专题4 第一单元 第2讲 钠及其化合物的计算与实验探究Word文件下载.docx

专题4 第一单元 第2讲 钠及其化合物的计算与实验探究Word文件下载.docx

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C.①②④⑤D.①②③⑤

答案　C

解析　H2、CO发生反应的化学方程式为2H2＋O2

2H2O,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；

2CO＋O2

2CO2,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，由反应方程式可知，过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。

因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合（CO）m·

（H2）n，则过氧化钠固体增重质量等于原物质的质量，则①②符合，而④HCHO可以改写成CO·

H2，⑤CH3COOH可以改写成（CO）2·

（H2）2，⑥HCOOH可以改写成CO2·

H2，故⑥不符合，①②④⑤符合，故选C。

3.将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体，冷却后有固体物质剩余，下列选项不正确的是（　　）

选项

n（Na2O2）/mol

n（NaHCO3）/mol

剩余的固体物质

A

1

2

Na2CO3

B

1.5

Na2O2、Na2CO3

C

Na2O2、NaOH、Na2CO3

D

NaOH、Na2CO3

答案　B

解析　将Na2O2与NaHCO3的混合物加热，有关反应的化学方程式依次为2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O、2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶2时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋4NaHCO3

4Na2CO3＋O2↑＋2H2O；

当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为1∶1时，二者反应的总方程式为2Na2O2＋2NaHCO3

2Na2CO3＋O2↑＋2NaOH，即当n（Na2O2）∶n（NaHCO3）≤1∶2时，反应后剩余固体为Na2CO3，当1∶2<

n（Na2O2）∶n（NaHCO3）≤1∶1，反应后剩余固体为Na2CO3和NaOH，当n（Na2O2）∶n（NaHCO3）>

1∶1时，反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3，由此可以判断A、C、D正确，B错误。

ωg化学式符合通式（CO）m·

（H2）n的物质（其中m、n为自然数）在O2中充分燃烧后，将其产物通过足量的Na2O2固体，反应完毕，固体增重ωg。

中学阶段常见符合这一关系的物质有

①无机物：

H2、CO及H2和CO的混合气体；

②有机物：

CH3OH（甲醇）、HCHO（甲醛）、CH3COOH（乙酸）、HCOOCH3（甲酸甲酯）、C6H12O6（葡萄糖）等。

题组二　过氧化钠性质实验探究

4.比较下列四组反应，回答下列问题：

第一组：

①Na2O2＋CO2　②Na2O2＋SO2

第二组：

③Na2O2＋FeCl3（溶液）　④Na2O2＋FeCl2（溶液）

第三组：

⑤SO2通入品红溶液中，加热　⑥Na2O2加入品红溶液中，加热

第四组：

⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中　⑧Na2O2固体加入紫色石蕊溶液中

（1）若第一组②不产生气体，用化学方程式解释原因：

________________________________________________________________________。

（2）预测第二组中③④的现象是否可能相同：

___________________________。

（3）预测⑤⑥反应中可能产生的现象并分析原因。

（4）预测⑦⑧反应中可能产生的现象并分析原因。

答案　

（1）Na2O2＋SO2===Na2SO4

（2）可能相同

（3）⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；

⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。

前者是因为SO2与品红溶液生成的无色物质不稳定，受热易分解；

后者是因为Na2O2具有强氧化性，将品红溶液氧化为无色。

（4）⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。

前者是因为NaOH溶液呈碱性，使紫色石蕊溶液变蓝；

后者是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH，溶液呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。

5.（2021·

浙江省金色联盟百校联考）某学习小组按如图装置探究NaHCO3和Na2O2的性质，请完成下列问题：

（1）实验设计过程中，有小组成员对反应结束时，如何停止加热产生了分歧，出现多种不同的意见：

有人认为要先停止加热，再将E中导管移出水面；

也有人认为应先将E中导管移出水面，再停止加热……，请帮助小组成员完成这方面的实验设计：

______________________。

（2）小组同学撰写实验报告时，认为该实验对NaHCO3的分解产物和Na2O2的性质探究不够充分，于是临时将装置B、D互换位置后进行了补充实验，分析该补充实验是否符合实验探究目的并说明原因：

__________________________________________________。

答案　

（1）在反应结束后，先断开装置A和B之间的导管连接，再停止加热，以防B中的浓硫酸倒吸进入A中试管，引起试管爆裂

（2）不合理，装置B与D互换位置后，实现了对Na2O2与水的反应的探究，但经过NaOH溶液的气体会混入水蒸气，因此对NaHCO3分解产物中的水蒸气验证不够严谨

解析　加热NaHCO3固体，产生的气体通过浓硫酸干燥，再与Na2O2作用，产生的物质通过氢氧化钠处理，最后利用排水法收集所得气体，进行探究NaHCO3和Na2O2的性质。

（1）在反应结束后，先断开装置A和B之间的导管连接，再停止加热，以防B中的浓硫酸倒吸进入A中试管，引起试管爆裂。

（2）装置B与D互换位置后，实现了对Na2O2与水的反应的探究，但经过NaOH溶液的气体会混入水蒸气，因此对NaHCO3分解产物中的水蒸气验证不够严谨，因此临时将装置B、D互换位置后进行了补充实验不合理。

考点二　Na2CO3、NaHCO3与酸反应图像及计算

1.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较

二者浓度相同时生成CO2的速率

NaHCO3快

耗酸量

二者等质量

Na2CO3耗酸多

二者等物质的量

生成CO2的体积

NaHCO3产生的多

相等

2.依据图像特点判断溶液溶质成分的方法

（1）化学原理：

向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量，依次发生①CO

＋H＋===HCO

、②HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑，①②完成时消耗盐酸的量相等。

（2）图像分析

依据图像特点判断溶液溶质成分

若V（Oa）＝V（ab）（即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同）

溶液中的溶质为Na2CO3

涉及离子方程式Oa：

CO

ab：

HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑

若V（Oa）>

V（ab）（即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积）

溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH

OH－＋H＋===H2O

若V（Oa）<

V（ab）（即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积）

溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3

若a＝0（即图像从原点开始）

溶液中的溶质为NaHCO3

涉及离子方程式：

题组一　Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应比较

1.有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是（　　）

A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下Na2CO3产生的CO2体积小

B.等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应，所消耗盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍

C.等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应，前者消耗盐酸较多

D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多

解析　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O

NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O

解答此类题目用归“1”法。

A项，假设二者都是1g，则n（NaHCO3）＝n（CO2）＝

mol，n（Na2CO3）＝n（CO2）＝

mol，正确；

B项，假设二者均为1mol，则消耗的盐酸：

Na2CO3为2mol，NaHCO3为1mol，正确；

C项，假设二者均为1g，Na2CO3需盐酸的物质的量为2×

mol＝

mol，NaHCO3需盐酸

mol，错误。

题组二　已知溶质种类分析反应阶段

2.向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·

L－1的稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积（V）的关系如图所示。

（1）Oa段发生反应的离子方程式为_____________________________________。

（2）a的值为________。

（3）原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为________。

答案　

（1）OH－＋H＋===H2O、CO

（2）0.3　（3）2∶1

解析　

（1）向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·

L－1的稀盐酸，发生的反应依次为OH－＋H＋===H2O、CO

、HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O。

（2）从图像知生成0.01molCO2，根据HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O知，消耗HCl的物质的量为0.01mol，ab段消耗盐酸的体积为

＝0.1L，a＝0.4－0.1＝0.3。

（3）根据离子方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01mol，共计消耗盐酸0.02mol，所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04mol－0.02mol＝0.02mol，则氢氧化钠的物质的量为0.02mol，因此，原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1。

题组三　依据图像分析确定溶质种类

3.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（y轴）与所加入盐酸的体积（x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________。

答案　

（1）NaOH、Na2CO3　1∶1　

（2）Na2CO3、NaHCO3　1∶1　（3）1.5mol·

L－1

解析　

（1）对于A情况，V1＝100mL，V2＝（150－100）mL＝50mL<

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）＝（100mL－50mL）∶50mL＝1∶1。

（2）对于B情况，V1＝50mL，V2＝150mL－50mL＝100mL>

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）＝（150mL－50mL－50mL）∶50mL＝1∶1。

（3）当加入150mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。

据物料守恒有n（NaOH）＝n（Na＋）＝n（Cl－）＝0.2mol·

L－1×

0.15L＝0.03mol，所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为

＝1.5mol·

L－1。

考点三　Na2CO3的制备和质量分数测定

（一）侯氏制碱法

1.制备原料

食盐、氨气、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.反应原理

（1）产生NaHCO3的反应：

NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

（2）产生Na2CO3的反应：

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

4.绿色思想

循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。

（二）测定碳酸钠质量分数的常用方法

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mg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VmL（已折算为标准状况）。

（3）数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为

mol×

106g·

mol－1＝

g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为

×

100%＝

%。

2.沉淀法

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。

先将mg纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为ng。

100%。

题组一　侯氏制碱法

1.以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：

则下列叙述错误的是（　　）

A.A气体是NH3，B气体是CO2

B.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒

D.第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶

答案　D

解析　A项，利用NH3极易溶于水，且水溶液显碱性，可以提高CO2的吸收，因此先通NH3后通CO2，正确；

B项，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，利用了溶解度的差异，正确；

C项，操作Ⅲ是过滤，因此用到玻璃仪器：

烧杯、漏斗、玻璃棒，正确；

D项，晶体是NaHCO3，利用NaHCO3的不稳定性，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O，错误。

2.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液，下列有关操作错误的是（　　）

A.图1为制取氨气将其溶于饱和食盐水

B.图2为过滤获得碳酸钠晶体

C.图3为灼烧碳酸氢钠制取碳酸钠

D.图4为蒸发浓缩氯化铵溶液

解析　A项，用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨气，正确；

B项，侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠，故应过滤获得碳酸氢钠，错误；

C项，在坩埚中灼烧碳酸氢钠分解制备碳酸钠，正确；

D项，蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液，并不断搅拌，正确。

题组二　Na2CO3质量分数的测定

3.为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（含少量NaCl），准确称量Wg样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是（　　）

实验方法

实验方案

测量数据

滴定法

将样品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定

消耗盐酸的体积

量气法

将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收

碱石灰增加的质量

重量法

将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸

减少的质量

将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气

排出水的体积

答案　A

解析　用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，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项正确；

测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，B项错误；

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项错误；

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CO2的体积，D项错误。

4.小苏打长期放置在空气中会变质（部分转变为Na2CO3），某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数，设计如下实验方案：

Ⅰ.加热分解法

利用图1装置，充分加热小苏打样品。

（1）在实验过程中，需要测量的实验数据如下：

①仪器a的质量；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

Ⅱ.测量气体体积法

利用图2装置，测定反应生成气体的体积。

（2）导管g的作用为______________________________________________。

（3）为了减小实验误差，B、C中最好用____________溶液代替水。

（4）待反应结束，气体冷却至室温后，利用图示装置读取气体体积时，应注意的事项如下：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

（5）若所取样品的质量为mg，反应前量气管C的读数为V1mL，反应结束后量气管C的读数为V2mL，则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为________（气体体积均已换算为标准状况下的体积）。

答案　

（1）②加热前，仪器a和样品的总质量　③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量

（2）平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；

滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除因加入稀硫酸而引起的气体体积误差

（3）饱和NaHCO3

（4）①读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平

②视线与液面最低处相平

（5）

mol

解析　（5）根据碳原子守恒，1mol碳原子对应1mol二氧化碳，二氧化碳的物质的量为

mol，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为

mol。

1.（2016·

浙江4月选考，28）为测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下：

请回答：

（1）仪器a的名称是________。

（2）装置B中冰水的作用是____________________________________。

（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________（填字母）。

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

答案　

（1）干燥管　

（2）使水蒸气变成液态的水　（3）AC

解析　该实验的原理：

通过称量反应前后C装置（吸收NaHCO3加热分解后的CO2）的增重，来计算样品中NaHCO3的质量，进而计算样品中Na2CO3的质量及其质量分数。

（1）仪器a的名称为干燥管。

（2）为减少实验误差，需要将装置B中NaHCO3分解产生的水蒸气变为液态水，仅使CO2被装置C中的碱石灰吸收。

（3）若样品分解不完全，则被C装置吸收的CO2量减少，即样品中的NaHCO3质量偏低，从而计算求得的样品中Na2CO3质量分数偏高，A正确；

装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，则使C装置的增重偏大，即样品中NaHCO3的质量偏大，从而Na2CO3的质量分数偏低，B错误；

产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，使C装置的增重偏低，即样品中NaHCO3的质量偏低，从而使Na2CO3的质量分数偏高，C正确；

反应完全后停止加热，通入过量的空气，空气中含有部分CO2，使C装置的增重偏高，即样品中NaHCO3的质量偏高，从而Na2CO3的质量分数偏低，D错误。

2.（2016·

浙江10月选考，29）为确定Na2CO3和NaHCO3混合物样品的组成，称取四份该样品溶于水后分别逐滴加入相同浓度盐酸30.0mL，充分反应，产生CO2的体积（已折算成标准状况下的体积，不考虑CO2在水中的溶解）如下表：

实验序号

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

盐酸体积（mL）

30.0

样品质量（g）

2.96

3.70

5.18

6.66