数相同，①正确；将Na2O加入滴有酚酞的水中，由于生成氢氧化钠，则溶液变红，过氧化钠具有强氧化性而有漂白性，所以最后会褪色，溶液颜色变化不相同，②错误；Na2O2与水反应实际增重的是Na2O的质量，等物质的量的Na2O与Na2O2投入到等量且足量水中充分反应后，两溶液增重相等，生成的NaOH的物质的量也相等，因而所得溶液物质的量浓度相等，由于等质量的Na2O与Na2O2物质的量不相等，因而与水反应后所得溶液的物质的量浓度不相等，③错误；
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取a g Na2CO3和NaHCO3混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气 体用碱石灰吸收，吸收的气体有二氧化碳和水，④错误；Na2CO3 和NaHCO3溶液都与氢氧化钙溶液反应生成沉淀，应用氯化钙鉴 别，⑤错误；Na2CO3可与过量的CO2反应生成NaHCO3，可用于 除杂，⑥正确。
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二、非选择题（本题包括2个小题）
11. 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 。
解析：碱金属单质及其氢化物都是强还原剂，与水反应生成碱和H2。
锂可以与水反应　
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（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
解析：K在空气中燃烧生成K2O、K2O2及KO2，A项错误；K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溶液的c（OH－）相等，故二者碱性相同，C项错误。
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 。
K＋[∶H]－ 　
NA 　
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解析：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。
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12. 研究钠及其化合物的性质有重要的意义。
（1）金属钠非常活泼，通常保存在 中，以隔绝 空气。
解析：金属钠非常活泼，可与水反应，为隔绝空气，通常保存在煤油 或石蜡油中。
石蜡油或煤油　
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（2）汽车安全气囊内装有NaN3、Fe2O3和NaHCO3等物质。
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②产生的Na立即与Fe2O3发生置换反应生成Na2O，发生反应的化学方 程式为 。
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①向1 mL 0.01 mol·L－1CaCl2溶液中滴加1 mL 0.1 mol·L－1NaHCO3 溶液，发现没有什么现象，溶液依旧澄清。
②向1 mL 0.5 mol·L－1CaCl2溶液中滴加2 mL 1 mol·L－1NaHCO3溶 液，立即产生白色絮状沉淀，后续实验证明，该沉淀是CaCO3。该条 件下反应的离子方程式为
_________________________。
（3）某兴趣小组对NaHCO3和CaCl2溶液是否能发生反应非常感兴 趣，共做了三组实验进行探究。
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③向1 mL 2.5 mol·L－1CaCl2溶液中滴加1 mL 1 mol·L－1NaHCO3溶 液，立即产生白色沉淀，该沉淀也是CaCO3，且振荡后有无色无味的 气体产生，该条件下反应的离子方程式为
。
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