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2024届高考化学一轮复习课件 第三章 金属及金属材料 第1讲 钠及其化合物
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第三章 金属及金属材料第1讲 钠及其化合物
必备知识·整合
一、活泼的金属单质——钠1.钠的物理性质
2.从原子结构角度认识钠的化学性质
银白色
小
小
失去
还原
(1)钠与非金属单质(如O2、Cl2)的反应。
小
低
放
剧烈
(3)钠与非氧化性酸(如盐酸、硫酸)的反应。钠与酸反应的实质是钠与酸电离出的H+发生置换反应生成H2,如钠与盐酸反应的离子方程式为 。若酸的量不足,钠还会继续与水反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na～H2。
(4)钠与盐的反应。
3.钠的制取和用途(1)制取。化学方程式为 。(2)用途。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2。( )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。( )解析:(2)钠遇水会发生反应,因此不能用泡沫灭火器。(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )解析:(4)Na与熔融的TiCl4反应制取金属Ti。(5)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( )
√
×
√
×
√
二、钠的氧化物1.氧化钠与过氧化钠的比较
淡黄
1∶2
2.从元素化合价角度分析过氧化钠的性质
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”(设NA为阿伏加德罗常数的值)。(1)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物。( )(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。( )(3)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。( )解析:(3)H2O2只有共价键,Na2O2既有离子键又有共价键。(4)过氧化钠与CO2反应生成0.1 mol O2时,转移的电子数为0.4NA。( )
√
×
×
×
三、碳酸钠和碳酸氢钠1.Na2CO3与NaHCO3的性质与用途
纯碱
2.Na2CO3的工业制法——侯氏制碱法
(2)工艺流程。
(4)绿色思想:循环利用的物质为CO2。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( )(2)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡。( )解析:(2)盐酸先与氢氧化钠反应。(3)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。( )解析:(3)涉及油脂的水解。(4)制纯碱时,向饱和食盐水中先通入CO2,后通入NH3,可析出NaHCO3晶体。( )
√
×
×
×
四、碱金属 焰色试验1.碱金属
增大
增大
金属
+1
增强
较低
降低
还原
增强
(2)碱金属单质的特殊性。①碱金属其元素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碱金属单质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 中。③碱金属单质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。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。⑤Li与O2的反应与Na的不同,Li与O2反应只生成Li2O,而不生成Li2O2。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特征颜色,根据火焰呈现的特征颜色,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。
石蜡油
(2)操作步骤。
(3)常见金属元素的焰色。
黄色
紫色
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。( )(2)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火。( )(3)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2。( )解析:(3)Li与O2反应只生成Li2O。(4)碱金属都可以保存在煤油中。( )解析:(4)锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡油中。
×
√
×
×
关键能力·提升
考点一 钠及其氧化物
钠的性质
1.下列关于钠的叙述不正确的是( )A.钠原子的最外层只有一个电子,在反应中极易失去电子B.钠在氧气中燃烧时火焰呈黄色,生成淡黄色固体C.钠的还原性强于铜的,可从CuSO4溶液中置换出金属铜D.钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速
解析:钠具有强还原性,投入 CuSO4溶液中,钠先与水反应生成NaOH和H2,CuSO4与NaOH发生复分解反应生成Cu(OH)2沉淀,不能置换出铜,C错误;稀盐酸中c(H+)比水中c(H+)大,故钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速,D正确。
C
2.将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中,可能出现的现象是( )A.钠块只在煤油层中游动,并放出气体B.钠块只在水层中游动,钠块熔化,水层变红C.钠块在CCl4层和水层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红D.钠块在水层和煤油层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红
解析:钠的密度介于煤油和水的密度之间,刚投入的钠块落在两者界面上,钠的下半部分与水接触并反应,产生H2推动钠向上游动,进入煤油层后,反应停止,由于钠受到的重力大于浮力,随后钠块下沉,又回落到煤油和水的界面上,重复上述过程,故钠块在水层与煤油层界面处游动并上下跳动,因反应生成NaOH,滴有少量酚酞的水层变红。
D
D
[归纳总结] 钠与水、乙醇、酸、碱、盐溶液的反应规律(1)钠与水、酸、盐溶液反应的本质均是与H+的反应,反应顺序是有酸酸在前,无酸水为先。(2)钠与乙醇反应时,钠的密度大于乙醇的,钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到有气泡产生,但钠不能熔化成小球。(3)钠与酸反应时,由于液体中c(H+)较大,反应较迅速,甚至可能燃烧或爆炸。(4)钠投入碱溶液中,钠与水反应生成NaOH和H2,再考虑反应生成的NaOH对碱溶液的影响。
钠的氧化物的性质
D
解析:根据实验现象和已知信息①可知,滴加酚酞前,溶液中的溶质为NaOH和H2O2,根据已知信息②可知,两者都可能使变红的溶液褪色,故A、B、C错误;若要确定褪色原因,还必须补充向反应后的试管中加二氧化锰除去过氧化氢、加水稀释浓氢氧化钠溶液的实验来验证,故D正确。
(2021·河北卷,节选)对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为 g。
答案:0.84
[归纳总结] Na2O2与CO2、H2O(g)反应的“四大规律”
1.(2023·浙江普陀中学阶段练习)下列关于钠及其化合物的说法正确的是( )A.Na与Na+都具有强还原性B.Na2O和Na2O2长期露置于空气中最终产物不相同C.将足量的Na、Na2O和Na2O2分别加入含有酚酞的水中,最终溶液均变为红色D.将少量Na和Na2O2分别投入CuSO4溶液中,均既有沉淀生成又有气体放出
D
解析:钠具有强还原性,钠原子失去电子生成钠离子,钠离子没有还原性,只有微弱的氧化性,性质较稳定,A项错误;Na2O2和Na2O长期露置于空气中,最终都生成Na2CO3,B项错误;Na2O2具有漂白性,故Na2O2加入含有酚酞的水中,溶液先变红,最终红色褪去,C项错误;将少量Na和Na2O2分别投入CuSO4溶液中,两者均先和水反应生成氢氧化钠和气体,然后再和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀,D项正确。
2.(2022·山东枣庄第三中学质检)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( )
D
解析:Na2O是碱性氧化物,碱性氧化物可与酸发生反应生成盐和水,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,A项错误;酚酞在Na2O2的水溶液中先变红色,然后红色褪去,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,所以Ⅰ错、Ⅱ对,B项错误;钠原子易失电子,金属钠具有强还原性,钠的焰色为黄色,透雾性强,高压钠灯可发出透雾能力强的黄光,Ⅰ对、Ⅱ对,两者无因果关系,C项错误;过氧化钠与水、二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,所以可为航天员供氧,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,D项正确。
A
解析:由题给信息可知,过氧化钠与最高价态的氧化物反应生成对应的盐和氧气,过氧化钠具有强氧化性,与不是最高价态的氧化物反应生成其最高价的盐,没有氧气生成。N2O3和NO2中氮元素不是最高价态,与过氧化钠反应生成硝酸钠,故A错误,B正确;五氧化二氮中氮元素是最高价态,与过氧化钠反应生成硝酸钠和氧气,故C正确;七氧化二锰中锰元素是最高价态,与过氧化钠反应生成高锰酸钠和氧气,故D正确。
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
Na2CO3和NaHCO3是两种常见的盐,它们广泛应用于生产和生活中。下列有关NaHCO3和Na2CO3的叙述正确的是( )A.NaHCO3比Na2CO3热稳定性强B.可以利用加热并把产生气体通入澄清石灰水的方法来鉴别NaHCO3和Na2CO3C.在水中的溶解度:NaHCO3>Na2CO3D.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应,前者产生CO2多
解析:碳酸氢钠易受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,可以利用加热的方法来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠,B正确。
B
(1)还可以用什么方法鉴别NaHCO3和Na2CO3?提示:①分别向溶液中滴加稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液;②分别向溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀的是Na2CO3溶液;③测定相同浓度的两种溶液的pH,pH大的为Na2CO3溶液。(2)怎样除去Na2CO3固体中的NaHCO3?提示:加热至固体质量不再变化。
BD
解析:NaHCO3可用作胃酸中和剂,是因为其可与胃酸中的HCl反应,与其受热易分解的性质无关,A错误;加热碳酸氢钠固体有水生成,如果试管口竖直向上,水倒流会使试管炸裂,C错误。
2.(不定项)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,4名同学分别设计了4种不同的方法,其中不可行的是( )A.分别配成1 mol·L-1的溶液,各取1 mL滴加1滴酚酞溶液,比较颜色深浅B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水,观察有无白色浑浊C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀D.分别配成溶液,用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色
解析:相同物质的量浓度时,K2CO3的水解程度比NaHCO3的大,溶液碱性较强,滴加酚酞检验,K2CO3溶液的颜色更深,A项不符合题意;NaHCO3不稳定,受热易分解,生成二氧化碳气体,可通入澄清石灰水,观察有无白色浑浊,B项不符合题意;K2CO3和NaHCO3均与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀,C项符合题意;两者分别含有钾元素、钠元素,用焰色试验区分时,需透过蓝色钴玻璃进行观察,D项不符合题意。
C
3.(不定项)(2022·山东聊城一中期末)侯氏制碱法的基本过程如图所示。下列说法错误的是( )A.食盐水精制时一般加入BaCl2后,再加入Na2CO3B.为提高原料利用率,先通入CO2再通入NH3C.若沉淀结块,煅烧前需将沉淀研磨成粉末状D.生产中将X和母液循环利用,可以提高原料利用率和产率
B
[归纳拓展] (1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别。①固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。a.沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。b.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。c.测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液的pH,pH大的是Na2CO3溶液。(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂。
考点三 碱金属 焰色试验
碱金属元素的性质
1.(2022·广东清远期末)Li、Na、K、Rb、Cs都是第ⅠA 族的元素。下列关于第ⅠA 族的元素的叙述正确的是( )A.锂在空气中燃烧生成Li2O2B.KOH的碱性比NaOH的弱C.常温下,Rb、Cs露置在空气中不易变质D.K与水反应比Na与水反应更剧烈
解析:锂与氧气反应只生成Li2O,故A错误;金属性K>Na,则KOH的碱性比NaOH的强,故B错误;Rb、Cs性质比Na更活泼,更易与氧气反应,故C错误;K的金属性比Na的强,则K与水反应比Na与水反应更剧烈,故D正确。
D
2.下列关于碱金属的说法中,正确的是( )A.第ⅠA族元素叫碱金属元素B.金属锂可以保存在煤油中C.密度:Cs>Rb>K>Na>LiD.熔点:Li>Na>K>Rb>Cs
解析:H为第ⅠA族元素,但不是碱金属元素,A错误;锂的密度比煤油的小,不能保存在煤油中,应该保存在石蜡油中,B错误;钠的密度比钾的密度要大,C错误;碱金属元素从上到下离子半径依次增大,金属键强度减弱,所以单质熔点Li>Na>K>Rb>Cs,D正确。
D
[归纳总结] 碱金属常见命题角度(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象。(2)碱金属单质的保存(注意碱金属单质的密度)。(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断。(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较。(5)碱金属的碳酸盐性质的比较。(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
焰色试验
3.焰火颜色的产生与烟花中含有钠、钾、钙、钡、铜、锶等金属元素有关。下列有关说法不正确的是( )A.五彩缤纷的烟花所呈现的就是锂、钠、钾等金属元素的焰色B.钠可以保存在煤油中C.KCl与KNO3灼烧时火焰的颜色不相同D.观察钾及其化合物的焰色需要透过蓝色钴玻璃
C
解析:氯化钾和硝酸钾中都含有钾元素,所以焰色试验时其火焰颜色相同,C错误;透过蓝色钴玻璃观察钾元素的焰色为紫色,可滤去黄光,排除钠元素黄色火焰的干扰,D正确。
4.下列有关焰色试验操作注意事项的说法正确的是( )①钾元素的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质③每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰⑤没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替A.仅有③不正确 B.仅有④不正确C.仅有⑤不正确 D.全正确
解析:由于焰色试验是通过观察火焰颜色来检验元素是否存在,所以实验时所用火焰和金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色,否则将无法观察到被检验元素的真实焰色情况;观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去黄光,避免钠的干扰。
D
微专题5 碳酸钠质量分数测定的实验探究
(2)实验操作:向m g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V mL(已折算为标准状况)。
(2)实验操作:先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,反应停止后,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量,某同学设计如下实验:取一定质量的混合物,通过测量反应前后装置②和③质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中错误的是( )A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止C.若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏低D.实验过程中先停止通入空气,再停止加热
D
解析:根据实验目的和装置的连接顺序可知,装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰,A项正确;实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的气体不再使澄清石灰水变浑浊为止,B项正确;若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高,NaCl的含量偏低,C项正确;实验过程中一直通入空气,停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收,D项错误。
(1)球形干燥管中碱石灰的作用是什么?提示:防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置③,干扰二氧化碳的测定。(2)为使实验数据更精确,本实验设置了哪些装置,采取什么操作?提示:装置①和末端的碱石灰干燥管;实验前先赶净装置中的CO2和水蒸气,停止加热后,继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收。
1.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W g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( )
A
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(1)步骤Ⅰ中晶体A的化学式为 ,晶体A能够析出的原因是 。
解析:(1)根据相关盐在不同温度下的溶解度可知,30～35 ℃时,NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度,因此NaHCO3在步骤Ⅰ中结晶析出。
答案:(1)NaHCO3 30～35 ℃时,NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(2)指示剂N为 ,描述第二滴定终点前后颜色变化 。
解析:(2)本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法,第一滴定过程以酚酞为指示剂,Na2CO3转化为NaHCO3,第二滴定过程以甲基橙为指示剂,NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O,所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。
答案:(2)甲基橙 溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(3)产品中NaHCO3的质量分数为 (保留三位有效数字)。
答案:(3)3.56%
高考真题·导向
1.下列说法正确的是( )A.用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧(2020·山东卷)B.小苏打用作食品膨松剂(2020·山东卷)C.室温下,Na在空气中反应生成Na2O2(2020·江苏卷)D.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良(2019·天津卷)
B
解析:金属钾的燃烧产物过氧化钾等能与二氧化碳反应产生氧气,A项错误;钠在空气中反应生成氧化钠,C项错误;Na2CO3与Ca(OH)2会反应生成碳酸钙等,D项错误。
2.(2021·河北卷)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:
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 (按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或 。
解析:(1)制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2,再除去杂质HCl,然后将纯净的CO2通入饱和氨盐水中制得NaHCO3,最后用NaOH溶液处理多余的CO2,所以装置的连接顺序为aefbcg。分液漏斗使用前需要让其与大气连通,否则液体无法滴落,所以为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,需要打开分液漏斗上部的玻璃塞,或者将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐。
答案:(1)aefbcg 将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(2)B中使用雾化装置的优点是 。
解析:(2)雾化装置可以增大接触面积,使饱和氨盐水与CO2充分接触,使反应更充分。
答案:(2)增大接触面积,使反应更充分
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为 。
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为 g。
答案:(4)①0.84
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq) NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为 、 、洗涤、干燥。
解析:②根据题图中NaCl和NH4Cl的溶解度曲线可知,NH4Cl的溶解度随温度的升高变化较大,而NaCl的溶解度随温度的升高变化不大,为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
答案:②降温结晶 过滤
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果 (填标号)。 A.偏高 B.偏低 C.不变
解析:(5)若称量前的无水Na2CO3吸收了一定量的水,此时Na2CO3的含量偏低,则用其标定盐酸浓度时,会使滴定结果偏高。
答案:(5)A
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第三章 金属及金属材料第1讲 钠及其化合物
必备知识·整合
一、活泼的金属单质——钠1.钠的物理性质
2.从原子结构角度认识钠的化学性质
银白色
小
小
失去
还原
(1)钠与非金属单质(如O2、Cl2)的反应。
小
低
放
剧烈
(3)钠与非氧化性酸(如盐酸、硫酸)的反应。钠与酸反应的实质是钠与酸电离出的H+发生置换反应生成H2,如钠与盐酸反应的离子方程式为 。若酸的量不足,钠还会继续与水反应,且消耗的钠与产生的氢气存在定量关系:2Na～H2。
(4)钠与盐的反应。
3.钠的制取和用途(1)制取。化学方程式为 。(2)用途。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,生成淡黄色的固体Na2O2。( )(2)金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。( )解析:(2)钠遇水会发生反应,因此不能用泡沫灭火器。(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )(4)金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。( )解析:(4)Na与熔融的TiCl4反应制取金属Ti。(5)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。( )
√
×
√
×
√
二、钠的氧化物1.氧化钠与过氧化钠的比较
淡黄
1∶2
2.从元素化合价角度分析过氧化钠的性质
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。(3)遇H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”(设NA为阿伏加德罗常数的值)。(1)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物。( )(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。( )(3)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。( )解析:(3)H2O2只有共价键,Na2O2既有离子键又有共价键。(4)过氧化钠与CO2反应生成0.1 mol O2时,转移的电子数为0.4NA。( )
√
×
×
×
三、碳酸钠和碳酸氢钠1.Na2CO3与NaHCO3的性质与用途
纯碱
2.Na2CO3的工业制法——侯氏制碱法
(2)工艺流程。
(4)绿色思想:循环利用的物质为CO2。
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。( )(2)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,立即产生气泡。( )解析:(2)盐酸先与氢氧化钠反应。(3)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时,不涉及化学变化。( )解析:(3)涉及油脂的水解。(4)制纯碱时,向饱和食盐水中先通入CO2,后通入NH3,可析出NaHCO3晶体。( )
√
×
×
×
四、碱金属 焰色试验1.碱金属
增大
增大
金属
+1
增强
较低
降低
还原
增强
(2)碱金属单质的特殊性。①碱金属其元素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碱金属单质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 中。③碱金属单质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。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。⑤Li与O2的反应与Na的不同,Li与O2反应只生成Li2O,而不生成Li2O2。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特征颜色,根据火焰呈现的特征颜色,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。
石蜡油
(2)操作步骤。
(3)常见金属元素的焰色。
黄色
紫色
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧,火焰呈黄色,证明其中含有Na+,一定不含K+。( )(2)钾、钠、镁等活泼金属着火时,不能用泡沫灭火器灭火。( )(3)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2。( )解析:(3)Li与O2反应只生成Li2O。(4)碱金属都可以保存在煤油中。( )解析:(4)锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡油中。
×
√
×
×
关键能力·提升
考点一 钠及其氧化物
钠的性质
1.下列关于钠的叙述不正确的是( )A.钠原子的最外层只有一个电子,在反应中极易失去电子B.钠在氧气中燃烧时火焰呈黄色,生成淡黄色固体C.钠的还原性强于铜的,可从CuSO4溶液中置换出金属铜D.钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速
解析:钠具有强还原性,投入 CuSO4溶液中,钠先与水反应生成NaOH和H2,CuSO4与NaOH发生复分解反应生成Cu(OH)2沉淀,不能置换出铜,C错误;稀盐酸中c(H+)比水中c(H+)大,故钠与稀盐酸反应比钠与水反应更迅速,D正确。
C
2.将绿豆大的钠块投入如图所示的烧杯中,可能出现的现象是( )A.钠块只在煤油层中游动,并放出气体B.钠块只在水层中游动,钠块熔化,水层变红C.钠块在CCl4层和水层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红D.钠块在水层和煤油层界面处游动并上下跳动,钠块熔化,水层变红
解析:钠的密度介于煤油和水的密度之间,刚投入的钠块落在两者界面上,钠的下半部分与水接触并反应,产生H2推动钠向上游动,进入煤油层后,反应停止,由于钠受到的重力大于浮力,随后钠块下沉,又回落到煤油和水的界面上,重复上述过程,故钠块在水层与煤油层界面处游动并上下跳动,因反应生成NaOH,滴有少量酚酞的水层变红。
D
D
[归纳总结] 钠与水、乙醇、酸、碱、盐溶液的反应规律(1)钠与水、酸、盐溶液反应的本质均是与H+的反应,反应顺序是有酸酸在前,无酸水为先。(2)钠与乙醇反应时,钠的密度大于乙醇的,钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到有气泡产生,但钠不能熔化成小球。(3)钠与酸反应时,由于液体中c(H+)较大,反应较迅速,甚至可能燃烧或爆炸。(4)钠投入碱溶液中,钠与水反应生成NaOH和H2,再考虑反应生成的NaOH对碱溶液的影响。
钠的氧化物的性质
D
解析:根据实验现象和已知信息①可知,滴加酚酞前,溶液中的溶质为NaOH和H2O2,根据已知信息②可知,两者都可能使变红的溶液褪色,故A、B、C错误;若要确定褪色原因,还必须补充向反应后的试管中加二氧化锰除去过氧化氢、加水稀释浓氢氧化钠溶液的实验来验证,故D正确。
(2021·河北卷,节选)对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为 g。
答案:0.84
[归纳总结] Na2O2与CO2、H2O(g)反应的“四大规律”
1.(2023·浙江普陀中学阶段练习)下列关于钠及其化合物的说法正确的是( )A.Na与Na+都具有强还原性B.Na2O和Na2O2长期露置于空气中最终产物不相同C.将足量的Na、Na2O和Na2O2分别加入含有酚酞的水中,最终溶液均变为红色D.将少量Na和Na2O2分别投入CuSO4溶液中,均既有沉淀生成又有气体放出
D
解析:钠具有强还原性,钠原子失去电子生成钠离子,钠离子没有还原性,只有微弱的氧化性,性质较稳定,A项错误;Na2O2和Na2O长期露置于空气中,最终都生成Na2CO3,B项错误;Na2O2具有漂白性,故Na2O2加入含有酚酞的水中,溶液先变红,最终红色褪去,C项错误;将少量Na和Na2O2分别投入CuSO4溶液中,两者均先和水反应生成氢氧化钠和气体,然后再和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀,D项正确。
2.(2022·山东枣庄第三中学质检)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是( )
D
解析:Na2O是碱性氧化物,碱性氧化物可与酸发生反应生成盐和水,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,A项错误;酚酞在Na2O2的水溶液中先变红色,然后红色褪去,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,所以Ⅰ错、Ⅱ对,B项错误;钠原子易失电子,金属钠具有强还原性,钠的焰色为黄色,透雾性强,高压钠灯可发出透雾能力强的黄光,Ⅰ对、Ⅱ对,两者无因果关系,C项错误;过氧化钠与水、二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,所以可为航天员供氧,陈述Ⅰ、Ⅱ均正确,且有因果关系,D项正确。
A
解析:由题给信息可知,过氧化钠与最高价态的氧化物反应生成对应的盐和氧气,过氧化钠具有强氧化性,与不是最高价态的氧化物反应生成其最高价的盐,没有氧气生成。N2O3和NO2中氮元素不是最高价态,与过氧化钠反应生成硝酸钠,故A错误,B正确;五氧化二氮中氮元素是最高价态,与过氧化钠反应生成硝酸钠和氧气,故C正确;七氧化二锰中锰元素是最高价态,与过氧化钠反应生成高锰酸钠和氧气,故D正确。
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
Na2CO3和NaHCO3是两种常见的盐,它们广泛应用于生产和生活中。下列有关NaHCO3和Na2CO3的叙述正确的是( )A.NaHCO3比Na2CO3热稳定性强B.可以利用加热并把产生气体通入澄清石灰水的方法来鉴别NaHCO3和Na2CO3C.在水中的溶解度:NaHCO3>Na2CO3D.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应,前者产生CO2多
解析:碳酸氢钠易受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,可以利用加热的方法来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠,B正确。
B
(1)还可以用什么方法鉴别NaHCO3和Na2CO3?提示:①分别向溶液中滴加稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液;②分别向溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀的是Na2CO3溶液;③测定相同浓度的两种溶液的pH,pH大的为Na2CO3溶液。(2)怎样除去Na2CO3固体中的NaHCO3?提示:加热至固体质量不再变化。
BD
解析:NaHCO3可用作胃酸中和剂,是因为其可与胃酸中的HCl反应,与其受热易分解的性质无关,A错误;加热碳酸氢钠固体有水生成,如果试管口竖直向上,水倒流会使试管炸裂,C错误。
2.(不定项)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体,4名同学分别设计了4种不同的方法,其中不可行的是( )A.分别配成1 mol·L-1的溶液,各取1 mL滴加1滴酚酞溶液,比较颜色深浅B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水,观察有无白色浑浊C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀D.分别配成溶液,用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色
解析:相同物质的量浓度时,K2CO3的水解程度比NaHCO3的大,溶液碱性较强,滴加酚酞检验,K2CO3溶液的颜色更深,A项不符合题意;NaHCO3不稳定,受热易分解,生成二氧化碳气体,可通入澄清石灰水,观察有无白色浑浊,B项不符合题意;K2CO3和NaHCO3均与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀,C项符合题意;两者分别含有钾元素、钠元素,用焰色试验区分时,需透过蓝色钴玻璃进行观察,D项不符合题意。
C
3.(不定项)(2022·山东聊城一中期末)侯氏制碱法的基本过程如图所示。下列说法错误的是( )A.食盐水精制时一般加入BaCl2后,再加入Na2CO3B.为提高原料利用率,先通入CO2再通入NH3C.若沉淀结块,煅烧前需将沉淀研磨成粉末状D.生产中将X和母液循环利用,可以提高原料利用率和产率
B
[归纳拓展] (1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别。①固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。②溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH法。a.沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3溶液。b.气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3溶液。c.测pH法:用pH试纸测相同浓度的稀溶液的pH,pH大的是Na2CO3溶液。(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂。
考点三 碱金属 焰色试验
碱金属元素的性质
1.(2022·广东清远期末)Li、Na、K、Rb、Cs都是第ⅠA 族的元素。下列关于第ⅠA 族的元素的叙述正确的是( )A.锂在空气中燃烧生成Li2O2B.KOH的碱性比NaOH的弱C.常温下,Rb、Cs露置在空气中不易变质D.K与水反应比Na与水反应更剧烈
解析:锂与氧气反应只生成Li2O,故A错误;金属性K>Na,则KOH的碱性比NaOH的强,故B错误;Rb、Cs性质比Na更活泼,更易与氧气反应,故C错误;K的金属性比Na的强,则K与水反应比Na与水反应更剧烈,故D正确。
D
2.下列关于碱金属的说法中,正确的是( )A.第ⅠA族元素叫碱金属元素B.金属锂可以保存在煤油中C.密度:Cs>Rb>K>Na>LiD.熔点:Li>Na>K>Rb>Cs
解析:H为第ⅠA族元素,但不是碱金属元素,A错误;锂的密度比煤油的小,不能保存在煤油中,应该保存在石蜡油中,B错误;钠的密度比钾的密度要大,C错误;碱金属元素从上到下离子半径依次增大,金属键强度减弱,所以单质熔点Li>Na>K>Rb>Cs,D正确。
D
[归纳总结] 碱金属常见命题角度(1)碱金属单质与水(或酸)反应的现象。(2)碱金属单质的保存(注意碱金属单质的密度)。(3)碱金属单质与氧气反应产物的判断。(4)碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较。(5)碱金属的碳酸盐性质的比较。(6)与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
焰色试验
3.焰火颜色的产生与烟花中含有钠、钾、钙、钡、铜、锶等金属元素有关。下列有关说法不正确的是( )A.五彩缤纷的烟花所呈现的就是锂、钠、钾等金属元素的焰色B.钠可以保存在煤油中C.KCl与KNO3灼烧时火焰的颜色不相同D.观察钾及其化合物的焰色需要透过蓝色钴玻璃
C
解析:氯化钾和硝酸钾中都含有钾元素,所以焰色试验时其火焰颜色相同,C错误;透过蓝色钴玻璃观察钾元素的焰色为紫色,可滤去黄光,排除钠元素黄色火焰的干扰,D正确。
4.下列有关焰色试验操作注意事项的说法正确的是( )①钾元素的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察②先将铂丝灼烧到与原来火焰的颜色相同,再蘸取被检验的物质③每次实验后,要将铂丝用盐酸洗净④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰⑤没有铂丝时,也可以用光洁无锈的铁丝代替A.仅有③不正确 B.仅有④不正确C.仅有⑤不正确 D.全正确
解析:由于焰色试验是通过观察火焰颜色来检验元素是否存在,所以实验时所用火焰和金属丝在灼烧时都不应该有很明显的颜色,否则将无法观察到被检验元素的真实焰色情况;观察钾的火焰颜色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去黄光,避免钠的干扰。
D
微专题5 碳酸钠质量分数测定的实验探究
(2)实验操作:向m g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V mL(已折算为标准状况)。
(2)实验操作:先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,反应停止后,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量,某同学设计如下实验:取一定质量的混合物,通过测量反应前后装置②和③质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中错误的是( )A.①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰B.硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止C.若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏低D.实验过程中先停止通入空气,再停止加热
D
解析:根据实验目的和装置的连接顺序可知,装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰,A项正确;实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的气体不再使澄清石灰水变浑浊为止,B项正确;若将装置①换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高,NaCl的含量偏低,C项正确;实验过程中一直通入空气,停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收,D项错误。
(1)球形干燥管中碱石灰的作用是什么?提示:防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置③,干扰二氧化碳的测定。(2)为使实验数据更精确,本实验设置了哪些装置,采取什么操作?提示:装置①和末端的碱石灰干燥管;实验前先赶净装置中的CO2和水蒸气,停止加热后,继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收。
1.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W g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( )
A
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(1)步骤Ⅰ中晶体A的化学式为 ,晶体A能够析出的原因是 。
解析:(1)根据相关盐在不同温度下的溶解度可知,30～35 ℃时,NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度,因此NaHCO3在步骤Ⅰ中结晶析出。
答案:(1)NaHCO3 30～35 ℃时,NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(2)指示剂N为 ,描述第二滴定终点前后颜色变化 。
解析:(2)本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法,第一滴定过程以酚酞为指示剂,Na2CO3转化为NaHCO3,第二滴定过程以甲基橙为指示剂,NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O,所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。
答案:(2)甲基橙 溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
2.(2021·湖南卷)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量,过程如下:步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中;②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V1 mL;③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定终点),又消耗盐酸V2 mL;④平行测定三次,V1平均值为22.45,V2平均值为23.51。已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NH4HCO3开始分解。(ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H2O)
回答下列问题:(3)产品中NaHCO3的质量分数为 (保留三位有效数字)。
答案:(3)3.56%
高考真题·导向
1.下列说法正确的是( )A.用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧(2020·山东卷)B.小苏打用作食品膨松剂(2020·山东卷)C.室温下,Na在空气中反应生成Na2O2(2020·江苏卷)D.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良(2019·天津卷)
B
解析:金属钾的燃烧产物过氧化钾等能与二氧化碳反应产生氧气,A项错误;钠在空气中反应生成氧化钠,C项错误;Na2CO3与Ca(OH)2会反应生成碳酸钙等,D项错误。
2.(2021·河北卷)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:
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 (按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或 。
解析:(1)制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2,再除去杂质HCl,然后将纯净的CO2通入饱和氨盐水中制得NaHCO3,最后用NaOH溶液处理多余的CO2,所以装置的连接顺序为aefbcg。分液漏斗使用前需要让其与大气连通,否则液体无法滴落,所以为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,需要打开分液漏斗上部的玻璃塞,或者将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐。
答案:(1)aefbcg 将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(2)B中使用雾化装置的优点是 。
解析:(2)雾化装置可以增大接触面积,使饱和氨盐水与CO2充分接触,使反应更充分。
答案:(2)增大接触面积,使反应更充分
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为 。
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为 g。
答案:(4)①0.84
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq) NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为 、 、洗涤、干燥。
解析:②根据题图中NaCl和NH4Cl的溶解度曲线可知,NH4Cl的溶解度随温度的升高变化较大,而NaCl的溶解度随温度的升高变化不大,为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
答案:②降温结晶 过滤
2.(2021·河北卷)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:
回答下列问题:(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果 (填标号)。 A.偏高 B.偏低 C.不变
解析:(5)若称量前的无水Na2CO3吸收了一定量的水,此时Na2CO3的含量偏低,则用其标定盐酸浓度时,会使滴定结果偏高。
答案:(5)A
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