第13讲 碳酸钠和碳酸氢钠　碱金属-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）

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1.掌握Na2CO3、NaHCO3的基本性质及相互转化。2.掌握Na2CO3、NaHCO3的鉴别及除杂。3.了解碱金属的通性与特性及焰色试验。
考点一 碳酸钠和碳酸氢钠
考点二 碱金属　焰色试验
考点一 碳酸钠与碳酸氢钠
一、Na2CO3和NaHCO3
Na2CO3和NaHCO3都是常见的钠盐，它们外观上有差别吗？
易溶于水(20 ℃，S＝21.5 g)
可溶于水(20 ℃，S＝9.6 g)
俗称“海波”“大苏打”
碳酸钠和碳酸氢钠溶于水有什么不同呢？
知识回顾：必修一 P36 实验2-4：
—— Na2CO3和NaHCO3的性质
加水部分溶解；吸热，热量变化不大
溶液碱性:Na2CO3>NaHCO3
水 溶 性: Na2CO3>NaHCO3
制玻璃、肥皂、造纸、纺织等
治疗胃酸过多的药剂、发酵剂、灭火剂等
Na2CO3粉末吸湿性很强，遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠（Na2CO3•xH2O）。碳酸钠晶体在干燥空气中容易逐渐失去结晶水而变成Na2CO3粉末。
Na2CO3和NaHCO3都是盐，但溶液都呈碱性。日常的食用碱主要是Na2CO3•10H2O ，俗称洗涤碱；NaHCO3是发酵粉的主要成分，也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料，在橡胶工业中作发泡剂。
CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2O
HCO3-＋H＋=CO2↑＋H2O
HCO3- +OH－+Ca2+ = CaCO3↓+H2O
Ca2++2OH－+2HCO3-= CaCO3↓+CO32- +2H2O
→可以用酸鉴别Na2CO3和NaHCO3 ，但不可用Ca(OH)2溶液
Ca2＋＋CO32-=CaCO3↓
Ca(OH)2少量：Ca(OH)2过量：
2Al3＋＋3CO32-＋3H2O = 2Al(OH)3↓＋3CO2↑
Al3＋＋3HCO3- = Al(OH)3↓＋3CO2↑
能否用BaCl2或CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3
实验探究： NaHCO3与CaCl2溶液的反应
①0.01ml/L CaCl2溶液 + 0.1ml/L NaHCO3溶液 ②0.5ml/L CaCl2溶液 + 1ml/L NaHCO3溶液 ③2.5ml/L CaCl2溶液 + 1ml/L NaHCO3溶液
产生白色沉淀和CO2气体
CaCl2+ 2NaHCO3
= CaCO3↓+ 2NaCl+ H2O +CO2↑
结论：NaHCO3与CaCl2溶液极稀时，不易反应，但一般浓度下，均能反应
不可以用BaCl2或CaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3
Ca2++ 2HCO3-
= CaCO3↓+ H2O +CO2↑
→→工业上，往往用多元弱酸酸式酸根离子作沉淀剂制备正盐。
Mn2++ 2HCO3-
= MnCO3↓+ H2O +CO2↑
3Pb2++ 6H2PO4-
= Pb3(PO4)2↓+ 4H3PO4
3Pb2++ 4HPO42-
= Pb3(PO4)2↓+ 2H2PO4-
多元弱酸酸式酸根离子和部分金属离子反应的规律：
理解：反应产生正盐沉淀时，释放出H+和酸式酸根离子结合生成含氢较多的酸式酸根离子(或多元弱酸)
金属离子+酸式酸根离子→正盐↓ + 含氢较多的酸式酸根离子(或多元弱酸)
(1)利用热稳定性不同
(2)相同条件下，利用和酸反应生成气体的速率不同
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(3)利用溶液的碱性不同
2. Na2CO3和NaHCO3的相互转化
① CO2＋H2O； ②适量H+
①固体(加热)；②溶液适量OH－
② NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
① Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3
② Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
[问题1]将碳酸钠溶液逐滴滴入盐酸溶液和将盐酸溶液逐滴滴入碳酸钠溶液现象是否相同?为什么?
关于Na2CO3溶液的几个问题
先CO32-+H+=HCO3-；
后HCO3-+H+=CO2↑+H2O
CO32-+ 2H+ = CO2↑+ H2O
现象:开始无气泡,后有气泡。
【归纳】不同的滴加顺序产生不同现象, 可用于鉴别,亦可用于计算的分析。
[问题2]在一定温度下饱和的Na2CO3溶液中通入CO2气体, 有何现象发生?
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 ↓
(1)NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小；(2)反应中生成的NaHCO3质量比Na2CO3大；(3)反应中消耗水，溶液中溶剂水的量减少。所以必有NaHCO3 ↓结晶析出。
此时, 反应的离子方程式怎么写？
2Na+ + CO32- + CO2 + H2O = 2NaHCO3 ↓
[问题3]在一定的温度下，向足量的饱和Na2CO3溶液中加入1.06g无水Na2CO3，充分搅拌后静置，最终所得晶体的质量 A、等于1.06g B、大于1.06g而小于2.86g C、等于2.86g D、大于2.86g
Na2CO3 + 10H2O == Na2CO3·10H2O↓
1.06g无水Na2CO3是以Na2CO3·10H2O的形式析出
∴最终所得晶体的质量大于2.86g
所以原饱和Na2CO3溶液中的Na2CO3也有部分以Na2CO3·10H2O的形式析出
4.Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
CO32-+H+=HCO3-
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸
②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸
向等物质的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸
向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸
0 a b n(HCl)
图像特点：2Oa＝ab
图像特点：Oa＝2ab
1.将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 ml/L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(　　)
① OH－＋ H＋ = H2O
② CO32—＋H＋= HCO3—
③ HCO3—＋H＋= H2O＋CO2↑
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.等质量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
Na2CO3 + 2HCl =2NaCI+H2O+CO2↑
NaHCO3 + HCl = NaCl+H2O+CO2↑
注意:等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，在相同条件下
NaHCO3产生的CO2多，消耗HCl少，反应更剧烈！
4.向浓度相等、体积均为100 mL的A、B两份NaOH溶液中，分别通入一定量的CO2后，逐滴加入0.1 ml·L－1盐酸，产生CO2的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如图所示。
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH = NaHCO3
NaOH+Na2CO3
Na2CO3+NaHCO3
即NaOH溶液中通入一定量的CO2，所含溶质有四种情况
(1)A曲线表明，原溶液通入CO2________mL(标准状况)。
n(CO2)＝n(NaHCO3)＝n(HCl)
根据元素质量守恒，A曲线对应的最终生成的CO2的体积等于之前通入NaOH溶液的CO2的体积
=0.1 ml·L－1×0.06 L＝0.006 ml
V(CO2)＝Vm·n(CO2)＝22.4 L·ml－1×0.006 ml＝0.134 4 L＝134.4 mL
(2)B曲线表明，原溶液通入CO2后，所得溶液中溶质的物质的量之比为_______。
B曲线表明，该混合溶液中有NaOH、Na2CO3
HCO3- + H+ = CO2↑ + H2O
CO32- + H+ = HCO3-
(3)原NaOH溶液的物质的量浓度为_____________。
0.09 ml·L－1
最终NaCl中Na＋的来源就是NaOH，所以最终n(NaCl)等于最初n(NaOH)
n(NaOH)＝ n(NaCl) =n(HCl)
＝0.1 ml·L－1×0.09 L＝0.009 ml
1.下列几种试剂不能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是(　　)A.BaCl2溶液　 B.澄清石灰水　 C.稀盐酸　 D.pH试纸
2.除去CO2中少量的HCl气体，可以将混合气体通过下列哪种溶液洗气( ) A. 饱和Na2CO3溶液 B. 饱和NaHCO3溶液 C. 澄清石灰水 D. 饱和食盐水
3.把NaHCO3和NaOH的混合物放在密闭容器中加热，下列关于混合物加热前后消耗盐酸的量的判断正确的是(　　)A.加热前消耗得多 B.加热后消耗得多C.加热前后一样多 D.当NaOH适量时才会一样多
无论加热前或后，最终产物为 ，
由Cl元素守恒知，NaCl～HCl，
4.Na2O2与NaHCO3按质量比为39:84混合后，在密闭容器中充分加热，排除气体物质后，所得残留固体是（ ）A.Na2CO3和Na2O2 B.只有Na2CO3 C.Na2CO3和NaOH D.只有NaOH
若:2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑
①考虑:2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
所以,只要有CO2存在，最终产物只能是Na2CO3而非NaOH
当Na2O2同时遇到H2O和CO2时，先考虑CO2与Na2O2的反应
与Na2O2反应，谁先谁后？
②再考虑:2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑
物质的量之比为1 : 2
5.Na2O2与足量的NaHCO3混合后，在密闭容器中充分加热，排除气体物质后冷却，残留固体是（ ）A.Na2CO3和Na2O2 B.只有Na2CO3C.Na2CO3和NaOH D.Na2O和NaHCO3
2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2
6.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是(　　)
168 g　　　106 g　　 　　
考点二 碱金属 焰色试验
同族元素的学习：注意相似性、递变性、特殊性
Li Na K Rb Cs Fr
从锂到铯原子序数依次递增电子层数依次 ,原子半径逐渐 .
锂 钠 钾 铷 铯 钫
较强的金属性，均为＋1价
写出碱金属元素符号和名称，并画出它们的原子结构示意图
Li Na K Rb Cs
密度呈 趋势(但K 反常)
熔点低（均小于200℃）
硬度小,都较柔软,有延展性
(ρ石蜡< ρLi < ρ煤油< ρK < ρNa < ρ水 < ρRb < ρCs)
熔、沸点逐渐 .
Rb、Cs遇空气立即自燃，生成更复杂的氧化物
反应越来越剧烈,产物越来越复杂
< < < <
2Ｒ＋２H２O = 2ROH＋H２↑
< < < <
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
< < < <
CsOH是自然界中最强的碱！
注意：碱金属都不能在水溶液中置换出其他的金属单质。
试分析K投入CuSO4溶液中的反应现象？
归纳总结:碱金属的特性
(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 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)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但Na、K等需放回原试剂瓶。(4)锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O。
锂易与N2反应生成 .
(5)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，碱金属氢化物是强还原剂。
NaH + H2O = NaOH + H2↑
1.焰色试验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。
注意: 不是所有金属元素都有焰色反应
： 洗 → 烧 → 蘸 → 烧 → 洗
结论：钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
钠元素： 色；钾元素： 色(透过 观察)；铜元素： 色；钡元素： 色；钙元素： 色。
3.熟记常见金属的焰色
1.铂丝为什么要用盐酸洗涤?
2.为什么要用蓝色钴玻璃观察钾的焰色?
除去铂丝上的挥发性杂质
为了去黄色的光，避免所含微量的钠造成干扰。
不能，硫酸盐往往不容易挥发
小知识：①K+、Na+实现完全分离较难，分离成本高，且使用时在大多数情况下没必要完全分离。因此钾盐中往往有少量钠盐。②少量钠盐的黄色火焰就能对钾元素的焰色观察造成干扰。蓝色钴玻璃能透射蓝紫光，而吸收橙黄光。
1.焰色试验是金属元素的性质，可以是游离态(单质)，也可以是化合态(化合物)，如Na和NaCl、Na2CO3等焰色试验都为黄色。
2.并非所有金属元素都能发生焰色试验，如Fe、Al、Pt等金属元素均不发生焰色试验，故可用铂丝或铁丝来蘸取待检溶液做焰色试验。
3.利用焰色试验可以检验某些用常规化学方法不能鉴别的金属元素(主要是钠和钾)。
4.将铂丝或铁丝用盐酸洗净后放在火焰上灼烧至与原火焰颜色相同，是为了除去上面沾有的杂质。
1.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
碱金属中除锂外,均不与N2直接反应
2.下列有碱金属铷(Rb)的叙述中，正确的是 A、灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色 B、硝酸铷是离子化合物，易溶于水C、在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高 D、氢氧化铷是弱碱
3.金属活动性顺序表中K在Na的前面，K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中不正确的是(　　)A.K在空气中可以被空气中的氧气氧化B.K可以与乙醇发生反应生成氢气C.K与水的反应不如钠与水的反应剧烈D.K也可放在煤油中保存
碱金属元素性质规律的应用4.碱金属单质及其化合物有广泛应用。回答下列问题：
(1)锂是最轻的活泼金属，常用于制造高效锂电池。电解池中的电解液不能用水作溶剂，原因是________________。(2)金属钾是一种活泼的金属，下列有关其性质的说法正确的是__(填字母)。A.钾在空气中燃烧时，只生成K2OB.钾与水反应，由于反应剧烈可能会发生爆炸C.1 ml·L－1KOH溶液比1 ml·L－1NaOH溶液碱性强