2024届高考化学复习讲义第三章金属及其化合物第一讲钠及其重要化合物考点二碳酸钠及碳酸氢钠含答案
展开1.碳酸钠与碳酸氢钠的比较
2.碳酸钠溶液与盐酸的互滴
(1)向盐酸中逐滴加入碳酸钠溶液:[10] 2HCl+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O (开始就有气泡)。
(2)向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸
开始时,酸不足:[11] Na2CO3+ HCl NaCl+NaHCO3 (无气泡)。
再加酸:[12] NaHCO3+ HCl NaCl+ CO2↑+H2O (有气泡)。
1.易错辨析。
(1)NaHCO3能和胃酸反应,可用于治疗胃酸过多,但不适合胃溃疡患者。( √ )
(2)NaHCO3能和面粉发酵后产生的酸反应产生CO2气体,可用于做馒头。( √ )
(3)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2气体,可获得NaHCO3晶体。( √ )
(4)[天津高考改编]盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。( ✕ )
(5)[天津高考改编]除去NaHCO3固体中的Na2CO3,可将固体加热至恒重。( ✕ )
(6)[浙江高考]NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强。( ✕ )
(7)用饱和碳酸氢钠溶液可以鉴别乙酸和乙醇。( √ )
2.[鉴别]纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品,它们都是白色固体,下列区分这两种物质的方法正确的是( A )
A.在两只小玻璃杯中分别加入等质量的两种样品,再加入等质量的食醋,产生气泡较快的是小苏打
B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧,火焰颜色发生明显变化的是小苏打
C.分别用炒锅加热两种样品,全部分解,没有残留物的是小苏打
D.将两种样品配成等物质的量浓度的稀溶液,分别测量pH,pH大的是小苏打
3.热的纯碱溶液除油污效果更好的原因是 加热使碳酸钠的水解平衡向吸热的正反应方向移动,溶液中c(OH-)增大,皂化反应程度增大,除油污效果更好 。
研透高考 明确方向
命题点1 碳酸钠、碳酸氢钠与酸的反应
1.取两份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 ml·L-1的盐酸,在标准状况下产生CO2的体积与所加入盐酸的体积的关系如图(分A、B两种情况):
(1)在A情况下,溶液中溶质是 NaOH、Na2CO3 (填化学式),其物质的量之比为 1∶1 。
(2)在B情况下,溶液中溶质是 Na2CO3、NaHCO3 (填化学式),其物质的量之比为 1∶1 。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 1.5 ml·L-1 。
解析 (1)对于A情况,V1=100 mL,V2=(150-100)mL=50 mL<V1,据此判断溶液中溶质的成分是NaOH和Na2CO3。根据NaOH+HCl NaCl+H2O、Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑可知,NaOH和Na2CO3的物质的量之比等于消耗盐酸的体积之比,则n(NaOH)∶n(Na2CO3)=(100 mL-50 mL)∶50 mL=1∶1。(2)对于B情况,V1=50 mL,V2=150 mL-50 mL=100 mL>V1,据此判断溶液中溶质的成分是Na2CO3和NaHCO3。根据Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2↑可知,NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体积之比,则n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=(150 mL-50 mL-50 mL)∶50 mL=1∶1。(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 ml·L-1×0.15 L=0.03 ml,所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为=1.5 ml·L-1。
技巧点拨
依据图像特点判断溶液溶质成分
命题点2 碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较
2.[2023山东枣庄模拟改编]下列实验操作不能达到实验目的的是( A )
解析 碳酸钠和碳酸氢钠均可以和澄清石灰水反应生成沉淀,A项符合题意。先以酚酞为指示剂,则加入标准盐酸后,溶液由红色变为无色时,碳酸钠完全转化为碳酸氢钠,再以甲基橙为指示剂,加入标准盐酸后,溶液由黄色变为橙色时,碳酸氢钠已经完全转化为CO2,根据两次消耗的标准盐酸的量可以计算碳酸钠或碳酸氢钠的质量分数,B项不符合题意。溶解得多的是Na2CO3,溶解得少的是NaHCO3,C项不符合题意。碳酸氢钠固体受热分解成碳酸钠、水和二氧化碳,而碳酸钠受热不分解,可用加热的方法除去碳酸钠固体中混有的碳酸氢钠固体,D项不符合题意。
命题拓展
[除杂]依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)。
技巧点拨
Na2CO3与NaHCO3的性质与相关除杂、鉴别
命题点3 碳酸钠和碳酸氢钠混合物中组分质量(分数)的测定
3.[热分解法][浙江高考]为确定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数,可通过加热分解得到的CO2质量进行计算,某同学设计的实验装置示意图如图所示:
请回答:
(1)仪器a的名称是 球形干燥管 。
(2)装置B中冰水的作用是 冷凝反应生成的水 。
(3)该同学设计的实验装置存在缺陷。有关该实验装置及实验过程中,下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是 AC 。
A.样品分解不完全
B.装置B、C之间缺少CO2的干燥装置
C.产生CO2气体的速率太快,没有被碱石灰完全吸收
D.反应完全后停止加热,通入过量的空气
解析 依据题意,NaHCO3的质量是通过其热分解产生的CO2的质量计算出来的,从而得到NaHCO3的质量分数,进而可求出Na2CO3的质量分数。装置A为样品受热分解装置,装置B为冷凝水的装置,若不冷凝水,水会被装置C中的碱石灰吸收,从而使测得的CO2的质量偏大,装置C为吸收CO2的装置,a中盛放碱石灰可以防止空气中的CO2和水蒸气进入装置C中。(1)仪器a为球形干燥管。(2)装置B中冰水的作用是冷凝反应生成的水,避免水进入装置C中干扰实验。(3)若样品分解不完全,测得的CO2的质量偏小,Na2CO3的质量分数偏高,A项符合题意;装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,会使测得的CO2的质量偏大,Na2CO3的质量分数偏低,B项不符合题意;产生CO2气体的速率太快,没有被碱石灰完全吸收,会使测得的CO2的质量偏小,Na2CO3的质量分数偏高,C项符合题意;反应完全后停止加热,通入过量的空气,空气中的CO2和水蒸气会被装置C吸收,使测得的CO2的质量偏大,Na2CO3的质量分数偏低,D项不符合题意。
命题拓展
下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数的是( C )
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
解析 A项采用差量法,减少的质量为NaHCO3分解生成的二氧化碳和水的质量,由此可求出NaHCO3的质量,进而求出Na2CO3的质量分数。B项中b g为生成的NaCl的质量,根据钠原子守恒和混合物总质量可计算出Na2CO3的质量,进而求出Na2CO3的质量分数。C项中碱石灰增加的质量为盐与酸反应生成的二氧化碳及溶液中挥发出来的水蒸气的质量,不能通过数据准确计算出Na2CO3的质量分数。D项中b g为BaCO3的质量,利用碳原子守恒,根据BaCO3的质量和混合物总质量可以求出Na2CO3的质量,进而求出Na2CO3的质量分数。
技巧点拨
碳酸钠和碳酸氢钠混合物中组分质量(分数)的测定方法
4.[酸溶法]某校课外小组为测定某Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数,甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。
方案Ⅰ:甲组同学用质量法,按如图1所示的实验流程进行实验:
称量样品加入适量盐酸蒸发结晶称量固体
图1
(1)实验时,蒸发结晶操作中,除酒精灯外,还要用到的主要仪器是 蒸发皿、玻璃棒、铁架台 。
(2)有同学认为“加入适量盐酸”不好操控,应改为“加入过量盐酸”,便于操作且不影响测定结果的准确性,该观点 正确 (填“正确”或“错误”),原因是 盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发出来,不影响测定结果 。
(3)若实验中测得样品质量为46.4 g,固体质量为40.95 g,则Na2CO3的质量分数为 45.7% (保留3位有效数字)。
(4)蒸发结晶过程中若有固体飞溅,测得Na2CO3的质量分数 偏小 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案Ⅱ:乙组同学按如图2所示装置进行实验,主要实验流程如图3所示:
图2
图3
(5)在C装置中装入碱石灰来吸收净化后的气体,D装置的作用是 吸收空气中的水蒸气和CO2,以确保C装置质量增加量的准确性 。
(6)有的同学认为为了减小实验误差,应在反应前后都通入N2,反应后通入N2的目的是 将A、B装置中残留的CO2全部赶入C装置中,以减小实验误差 。
解析 (1)蒸发结晶操作中用到的仪器为酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、铁架台。(2)改为“加入过量盐酸”正确,因为盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发出来,不影响测定结果。(3)设样品中Na2CO3的质量为x g,NaHCO3的质量为y g,则x+y=46.4x106×2×58.5+y84×58.5=40.95,解得x=21.2,y=25.2,则Na2CO3的质量分数为×100%≈45.7%。(4)由于Na2CO3中钠的质量分数大于NaHCO3中钠的质量分数,所以蒸发结晶过程中若有固体飞溅,测得Na2CO3的质量分数偏小。(5)方案Ⅱ是根据CO2的质量计算Na2CO3的质量分数,D装置的作用是吸收空气中的水蒸气和CO2,以确保C装置质量增加量的准确性。(6)反应后通入N2的目的是将A、B装置中残留的CO2全部赶入C装置中,以减小实验误差。化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
主要性质
色、态
白色粉末
白色细小晶体
水溶性
易溶于水(20 ℃,S=21.5 g)
可溶于水(20 ℃,S=9.6 g)
热稳定性
稳定,但晶体Na2CO3·10H2O
易风化
受热易分解,分解反应为[1] 2NaHCO3△ Na2CO3+H2O+CO2↑
与H+反应
[2] CO32-+2H+CO2↑+H2O (写离子方程式,下同)
[3] HCO3-+H+CO2↑+H2O
与Ca(OH)2
反应
[4] Ca2++CO32- CaCO3↓
Ca(OH)2少量时:[5] Ca2++2OH-+2HCO3-CaCO3↓+2H2O+CO32-
Ca(OH)2足量时:[6] Ca2++OH-+HCO3-CaCO3↓+H2O
与极稀CaCl2
溶液反应
[7] Ca2++CO32- CaCO3↓
不反应
与Al2(SO4)3
反应
[8] 2Al3++3CO32-+3H2O2Al(OH)3↓+3CO2↑
[9] Al3++3HCO3-Al(OH)3↓+3CO2↑
相互转化
Na2CO3NaHCO3
主要用途
用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中
用于灭火器、治疗胃酸过多等
原溶液中的溶质
涉及离子方程式
图像特点:Oa=ab
Na2CO3
Oa:CO32-+H+HCO3-;
ab:HCO3-+H+H2O+CO2↑
图像特点:Oa>ab
Na2CO3和NaOH
Oa:OH-+H+H2O、CO32-+H+HCO3-;
ab:HCO3-+H+H2O+CO2↑
图像特点:Oa<ab
Na2CO3和NaHCO3
Oa:CO32-+H+HCO3-;
ab:HCO3-+H+ H2O+CO2↑
NaHCO3
HCO3-+H+H2O+CO2↑
选项
目的
操作
A
鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液
用小试管分别量取少量待测溶液,然后滴加澄清石灰水
B
测定NaHCO3和Na2CO3混合物中Na2CO3和NaHCO3的质量分数
将固体溶于水配制成溶液,分别以酚酞和甲基橙为指示剂,用标准盐酸进行滴定
C
验证溶解度:NaHCO3<Na2CO3
常温下,取10 g的NaHCO3和Na2CO3分别溶于水,观察溶解情况
D
除去Na2CO3固体中的NaHCO3
加热至恒重
序号
混合物
除杂方法
①
Na2CO3(s)、NaHCO3(s)
加热法
②
NaHCO3(aq)、Na2CO3(aq)
通入足量CO2
③
Na2CO3(aq)、NaHCO3(aq)
滴加适量NaOH溶液
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