2024高考化学一轮复习讲义（步步高版）第3章 第10讲　碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属

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考点一 碳酸钠和碳酸氢钠
1．Na2CO3和NaHCO3的比较(方程式用离子方程式表示)
2．Na2CO3和NaHCO3的相互转化
Na2CO3eq \(,\s\up7(①CO2＋H2O；②少量盐酸),\s\d5(①固体加热；②液体NaOH))NaHCO3
应用举例
选择适当的试剂或方法除去杂质，并完成转化的化学方程式，“[ ]”内为杂质。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]___________________________________________________________，_______________________________________________________________________________。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]__________________________________________________________，_______________________________________________________________________________。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]__________________________________________________________，_______________________________________________________________________________。
答案 (1)充分灼烧至恒重 2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑
(2)通入足量CO2 Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
(3)滴加适量NaOH 溶液 NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
3．Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同
(2)相同条件下，利用和酸反应生成气体的速率不同
(3)利用溶液的碱性不同
4．Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
1．碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸、氢氧化钠溶液反应( )
2．用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应( )
3．Al2(SO4)3和小苏打反应可用作泡沫灭火器灭火( )
4．向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出( )
5．将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡( )
6．用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液( )
7．苏打是面包发酵粉的主要成分之一( )
8．相同温度下，溶解度：小苏打NaHCO3( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√ 7．× 8.√
一、Na2CO3、NaHCO3性质比较与鉴别
1．(2023·杭州调研)Na2CO3和NaHCO3混合溶液具有控制酸碱平衡的作用。室温下，通过下列实验探究一定浓度的Na2CO3和NaHCO3混合溶液的性质。
实验1：向混合溶液中滴几滴酚酞，溶液显红色；
实验2：向实验1所得溶液中滴加几滴稀盐酸，溶液红色变浅；
实验3：向混合溶液中通入过量的CO2，无明显现象；
实验4：向实验3所得溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液，产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是( )
A．实验1中溶液显红色的主要原因是COeq \\al(2－,3)＋2H2OH2CO3＋2OH－
B．实验2中溶液红色变浅的原因是HCOeq \\al(－,3)＋H＋H2O＋CO2↑
C．实验3中无明显现象说明没有发生化学反应
D．实验4中产生白色沉淀的原因是2HCOeq \\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋COeq \\al(2－,3)＋BaCO3↓
答案 D
解析 COeq \\al(2－,3)的水解能力比HCOeq \\al(－,3)强，实验1中溶液显红色的主要原因是COeq \\al(2－,3)的水解，COeq \\al(2－,3)分步水解，以第一步水解为主：COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－，A项错误；实验2中滴加几滴稀盐酸，溶液红色变浅，碳酸钠更容易与酸反应，故主要原因是COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，B项错误；实验3中无明显现象，但发生了化学反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，C项错误；实验4中产生白色沉淀，是少量氢氧化钡与碳酸氢钠反应生成了碳酸钡，离子方程式为2HCOeq \\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋COeq \\al(2－,3)＋BaCO3↓，D项正确。
2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________(填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_______________________
______________________________________________________；与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填字母)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是______________________________________________________(填化学式)。
答案 (1)Ⅱ (2)2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O D (3)NaHCO3
解析 (1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为碳酸钠和碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体使澄清石灰水变浑浊；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，澄清石灰水不变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠不稳定。
二、Na2CO3、NaHCO3与H＋反应定量关系应用
3．将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水，配成1 L溶液，取出50 mL溶液，然后滴加一定物质的量浓度的盐酸，得到的图像如图所示。
按要求回答问题：
(1)写出依次发生反应的化学方程式：_______________________________________________。
(2)①代表________的变化曲线；②代表________的变化曲线；③代表________的变化曲线。
(3)盐酸的物质的量浓度为________________________________________________________。
(4)加入盐酸为150 mL时，放出的CO2在标准状况下的体积为________。
答案 (1)Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
(2)NaHCO3 NaCl Na2CO3
(3)0.05 ml·L－1 (4)0.112 L
解析 (3)当加入150 mL盐酸时正好生成NaCl溶液，n(HCl)＝n(NaCl)＝2n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝2.5×10－3×2 ml＋2.5×10－3 ml＝7.5×10－3 ml，c(HCl)＝eq \f(7.5×10－3 ml,0.15 L)＝
0.05 ml·L－1。(4)n(CO2)＝n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝(2.5＋2.5)×10－3 ml＝5×10－3 ml，标况下V(CO2)＝5×10－3 ml×22.4 L·ml－1＝0.112 L。
4．向浓度相等、体积均为100 mL的A、B两份NaOH溶液中，分别通入一定量的CO2后，逐滴加入0.1 ml·L－1盐酸，产生CO2的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如图所示。
(1)A曲线表明，原溶液通入CO2________mL(标准状况)。
(2)B曲线表明，原溶液通入CO2后，所得溶液中溶质的物质的量之比为________。
(3)原NaOH溶液的物质的量浓度为________。
答案 (1)134.4 (2)1∶1 (3)0.09 ml·L－1
解析 (1)分析图中A曲线，有60 mL盐酸与NaHCO3反应生成CO2，根据元素质量守恒，A曲线对应的最终生成的CO2的体积等于之前通入NaOH溶液的CO2的体积，根据第二步反应物质的量关系，n(CO2)＝n(NaHCO3)＝n(HCl)＝0.1 ml·L－1×0.06 L＝0.006 ml，V(CO2)＝Vm·n(CO2)＝22.4 L·ml－1×0.006 ml＝0.134 4 L＝134.4 mL。
(2)分析图中B曲线，只有30 mL盐酸与NaHCO3反应生成CO2，而未生成气体时耗用盐酸60 mL，说明该混合溶液中有NaOH、Na2CO3，无NaHCO3，NaOH消耗30 mL盐酸，Na2CO3生成NaHCO3消耗30 mL盐酸，生成的NaHCO3又消耗30 mL盐酸生成CO2，根据NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3生成NaHCO3消耗盐酸的量与NaOH消耗盐酸的量相等，则有n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1。(3)根据物料守恒，最终NaCl中Na＋的来源就是NaOH，所以最终n(NaCl)等于最初n(NaOH)，而NaCl中Cl－的来源是90 mL盐酸中的HCl，故n(NaCl)＝n(HCl)，那么n(NaOH)＝n(HCl)＝0.1 ml·L－1×0.09 L＝0.009 ml，c(NaOH)＝eq \f(nNaOH,V)＝eq \f(0.009 ml,0.1 L)＝0.09 ml·L－1。
考点二 碱金属 焰色试验
(一)碱金属的通性
1．碱金属的相似性和递变性
2.碱金属的特性
(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)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原试剂瓶。
(4)锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O。
(二)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，属于物理变化，是元素的性质。
2．焰色试验的操作
(1)清洗铂丝：将铂丝用盐酸洗净，在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同。
(2)灼烧试样：蘸取试样在外焰上灼烧，观察火焰的颜色。
(3)清洗铂丝：将铂丝再用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同。
提醒 做钾的焰色试验时，需透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
3．熟记常见金属的焰色
钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；铜元素：绿色；钡元素：黄绿色；钙元素：砖红色。
(三)碱金属氢化物的性质及应用
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。
1．在酒精灯加热的条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解( )
2．KOH的碱性比NaOH的弱( )
3．常温下，Rb、Cs露置在空气中不易变质( )
4．焰色试验是金属化合物的性质( )
5．碱金属元素由Li到Cs，随着核电荷数的递增，单质密度逐渐增大，熔、沸点逐渐降低( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
一、焰色试验
1．下列有关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
解析 由于焰色试验是通过观察火焰颜色来检验金属元素是否存在的方法，所以实验时所用火焰和所用金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色，否则将无法观察到被检验金属元素的真实焰色；观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃，目的是滤去黄光，避免钠的干扰。
二、碱金属元素性质规律的应用
2．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 ml·L－1KOH溶液比1 ml·L－1NaOH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 ml氢气时，反应中转移的电子数为__________________________________________。
(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：_____________________________________________。
答案 (1)锂可以与水反应 (2)B
(3) KH＋H2O===KOH＋H2↑ NA(或6.02×1023)
(4)3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)碳酸氢钠可做食品膨松剂(2022·全国乙卷，7B)( )
(2)焰火中红色来源于钠盐灼烧(2022·全国乙卷，7D)( )
(3)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，6A)( )
(4)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强(2020·浙江7月选考，8B)( )
(5)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(2019·天津，3C)( )
(6)碳酸钠可用于去除餐具的油污(2018·全国卷Ⅱ,7A)( )
(7)溶解度：Na2CO3pH(NaHCO3)，故A正确；实验后，碳酸钠溶液和氯化钙溶液恰好反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，溶液中的离子主要有Na＋、Cl－，而碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠、碳酸，碳酸大部分分解为二氧化碳气体和水，氯化钙有剩余，溶液中的离子主要有Na＋、Cl－、Ca2＋，故两者的离子种类不完全相同，故B错误；加入氯化钙后，左侧试管中只有白色沉淀生成，则反应的化学方程式为Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，右侧试管中有白色沉淀和无色气体产生，则反应的化学方程式为2NaHCO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl＋CO2↑＋H2O，由化学方程式可知起始COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)的物质的量相同时，Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多，故C正确；两试管中发生的反应均为复分解反应，故D正确。
6．下列各组中两种物质作用时，反应条件或反应物用量改变，对生成物没有影响的是( )
A．NaOH溶液与CO2
B．NaHCO3和盐酸
C．Na与O2
D．NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液
答案 B
解析 NaOH溶液与CO2反应，少量的二氧化碳生成碳酸钠，过量的二氧化碳生成碳酸氢钠，A不符合题意；无论NaHCO3和盐酸的量多少，无论条件如何，反应均生成氯化钠、水和二氧化碳，B符合题意；Na与O2不加热生成Na2O，加热生成Na2O2，C不符合题意；NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应，NaHSO4少量，产物为硫酸钡、氢氧化钠、水，NaHSO4过量，产物为硫酸钡、硫酸钠、水，D不符合题意。
7．以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是( )
A．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B．反应④说明NaHCO3的热稳定性强于Na2CO3
C．反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D．上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
答案 B
解析 二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质，故A正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3，故B错误；过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，可用于潜水艇中氧气的供给，故C正确；④是分解反应，①是化合反应，②是置换反应，故D正确。
8．钠元素广泛存在于自然界，中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威杂志上，立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。下列关于含钠元素的物质的说法错误的是( )
A．“稻草变黄金”的过程中元素种类没有改变
B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．治疗胃酸过多可以用NaHCO3，糕点制作也可以用NaHCO3
D．金属钠放置在空气中，最终会变成Na2O2
答案 D
解析 化学变化过程中元素守恒，所以此过程中元素种类没有改变，故A正确；焰色试验是元素的性质，钠元素的焰色为黄色，则NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色均为黄色，故B正确；NaHCO3与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，所以可以用NaHCO3治疗胃酸过多；NaHCO3受热分解生成二氧化碳气体，遇热膨胀而形成小孔，使得糕点松软多孔，故糕点制作也可以用NaHCO3，故C正确。
9．碱金属元素是金属性表现的最鲜明和最有规律的一族元素。下列说法正确的是( )
A．碱金属单质中锂的密度最小，熔点最低
B．25 ℃时碳酸钾溶液的pH