2021学年专题3 从海水中获得的化学物质第二单元 金属钠及钠的化合物第2课时当堂达标检测题

第2课时　碳酸钠　碳酸氢钠

基础过关练

题组一　Na2CO3和NaHCO3的性质比较及应用

1.下列物质与Na2CO3溶液不发生化学反应的是(　　)

A.CO2 B.NaOH

C.BaCl2 D.稀硫酸

2.要除去CO2中混有的HCl气体,最合理的试剂是(　　)

A.Na2CO3溶液

B.饱和NaHCO3溶液

C.NaOH溶液

D.饱和食盐水

3.下列各项叙述中不正确的是(　　)

A.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一

B.侯氏制碱法的工艺中应用了物质溶解度的差异

C.用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液

D.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3

4.(2019湖北沙市中学高一上月考)下列关于Na2CO3与NaHCO3的性质判断正确的是(　　)

A.常温下溶解度:Na2CO3<NaHCO3

B.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3

C.与同浓度盐酸反应的剧烈程度:Na2CO3>NaHCO3

D.与澄清石灰水反应,均有白色沉淀生成

5.(2020山东淄博第一中学高一上期中)下列实验装置不能达到实验目的的是(　　)

A.验证Na和水反应是否为放热反应:

B.检验Na2O2与H2O反应有O2生成:

C.观察纯碱的焰色:

D.比较Na2CO3、NaHCO3的稳定性(夹持装置已略去):

6.氢氧化钠溶液露置在空气中易变质,有关反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　;为了检测一瓶氢氧化钠溶液是否已变质,可取少量该溶液并向其中加入　　　　,若有　　　　　　　　　　,则说明氢氧化钠溶液已经变质。为了除去氢氧化钠溶液中的杂质,应加入适量的　　　　,然后进行过滤。 

题组二　Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂

7.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

8.为了验证NaHCO3固体中是否含有Na2CO3,下列实验及判断中正确的是(　　)

A.加热,观察是否有气体放出

B.取少量试样溶于水后加BaCl2溶液,看有无沉淀

C.取少量试样溶于水后加澄清石灰水,看有无沉淀

D.取固体试样加盐酸,看是否有气泡产生

9.在课堂上老师出示了两瓶失去标签的等浓度的无色溶液,其中一瓶为Na2CO3饱和溶液,别一瓶为NaHCO3饱和溶液,希望班里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溶液

②分别取等量的溶液于两支试管中,各滴入酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3溶液

③分别取等量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溶液

④分别取等量的溶液于两支试管中,滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成的是Na2CO3溶液

⑤分别取等量的溶液于两支试管中,滴加Ba(OH)2溶液,有白色沉淀生成的是Na2CO3溶液

A.①② B.⑤ C.④⑤ D.②⑤

10.下列物质的鉴别方法正确的是(　　)

①用BaCl2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液

②用观察法鉴别Na2O和Na2O2

③用MgCl2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaOH溶液

④用稀盐酸鉴别相同浓度、相同体积的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液

A.①②④ B.①② 

C.②③ D.①②③④

11.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　　　　(填序号)。 

(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,相关反应的化学方程式为 

　; 

与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是　　　　(填字母)。 

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进行对比实验,而Ⅲ不行

(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性,则试管B中装入的固体最好是　　　　　(填化学式)。 

题组三　侯氏制碱法

12.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置图。下列操作正确的是(　　)

A.从a口通入CO2,然后从b口通入NH3,c中放碱石灰

B.从a口通入NH3,然后从b口通入CO2,c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉

C.从b口通入NH3,然后从a口通入CO2,c中放碱石灰

D.从b口通入CO2,然后从a口通入NH3,c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉

13.我国著名化学家侯德榜发明的“联合制碱法”的反应原理用化学方程式可表示为NH3+CO2+H2ONH4HCO3;NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。

(1)以上过程中没有涉及的基本反应类型是　　　　　　　,纯碱属于　　　(填“酸”“碱”或“盐”)。 

(2)下列属于“联合制碱法”的优点的是　　　(填字母)。 

A.生产过程中部分副产物可作为原料使用

B.副产品是一种氮肥

C.反应均不需要加热,可节约能源

(3)第2步反应中需加入磨细的食盐,将食盐磨细的目的是　。 

(4)将第2步反应的滤液(主要含氯化铵)与剩余氯化钠混合降温,氯化铵晶体大量析出,而大部分氯化钠仍留在溶液中,据图分析氯化铵能大量结晶析出的原因是　　　　　　　　　　　　　。 

题组四　有关Na2CO3、NaHCO3的计算

14.碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠。现加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不再发生变化,混合物质量减少了0.31 g,则原混合物中碳酸钠的质量为(　　)

A.3.38 g 　B.4.58 g 　C.4.16 g 　D.4.41 g

15.工业生产的纯碱常含有少量的NaCl等杂质。如图是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置。操作步骤如下:

A.在干燥管内填满碱石灰,质量为m g

B.取n g样品装入广口瓶中

C.检查装置气密性

D.关闭止水夹

E.打开止水夹

F.缓慢鼓入空气数分钟,再称干燥管质量为W g

G.缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止

H.缓缓鼓入空气数分钟

(1)正确的操作顺序是　　　　　　　　　　　　。 

(2)步骤F中,要缓缓鼓入空气数分钟,鼓入空气的目的是　　　　　　　　　,装置甲的作用是　　　　　　　　,装置乙的作用是　　　　　　　　　　。 

(3)样品中Na2CO3的质量分数的计算式是　　　　　　　　　　。 

(4)若去掉装置甲,测定结果会　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);若去掉装置乙,测定结果会　　　　。 

能力提升练

题组一　碳酸钠、碳酸氢钠的性质比较

1.(2020辽宁辽河高一上期中,)下列有关碳酸钠与碳酸氢钠的说法正确的是(　　)

A.都易溶于水,但同一温度下碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠的小

B.其溶液都显碱性,但等浓度的碳酸钠的碱性比碳酸氢钠的弱

C.等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应,产生的二氧化碳一样多

D.碳酸氢钠比碳酸钠稳定

2.(双选)(2020天津南开中学高一上期中,)a g纯净的碳酸钠和a g碳酸钠与碳酸氢钠的混合物相比,下列叙述正确的是(　　)

A.分别和盐酸反应时,混合物消耗的HCl多

B.分别和足量盐酸反应时,混合物放出的CO2多

C.分别配制成等体积溶液,混合物碱性强

D.分别配制成等体积溶液,混合物的Na+的物质的量小

题组二　关于碳酸钠的实验和计算

3.(双选)(2019陕西宝鸡中学高三模拟,)某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。

下列说法不正确的是(深度解析)

A.必须在②③间添加吸收HCl的装置

B.④的作用是防止空气中的CO2影响实验的精确度

C.通入空气的作用是保证②中产生的CO2完全转移到③中

D.称取样品和③中产生的沉淀的质量不能求算Na2CO3固体的纯度

4.(2020安徽江淮十校高三上第二次联考,)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(　易错　)

A.取a g混合物充分加热,减重b g

B.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体

C.取a g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 g

D.取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b g固体

5.(2020辽宁朝阳凌源三中高一上第二次月考,)工业纯碱中常含有少量的NaCl杂质,某化学兴趣小组取a g纯碱样品与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体。则该样品中Na2CO3的质量分数为(　　)

A.×100% B.×100%

C.×100% D.×100%

6.(2020河南创新发展联盟高一上第三次联考,)将200 g质量分数为7.3%的盐酸,加入14.4 g由Na2O2、 Na2CO3、 NaOH组成的混合物中,充分反应后,继续加入一定质量的氢氧化钠,反应至溶液恰好呈中性,蒸发结晶,最终得到的固体质量为(深度解析)

A.8 g B.15.5 g C.11.7 g D.23.4 g

7.(2020黑龙江大庆实验中学高一月考,)某化学小组设计以下实验方案,测定某变质小苏打样品中NaHCO3的质量分数。

(1)方案一:称取一定质量样品,置于仪器a中,用酒精灯加热至恒重,冷却,用托盘天平称量剩余固体质量。重复操作,计算。

仪器a的名称是　　　　。 

(2)方案二:称取此混合物9.5 g,溶于水中,配成100 mL溶液。利用化学反应把HC、C完全转化为沉淀,称量干燥沉淀的质量,由此计算混合物中ω(NaHCO3)。

①取配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中HC、C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,提取沉淀,则过滤操作所需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外,还有　　　　。 

③将沉淀洗涤,并充分干燥,称量沉淀的质量为19.7 g。由此可以计算ω(NaHCO3)=　　　　(保留3位有效数字)。 

(3)方案三:称取一定质量样品,按如图装置进行实验:

①B装置内所盛试剂是　。 

②D装置的作用是　。 

③某同学认为上述测定结果　　　　(填“偏高”或“偏低”),因为实验装置还存在一个明显的缺陷是　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　Na2CO3溶液与NaOH不发生化学反应。

2.B　Na2CO3溶液和NaOH溶液都能吸收CO2;CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度很小,且NaHCO3能与HCl反应生成CO2;CO2会部分溶于饱和食盐水中。综上分析,除去CO2中混有的HCl气体,最好选用饱和NaHCO3溶液。

3.D　小苏打是面包发酵粉的主要成分之一,A项正确;侯氏制碱法利用了NaHCO3在水中溶解度小的性质,B项正确;食盐水、纯碱溶液分别显中性、碱性,可用酚酞溶液鉴别二者,C项正确;NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3,D项错误。

4.D　常温下Na2CO3比NaHCO3更易溶于水,A项错误;Na2CO3稳定,受热难以分解,而NaHCO3不稳定,受热易分解,所以热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,B项错误;Na2CO3与盐酸反应分步进行,第一步反应产生NaHCO3和NaCl,无明显现象,而NaHCO3和盐酸混合,立即反应产生CO2气体,反应现象明显,所以与同浓度盐酸反应的剧烈程度:Na2CO3<NaHCO3,C项错误;Na2CO3和NaHCO3都能与澄清石灰水反应,生成难溶于水的CaCO3白色沉淀,D项正确。

5.D　钠与水反应放热,大试管内压强增大,红墨水左低右高,出现液面差,A项能达到实难目的;Na2O2与H2O反应有O2生成,氧气可以使带火星的木条复燃,B项能达到实验目的;铁丝的焰色无色,可用来做纯碱的焰色反应实验,C项能达到实验目的;小试管加热温度较低,应将碳酸氢钠放在小试管中,通过观察澄清石灰水是否变浑浊可比较Na2CO3与NaHCO3稳定性,D项不能达到实验目的。

6.答案　2NaOH+CO2Na2CO3+H2O　CaCl2溶液或澄清石灰水(其他合理答案也可)　白色沉淀生成　Ca(OH)2溶液

解析　NaOH溶液在空气中放置,变质的原因是NaOH与空气中的CO2发生反应生成Na2CO3。检验NaOH溶液是否变质,即检验Na2CO3的存在,可向少许久置于空气的NaOH溶液中加入澄清石灰水或CaCl2溶液,如果有白色沉淀生成,则证明NaOH溶液已变质。除杂的基本原则是除去原有的杂质,不引入新的杂质,可加入适量的Ca(OH)2溶液,然后过滤。

7.A　A项,CO2能和Na2CO3溶液发生反应:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,故CO2可用来除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而加入Ba(OH)2溶液、Ca(OH)2溶液和盐酸都会与NaHCO3、Na2CO3反应,且引入杂质。

8.B　NaHCO3与Na2CO3都能与澄清石灰水反应产生沉淀,都能与盐酸反应产生气泡。

9.B　分别向NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中滴加Ba(OH)2溶液,都有白色沉淀生成,⑤不合理。

10.A　①Na2CO3溶液可与BaCl2溶液反应生成BaCO3沉淀,而NaHCO3溶液与BaCl2溶液不反应;②Na2O为白色固体,Na2O2为淡黄色固体,可以用观察法鉴别二者;③Na2CO3溶液和NaOH溶液都能与MgCl2溶液反应生成白色沉淀,故不能用MgCl2溶液鉴别;④可以根据稀盐酸与相同浓度、相同体积的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液反应产生CO2的快慢鉴别两溶液。

11.答案　(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O　D　(3)NaHCO3

解析　(1)图Ⅰ不能达到实验目的,因为碳酸钠和碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二氧化碳气体可使澄清石灰水变浑浊;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,相同条件下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所涉及反应的化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O;实验Ⅳ的优点是可以用一套装置进行对比实验。

12.B　由于CO2在水中的溶解度小,而氨气极易溶于水,故先通入氨气,然后通入CO2;由于氨气极易溶于水需要防倒吸,故从a口通入NH3,从b口通入CO2;氨气是碱性气体,需要用稀硫酸吸收多余的氨气,答案为B。

13.答案　(1)置换反应　盐　(2)AB　(3)增大表面积,加快反应速率,并使食盐反应充分　(4)氯化铵的溶解度受温度影响比氯化钠大

解析　(1)NH3+CO2+H2ONH4HCO3属于化合反应,NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl属于复分解反应,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑属于分解反应,以上反应不涉及置换反应;纯碱的化学式为Na2CO3,属于盐。(2)由题给三个反应可知,水和二氧化碳等物质可以循环使用,制取纯碱的同时生成了NH4Cl,NH4Cl是一种氮肥,而2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑是需要加热的,故选AB。(3)增大反应物的接触面积可以加快反应速率,反应中加入磨细的食盐,能使其充分反应且反应速率加快。(4)根据题给溶解度曲线可知,氯化铵的溶解度受温度影响大,降低温度时溶解度变小且变化趋势大,而氯化钠的溶解度受温度影响不大,降低温度时溶解度变化很小。

14.C　设原混合物中碳酸氢钠的质量为x,则:

2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑　Δm

168　　　　　106　　　　　　　　　62

 x 0.31 g

=

解得x=0.84 g,所以原混合物中碳酸钠的质量为5.00 g-0.84 g=4.16 g。

15.答案　(1)C→B→E→H→D→A→G→E→F

(2)使广口瓶中产生的CO2气体全部被碱石灰吸收　吸收空气中的CO2　吸收CO2中的水蒸气

(3)×100%

(4)偏大　偏大

解析　对于实验题首先应该弄清楚本实验的目的是通过测定碳酸钠与稀硫酸反应产生的二氧化碳的质量,求得碳酸钠的质量。为了减少误差应该让产生的二氧化碳全部被本实验中的碱石灰吸收。让空气经过氢氧化钠溶液是为了除去空气中的二氧化碳,以减小误差,而后让不含二氧化碳的空气把反应产生的二氧化碳全部赶入乙装置中,除去水蒸气,再被碱石灰吸收。碳酸钠的质量分数为×100%=×100%。如果去掉装置甲,会使空气中的二氧化碳被碱石灰吸收,导致测得的二氧化碳的质量偏大;若去掉装置乙会使水蒸气被碱石灰吸收,导致测得的二氧化碳的质量偏大。

能力提升练

1.C　碳酸钠和碳酸氢钠均易溶于水,同一温度下,碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大,A项错误;同浓度的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液相比,碳酸钠溶液的碱性比碳酸氢钠的强,B项错误;根据C原子守恒可知,等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应,生成的二氧化碳一样多,C项正确;碳酸钠固体受热不易分解,而碳酸氢钠固体受热易分解,碳酸钠比碳酸氢钠稳定,D项错误。

2.BD　a g Na2CO3和足量盐酸反应消耗HCl的物质的量为 mol,a g Na2CO3与NaHCO3的混合物与盐酸反应,消耗HCl的物质的量介于 mol和 mol,A项错误;a g Na2CO3和足量盐酸反应生成CO2 的物质的量为 mol,a g Na2CO3与NaHCO3的混合物与盐酸反应,生成CO2的物质的量介于 mol和 mol,B项正确;等浓度的Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH,因此混合物的碱性弱,C项错误;a g纯净的Na2CO3中含Na+的物质的量为 mol,a g Na2CO3与NaHCO3的混合物中含Na+的物质的量在 mol和 mol之间,D项正确。

3.AD　Ba(OH)2足量,挥发出的HCl能被吸收,不会影响BaCO3沉淀的生成和测定,无需单独添加吸收HCl的装置,A项错误;碱石灰可与CO2反应,吸收水分,可防止空气中的气体影响实验的精确度,B项正确;根据③中沉淀的质量计算Na2CO3的纯度,故需要通入除CO2后的空气,保证②中产生的CO2完全转移到③中,被充分吸收,以减小实验误差,C项正确;③中产生的沉淀为BaCO3,③中根据BaCO3的质量可计算生成CO2的质量,②中根据生成CO2的质量计算样品中Na2CO3的质量,然后根据称得的样品的质量即可求算Na2CO3固体的纯度,D项错误。

4.C　取a g混合物充分加热,减重b g,根据差量法可求出NaHCO3的质量,从而求出Na2CO3的质量分数,故A正确;取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体氯化钠,列方程组即可求出Na2CO3的质量分数,B正确;取a g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 g,由于逸出气体中含有CO2和H2O,故无法求出Na2CO3的质量分数,C错误;由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀,由关系式Na2CO3~BaCO3、NaHCO3~BaCO3,列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数,D正确。

5.D　设碳酸钠的质量为m,则:

Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O　固体质量增加

106　　　　　　　117　　　　　　　　11

m　　　　　　　　　　　　　　　　　(b-a) g

所以=,解得m= g,故该样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%,D项正确。

6.D　题中所得中性溶液的溶质为NaCl,蒸发结晶得到的固体为NaCl,根据氯原子守恒:n(NaCl)=n(HCl)==0.4 mol,m(NaCl)=0.4 mol×58.5 g/mol=23.4 g,D项正确。

7.答案　(1)坩埚

(2)①D　②漏斗　③44.2%

(3)①浓硫酸　②防止空气中的水蒸气、CO2进入C装置　③偏低　缺少一套将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置(或其他合理答案)

解析　(1)用于灼烧的仪器为坩埚。(2)①欲使碳酸根离子和碳酸氢根离子均完全生成沉淀,应加入Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液,结合给定的物质可知只能选用氢氧化钡溶液,即D;②过滤时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗;③设碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量分别为a mol、b mol,可得106a+84b=9.5,197×(a+b)=19.7,联立解得a=b=0.05,所以碳酸氢钠的质量分数为×100%≈44.2%。(3)①根据实验目的可知B装置的作用是除去二氧化碳中的水蒸气,故选用浓硫酸;②由于该方案是通过测定二氧化碳的质量进而确定NaHCO3的质量分数,因此为减小实验误差,D装置的作用是防止空气中的水蒸气、CO2进入C装置;③由于系统内残留二氧化碳,因此C装置测定的二氧化碳的质量偏低,从而导致碳酸氢钠的含量测定结果偏低;存在的明显缺陷为缺少一套将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置。