02第12讲碳酸钠和碳酸氢钠碱金属【正文】听课手册

第12讲碳酸钠和碳酸氢钠碱金属1.掌握Na2CO3、NaHCO3的性质、用途及应用。

2.理解Na2CO3、NaHCO3的制法。

3.了解碱金属元素,掌握焰色试验的原理及操作。考点一两种重要的钠盐——Na2CO3和NaHCO31.Na2CO3与NaHCO3的性质比较名称碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱或

色、态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶于水(20℃,S=21.5g)可溶于水(20℃,S=9.6g)稳定性稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化受热易

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑与H+反应CO32-+2H+CO2↑+H2O(HCO3-+H+CO2↑+H2O(更快与Ca(OH)2反应Ca2++CO32-CaCONaHCO3过量:Ca2++2OH-+2HCO3-CaCO3↓+2H2O+COCa(OH)2过量:Ca2++OH-+HCO3-CaCO3↓+H2与CaCl2反应Ca2++CO32-CaCOCa2++2HCO3-CaCO3↓+CO2↑+H2与水作用水解,碱性较

水解,碱性较

与酸互滴现象与滴加方式有关现象与滴加方式无关主要用途用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一2.Na2CO3与NaHCO3的相互转化及应用(1)转化途径Na2CO3NaHCO3(2)应用——混合除杂(括号内为杂质)①Na2CO3固体(NaHCO3):加热至不再变化。

②Na2CO3溶液(NaHCO3):加入适量的溶液。

③NaHCO3溶液(Na2CO3):通入足量的气体。

3.纯碱的工业制法——侯氏制碱法(1)制备原料:食盐、氨、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气,其反应为C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2。(2)工艺流程(3)循环利用循环利用的物质为、饱和食盐水。

4.钠及其化合物之间的转化“价—类”二维图是复习元素及其化合物的重要工具。钠及其化合物的“价—类”二维图如图所示,写出图中转化关系涉及反应的化学方程式。① ;

② ;

③ ;

④ ;

⑤ ;

⑥ ;

⑦ ;

⑧ ;

⑨ ;

⑩ ;

;

;

。

【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)用澄清石灰水能够鉴别NaHCO3溶液与Na2CO3溶液 ()(2)可用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体 ()(3)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出 ()(4)NaHCO3受热易分解,故可用作胃酸中和剂 ()(5)下列转化均能实现:NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s) ()(6)相同温度下溶解度:小苏打<苏打,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3 ()题组一碳酸钠与碳酸氢钠的性质与鉴别1.[2024·辽宁沈阳二中模拟]下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的比较中,正确的是 ()A.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3B.常温时水溶性:Na2CO3<NaHCO3C.等质量的两固体与足量的盐酸反应,产生CO2的体积:NaHCO3<Na2CO3D.等浓度的溶液中滴入稀盐酸,放出气体的快慢:Na2CO3<NaHCO32.某课外小组为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如下几种实验方法,某些夹持仪器略。下列说法不正确的是 ()A.装置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应,产生气体速率快的是NaHCO3B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是NaHCO3C.加热装置Ⅱ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3D.装置Ⅲ也可以鉴别Na2CO3和NaHCO3规律小结碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂(1)Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法不可用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、NaHCO3的除杂方法——依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)序号混合物除杂方法①Na2CO3(s)、NaHCO3加热法②NaHCO3(aq)、Na2CO3通入足量CO2③Na2CO3(aq)、NaHCO3加入适量NaOH溶液题组二碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的原理及计算3.[2024·广东惠州二模]向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是 ()A.在O~a范围内,只发生中和反应B.ab段发生反应的离子方程式为CO32-+2H+H2O+COC.a点盐酸体积为0.3LD.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶24.[2024·江苏徐州模拟]分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL,再通入一定量的CO2,随后分别各取20mL溶液,向其中逐滴滴入0.2mol·L-1的盐酸,在标准状况下产生CO2的体积(纵轴)与所加入盐酸的体积(横轴)的关系如图(分A、B两种情况):(1)在A情况下,溶质是(填化学式),其物质的量之比为。

(2)在B情况下,溶质是(填化学式),其物质的量之比为。

(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为。

规律小结利用数形结合的思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应(1)首先分析图像的起点、拐点。(2)图像的起点在原点的,溶质为NaHCO3。(3)图像的起点不在原点的,看原点、拐点、最高点的横坐标之间的比例,确定溶质。①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸。第一步:CO32-转化为HCO第二步:HCO3-与H+反应产生CO消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。③向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略)如图丙所示。④向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)如图丁所示。题组三钠及其化合物的转化5.[2024·河北石家庄阶段测试]钠及其化合物的“价—类”二维图如图所示,下列推断不合理的是()A.a、b均常用作还原剂B.b在空气中燃烧产物的阴阳离子个数比为1∶1C.b或c与水反应均可得到dD.e的水溶液既可以显酸性、碱性也可以显中性6.[2024·吉林长春外国语学校阶段考]以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物。下列分析正确的是 ()A.从煤油中取用钠只需小刀、滤纸和玻璃片B.纯碱显碱性,可用于治疗胃酸过多C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给,常温常压下产生22.4LO2,转移2mol电子D.向碳酸氢钠溶液中通入二氧化碳可以除去混有的碳酸钠杂质规律小结“价—类”二维图在钠及其化合物的转化关系中的应用(1)从物质的类别角度认识以钠元素为核心,分别从金属单质、氧化物、碱、盐的化学通性角度认识Na、Na2O、NaOH、Na2CO3的化学性质及相互转化关系,形成“物质观”“结构观”“性质观”等化学基本观念,根据物质的类别,推测物质可能具有的性质。(2)从化合价角度认识从氧化还原反应角度,分析钠及其化合物中Na元素的化合价,分析物质的氧化性和还原性,进而分析物质发生的氧化还原反应,并形成从多角度认识物质转化的思维模型。考点二碱金属焰色试验1.碱金属的相似性和递变性相似性递变性(Li→Cs)原子结构最外层均有1个电子电子层数逐渐增多,原子半径逐渐

元素性质具有较强的金属性,最高正价均为

金属性逐渐

单质性质物理性质都是银白色金属(Cs除外),密度小,熔、沸点低密度呈增大趋势,熔、沸点逐渐

化学性质都具有强还原性,类似于金属钠还原性逐渐

2.焰色试验(1)概念很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出颜色,据此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。

(2)实验操作流程铂丝与原来的火焰颜色相同蘸取待测物观察火焰颜色洗净的铂丝与原来的火焰颜色相同[微点拨]铂丝洗涤时要用稀盐酸洗(不能用稀硫酸洗),然后灼烧,火焰为无色或与原来火焰颜色相同时,说明洗净。(3)常考元素的焰色金属元素钠钾(透过蓝色钴玻璃观察)钙铜钡火焰颜色

砖红色绿色黄绿色【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)加热时,碱金属单质都能与O2反应生成过氧化物 ()(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与原来的火焰颜色相同 ()(4)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液并灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+ ()(5)钾的活泼性强于钠,因此钾可从NaCl溶液中置换出金属钠 ()(6)[2023·湖北卷]Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强“符合事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点 ()题组一碱金属元素的性质1.[2024·河北衡水中学调研]下列关于碱金属的叙述中正确的是 ()A.碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大B.碱金属随着原子序数增大,与水反应的剧烈程度增大C.碱金属单质的金属性很强,均易与氧气反应生成两种氧化物D.碱金属单质着火时均可用干冰灭火2.下列对碱金属元素的叙述正确的是 ()①K通常保存在煤油中以隔绝与空气的接触②碱金属常温下呈固态,取用时可直接用手拿③碱金属中还原性最弱的是锂④碱金属阳离子中氧化性最强的是Li+⑤碱金属的原子半径随核电荷数的增大而增大⑥从Li到Cs,碱金属的密度越来越大,熔、沸点越来越低A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.①②③④ D.①②③⑤易错警示碱金属单质、化合物的特殊性(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固体石蜡中。(3)锂与O2反应与钠不同,只生成Li2O,而不生成Li2O2。(4)试剂瓶中的试剂取出后,一般不能放回原瓶,但金属Na、K等需立即放回原瓶。(5)碱金属与氢气反应生成的碱金属氢化物(如NaH)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。题组二焰色试验3.下列有关焰色试验的说法中正确的是 ()A.某溶液焰色试验火焰呈黄色,则该溶液一定含有钠离子,一定不含钾离子B.焰色试验是化学变化,利用的是元素的性质C.焰色试验与电子跃迁有关D.使用的铂丝可以用玻璃棒代替4.用铂丝蘸取某混合液进行焰色试验,下列说法正确的是 ()A.焊在玻璃棒上的铂丝可用光洁无锈的铁丝代替B.焰色试验有发光现象,所以是化学变化C.透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰,证明原溶液有钾元素、无钠元素D.每次实验结束可用水洗净铂丝并在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同易错警示(1)焰色试验是物理变化,是金属元素的性质,既可以是单质,也可以是化合物,如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质,均发出黄色火焰。(2)用稀盐酸清洗的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发,而硫酸盐难挥发。(3)焰色试验中所用火焰本身的颜色应是无色或浅色的。(4)灼烧铂丝时应一直烧至火焰恢复到原来的颜色。(5)可用洁净无锈的铁丝代替铂丝,不能用铜丝代替。经典真题·明考向1.下列说法正确的是(填序号)。

①[2022·全国乙卷]碳酸氢钠可用作食品膨松剂。②[2022·广东卷]Na2CO3可与酸反应,故面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包。③[2022·海南卷]小苏打的主要成分是Na2CO3。④[2022·重庆卷]Na和Li分别在O2中燃烧得到Na2O和Li2O。⑤[浙江卷]Ca(HCO3)2的溶解度比CaCO3的大,则NaHCO3的溶解度比Na2CO3的大。⑥[2023·湖北卷]Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强2.[2024·北京卷]关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是 ()A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同B.可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异3.[河北卷节选]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图所示:回答下列问题:(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是