配套K12高考化学 第3章金属及其化合物第1节 钠及其化合物 考点3碳酸钠与碳酸氢钠讲与练含.docx

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配套K12高考化学第3章金属及其化合物第1节钠及其化合物考点3碳酸钠与碳酸氢钠讲与练含

考点三　碳酸钠与碳酸氢钠

李仕才

1．碳酸钠与碳酸氢钠

2.Na2CO3与NaHCO3的鉴别与除杂

（1）鉴别

（2）除杂

3.Na2CO3的制备——侯氏制碱法

向饱和NaCl溶液中，先通足量NH3，再通入足量CO2，由于NaHCO3的溶解度较小，会以固体形式析出，反应的方程式为NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl。

将固体过滤后，再灼烧即可得纯碱，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

1．用试管加热碳酸氢钠固体时，使试管向上倾斜。

（　×　）

2．向Na2CO3溶液中逐滴加入含等物质的量的HCl溶液，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2。

（　×　）

3．用热的纯碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应。

（　×　）

4．确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液，观察是否出现白色浑浊。

（　√　）

5．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出。

（　√　）

6．向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液。

（　×　）

7．用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液。

（　√　）

8．除去CO2气体中的HCl气体，可将混合气体通过饱和NaHCO3溶液。

（　√　）

9．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀生成。

（　×　）

1．Na2CO3、NaHCO3的水溶液呈碱性，且Na2CO3俗称纯碱，但它们不是碱，是盐。

2．NaHCO3与碱溶液反应的实质是HCO

与OH－反应生成CO

，CO

有可能发生后续反应，如NaHCO3与Ca（OH）2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3。

3．不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3：

Ca（OH）2溶液与二者反应均生成白色沉淀CaCO3，无法区别。

4．用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时，要求两溶液浓度相差不大，且加入的盐酸等浓度且不宜过大。

一、Na2CO3和NaHCO3的性质及应用

1．有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是（　　）

A．Na2CO3比NaHCO3的热稳定性强

B．Na2CO3和NaHCO3溶液中离子的种类不同

C．Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应

D．相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，产生的气体质量相同

解析：

Na2CO3受热不分解，而NaHCO3受热分解，A对；Na2CO3和NaHCO3溶液中离子的种类相同，B错；Na2CO3与NaOH溶液不反应，C错；相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸作用时，NaHCO3产生的气体质量大，D错。

答案：

A

2．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．将石灰水加入NaHCO3溶液中不产生沉淀，加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀

D．相同条件下，同物质的量浓度的两种溶液，Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH

解析：

NaHCO3的摩尔质量小于Na2CO3的摩尔质量，等质量的NaHCO3和Na2CO3，其物质的量的大小关系为n（NaHCO3）>n（Na2CO3），即在相同条件下NaHCO3产生CO2的体积大；物质的量相等的NaHCO3、Na2CO3与盐酸反应，消耗同浓度盐酸的体积Na2CO3是NaHCO3的两倍；NaHCO3溶液中HCO

与OH－反应生成CO

，CO

与Ca2＋结合生成CaCO3沉淀；相同条件下，等物质的量浓度的Na2CO3溶液比NaHCO3溶液的pH大。

答案：

C

3．如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。

下列操作正确的是（　　）

A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰

B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰

C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

解析：

侯氏制碱法的原理是向饱和的NaCl溶液中先通入NH3，然后通入CO2，利用生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。

由于NH3在水中的溶解度大，所以先通NH3，但为了防倒吸，所以a通入NH3，然后b通入CO2，考虑NH3的尾气处理，所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉，即C选项正确。

答案：

C

4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是（　　）

A．Na2CO3溶液（NaHCO3），选用适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液（Na2CO3），应通入过量的CO2气体

C．Na2O2粉末（Na2O），将混合物在氧气中加热

D．Na2CO3溶液（Na2SO4），加入适量Ba（OH）2溶液，过滤

解析：

Na2CO3和Na2SO4均能与Ba（OH）2反应，不能达到除杂的目的。

答案：

D

二、Na2CO3与NaHCO3的鉴别

5．杨老师在课堂上出示两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里的同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是（　　）

①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3

②取同体积的溶液于两支试管中，滴入酚酞试液，红色较深的是Na2CO3

③取同体积的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3

④取同体积的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3

⑤取同体积的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

⑥取同体积的溶液于两支试管中，滴加Ba（OH）2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

A．①②B．③⑥

C．④⑤D．②⑤

解析：

Na2CO3水解程度大，溶液碱性强，①②正确；NaHCO3在溶液中加热不分解，③错误；取同体积的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3，④正确；BaCl2溶液与Na2CO3反应生成BaCO3沉淀，与NaHCO3不反应，⑤正确；取同体积的溶液于两支试管中，滴加Ba（OH）2溶液，均生成白色沉淀，⑥错误。

答案：

B

6．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，如下图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________（填选项序号）。

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）。

解析：

（1）图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；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。

（2）图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。

（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，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。

答案：

（1）Ⅱ　

（2）2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋H2O　D　（3）NaHCO3

三、Na2CO3与NaHCO3的综合实验探究

7．Na2CO3是一种重要的化学物质，某学生拟在实验室中制备并分析Na2CO3的纯度。

实验一：

Na2CO3制备：

用50mLNaOH溶液吸收CO2气体制备Na2CO3，为防止通入的CO2过量而生成NaHCO3，他设计了如下步骤：

（ⅰ）用25mLNaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶解；（ⅱ）小心煮沸溶液1～2min；（ⅲ）在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合。

（1）按他的设计，第（ⅰ）步实验装置如图所示：

①装置A使用的试剂是________。

②装置B使用的试剂是________，作用是________________。

③有人认为实验步骤（ⅱ）（ⅲ）的顺序可对调，即先混合，再煮沸，你认为是否合理__________（填“是”或“否”），理由是

______________________________________________。

实验二：

Na2CO3纯度的分析：

实验装置如图所示，装置B中盛有10.0g的Na2CO3样品[假设杂质不参加反应，原容器中CO2含量可忽略不计，各装置内反应完全。

实验室可供选择的试剂和药品还有Zn粒、浓H2SO4、CaCO3（s）、蒸馏水]。

（2）装置A锥形瓶内盛有________，装置A的作用是_______________________________________________。

装置B分液漏斗中装有________。

（3）若无装置C，实验结果将________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

装置E的作用是_____________________。

（4）若实验后，装置D的质量增加3.96g，则该Na2CO3样品的纯度为________。

解析：

（1）①装置A是CO2的发生装置，用的药品是盐酸和CaCO3；②装置B的作用是除去CO2中的HCl，最好的试剂是饱和NaHCO3溶液；③因为CO2在水中有一定的溶解性，所以要先加热煮沸，除去溶解在水中的CO2，再使（ⅰ）中生成NaHCO3与NaOH反应生成纯净的Na2CO3。

（2）装置A用于制取H2，用的药品是锌粒和稀硫酸，目的是把装置B产生的CO2都赶到装置D中被碱石灰吸收，使实验数据尽可能准确；装置B发生的是酸与Na2CO3生成CO2的反应，后面没有除杂装置，所以可用不挥发的稀硫酸。

（3）装置C用来吸收CO2中的水蒸气，若无此装置，装置D中的碱石灰不仅会吸收CO2还会吸收水蒸气，使测得的CO2的量偏高，导致Na2CO3的含量偏高；装置E是为了防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D中，对实验造成误差。

（4）装置D的质量增加3.96g，增加的质量为Na2CO3和稀硫酸反应生成的CO2的质量，根据转化关系知：

Na2CO3　　～　　CO2

10644

m（Na2CO3）3.96g

＝

，解得m（Na2CO3）＝9.54g，w（Na2CO3）＝

×100%＝95.4%。

答案：

（1）①石灰石和稀盐酸　②饱和NaHCO3溶液　吸收CO2气体中的HCl　③否　若不先驱出溶液中溶解的CO2气体，步骤（ⅲ）加入的NaOH将有一部分与CO2反应，得到的Na2CO3不纯

（2）Zn粒　装置A中生成的H2推动装置B中的CO2气体，使装置B中的CO2气体全部被装置D中的碱石灰吸收

稀硫酸

（3）偏高　防止空气中的水蒸气、CO2等气体进入装置D中，使装置D中碱石灰的质量增加

（4）95.4%

Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的综合计算

1与足量盐酸反应的定量关系

2Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象

（1）向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。

图象特点：

Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。

反应原理：

Oa段　CO

＋H＋===HCO

，ab段　HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑。

（2）向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。

图象特点：

从O点开始即产生CO2气体。

反应原理：

HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑。

（3）向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n＝1∶1，其他比例时的图象略）。

图象特点：

Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。

反应原理：

Oa段　CO

＋H＋===HCO

，

ab段　HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑。

（4）向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图象略）。

图象特点：

Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。

反应原理：

Oa段　H＋＋OH－===H2O，

CO

＋H＋===HCO

；

ab段　HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑。

3CO2与NaOH反应后产物成分的确定和计算

（1）有关NaOH与CO2的反应规律

（2）CO2与NaOH反应后溶液成分的判断方法

①若a＝0（即图象从原点开始），溶液中的溶质为NaHCO3；

②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；

③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；

④若V（Oa）

1．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0～a范围内，只发生中和反应

B．ab斜段发生反应的离子方程式为

CO

＋2H＋===H2O＋CO2↑

C．a＝0.3

D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2

解析：

向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L－1稀盐酸，发生的反应依次为OH－＋H＋===H2O，CO

＋H＋===HCO

，HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O，据此可以解答。

在0～a范围内，发生的反应应该是OH－＋H＋===H2O，CO

＋H＋===HCO

，不只发生中和反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O，B错误；从图象知生成CO20.01mol，根据方程式HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O可知消耗盐酸的物质的量为0.01mol，故a＝0.3，C正确；根据方程式和图象可知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，因此原混合液中，NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1，D错误。

答案：

C

2．现有25mL2mol·L－1的Na2CO3溶液和75mL1mol·L－1的稀盐酸。

（1）将Na2CO3溶液逐滴滴入稀盐酸中；

（2）将稀盐酸逐滴滴入Na2CO3溶液中。

两操作的现象及结果（标准状况下）为（　　）

A．现象相同，所得气体的体积相等

B．现象相同，所得气体的体积不等

C．现象不同，所得气体的体积相等

D．现象不同，所得气体的体积不等

解析：

把Na2CO3溶液逐滴加到盐酸中，开始时盐酸过量，则发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，开始就有气体放出。

若将盐酸滴到Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3过量，只发生反应Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，无气体放出，只有在Na2CO3全部转化成NaHCO3后再滴加盐酸才有气体放出。

n（Na2CO3）∶n（HCl）＝（0.025L×2mol·L－1）∶（0.075L×1mol·L－1）＝2∶3>1∶2，故产生的CO2的体积不相同。

答案：

D

3．向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图（忽略CO2的溶解和HCl的挥发）：

则下列分析都正确的组合是（　　）

①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3

②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1

③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1

④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3

A．①②B．①③

C．②④D．②③

解析：

图象Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体，对应溶液中的溶质为NaHCO3，①正确；图象Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量，对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比

＝

＝

，②正确；图象Ⅲ中，Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3，③不正确；图象Ⅳ中，Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH，且二者的物质的量之比：

＝

＝

，④不正确。

答案：

A

4．取等物质的量浓度的NaOH溶液A和B两份，每份10mL，分别向A、B中通入不等量的CO2，再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol·L－1的盐酸，标准状况下产生的CO2气体体积与所加的盐酸体积之间的关系如图所示，下列叙述正确的是（　　）

A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5mol·L－1

B．A曲线表明原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分是Na2CO3和NaHCO3

C．B曲线中当耗盐酸0

===HCO

D．B曲线表明原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加盐酸后产生CO2气体体积（标准状况）的最大值为112mL

解析：

两份等物质的量浓度的NaOH溶液A和B，每份10mL，分别向A、B中通入不等量的CO2，再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol·L－1的盐酸，根据图象可知，当加入75mL盐酸时，CO2的生成量不再发生变化，所以生成的氯化钠为0.0075mol，根据原子守恒可知，A和B中氢氧化钠的物质的量是0.0075mol，浓度是0.75mol·L－1，A不正确。

由于碳酸钠和盐酸的反应是分步进行的，即碳酸钠首先与盐酸反应生成碳酸氢钠，然后碳酸氢钠再与盐酸反应生成CO2，所以根据图象可知A曲线表示的溶液中含有氢氧化钠和碳酸钠，而B曲线表示的溶液中含有碳酸钠和碳酸氢钠，B、C不正确；B曲线中NaHCO3和HCl反应生成CO2所消耗的盐酸是50mL（75mL－25mL），所以生成的CO2是0.005mol，标准状况下的体积是112mL，D正确。

答案：

D