2019高考化學 第3章（金屬及其化合物）第1節(jié) 鈉及其化合物 考點（3）碳酸鈉與碳酸氫鈉講與練（含解析）.doc
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考點三 碳酸鈉與碳酸氫鈉 李仕才 1．碳酸鈉與碳酸氫鈉 2.Na2CO3與NaHCO3的鑒別與除雜 (1)鑒別 (2)除雜 3.Na2CO3的制備——侯氏制堿法 向飽和NaCl溶液中，先通足量NH3，再通入足量CO2，由于NaHCO3的溶解度較小，會以固體形式析出，反應的方程式為NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl。將固體過濾后，再灼燒即可得純堿，化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) 1．用試管加熱碳酸氫鈉固體時，使試管向上傾斜。( ) 2．向Na2CO3溶液中逐滴加入含等物質的量的HCl溶液，生成的CO2與原Na2CO3的物質的量之比為1∶2。( ) 3．用熱的純堿水清除炊具上殘留的油污，沒有發(fā)生化學反應。( ) 4．確定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液，觀察是否出現白色渾濁。( √ ) 5．向Na2CO3飽和溶液中通入CO2，有NaHCO3晶體析出。( √ ) 6．向某溶液中加入稀鹽酸，產生的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，該溶液一定是碳酸鹽溶液。( ) 7．用酚酞試液可鑒別飽和食鹽水和飽和純堿溶液。( √ ) 8．除去CO2氣體中的HCl氣體，可將混合氣體通過飽和NaHCO3溶液。( √ ) 9．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3飽和溶液，又有CaCO3沉淀生成。( ) 1．Na2CO3、NaHCO3的水溶液呈堿性，且Na2CO3俗稱純堿，但它們不是堿，是鹽。 2．NaHCO3與堿溶液反應的實質是HCO與OH－反應生成CO，CO有可能發(fā)生后續(xù)反應，如NaHCO3與Ca(OH)2溶液反應可以生成白色沉淀CaCO3。 3．不能用澄清石灰水來鑒別Na2CO3與NaHCO3：Ca(OH)2溶液與二者反應均生成白色沉淀CaCO3，無法區(qū)別。 4．用鹽酸鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液時，要求兩溶液濃度相差不大，且加入的鹽酸等濃度且不宜過大。 一、Na2CO3和NaHCO3的性質及應用 1．有關Na2CO3和NaHCO3的敘述中正確的是( ) A．Na2CO3比NaHCO3的熱穩(wěn)定性強 B．Na2CO3和NaHCO3溶液中離子的種類不同 C．Na2CO3和NaHCO3均可與NaOH溶液反應 D．相同質量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸作用時，產生的氣體質量相同 解析：Na2CO3受熱不分解，而NaHCO3受熱分解，A對；Na2CO3和NaHCO3溶液中離子的種類相同，B錯；Na2CO3與NaOH溶液不反應，C錯；相同質量的Na2CO3和NaHCO3與足量鹽酸作用時，NaHCO3產生的氣體質量大，D錯。 答案：A 2．有關NaHCO3和Na2CO3的性質，以下敘述錯誤的是( ) A．等質量的NaHCO3和Na2CO3與足量鹽酸反應，在相同條件下Na2CO3產生的CO2體積小 B．等物質的量的兩種鹽與同濃度鹽酸完全反應，所消耗鹽酸的體積Na2CO3是NaHCO3的兩倍 C．將石灰水加入NaHCO3溶液中不產生沉淀，加入Na2CO3溶液中產生白色沉淀 D．相同條件下，同物質的量濃度的兩種溶液，Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH 解析：NaHCO3的摩爾質量小于Na2CO3的摩爾質量，等質量的NaHCO3和Na2CO3，其物質的量的大小關系為n(NaHCO3)>n(Na2CO3)，即在相同條件下NaHCO3產生CO2的體積大；物質的量相等的NaHCO3、Na2CO3與鹽酸反應，消耗同濃度鹽酸的體積Na2CO3是NaHCO3的兩倍；NaHCO3溶液中HCO與OH－反應生成CO，CO與Ca2＋結合生成CaCO3沉淀；相同條件下，等物質的量濃度的Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的pH大。 答案：C 3．如圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是( ) A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放堿石灰 B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放堿石灰 C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 解析：侯氏制堿法的原理是向飽和的NaCl溶液中先通入NH3，然后通入CO2，利用生成的碳酸氫鈉溶解度小而析出。由于NH3在水中的溶解度大，所以先通NH3，但為了防倒吸，所以a通入NH3，然后b通入CO2，考慮NH3的尾氣處理，所以選擇放蘸稀硫酸的脫脂棉，即C選項正確。 答案：C 4．為除去括號內的雜質，所選用的試劑或方法不正確的是( ) A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，選用適量的NaOH溶液 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，應通入過量的CO2氣體 C．Na2O2粉末(Na2O)，將混合物在氧氣中加熱 D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入適量Ba(OH)2溶液，過濾 解析：Na2CO3和Na2SO4均能與Ba(OH)2反應，不能達到除雜的目的。 答案：D 二、Na2CO3與NaHCO3的鑒別 5．楊老師在課堂上出示兩瓶失去標簽的Na2CO3和NaHCO3無色飽和溶液，希望班里的同學提出簡便的鑒別方法，該班同學踴躍提出看法，其中不合理的是( ) ①用干燥的pH試紙檢驗，pH大的是Na2CO3 ②取同體積的溶液于兩支試管中，滴入酚酞試液，紅色較深的是Na2CO3 ③取同體積的溶液于兩支試管中，加熱，有氣泡產生的是NaHCO3 ④取同體積的溶液于兩支試管中，逐滴加入稀鹽酸，開始就有氣體放出的是NaHCO3 ⑤取同體積的溶液于兩支試管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3 ⑥取同體積的溶液于兩支試管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3 A．①② B．③⑥ C．④⑤ D．②⑤ 解析：Na2CO3水解程度大，溶液堿性強，①②正確；NaHCO3在溶液中加熱不分解，③錯誤；取同體積的溶液于兩支試管中，逐滴加入稀鹽酸，開始就有氣體放出的是NaHCO3，④正確；BaCl2溶液與Na2CO3反應生成BaCO3沉淀，與NaHCO3不反應，⑤正確；取同體積的溶液于兩支試管中，滴加Ba(OH)2溶液，均生成白色沉淀，⑥錯誤。 答案：B 6．某?；瘜W課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實驗，如下圖Ⅰ～Ⅳ所示。 (1)只根據圖Ⅰ、Ⅱ所示實驗，能夠達到實驗目的的是________(填裝置序號)。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實驗均能鑒別這兩種物質，其反應的化學方程式為__________________________________； 與實驗Ⅲ相比，實驗Ⅳ的優(yōu)點是________(填選項序號)。 A．Ⅳ比Ⅲ復雜 B．Ⅳ比Ⅲ安全 C．Ⅳ比Ⅲ操作簡便 D．Ⅳ可以做到用一套裝置同時進行兩個對比實驗，而Ⅲ不行 (3)若用實驗Ⅳ驗證碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性，則試管B中裝入的固體最好是________________________ (填化學式)。 解析：(1)圖Ⅰ不能達到實驗目的，因為無論碳酸鈉還是碳酸氫鈉均可以與鹽酸反應產生二氧化碳，二氧化碳氣體與澄清石灰水作用變渾濁，故不可以；圖Ⅱ可以鑒別，因為等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量的稀鹽酸反應，生成的二氧化碳氣體的量不同，可根據氣球膨脹程度來判斷。 (2)圖Ⅲ、Ⅳ所涉及的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，實驗Ⅳ的優(yōu)點是可同時做對比實驗。 (3)試管B裝入碳酸氫鈉，試管A裝入碳酸鈉，這樣直接加熱的碳酸鈉，溫度高，不分解，不能使澄清石灰水變渾濁，而間接加熱的碳酸氫鈉分解，使澄清石灰水變渾濁，表明了碳酸氫鈉很不穩(wěn)定。 答案：(1)Ⅱ (2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3 三、Na2CO3與NaHCO3的綜合實驗探究 7．Na2CO3是一種重要的化學物質，某學生擬在實驗室中制備并分析Na2CO3的純度。 實驗一：Na2CO3制備：用50 mL NaOH溶液吸收CO2氣體制備Na2CO3，為防止通入的CO2過量而生成NaHCO3，他設計了如下步驟：(ⅰ)用25 mL NaOH溶液吸收過量的CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；(ⅱ)小心煮沸溶液1～2 min；(ⅲ)在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使溶液充分混合。 (1)按他的設計，第(ⅰ)步實驗裝置如圖所示： ①裝置A使用的試劑是________。 ②裝置B使用的試劑是________，作用是________________。 ③有人認為實驗步驟(ⅱ)(ⅲ)的順序可對調，即先混合，再煮沸，你認為是否合理__________(填“是”或“否”)，理由是 ______________________________________________。 實驗二：Na2CO3純度的分析：實驗裝置如圖所示，裝置B中盛有10.0 g的Na2CO3樣品[假設雜質不參加反應，原容器中CO2含量可忽略不計，各裝置內反應完全。實驗室可供選擇的試劑和藥品還有Zn粒、濃H2SO4、CaCO3(s)、蒸餾水]。 (2)裝置A錐形瓶內盛有________，裝置A的作用是_______________________________________________。 裝置B分液漏斗中裝有________。 (3)若無裝置C，實驗結果將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。裝置E的作用是_____________________。 (4)若實驗后，裝置D的質量增加3.96 g，則該Na2CO3樣品的純度為________。 解析：(1)①裝置A是CO2的發(fā)生裝置，用的藥品是鹽酸和CaCO3；②裝置B的作用是除去CO2中的HCl，最好的試劑是飽和NaHCO3溶液；③因為CO2在水中有一定的溶解性，所以要先加熱煮沸，除去溶解在水中的CO2，再使(ⅰ)中生成NaHCO3與NaOH反應生成純凈的Na2CO3。(2)裝置A用于制取H2，用的藥品是鋅粒和稀硫酸，目的是把裝置B產生的CO2都趕到裝置D中被堿石灰吸收，使實驗數據盡可能準確；裝置B發(fā)生的是酸與Na2CO3生成CO2的反應，后面沒有除雜裝置，所以可用不揮發(fā)的稀硫酸。(3)裝置C用來吸收CO2中的水蒸氣，若無此裝置，裝置D中的堿石灰不僅會吸收CO2還會吸收水蒸氣，使測得的CO2的量偏高，導致Na2CO3的含量偏高；裝置E是為了防止空氣中的CO2和水蒸氣進入裝置D中，對實驗造成誤差。(4)裝置D的質量增加3.96 g，增加的質量為Na2CO3和稀硫酸反應生成的CO2的質量，根據轉化關系知： Na2CO3 ～ CO2 106 44 m(Na2CO3) 3.96 g ＝，解得m(Na2CO3)＝9.54 g，w(Na2CO3)＝100%＝95.4%。 答案：(1)①石灰石和稀鹽酸?、陲柡蚇aHCO3溶液 吸收CO2氣體中的HCl ③否 若不先驅出溶液中溶解的CO2氣體，步驟(ⅲ)加入的NaOH將有一部分與CO2反應，得到的Na2CO3不純 (2)Zn?！⊙b置A中生成的H2推動裝置B中的CO2氣體，使裝置B中的CO2氣體全部被裝置D中的堿石灰吸收 稀硫酸 (3)偏高 防止空氣中的水蒸氣、CO2等氣體進入裝置D中，使裝置D中堿石灰的質量增加 (4)95.4% Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應的綜合計算 1 與足量鹽酸反應的定量關系 2 Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應的基本圖象 (1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如圖所示。 圖象特點：Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等。反應原理：Oa段 CO＋H＋===HCO，ab段 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生CO2的體積關系如圖所示。 圖象特點：從O點開始即產生CO2氣體。 反應原理：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。 (3)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如圖所示(設Na2CO3、NaHCO3的物質的量之比為m∶n＝1∶1，其他比例時的圖象略)。 圖象特點：Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。 反應原理：Oa段 CO＋H＋===HCO， ab段 HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。 (4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產生CO2的體積關系如圖所示(設NaOH、Na2CO3的物質的量之比x∶y＝1∶1，其他比例時的圖象略)。 圖象特點：Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。 反應原理：Oa段 H＋＋OH－===H2O， CO＋H＋===HCO； ab段 HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。 3 CO2與NaOH反應后產物成分的確定和計算 (1)有關NaOH與CO2的反應規(guī)律 (2)CO2與NaOH反應后溶液成分的判斷方法 ①若a＝0(即圖象從原點開始)，溶液中的溶質為NaHCO3； ②若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段與ab段消耗鹽酸的體積相同)，溶液中的溶質為Na2CO3； ③若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積)，溶液中的溶質為Na2CO3和NaOH； ④若V(Oa)
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