《碳酸钠和碳酸氢钠碱金属》.docx
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《碳酸钠和碳酸氢钠碱金属》
第2讲 碳酸钠与碳酸氢钠、碱金属
[考纲解读] 1.了解Na2CO3和NaHCO3的性质。
2.能正确鉴别Na2CO3和NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。
3.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素（单质、化合物）的相似性和递变性。
4.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。
5.了解碱金属及其化合物的典型计算。
6.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。
考点一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质
比较
名称
碳酸钠（Na2CO3）
碳酸氢钠（NaHCO3）
俗名
物理性质
色态
白色晶体
细小白色晶体
水溶性
易溶于水，溶液呈____
易溶于水（但比Na2CO3溶解度____），溶液呈碱性
稳定性
____，但结晶碳酸钠（Na2CO3·10H2O）易____
不稳定，受热易分解，方程式：
___________________
化学性质
与H＋反应
与碱反应[Ca（OH）2]
与OH－不反应，但Ca2＋＋CO
===CaCO3↓
_______________________ （碱过量）____________________ （碱不足）
与
盐
反
应
CaCl2
不反应_
硫酸铝
3HCO
＋Al3＋===
Al（OH）3↓＋3CO2↑
主要用途
玻璃、造纸、制皂、洗涤
发酵、医药、灭火器
相互转化
1．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？
原因是什么？
2．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？
Na2CO3溶液中混有少量NaHCO
3，用什么方法除杂？
NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？
3．如何鉴别Na2CO3和NaHCO3?
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）。
4．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。
（1）CaCl2溶液
（2）澄清石灰水 （3）稀盐酸 （4）pH试纸
5．书写下列反应的离子方程式
（1）NaHCO3溶液与NaOH溶液反应
________________________________________________________________________
（2）少量NaHCO3溶液与Ba（OH）2溶液反应
________________________________________________________________
________
（3）过量NaHCO3溶液与Ba（OH）2溶液反应
________________________________________________________________________
考点二 碱金属元素
1．碱金属的一般性与特殊性
（1）一般性
相似性
递变性（由Li→Cs）
原子结构
最外层均为1个电子
电子层数逐渐增多核电荷数逐渐____原子半径逐渐____
元素性质
都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价
金属性逐渐____
单质性质
物理
性质
（除Cs外）都呈银白色，密度较小，熔点____
密度逐渐增大（钾反常），熔点逐渐____
化学
性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐____；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
（2）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，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
④碱金属所形成的盐均溶于水
，并且酸式盐比正盐的溶解度大（但NaHC
O3的溶解度比Na2CO3的小）。
6．下列叙述正确的是（ ）
A．碱金属性质相似均为银白色金属
B．随原子序数的增
大碱金属的密度依次增大
C．钠可保存在煤油中而锂不能
D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
7．有关碱金属的叙述正确的是（ ）
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应
C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
2．焰色反应
（1）焰色反应的概念
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于________变化，属于元素的性质。
（2）焰色反应的操作
铂丝
无色
待测物
观察火焰颜色
铂丝
无色
（3）常见元素的焰色
钠元素____色；钾元素____色（透过____________观察）；铜元素________色。
特别提醒
（1）焰色反应为物理变化。
（2）用焰色反应检验钾元素时，需透过蓝色钴玻璃观察。
原因：
含有钾元素的物质常混有钠元素，故用焰色反应检验钾元素时，一定要透过蓝色钴玻璃观察焰色。
否则，钠元素的黄色焰色会干扰钾元素紫色焰色的观察。
用数形结合思想理解Na2CO3、
NaHCO3与盐酸的反应
1．盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
（1）现象：
开始无明显现象，后有无色气体放出。
（2）反应：
无明显现象时反应的离子方程式：
CO
＋H＋===HCO
，无色气体放出时反应的离子方程式：
HCO
＋H＋===CO2↑＋H2O。
2．Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
（1）现象：
有无色气体放出。
（2）反应的离子方程式：
CO
＋2H＋===CO2↑＋H2O。
3．碳酸钠、
碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结
（1）向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示；
（2）向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示；
（3）向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示（设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略）；
（4）向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示（设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略）。
【例1】 下列溶液反应后，溶液内含有0.5molNaHCO3和0.5molNa2CO3（不考虑HCO
和CO
的水解）的是（ ）
A．0.5L1mol·L－1NaHCO3＋0.5L0.5mol·L－1NaOH
B．0.5L0.75mol·L－1Na2CO3＋0.5L0.5mol·L－1HCl
C．0.5L1mol·L－1NaHCO3＋0.5L0.25mol·L－1NaOH
D．1L1mol·L－1Na2CO3＋1L0.5mol·L－1HCl
【例2】 向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M，因CO2通入量的不同，溶液M的组成也不同。
若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V（CO2）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系有下列图示四种情况，且
（2）、（3）、（4）图中分别为OAAB，则下列分析与判断正确的是（不计CO2的溶解）（ ）
A．M中只有一种溶质的只有
（1）
B．M中有两种溶质的有
（2）和（4）
C．
（2）图显示M中c（NaHCO3）>c（Na2CO3）
D．（4）图显示M中c（NaHCO3）>c（Na2CO3）
有关碳酸钠的综合实验
1．变量控制思想在实验探究中的应用
设计以下探究实验：
某一研究性学习小组做了以下实验：
常温下，某纯碱（Na2CO3）溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。
[提出问题] 产生上述现象的原因是什么？
[提出猜想]
①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所至。
②乙同学认为是________________________________________________________。
[设计方案]
请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判（包括操作、现象和结论）。
实验操作
预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
……
2.Na2CO3的制取方法及综合实验探究
制取Na2CO3的方法
（1）我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：
思考1 往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2（氨碱法），而不先通CO2再通NH3的原因是_____________________________________________________________________。
思考2 从生产流程图可知，可循环的物质是__________。
思考3 写出反应的化学方程式。
（2）如何用CO2和50mL2mol·L－1NaOH溶液制取50mL1mol·L－1Na2CO3溶液？
①写出简要的实验步骤：
____________________________________________________。
②写出有关反应的化学方程式：
_______________________________________________。
特别提醒 直接在NaOH溶液中通入CO2很难控制CO2的量，若CO2的量较少，得到的是NaOH和Na2CO3的混合液，若CO2的量较多，得到的是Na2CO3和NaHCO3的混
合液。
高考题组一 有关碳酸钠、碳酸氢钠所参与的
离子反应
1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示（ ）
（2010·大纲全国卷Ⅱ，6C）
（2）向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红
CO
＋H2OHCO
＋OH－（ ）
（2010·北京理综，10D）
（3）小苏打与氢氧化钠溶液混合
HCO
＋OH－===CO2↑＋H2O（ ）
（2009·广东理基，32B）
（4）向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液
CO
＋2H＋===CO2↑＋H2O（ ）
（2008·上海，20C）
高考题组二 Na2CO3、NaHCO3的性质比较及
其质量分数的测定
2．（2011·北京理综，11）下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是（ ）
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
3．（2009·全国理综Ⅱ，8）下列叙述中正确的是（ ）
A．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
B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D．向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，有NaHCO3结晶析出
4．（2009·海南，3）除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是（ ）
A．通入二氧化碳气体B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水D．加入稀盐酸
5．（2009·全国理综Ⅰ，11）为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度（质量分数）是（ ）
A.
B.
C.
D.
6．（2008·北京理综，7）1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（ ）
A．Na2CO3
B．Na2O2 Na2CO3
C．NaOH Na2CO3
D．Na2O2 NaOH Na2CO3
高考题组三 数形结合理解Na2CO3、NaOH、
NaHCO3与盐酸的反应
7．（2010·上海，11）将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol·
L－1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是
（ ）
高考题组四 碱金属元素
8．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2（ ）
（2010·大纲全国卷Ⅰ，7A）
（2）Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增大（ ）
（2011·重庆理综，7C）
高考题组五 综合运用
9．（2006·北京理综，26）X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成。
其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。
这四种化合物具有下列转化关系（部分反应物、产物及反应条件已略去）。
请回答：
（1）W的电子式是___________________________________________________________。
（2）X与Y在溶液中反应的离子方程式是________________________________________。
（3）X含有的四种元素之间（二种、三种或四种）可组成多种化合物，选用其中某些化合物，利用下图装置（夹持固定装置已略去）进行实验，装置Ⅲ中产生白色沉淀，装置Ⅴ中可收集到一种无色气体。
①装置Ⅰ中反应的化学方程式是_____________________________________________，
装置Ⅱ中物质的化学式是___________________________________________________。
②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体，该化合物的化学式是______________，所需仪器装置是______（从上图选择必要装置，填写编号）。
（4）向Z溶液中通入氯气，可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质，同时有X生成，该反应的化学方程式是_______________________________________________。
10．（2010·浙江理综，25）汽车安全气囊是行车安全的重要保障。
当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的固体粉末分解释放出大量的氮气形成气囊，从而保护司机及乘客免受伤害。
为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的固体粉末进行实验。
经组成分析，确定该粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。
水溶性试验表明，固体粉末部分溶解，经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸。
取13.0g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72L。
单质乙在高温隔绝空气的条件下
与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另一种单质。
化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。
请回答下列问题：
（1）甲的化学式为__________，丙的电子式为__________________________________。
（2）若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为______________________。
（3）单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为______________________________，
安全气囊中红棕色粉末的作用是_____________________________________________。
（4）以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是________。
A．KClB．KNO3C．Na2SD．CuO
（5）设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物）____________________________________________________________________。
解答钠及其化合物题目时的常见错误
考生答卷案例——找错纠错
失分原因分析
第一：
（2）在水溶液中两物质以1∶1比例反应生成Na2CO3和H2O；（3）忽略了原子团O
的存在。
第二：
（1）未能通过计算得出甲的化学式，不能正确书写丙的电子式；（3）答非所问。
答题规范点拨
1.理解Na及其重要化合物的反应本质是正确书写化学方程式（包括离子方程式的前提），复习时要注意将反应现象与反应本质联系起来。
2．Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比都是1∶2，O
是原子团。
3．书写化学方程式时还应注意“配平”、“”、“反应条件”、“↑”、“↓”等。
课时规范训练
教材习题回扣
1．（必修1P88－13改编）碳酸钠俗名纯碱或苏打，在外观上与食盐相似，可用于洗涤，如清洗厨房用具的油污等。
下列哪种试剂不能将厨房中的食盐和碳酸钠区别开的是（ ）
A．稀硫酸B．澄清石灰水
C．AgNO3溶液
D．酚酞试液
2．（必修1P63－12改编）加热33.6gNaHCO3至没有气体放出时，剩余的物质是__________，剩余物质的质量是________________。
能力提升训练
1．为使以面粉为原料的面包松软可口，通常用碳酸氢钠作发泡剂，因为它（ ）
①热稳定性差 ②增加甜味 ③产生二氧化碳 ④提供钠离子
A．②③B．①③C．①④D．③④
2．向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是（ ）
A．相同温度下，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3
B．溶液中溶剂减少了
C．溶质质量增加了
D．反应过程放热
3．向0.1mol·L－1NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是（ ）
A．Na＋、CO
B．Na＋、HCO
C．HCO
、CO
D．Na＋、OH－
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
5．下列是某兴趣小组根据教材实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。
请观察如下图所示实验装置，分析实验原理，并判断下列说法和做法，其中不科学的是（ ）
A．甲为小苏打，乙为纯碱
B．要证明碳酸氢钠受热能产生水，可在小试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
C．加热不久就能看到A烧杯的澄清石灰水变浑浊
D．整个实验过程中都没有发现A烧杯的澄清石灰水变浑浊
6．一定量的NaOH稀溶液（含酚酞）中分别加入足量的下列物质，一段时间后，红色一定消失的是（ ）
①H2O2 ②HCl ③SO2 ④Cl2 ⑤NaHCO3
A．①B．②⑤
C．②③④⑤D．①②③④
7．为确证碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠，下列实验操作及判断正确的是（ ）
A．观察加热时能否放出气体
B．观察滴加盐酸时能否放出气体
C．溶于水中，滴加澄清石灰水，观察是否有沉淀生成
D．溶于水中，滴加少量氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成
8．通常用NaHCO3溶液除去混在CO2中的少量HCl气体，其离子方程式为
________________________________________________________________________，
而不用NaOH溶液的原因（用离子方程式表示）为_________________________________，
也不用饱和Na2CO3溶液的原因（用离子方程式表示）为____________________________。
9．向50mLNaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2（假设溶液体积不变），随后取此溶液10mL，将其稀释至100mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol·L－1的盐酸，产生CO2气体的体积（标准状况下）与所加入的盐酸的体积关系如图所示。
（1）写出OA段所发生反应的离子方程式：
_____________________________________。
（2）NaOH在吸收CO2后，所得溶液的溶质为 ，其物质
的量浓度之比为 。
（3）产生的CO2体积（标准状况下）为 。
（4）原NaOH溶液的物质的量浓度为 。
10．化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO3和Na2CO3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查）。
请回答：
（1）各组反应开始时，________装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_____________________________________________________________________。
（2）当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。
试剂用量
实验现象（气球体积变化）
分析原因
第①组
0.42gNaHCO3
0.53gNa2CO3
3mL4mol·L－1盐酸
甲中气球与乙中气球的体积相等
甲、乙盐酸均过量
n（NaHCO3）＝n（Na2CO3）
V甲（CO2）＝
V乙（CO2）
第②组
0.3gNaHCO3
0.3gNa2CO3
3mL4mol·L－1盐酸
甲中气球比乙中气球的体积大
第③组
0.6gNa2CO3
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