还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时教学课件
成套系列资料，整套一键下载
新教材(广西专版)高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1讲钠及其重要化合物课件
展开
这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1讲钠及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，本章体系构建，课程标准，2钠与水的反应，溶液变浑浊，红色褪去等内容，欢迎下载使用。
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的性质。2.了解钠及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解钠及其重要化合物的制备方法。
一、活泼的金属单质——钠1.钠的物理性质微点拨实验室中通常将少量金属钠保存在石蜡油或煤油中,以隔绝空气中的O2和H2O(g)。
2.钠的化学性质 在自然界中都以化合态形式存在钠元素 在元素周期表中处于第 三 周期、第 ⅠA 族,其原子最外层有1个电子,在反应中易 失去 电子,表现出很强的 还原 性。
(1)钠与非金属单质的反应
(3)钠与酸的反应钠与酸反应的实质是钠与酸电离出的H+发生的置换反应,反应过程生成H2,如钠与盐酸反应的离子方程式为 2Na+2H+ === 2Na++H2↑ 。 微点拨钠与酸溶液反应时,若酸消耗完,钠还会继续与水反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na~H2↑。
(4)钠与盐的反应①与盐溶液反应先考虑钠与水的反应,再考虑生成的NaOH是否与盐发生复分解反应。例如,将钠投入CuSO4溶液中,总反应的化学方程式为 2Na+2H2O+CuSO4 === Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 。 ②与熔融盐反应例如,高温下,钠与熔融TiCl4反应置换出Ti,化学方程式为
3.钠的制取和用途(1)制取:采用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠:(2)用途
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属钠在陶土网上加热时,先熔化成银白色小球,然后剧烈燃烧,观察到黄色火焰。( √ )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器灭火。( × )(3)钠表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( × )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( × )(5)根据反应Na+KCl NaCl+K↑可知,Na的金属性强于K。( × )(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( √ )
二、钠的氧化物1.氧化钠和过氧化钠的比较
2.从元素化合价角度分析Na2O2的性质(1)Na2O2的强氧化性
先变红后褪色,并产生气泡
(2)Na2O2的还原性在酸性高锰酸钾溶液中加入适量Na2O2粉末,溶液褪色,并产生无色气体,Na2O2表现出 还原 性,氧化产物是 O2 。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)淡黄色的过氧化钠敞口放置变成白色:2Na2O2+2CO2 === 2Na2CO3+O2; 2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑。( √ )(2)Na2O2投入品红溶液中,溶液褪色,体现Na2O2的漂白性。( √ )(3)过氧化钠与CO2反应生成0.1 ml O2时,转移0.4 ml电子。( × )(4)Na2O2投入滴加酚酞的水中,溶液先变红后褪色,并产生大量无色气泡。( √ )
三、碳酸钠和碳酸氢钠1.列表比较碳酸钠和碳酸氢钠(写出反应的离子方程式)
2.Na2CO3、NaHCO3在日常生产、生活中的应用(1)Na2CO3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。(2)NaHCO3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(但胃溃疡患者慎用)。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)NaHCO3受热分解生成Na2CO3,则热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。( √ )(2)NaHCO3和Na2CO3都能与胃酸(主要成分为盐酸)反应,故都可用于治疗胃酸过多。( × )(3)制纯碱时,向饱和食盐水中先通入CO2,后通入NH3,可析出NaHCO3晶体。( × )(4)除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3,可将固体加热至恒重。( √ )
四、碱金属 焰色试验1.碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
2.焰色试验(1)定义:很多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,根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。 元素的性质,与电子跃迁有关(2)实验操作
(3)一些重要金属元素的焰色
应用提升 碱金属的特殊性总结(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,碱金属氢化物是强还原剂。(4)锂与O2反应只生成Li2O,与反应条件、氧气的量等无关。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)加热时,碱金属单质均与O2反应生成相应的过氧化物。( × )(2)碱金属单质都能与水反应生成相应的碱和H2。( √ )(3)做焰色试验前,铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰与原来的火焰颜色相同。( √ )(4)用铂丝蘸取某盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。( × )(5)用铂丝蘸取某盐溶液灼烧,透过蓝色钴玻璃观察,火焰呈紫色,证明其中含有K+,一定不含Na+。( × )
考向1.钠与酸、碱、盐溶液的反应典例突破
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生又有白色沉淀产生的是 (填序号)。 ①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥饱和食盐水 ⑦浓盐酸
思路点拨钠与水、酸反应的本质均是与H+的反应,反应顺序是有酸酸在前,无酸水为先;钠与盐溶液反应时一般先考虑钠与水的反应,再考虑生成的NaOH与盐可能发生的复分解反应。
针对训练1.(2023广西桂林模拟)下列对金属钠的叙述正确的是( )A.少量金属钠应该保存在煤油中B.金属钠在空气中燃烧,生成Na2OC.火灾现场有大量金属钠存放时,可用水灭火D.将一小粒金属钠放入硫酸铜溶液中,可置换出铜
答案 A解析 钠易与空气中的水、氧气反应,钠的密度大于煤油,且与煤油不反应,所以少量钠能保存在煤油中,A正确;钠在空气中燃烧生成Na2O2,B错误;钠燃烧生成过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氧气,使钠燃烧更剧烈,C错误;将一小粒金属钠放入硫酸铜溶液中,Na先与水反应生成NaOH,NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠,Na置换不出铜,D错误。
2. 将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中,可能观察到的现象是( )A.钠块只在煤油层中游动,并放出气体B.钠块只在水层中游动,钠块熔化,水层变红C.钠块在CCl4层和水层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红D.钠块在水层和煤油层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红
答案 D解析 钠的密度介于煤油和水的密度之间,刚投入的钠块落在二者界面,钠的下半部分与水接触并反应,产生H2推动钠向上游动,进入煤油层后,反应停止,由于钠受到的重力大于浮力,随后钠块下沉,又回落到煤油和水的界面,重复上述过程,故钠块在水层与煤油层界面处游动并上下跳动,因反应生成NaOH,故滴有少量酚酞的水层会变红。
归纳总结钠与乙醇、酸的反应规律(1)钠与乙醇反应时,钠的密度大于乙醇,钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到有气泡产生,但钠不能熔化成小球。(2)钠与酸反应时,由于液体中c(H+)较大,反应较迅速,甚至可能燃烧或爆炸。
考向2.过氧化钠与水(或CO2)的反应典例突破对固体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。
答案 0.84解析 固体NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O(g),将产生的气体先通过足量浓硫酸,除去H2O(g),再通过足量Na2O2,Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2。(解法一)利用“差量法”进行计算:2Na2O2+2CO2 === 2Na2CO3+O2 Δm(固体)2×78 g 2 ml 2×106 g 56 g n(CO2) 0.14 g列式: ,解得n(CO2)=0.005 ml,结合反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O推知,n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×0.005 ml=0.01 ml,故有m(NaHCO3)=0.01 ml×84 g·ml-1=0.84 g。
(解法二)利用“反应规律”进行计算:CO2通过Na2O2固体时,固体增重相当于与CO2等物质的量的CO的质量,则有n(CO2)=n(CO)= =0.005 ml。结合NaHCO3的分解反应推知, n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×0.005 ml=0.01 ml,故有m(NaHCO3)=0.01 ml ×84 g·ml-1=0.84 g。
针对训练1. 向过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行以下实验:①取反应后的溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )
A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂C.实验②③证明使溶液褪色的不是氢氧化钠和氧气D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
答案 B解析 过氧化钠与水反应产生的气体为O2,A正确;过氧化钠与水反应不需要催化剂,过氧化氢分解需要MnO2作催化剂,B错误;实验②③作为对照实验,能证明使溶液褪色的不是氢氧化钠和氧气,C正确;向反应后的溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体,据此可判断过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2,D正确。
2. 在一定条件下,使CO和O2的混合气体26 g充分反应,所得混合物在常温下与足量的Na2O2固体反应,结果固体质量增加14 g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是( ) A.9∶4B.1∶1C.7∶6D.6∶7
答案 D解析 由反应2Na2O2+2CO2 ══ 2Na2CO3+O2,可知1 ml Na2O2固体生成 1 ml Na2CO3固体,质量增加28 g,若固体质量增加14 g,则所得混合物中的CO2为22 g,反应生成0.5 ml CO2(22 g)需要0.5 ml CO(14 g)和0.25 ml O2(8 g),故余26 g-14 g-8 g=4 g未反应气体。若4 g为O2,则O2与CO质量比为12 g∶14 g=6∶7;若4 g为CO,则O2与CO质量比为8 g∶18 g=4∶9,故D项正确。
归纳总结 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的“四大规律”
典例突破Na2CO3和NaHCO3是常见的两种盐,它们广泛地应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法正确的是( )A.在水中的溶解性:NaHCO3>Na2CO3B.分别加热两种样品,没有残留物质的是NaHCO3C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液D.等质量的NaHCO3、Na2CO3分别与足量盐酸反应,前者产生CO2多
答案 D解析 相同温度下,Na2CO3在水中的溶解度大于NaHCO3,A错误;NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,剩余固体是Na2CO3,Na2CO3受热不易分解,最后都有残留物质,B错误;Na2CO3溶液和NaHCO3溶液与澄清石灰水反应,均产生白色沉淀CaCO3,不能鉴别,C错误;NaHCO3、Na2CO3分别与足量盐酸发生反应:NaHCO3+HCl === NaCl+CO2↑+H2O、Na2CO3+2HCl === 2NaCl+CO2↑+H2O,84 g NaHCO3反应生成44 g CO2,106 g Na2CO3反应生成44 g CO2,故等质量的两种物质分别与足量盐酸反应,NaHCO3产生的CO2多,D正确。
1. 某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法不正确的是( )
A.实验前pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)B.实验后两溶液中离子总数并不相等C.Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多D.产生的无色气体属于极性分子,其固体形态可用于人工降雨
加入氯化钙后,左侧试管中有白色沉淀CaCO3生成,右侧试管中有白色沉淀CaCO3和无色气体CO2产生,起始 、 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项正确。产生的无色气体为二氧化碳,属于非极性分子,其固体形态为干冰,可用于人工降雨,故D项错误。
2. 鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,4名同学分别设计了4种不同的方法,其中不可行的是( )A.分别配成1 ml·L-1的溶液,各取1 mL滴加1滴酚酞溶液,比较颜色深浅B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水,观察石灰水是否变浑浊C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀生成D.分别配成溶液,用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧,观察火焰的颜色(必要时可透过蓝色钴玻璃)
答案 C解析 相同浓度下,K2CO3的水解程度比NaHCO3的大,溶液碱性较强,滴加酚酞溶液检验,碳酸钾溶液的颜色更深,A正确;NaHCO3不稳定,受热易分解生成二氧化碳气体,将气体通入澄清石灰水,会观察到石灰水变浑浊,B正确;K2CO3和NaHCO3均能与氢氧化钡溶液反应生成碳酸钡白色沉淀,C错误;K2CO3和NaHCO3分别含有钾元素、钠元素,焰色试验现象不同,D正确。
归纳总结1.Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
注意:不可用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,因为Ca(OH)2溶液与这两种溶液反应时都产生白色沉淀,现象相同。
2.Na2CO3和NaHCO3的除杂方法
典例突破(2023河北石家庄模拟)实验室用如图所示装置模拟侯氏制碱法制取少量NaHCO3固体,下列说法错误的是( )
A.装置Ⅰ制取CO2B.装置Ⅱ中Na2CO3溶液可除去CO2中的少量HClC.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
答案 B解析 在装置Ⅰ中稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水,可制取CO2,A正确;装置Ⅱ中的Na2CO3溶液可与二氧化碳反应,B错误;装置Ⅲ中冰水浴使温度降低,有利于析出NaHCO3固体,C正确;利用装置Ⅳ通过过滤可获得少量NaHCO3固体,D正确。
针对训练1.用如图所示的实验装置模拟侯氏制碱法的主要反应原理。下列说法正确的是( )A.侯氏制碱法中可循环利用的气体为NH3B.先从a管通入NH3,再从b管通入CO2C.为吸收剩余的NH3,c中应装入碱石灰D.反应后冷却,瓶中析出的晶体主要是纯碱
答案 B解析 侯氏制碱法中可循环利用的气体是CO2,A项错误;NH3在水中的溶解度极大,为了防止倒吸,应先从a管通入NH3,再从b管通入CO2,B项正确;碱石灰(主要成分是NaOH和CaO)不能吸收NH3,C项错误;反应后冷却,瓶中析出的晶体主要是NaHCO3,将其加热得到纯碱(Na2CO3),D项错误。
2.(2023广西南宁模拟)启普发生器是荷兰科学家设计的实验室气体发生装置,由图中漏斗1和容器2两部分组成;现借助启普发生器及相关装置模拟侯氏制碱法制备日用化学品NH4Cl和Na2CO3。回答相关问题。【NaHCO3的制备】反应原理:NH3+NaCl+CO2+H2O === NH4Cl+NaHCO3↓反应装置:
(1)启普发生器中发生反应的离子方程式为 , 如果上述装置中导管被堵塞,启普发生器中观察到的现象是 。 (2)仪器3中盛装的试剂是 。 (3)控制仪器4中CO2流速的方法是观察 , 仪器5中试剂的作用是 。 (4)反应结束后,对仪器4进行冷却并趁冷过滤其中的悬浊液,“趁冷”的目的是 。
【Na2CO3的制备】(5)将(4)所得固体转移至试管中加热得到Na2CO3;请设计简单实验证明NaHCO3固体已分解完全: 。 【NH4Cl的制备】(6)向(4)所得母液中加入(或通入)两种物质并降温,NH4Cl会结晶析出,所加入(或通入)物质的名称是 ,过滤NH4Cl晶体后的滤液可以再次循环使用。
答案 (1)CaCO3+2H+ === Ca2++H2O+CO2↑ 漏斗1中酸液面升高,容器2中酸液面下降(2)饱和NaHCO3(3)导管口逸出气泡的快慢 吸收逸出的NH3(4)减小NaHCO3溶解度以提高产率(5)用一干冷玻璃片靠近试管上方,如果玻璃片上没有水珠生成,则NaHCO3分解完全(6)氨和氯化钠
解析 利用启普发生器制取CO2,制得的CO2中含有HCl等杂质,利用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl,CO2再通入含氨的饱和食盐水中,氨可能会逸出,利用稀硫酸吸收氨。(1)如果上述装置中导管被堵塞,则启普发生器中气体压强增大,则漏斗1中酸液面升高,容器2中酸液面下降。(2)仪器3用于除去CO2气体中的HCl气体,需用饱和NaHCO3。(3)CO2从液体中逸出时会产生气泡,故控制仪器4中CO2流速的方法是观察导管口逸出气泡的快慢;仪器5位于整套装置的末尾,主要用于尾气处理,其中的硫酸会吸收逸出的NH3。
实验探究碳酸钠质量分数的测定
例题. 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 ml·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 ml·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 mL,V2平均值为23.51 mL。
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)。
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”)。
思路指导步骤Ⅰ:Na2CO3的制备
步骤Ⅱ:产品中NaHCO3含量的测定
解析 (1)根据流程图及最终产品是碳酸钠可推知晶体A的成分是碳酸氢钠。根据已知(ⅱ)中相关盐在不同温度下的溶解度表可知碳酸氢钠的溶解度在30~35 ℃下与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的溶解度相差较大且最小,所以当将碳酸氢铵粉末和饱和氯化钠溶液混合时,溶液中易析出碳酸氢钠晶体。(2)给固体加热所用的仪器一般为坩埚。(3)用盐酸标准溶液滴定含有碳酸氢钠杂质的碳酸钠溶液时,由于开始时溶液呈碱性,且首先发生反应:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl,此时所用指示剂M为酚酞,终点的现象是:溶液由红色变为接近无色。第二个滴定阶段发生的反应为NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑,由于最终溶液呈弱酸性,所以可用甲基橙作指示剂(N)。滴定终点的现象是溶液由黄色变为橙色。
(4)根据滴定过程中的反应原理:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑可知,2.500 g产品中碳酸氢钠所消耗的盐酸的体积为(V2-V1) mL×10=(23.51-22.45) mL×10,则样品中n(NaHCO3)=(23.51-22.45) mL×10×10-3 L·mL-1×0.100 0 ml·L-1 =1.06×10-3 ml。所以产品中碳酸氢钠的质量分数为(5)由于滴定管的刻度上小下大,当第一滴定终点时俯视读数,会使所读刻度值偏小,即V1偏小,引起(V2-V1)偏大,则最终所算得的碳酸氢钠的质量分数偏大。
答案 (1)NaHCO3 相同温度下,碳酸氢钠与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的溶解度相差较大且最小(2)D(3)甲基橙 溶液由黄色变为橙色(4)3.56%(5)偏大
突破方法实验测定碳酸钠质量分数的三种方法(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
(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,反应停止后,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”利用“双指示剂法”(酚酞—甲基橙)测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数。①第一步使用酚酞作指示剂,滴定原理:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl,消耗标准盐酸(V1 mL)用于物质转化:Na2CO3→NaHCO3,滴定终点现象是溶液由红色变为接近无色。②第二步使用甲基橙作指示剂,滴定原理:NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑,消耗标准盐酸(V2 mL)用于物质转化:NaHCO3→NaCl,滴定终点现象是溶液由黄色变为橙色。③数据处理:原混合物中n(NaHCO3)=c(HCl)×(V2-V1)×10-3 L, m(NaHCO3)=c(HCl)×(V2-V1)×10-3 L×84 g·ml-1。
针对训练1. 为准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,下列实验方案和测量数据合理的是( )
答案 A解析 用酚酞作指示剂时,Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3+HCl === NaCl+NaHCO3,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正确;样品与盐酸反应生成的气体被碱石灰吸收,碱石灰增加的质量还包括水蒸气、氯化氢等物质的质量,B错误;样品中加入足量盐酸,因盐酸的质量未知,无法通过重量法测量Na2CO3的质量,C错误;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所有CO2的体积,D错误。
2.实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na2CO3),称取此混合物5.0 g,溶于水中,配成250 mL溶液。方案一:沉淀法。(1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中 、 完全转化为沉淀,应选用的试剂是 (填字母)。 A.CaCl2溶液B.MgSO4溶液C.NaCl溶液D.Ba(OH)2溶液(2)过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是 。 (3)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为m g,由此可以计算w(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未充分干燥就称量,则测得w(Na2CO3) (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案二:气体法。某同学用下列实验流程测定。
按如图所示装置进行实验:
(1)在装置C中装碱石灰来吸收净化后的CO2气体,装置D的作用是 。 (2)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 。 方案三:滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞溶液,摇匀,用0.200 0 ml·L-1盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++ === 恰好完全)。重复此操作2次,消耗盐酸的平均体积为20.00 mL。(1)量取25.00 mL配制好的溶液,应选择 (填实验仪器)来完成。 (2)判断滴定终点的依据是 。 (3)此法测得w(Na2CO3)= 。
答案 方案一:(1)D (2)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则未洗净 (3)偏小方案二:(1)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,减小实验误差 (2)将装置A、B中残留的CO2全部赶入装置C中方案三:(1)碱式滴定管(或移液管) (2)滴入最后半滴盐酸时,溶液由红色变为接近无色,且30 s内不恢复 (3)84.8%解析 方案一:(1)Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀,D正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验最后一次洗涤液中是否含有Ba2+。(3)所得沉淀未充分干燥就称量,则产生的沉淀质量偏大。等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与Ba(OH)2反应时,NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得w(Na2CO3)偏小。
方案三:(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性,应选择碱式滴定管或移液管。
1.下列关于钠及其化合物的说法错误的是( )A.(2023浙江6月选考,节选)过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂B.(2021北京卷,节选)金属钠在空气中加热生成淡黄色固体:4Na+O2 === 2Na2OC.(2023浙江1月选考,节选)金属钠导热性好,可用作传热介质D.(2023浙江1月选考,节选)Na与乙醇反应可生成H2
答案 B解析 金属钠在空气中加热生成淡黄色固体Na2O2,化学方程式为2Na+O2 Na2O2。
2.(2023广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )A.可存在c→d→e的转化B.能与H2O反应生成c的物质只有bC.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
答案 B解析 由图可知a、b、c对应的物质分别为钠、氧化钠(或过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应的物质分别为铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,所以存在c→d→e的转化,A合理;钠和氧化钠(或过氧化钠)都能与H2O反应生成氢氧化钠,B不合理;新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C合理;若b能与H2O反应生成O2,则b为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D合理。
3.钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )A.钠的密度比液氨大B.溶液的导电性增强C.0.1 ml钠投入液氨中生成0.01 ml H2时,Na共失去0.02 ml电子D.钠与液氨可以发生的反应为2NH3+2Na === 2NaNH2+H2↑
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的性质。2.了解钠及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解钠及其重要化合物的制备方法。
一、活泼的金属单质——钠1.钠的物理性质微点拨实验室中通常将少量金属钠保存在石蜡油或煤油中,以隔绝空气中的O2和H2O(g)。
2.钠的化学性质 在自然界中都以化合态形式存在钠元素 在元素周期表中处于第 三 周期、第 ⅠA 族,其原子最外层有1个电子,在反应中易 失去 电子,表现出很强的 还原 性。
(1)钠与非金属单质的反应
(3)钠与酸的反应钠与酸反应的实质是钠与酸电离出的H+发生的置换反应,反应过程生成H2,如钠与盐酸反应的离子方程式为 2Na+2H+ === 2Na++H2↑ 。 微点拨钠与酸溶液反应时,若酸消耗完,钠还会继续与水反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na~H2↑。
(4)钠与盐的反应①与盐溶液反应先考虑钠与水的反应,再考虑生成的NaOH是否与盐发生复分解反应。例如,将钠投入CuSO4溶液中,总反应的化学方程式为 2Na+2H2O+CuSO4 === Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 。 ②与熔融盐反应例如,高温下,钠与熔融TiCl4反应置换出Ti,化学方程式为
3.钠的制取和用途(1)制取:采用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠:(2)用途
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属钠在陶土网上加热时,先熔化成银白色小球,然后剧烈燃烧,观察到黄色火焰。( √ )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器灭火。( × )(3)钠表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( × )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( × )(5)根据反应Na+KCl NaCl+K↑可知,Na的金属性强于K。( × )(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( √ )
二、钠的氧化物1.氧化钠和过氧化钠的比较
2.从元素化合价角度分析Na2O2的性质(1)Na2O2的强氧化性
先变红后褪色,并产生气泡
(2)Na2O2的还原性在酸性高锰酸钾溶液中加入适量Na2O2粉末,溶液褪色,并产生无色气体,Na2O2表现出 还原 性,氧化产物是 O2 。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)淡黄色的过氧化钠敞口放置变成白色:2Na2O2+2CO2 === 2Na2CO3+O2; 2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑。( √ )(2)Na2O2投入品红溶液中,溶液褪色,体现Na2O2的漂白性。( √ )(3)过氧化钠与CO2反应生成0.1 ml O2时,转移0.4 ml电子。( × )(4)Na2O2投入滴加酚酞的水中,溶液先变红后褪色,并产生大量无色气泡。( √ )
三、碳酸钠和碳酸氢钠1.列表比较碳酸钠和碳酸氢钠(写出反应的离子方程式)
2.Na2CO3、NaHCO3在日常生产、生活中的应用(1)Na2CO3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。(2)NaHCO3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(但胃溃疡患者慎用)。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)NaHCO3受热分解生成Na2CO3,则热稳定性:Na2CO3>NaHCO3。( √ )(2)NaHCO3和Na2CO3都能与胃酸(主要成分为盐酸)反应,故都可用于治疗胃酸过多。( × )(3)制纯碱时,向饱和食盐水中先通入CO2,后通入NH3,可析出NaHCO3晶体。( × )(4)除去Na2CO3固体中少量的NaHCO3,可将固体加热至恒重。( √ )
四、碱金属 焰色试验1.碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)
2.焰色试验(1)定义:很多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,根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的金属元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。 元素的性质,与电子跃迁有关(2)实验操作
(3)一些重要金属元素的焰色
应用提升 碱金属的特殊性总结(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,碱金属氢化物是强还原剂。(4)锂与O2反应只生成Li2O,与反应条件、氧气的量等无关。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)加热时,碱金属单质均与O2反应生成相应的过氧化物。( × )(2)碱金属单质都能与水反应生成相应的碱和H2。( √ )(3)做焰色试验前,铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰与原来的火焰颜色相同。( √ )(4)用铂丝蘸取某盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。( × )(5)用铂丝蘸取某盐溶液灼烧,透过蓝色钴玻璃观察,火焰呈紫色,证明其中含有K+,一定不含Na+。( × )
考向1.钠与酸、碱、盐溶液的反应典例突破
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生又有白色沉淀产生的是 (填序号)。 ①MgSO4溶液 ②BaCl2溶液 ③饱和澄清石灰水 ④Ca(HCO3)2溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥饱和食盐水 ⑦浓盐酸
思路点拨钠与水、酸反应的本质均是与H+的反应,反应顺序是有酸酸在前,无酸水为先;钠与盐溶液反应时一般先考虑钠与水的反应,再考虑生成的NaOH与盐可能发生的复分解反应。
针对训练1.(2023广西桂林模拟)下列对金属钠的叙述正确的是( )A.少量金属钠应该保存在煤油中B.金属钠在空气中燃烧,生成Na2OC.火灾现场有大量金属钠存放时,可用水灭火D.将一小粒金属钠放入硫酸铜溶液中,可置换出铜
答案 A解析 钠易与空气中的水、氧气反应,钠的密度大于煤油,且与煤油不反应,所以少量钠能保存在煤油中,A正确;钠在空气中燃烧生成Na2O2,B错误;钠燃烧生成过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氧气,使钠燃烧更剧烈,C错误;将一小粒金属钠放入硫酸铜溶液中,Na先与水反应生成NaOH,NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠,Na置换不出铜,D错误。
2. 将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中,可能观察到的现象是( )A.钠块只在煤油层中游动,并放出气体B.钠块只在水层中游动,钠块熔化,水层变红C.钠块在CCl4层和水层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红D.钠块在水层和煤油层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红
答案 D解析 钠的密度介于煤油和水的密度之间,刚投入的钠块落在二者界面,钠的下半部分与水接触并反应,产生H2推动钠向上游动,进入煤油层后,反应停止,由于钠受到的重力大于浮力,随后钠块下沉,又回落到煤油和水的界面,重复上述过程,故钠块在水层与煤油层界面处游动并上下跳动,因反应生成NaOH,故滴有少量酚酞的水层会变红。
归纳总结钠与乙醇、酸的反应规律(1)钠与乙醇反应时,钠的密度大于乙醇,钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到有气泡产生,但钠不能熔化成小球。(2)钠与酸反应时,由于液体中c(H+)较大,反应较迅速,甚至可能燃烧或爆炸。
考向2.过氧化钠与水(或CO2)的反应典例突破对固体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。
答案 0.84解析 固体NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O(g),将产生的气体先通过足量浓硫酸,除去H2O(g),再通过足量Na2O2,Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2。(解法一)利用“差量法”进行计算:2Na2O2+2CO2 === 2Na2CO3+O2 Δm(固体)2×78 g 2 ml 2×106 g 56 g n(CO2) 0.14 g列式: ,解得n(CO2)=0.005 ml,结合反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O推知,n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×0.005 ml=0.01 ml,故有m(NaHCO3)=0.01 ml×84 g·ml-1=0.84 g。
(解法二)利用“反应规律”进行计算:CO2通过Na2O2固体时,固体增重相当于与CO2等物质的量的CO的质量,则有n(CO2)=n(CO)= =0.005 ml。结合NaHCO3的分解反应推知, n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×0.005 ml=0.01 ml,故有m(NaHCO3)=0.01 ml ×84 g·ml-1=0.84 g。
针对训练1. 向过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行以下实验:①取反应后的溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体;实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是( )
A.过氧化钠与水反应产生的气体为O2B.过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂C.实验②③证明使溶液褪色的不是氢氧化钠和氧气D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
答案 B解析 过氧化钠与水反应产生的气体为O2,A正确;过氧化钠与水反应不需要催化剂,过氧化氢分解需要MnO2作催化剂,B错误;实验②③作为对照实验,能证明使溶液褪色的不是氢氧化钠和氧气,C正确;向反应后的溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体,据此可判断过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2,D正确。
2. 在一定条件下,使CO和O2的混合气体26 g充分反应,所得混合物在常温下与足量的Na2O2固体反应,结果固体质量增加14 g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是( ) A.9∶4B.1∶1C.7∶6D.6∶7
答案 D解析 由反应2Na2O2+2CO2 ══ 2Na2CO3+O2,可知1 ml Na2O2固体生成 1 ml Na2CO3固体,质量增加28 g,若固体质量增加14 g,则所得混合物中的CO2为22 g,反应生成0.5 ml CO2(22 g)需要0.5 ml CO(14 g)和0.25 ml O2(8 g),故余26 g-14 g-8 g=4 g未反应气体。若4 g为O2,则O2与CO质量比为12 g∶14 g=6∶7;若4 g为CO,则O2与CO质量比为8 g∶18 g=4∶9,故D项正确。
归纳总结 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的“四大规律”
典例突破Na2CO3和NaHCO3是常见的两种盐,它们广泛地应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法正确的是( )A.在水中的溶解性:NaHCO3>Na2CO3B.分别加热两种样品,没有残留物质的是NaHCO3C.可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液D.等质量的NaHCO3、Na2CO3分别与足量盐酸反应,前者产生CO2多
答案 D解析 相同温度下,Na2CO3在水中的溶解度大于NaHCO3,A错误;NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,剩余固体是Na2CO3,Na2CO3受热不易分解,最后都有残留物质,B错误;Na2CO3溶液和NaHCO3溶液与澄清石灰水反应,均产生白色沉淀CaCO3,不能鉴别,C错误;NaHCO3、Na2CO3分别与足量盐酸发生反应:NaHCO3+HCl === NaCl+CO2↑+H2O、Na2CO3+2HCl === 2NaCl+CO2↑+H2O,84 g NaHCO3反应生成44 g CO2,106 g Na2CO3反应生成44 g CO2,故等质量的两种物质分别与足量盐酸反应,NaHCO3产生的CO2多,D正确。
1. 某同学用Na2CO3和NaHCO3溶液进行如图所示实验。下列说法不正确的是( )
A.实验前pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)B.实验后两溶液中离子总数并不相等C.Na2CO3溶液中生成的沉淀比NaHCO3溶液中生成的沉淀多D.产生的无色气体属于极性分子,其固体形态可用于人工降雨
加入氯化钙后,左侧试管中有白色沉淀CaCO3生成,右侧试管中有白色沉淀CaCO3和无色气体CO2产生,起始 、 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项正确。产生的无色气体为二氧化碳,属于非极性分子,其固体形态为干冰,可用于人工降雨,故D项错误。
2. 鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,4名同学分别设计了4种不同的方法,其中不可行的是( )A.分别配成1 ml·L-1的溶液,各取1 mL滴加1滴酚酞溶液,比较颜色深浅B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水,观察石灰水是否变浑浊C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀生成D.分别配成溶液,用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧,观察火焰的颜色(必要时可透过蓝色钴玻璃)
答案 C解析 相同浓度下,K2CO3的水解程度比NaHCO3的大,溶液碱性较强,滴加酚酞溶液检验,碳酸钾溶液的颜色更深,A正确;NaHCO3不稳定,受热易分解生成二氧化碳气体,将气体通入澄清石灰水,会观察到石灰水变浑浊,B正确;K2CO3和NaHCO3均能与氢氧化钡溶液反应生成碳酸钡白色沉淀,C错误;K2CO3和NaHCO3分别含有钾元素、钠元素,焰色试验现象不同,D正确。
归纳总结1.Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法
注意:不可用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,因为Ca(OH)2溶液与这两种溶液反应时都产生白色沉淀,现象相同。
2.Na2CO3和NaHCO3的除杂方法
典例突破(2023河北石家庄模拟)实验室用如图所示装置模拟侯氏制碱法制取少量NaHCO3固体,下列说法错误的是( )
A.装置Ⅰ制取CO2B.装置Ⅱ中Na2CO3溶液可除去CO2中的少量HClC.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
答案 B解析 在装置Ⅰ中稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水,可制取CO2,A正确;装置Ⅱ中的Na2CO3溶液可与二氧化碳反应,B错误;装置Ⅲ中冰水浴使温度降低,有利于析出NaHCO3固体,C正确;利用装置Ⅳ通过过滤可获得少量NaHCO3固体,D正确。
针对训练1.用如图所示的实验装置模拟侯氏制碱法的主要反应原理。下列说法正确的是( )A.侯氏制碱法中可循环利用的气体为NH3B.先从a管通入NH3,再从b管通入CO2C.为吸收剩余的NH3,c中应装入碱石灰D.反应后冷却,瓶中析出的晶体主要是纯碱
答案 B解析 侯氏制碱法中可循环利用的气体是CO2,A项错误;NH3在水中的溶解度极大,为了防止倒吸,应先从a管通入NH3,再从b管通入CO2,B项正确;碱石灰(主要成分是NaOH和CaO)不能吸收NH3,C项错误;反应后冷却,瓶中析出的晶体主要是NaHCO3,将其加热得到纯碱(Na2CO3),D项错误。
2.(2023广西南宁模拟)启普发生器是荷兰科学家设计的实验室气体发生装置,由图中漏斗1和容器2两部分组成;现借助启普发生器及相关装置模拟侯氏制碱法制备日用化学品NH4Cl和Na2CO3。回答相关问题。【NaHCO3的制备】反应原理:NH3+NaCl+CO2+H2O === NH4Cl+NaHCO3↓反应装置:
(1)启普发生器中发生反应的离子方程式为 , 如果上述装置中导管被堵塞,启普发生器中观察到的现象是 。 (2)仪器3中盛装的试剂是 。 (3)控制仪器4中CO2流速的方法是观察 , 仪器5中试剂的作用是 。 (4)反应结束后,对仪器4进行冷却并趁冷过滤其中的悬浊液,“趁冷”的目的是 。
【Na2CO3的制备】(5)将(4)所得固体转移至试管中加热得到Na2CO3;请设计简单实验证明NaHCO3固体已分解完全: 。 【NH4Cl的制备】(6)向(4)所得母液中加入(或通入)两种物质并降温,NH4Cl会结晶析出,所加入(或通入)物质的名称是 ,过滤NH4Cl晶体后的滤液可以再次循环使用。
答案 (1)CaCO3+2H+ === Ca2++H2O+CO2↑ 漏斗1中酸液面升高,容器2中酸液面下降(2)饱和NaHCO3(3)导管口逸出气泡的快慢 吸收逸出的NH3(4)减小NaHCO3溶解度以提高产率(5)用一干冷玻璃片靠近试管上方,如果玻璃片上没有水珠生成,则NaHCO3分解完全(6)氨和氯化钠
解析 利用启普发生器制取CO2,制得的CO2中含有HCl等杂质,利用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl,CO2再通入含氨的饱和食盐水中,氨可能会逸出,利用稀硫酸吸收氨。(1)如果上述装置中导管被堵塞,则启普发生器中气体压强增大,则漏斗1中酸液面升高,容器2中酸液面下降。(2)仪器3用于除去CO2气体中的HCl气体,需用饱和NaHCO3。(3)CO2从液体中逸出时会产生气泡,故控制仪器4中CO2流速的方法是观察导管口逸出气泡的快慢;仪器5位于整套装置的末尾,主要用于尾气处理,其中的硫酸会吸收逸出的NH3。
实验探究碳酸钠质量分数的测定
例题. 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 ml·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 ml·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 mL,V2平均值为23.51 mL。
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)。
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”)。
思路指导步骤Ⅰ:Na2CO3的制备
步骤Ⅱ:产品中NaHCO3含量的测定
解析 (1)根据流程图及最终产品是碳酸钠可推知晶体A的成分是碳酸氢钠。根据已知(ⅱ)中相关盐在不同温度下的溶解度表可知碳酸氢钠的溶解度在30~35 ℃下与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的溶解度相差较大且最小,所以当将碳酸氢铵粉末和饱和氯化钠溶液混合时,溶液中易析出碳酸氢钠晶体。(2)给固体加热所用的仪器一般为坩埚。(3)用盐酸标准溶液滴定含有碳酸氢钠杂质的碳酸钠溶液时,由于开始时溶液呈碱性,且首先发生反应:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl,此时所用指示剂M为酚酞,终点的现象是:溶液由红色变为接近无色。第二个滴定阶段发生的反应为NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑,由于最终溶液呈弱酸性,所以可用甲基橙作指示剂(N)。滴定终点的现象是溶液由黄色变为橙色。
(4)根据滴定过程中的反应原理:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑可知,2.500 g产品中碳酸氢钠所消耗的盐酸的体积为(V2-V1) mL×10=(23.51-22.45) mL×10,则样品中n(NaHCO3)=(23.51-22.45) mL×10×10-3 L·mL-1×0.100 0 ml·L-1 =1.06×10-3 ml。所以产品中碳酸氢钠的质量分数为(5)由于滴定管的刻度上小下大,当第一滴定终点时俯视读数,会使所读刻度值偏小,即V1偏小,引起(V2-V1)偏大,则最终所算得的碳酸氢钠的质量分数偏大。
答案 (1)NaHCO3 相同温度下,碳酸氢钠与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的溶解度相差较大且最小(2)D(3)甲基橙 溶液由黄色变为橙色(4)3.56%(5)偏大
突破方法实验测定碳酸钠质量分数的三种方法(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
(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,反应停止后,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”利用“双指示剂法”(酚酞—甲基橙)测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数。①第一步使用酚酞作指示剂,滴定原理:Na2CO3+HCl === NaHCO3+NaCl,消耗标准盐酸(V1 mL)用于物质转化:Na2CO3→NaHCO3,滴定终点现象是溶液由红色变为接近无色。②第二步使用甲基橙作指示剂,滴定原理:NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑,消耗标准盐酸(V2 mL)用于物质转化:NaHCO3→NaCl,滴定终点现象是溶液由黄色变为橙色。③数据处理:原混合物中n(NaHCO3)=c(HCl)×(V2-V1)×10-3 L, m(NaHCO3)=c(HCl)×(V2-V1)×10-3 L×84 g·ml-1。
针对训练1. 为准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,下列实验方案和测量数据合理的是( )
答案 A解析 用酚酞作指示剂时,Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3+HCl === NaCl+NaHCO3,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正确;样品与盐酸反应生成的气体被碱石灰吸收,碱石灰增加的质量还包括水蒸气、氯化氢等物质的质量,B错误;样品中加入足量盐酸,因盐酸的质量未知,无法通过重量法测量Na2CO3的质量,C错误;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所有CO2的体积,D错误。
2.实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na2CO3),称取此混合物5.0 g,溶于水中,配成250 mL溶液。方案一:沉淀法。(1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中 、 完全转化为沉淀,应选用的试剂是 (填字母)。 A.CaCl2溶液B.MgSO4溶液C.NaCl溶液D.Ba(OH)2溶液(2)过滤,洗涤沉淀,判断沉淀是否洗净的方法是 。 (3)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为m g,由此可以计算w(Na2CO3)。如果此步中,沉淀未充分干燥就称量,则测得w(Na2CO3) (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案二:气体法。某同学用下列实验流程测定。
按如图所示装置进行实验:
(1)在装置C中装碱石灰来吸收净化后的CO2气体,装置D的作用是 。 (2)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 。 方案三:滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中,滴加2滴酚酞溶液,摇匀,用0.200 0 ml·L-1盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++ === 恰好完全)。重复此操作2次,消耗盐酸的平均体积为20.00 mL。(1)量取25.00 mL配制好的溶液,应选择 (填实验仪器)来完成。 (2)判断滴定终点的依据是 。 (3)此法测得w(Na2CO3)= 。
答案 方案一:(1)D (2)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加Na2SO4溶液,如无沉淀,则沉淀已洗净,反之则未洗净 (3)偏小方案二:(1)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,减小实验误差 (2)将装置A、B中残留的CO2全部赶入装置C中方案三:(1)碱式滴定管(或移液管) (2)滴入最后半滴盐酸时,溶液由红色变为接近无色,且30 s内不恢复 (3)84.8%解析 方案一:(1)Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀,D正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验最后一次洗涤液中是否含有Ba2+。(3)所得沉淀未充分干燥就称量,则产生的沉淀质量偏大。等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与Ba(OH)2反应时,NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得w(Na2CO3)偏小。
方案三:(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性,应选择碱式滴定管或移液管。
1.下列关于钠及其化合物的说法错误的是( )A.(2023浙江6月选考,节选)过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂B.(2021北京卷,节选)金属钠在空气中加热生成淡黄色固体:4Na+O2 === 2Na2OC.(2023浙江1月选考,节选)金属钠导热性好,可用作传热介质D.(2023浙江1月选考,节选)Na与乙醇反应可生成H2
答案 B解析 金属钠在空气中加热生成淡黄色固体Na2O2,化学方程式为2Na+O2 Na2O2。
2.(2023广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )A.可存在c→d→e的转化B.能与H2O反应生成c的物质只有bC.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
答案 B解析 由图可知a、b、c对应的物质分别为钠、氧化钠(或过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应的物质分别为铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,所以存在c→d→e的转化,A合理;钠和氧化钠(或过氧化钠)都能与H2O反应生成氢氧化钠,B不合理;新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C合理;若b能与H2O反应生成O2,则b为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D合理。
3.钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( )A.钠的密度比液氨大B.溶液的导电性增强C.0.1 ml钠投入液氨中生成0.01 ml H2时,Na共失去0.02 ml电子D.钠与液氨可以发生的反应为2NH3+2Na === 2NaNH2+H2↑
相关课件
新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第6讲钠及其重要化合物课件： 这是一份新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第6讲钠及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，必备知识·梳理夯实，银白色，白色固体，淡黄色固体，1∶2，H2O，①③④⑥等内容，欢迎下载使用。
人教版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1讲钠及其重要化合物课件： 这是一份人教版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第1讲钠及其重要化合物课件
人教版高考化学一轮复习第3单元金属及其化合物第1节钠及其重要化合物课件： 这是一份人教版高考化学一轮复习第3单元金属及其化合物第1节钠及其重要化合物课件
