高考化学一轮复习第4章金属及其化合物第13讲碳酸钠和碳酸氢钠碱金属学案

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1.知道Na2CO3、NaHCO3的主要性质及相互转化。
2.掌握Na2CO3、NaHCO3鉴别、除杂的常用方法。
3.了解碱金属的相似性、递变性及焰色试验。
考点一 碳酸钠和碳酸氢钠
1.物理性质及应用
2.化学性质
(1)Na2CO3。
写出上述字母所表示反应的化学方程式：
a． eq \(□,\s\up1(8)) __________________________________________________；
b． eq \(□,\s\up1(9)) _____________________________________________；
c． eq \(□,\s\up1(10)) ___________________________________________。
(2)NaHCO3。
写出上述字母a、c、d所表示反应的化学方程式及b所表示反应的离子方程式：
a． eq \(□,\s\up1(11)) ___________________________________________________；
b．Ca(OH)2过量： eq \(□,\s\up1(12)) ____________________________________；
Ca(OH)2少量： eq \(□,\s\up1(13)) _________________________________________；
c． eq \(□,\s\up1(14)) _________________________________________________；
d． eq \(□,\s\up1(15)) _______________________________________________。
(3)相互转化。
3.鉴别方法
(1)热稳定性不同。
(2)相同条件下，和酸反应生成气体的速率不同。
(3)溶液的碱性不同。
4.依据图像特点判断溶液溶质成分的方法
(1)化学原理：向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量，依次发生反应①CO eq \\al(2－,3) ＋H＋===HCO eq \\al(－,3) 、②HCO eq \\al(－,3) ＋H＋===H2O＋CO2↑，①②完成时消耗盐酸的量相等。
(2)图像分析。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) Na2CO3 eq \(□,\s\up1(2)) NaHCO3 eq \(□,\s\up1(3)) 纯碱或苏打
eq \(□,\s\up1(4)) 小苏打 eq \(□,\s\up1(5)) 白 eq \(□,\s\up1(6)) 白 eq \(□,\s\up1(7)) 易 eq \(□,\s\up1(8)) Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ eq \(□,\s\up1(9)) Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓
＋2NaOH eq \(□,\s\up1(10)) Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl
eq \(□,\s\up1(11)) NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ eq \(□,\s\up1(12)) HCO eq \\al(－,3) ＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O eq \(□,\s\up1(13)) Ca2＋＋2OH－＋2HCO eq \\al(－,3) ===CaCO3↓＋CO eq \\al(2－,3) ＋2H2O eq \(□,\s\up1(14)) NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O eq \(□,\s\up1(15)) 2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑ eq \(□,\s\up1(16)) Na2CO3 eq \(□,\s\up1(17)) NaHCO3 eq \(□,\s\up1(18)) NaHCO3
eq \(□,\s\up1(19)) Na2CO3 eq \(□,\s\up1(20)) Na2CO3 eq \(□,\s\up1(21)) NaHCO3
[易错秒判]
(1)在日常生活中，小苏打常用作食用碱而苏打不能( )
(2)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化( )
(3)NaHCO3受热易分解，故可用于制胃酸中和剂( )
(4)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出( )
(5)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液( )
(6)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( )
(7)相同温度下，溶解度：小苏打<苏打，热稳定性：苏打>小苏打( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√
一、Na2CO3、NaHCO3的性质与应用
1.Na2CO3和NaHCO3可用作食用碱。下列用来解释事实的离子方程式中，合理的是( )
A．Na2CO3溶液可除油污：CO eq \\al(2－,3) ＋H2O⇌HCO eq \\al(－,3) ＋OH－
B．NaHCO3可用作发酵粉：HCO eq \\al(－,3) ＋H＋===CO2↑＋H2O
C．可用NaOH溶液吸收过量的CO2来制备Na2CO3：2OH－＋CO2===CO eq \\al(2－,3) ＋H2O
D．NaHCO3与食醋混用，产生CO2气体：HCO eq \\al(－,3) ＋H＋===CO2↑＋H2O
解析：选A。A项，Na2CO3溶液可除油污是因为碳酸根离子水解生成OH－，使溶液呈碱性，油脂在碱性条件下水解生成可溶于水的物质，正确；B项，NaHCO3可用作发酵粉，是因为在加热时能分解生成二氧化碳气体，使食品疏松多孔，反应为2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑，错误；C项，NaOH溶液与过量的CO2反应生成NaHCO3，错误；D项，NaHCO3与醋酸反应生成二氧化碳，但是醋酸是弱电解质，在写离子方程式时不能拆成离子形式，错误。
2.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，实验装置如下图所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示实验，能够达到实验目的的是_________________________________(填装置序号)，写出该实验装置中能确定粉末是NaHCO3的两点现象：___________________________________________。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，写出共同发生反应的化学方程式(若为离子反应，则写离子方程式)：__________________________________________________、
________________________________________________。
(3)若用实验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解，则试管B中装入的固体是_________________________________________________
(填化学式)，原因是_____________________________________。
解析：(1)Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，故实验Ⅰ不能鉴别。等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多，故实验Ⅱ可以鉴别。(2)NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不易分解，实验Ⅲ、Ⅳ共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与 Ca(OH)2 生成沉淀的反应。(3)试管B中的温度比试管A中的温度低，只有将NaHCO3置于试管B中才能证明NaHCO3更易分解。
答案：(1)Ⅱ 气球膨胀较大；产生气泡较剧烈
(2)2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋CO2↑＋H2O Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O (3)NaHCO3 试管B中的温度低于试管A中的温度
二、Na2CO3、NaHCO3与酸反应的图像分析
3.分别向两个烧杯中加入100 mL等物质的量浓度的氢氧化钠溶液，再通入一定量的CO2，随后各取20 mL上述溶液于A、B两支试管中，分别向A、B试管中逐滴滴入0.2 ml·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积与所加入盐酸的体积的关系如下图所示。
(1)在A试管中，溶质是_____________________________
(填化学式)，物质的量之比为_____________________________。
(2)在B试管中，溶质是__________________(填化学式)，物质的量之比为____________。
(3)原氢氧化钠溶液中溶质的物质的量浓度为________。
解析：(1)对于A试管，V1＝100 mL，V2＝150 mL－100 mL＝50 mLNaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑可知，n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1。
(2)对于B试管，V1＝50 mL，V2＝150 mL－50 mL＝100 mL>V1，据此判断溶液中溶质是Na2CO3和 NaHCO3。根据Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑可知，n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶1。
(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。根据元素守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 ml·L－1×0.15 L＝0.03 ml，所以原氢氧化钠溶液中溶质的物质的量浓度为 eq \f(0.03 ml,0.02 L) ＝1.5 ml·L－1。
答案：(1)NaOH、Na2CO3 n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1
(2)Na2CO3、NaHCO3 n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1
(3)1.5 ml·L－1
4.将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水，配成1 L溶液，取出50 mL溶液，然后滴加一定物质的量浓度的盐酸，得到如下图所示的图像。按要求回答下列问题：
(1)写出依次发生反应的化学方程式：_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)①代表________(填化学式，下同)的变化曲线；②代表________的变化曲线；③代表______的变化曲线。
(3)盐酸的物质的量浓度为____________。
(4)加入盐酸的体积为150 mL时，放出的CO2在标准状况下的体积为________。
解析：(3)当加入150 mL盐酸时恰好完全反应生成NaCl溶液，根据元素守恒有 n(HCl)＝n(NaCl)＝2n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝2×2.5×10－3 ml＋2.5×10－3 ml＝7.5×10－3 ml，c(HCl)＝ eq \f(7.5×10－3 ml,0.15 L) ＝0.05 ml·L－1。(4)根据元素守恒有n(CO2)＝n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝(2.5＋2.5)×10－3 ml＝5×10－3 ml，在标准状况下V(CO2)＝5×10－3 ml×22.4 L·ml－1＝0.112 L。
答案：(1)Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ (2)NaHCO3 NaCl Na2CO3 (3)0.05 ml·L－1 (4)0.112 L
考点二 碱金属 焰色试验
1.碱金属元素的相似性与递变性(由Li→Cs)
2.碱金属的特殊性
(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，因此将锂保存在 eq \(□,\s\up1(14)) ____________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 eq \(□,\s\up1(15)) ________剂。
(4)试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原试剂瓶，但Na、K等需要放回原试剂瓶。
(5)锂与O2反应只生成Li2O。
3.焰色试验
(1)概念。
根据金属或它们的化合物在灼烧时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。焰色试验属于 eq \(□,\s\up1(16)) ________变化，是元素的性质。
(2)操作。
铂丝 eq \(――→,\s\up7(酒精灯),\s\d5(灼烧)) 与原来的火焰颜色相同―→蘸取待测物 eq \(――→,\s\up7(酒精灯),\s\d5(灼烧)) 观察火焰颜色 eq \(――→,\s\up7(用盐酸),\s\d5(洗净)) 洗净的铂丝 eq \(――→,\s\up7(酒精灯),\s\d5(灼烧)) 与原来的火焰颜色相同
[注意] 做钾的焰色试验时，需透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。
(3)一些金属元素的焰色。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 1 eq \(□,\s\up1(2)) 增多 eq \(□,\s\up1(3)) 增大 eq \(□,\s\up1(4)) 增大 eq \(□,\s\up1(5)) 金属
eq \(□,\s\up1(6)) ＋1 eq \(□,\s\up1(7)) 增强 eq \(□,\s\up1(8)) 较低 eq \(□,\s\up1(9)) 降低 eq \(□,\s\up1(10)) 还原 eq \(□,\s\up1(11)) 增强
eq \(□,\s\up1(12)) 剧烈 eq \(□,\s\up1(13)) 复杂 eq \(□,\s\up1(14)) 石蜡 eq \(□,\s\up1(15)) 强还原 eq \(□,\s\up1(16)) 物理 eq \(□,\s\up1(17)) 黄
eq \(□,\s\up1(18)) 紫 eq \(□,\s\up1(19)) 砖红 eq \(□,\s\up1(20)) 绿
1.下列关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是__________(填序号)。
①对应的氢氧化物中，碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯 ③与O2反应均可得到多种氧化物 ④单质的密度依次增大 ⑤单质的还原性依次增强 ⑥对应阳离子的氧化性依次增强
答案：②③④⑥
2.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与观察钾的焰色试验的操作如下。下列叙述不正确的是( )
A．每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来的火焰颜色相同，再蘸取被检验物质
B．钠的焰色试验也需要透过蓝色钴玻璃观察
C．实验时最好选择本身颜色较浅的火焰
D．没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验
解析：选B。钠的焰色试验可直接观察，B项错误。
3.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为溶剂，原因是____________________________________________________。
(2)金属钾是一种活泼金属，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K2O
B．钾与水反应，由于反应剧烈可能会发生爆炸
C．1 ml·L－1 KOH溶液的碱性比1 ml·L－1 NaOH溶液的强
(3)KH是一种野外供氢剂，其电子式为____________，与水反应放出氢气，化学方程式为_________________________________。
生成1 ml氢气时，反应中转移电子数为________。
(4)NaH在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的主要成分为Fe2O3)，脱锈过程中生成两种产物，反应的化学方程式为____________________________________________________。
答案：(1)锂可以与水反应 (2)B (3)K＋[ eq \\al(·,·) H]－ KH＋H2O===KOH＋H2↑ NA (4)3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH
1.下列说法不正确的是( )
A．(2023·新高考海南卷改编)NaCl焰色试验为黄色，与Na电子跃迁有关
B．(2023·新高考辽宁卷)用石灰水鉴别Na2CO3与NaHCO3
C．(2022·新高考北京卷)加热NaHCO3固体，产生无色气体：2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑
D．(2023·新高考湖北卷)Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
解析：选B。石灰水与Na2CO3和NaHCO3都能反应产生白色CaCO3沉淀，无法鉴别，B错误。
2.下列关于钠的化合物的说法正确的是( )
A．(2022·新高考海南卷)小苏打的主要成分是Na2CO3
B．(2022·高考全国乙卷)碳酸氢钠可用作食品膨松剂
C．(2022·高考全国乙卷)焰火中红色来源于钠盐灼烧
D．(2022·新高考湖南卷)NaHCO3溶液与少量的 Ba(OH)2溶液混合：HCO eq \\al(－,3) ＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O
解析：选B。小苏打的主要成分是NaHCO3，A错误；碳酸氢钠不稳定，受热易分解产生二氧化碳气体，气体能使面团松软，可用作食品膨松剂，B正确；钠元素灼烧显黄色，因此焰火中的红色不是来源于钠盐的灼烧，C错误；NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液混合后发生反应生成碳酸钡沉淀、碳酸钠和水，离子方程式为2HCO eq \\al(－,3) ＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO eq \\al(2－,3) ＋2H2O，D错误。
3.(2022·新高考广东卷)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A．碱转化为酸式盐：OH－＋2H＋＋CO eq \\al(2－,3) ===HCO eq \\al(－,3) ＋2H2O
B．碱转化为两种盐：2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
C．过氧化物转化为碱：2O eq \\al(2－,2) ＋2H2O===4OH－＋O2↑
D．盐转化为另一种盐：Na2SiO3＋2H＋===H2SiO3↓＋2Na＋
解析：选B。A项，碱转化为酸式盐，即向NaOH溶液中通入过量CO2生成NaHCO3，应为OH－＋CO2===HCO eq \\al(－,3) ，错误；B项，碱转化为两种盐，即向NaOH溶液中通入Cl2
生成NaCl和NaClO，正确；C项，过氧化钠溶于水的离子方程式中，过氧化钠应用化学式表示，错误；D项，硅酸钠易溶于水，离子方程式中应拆写为离子形式，错误。
4.(2022·新高考海南卷)钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是( )
A．钠元素的第一电离能大于钾元素的第一电离能
B．基态钾原子的价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
解析：选A。A.同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，故钠元素的第一电离能大于钾元素的第一电离能，A说法正确；B.基态钾原子的价层电子排布式为4s1，价层电子轨道表示式为 ，B说法不正确；C.钾和钠均能与水发生置换反应，故钾不能置换出 NaCl溶液中的钠，C说法不正确；D.钠元素与钾元素的原子序数分别为11和19，二者相差8，D说法不正确。
课时跟踪练
[基础巩固]
1.(2024·中山大学附中阶段检测)可用于治疗胃酸过多的物质是( )
A．碳酸氢钠 B．氯化钠
C．氯化钾 D．氢氧化钠
解析：选A。能用于治疗胃酸(含盐酸)过多的物质需能与盐酸反应且对人体无害。碳酸氢钠可与盐酸发生反应生成氯化钠、水和二氧化碳，可用于治疗胃酸过多；NaCl、KCl不与盐酸反应，不能用于治疗胃酸过多；氢氧化钠具有极强的腐蚀性，对人体有害，不能用于治疗胃酸过多。
2.黑火药是硫黄粉、硝石和木炭粉按一定比例混合而成(2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑)。古文献《本草经集注》记载了区分硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”。下列推断正确的是( )
A．“紫青烟”主要是指钠元素的焰色试验
B．“朴硝”在灼烧时火焰没有颜色
C．“硝石”在黑火药中起还原剂的作用
D．“朴硝”不能替代“硝石”制黑火药
解析：选D。A项，钾元素的焰色试验是紫色，“紫青烟”主要是指钾元素的焰色试验，故A错误；B项，钠元素的焰色试验为黄色，“朴硝”在灼烧时火焰为黄色，故B错误；C项，KNO3中氮元素的化合价降低，“硝石”在黑火药中起氧化剂的作用，故C错误；D项，硫酸钠没有强氧化性，“朴硝”不能替代“硝石”制黑火药，故D正确。
3.已知金属锂的化学性质与金属钠相似；金属锂的密度是0.534 g·cm－3、煤油的密度是0.80 g·cm－3。下列有关金属锂的说法不正确的是( )
A．自然界中不存在锂单质
B．在盛有煤油和水的烧杯中投入金属锂，金属锂在水和煤油界面处发生反应
C．金属锂可与氧气、氯气、盐酸发生反应
D．金属锂与金属钠的性质既有相似又有不同
解析：选B。由金属锂的化学性质与金属钠相似可知，锂是活泼金属，自然界中不存在锂单质，A正确；由金属锂、煤油及水的密度可知，煤油在上层，水在下层，金属锂会浮在煤油液面上而不会在水和煤油界面处发生反应，B错误；根据金属锂的化学性质与金属钠相似可知，金属锂能与氧气、氯气、盐酸发生反应，C正确；锂与钠均属于碱金属元素，最外层电子数相同而电子层数不同，故金属锂与钠的性质既有相似又有不同，D正确。
4.甲、乙两份等质量的NaHCO3固体，将甲充分加热后，再加入足量盐酸，乙不加热也加入足量盐酸，反应完全后，甲、乙两份中实际参加反应的盐酸的质量之比为( )
A．1∶1.5 B．1∶1
C．1∶2 D．2∶1
解析：选B。甲中加热发生反应2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑，再加入盐酸，发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，乙中加入盐酸发生反应NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，最终都生成氯化钠。令碳酸氢钠的物质的量为1 ml，根据钠元素守恒可知，n(NaHCO3)＝n(NaCl)＝1 ml，根据氯元素守恒可知，n(NaCl)＝n(HCl)＝1 ml，故反应后甲、乙中实际消耗的HCl的物质的量之比为1 ml∶1 ml＝1∶1。
5.(2024·佛山高三调研)Na2CO3和NaHCO3混合溶液具有控制酸碱平衡的作用。室温下，通过下列实验探究一定浓度的Na2CO3和NaHCO3混合溶液的性质。
实验1：向混合溶液中滴几滴酚酞，溶液显红色。
实验2：向实验1所得溶液中滴加几滴稀盐酸，溶液红色变浅。
实验3：向混合溶液中通入过量的CO2，无明显现象。
实验4：向实验3所得溶液中滴加少量Ba(OH)2溶液，产生白色沉淀。
下列有关说法正确的是( )
A．实验1中溶液显红色的主要原因是CO eq \\al(2－,3) ＋2H2O===H2CO3＋2OH－
B．实验2中溶液红色变浅的主要原因是HCO eq \\al(－,3) ＋H＋===H2O＋CO2↑
C．实验3中无明显现象说明没有发生化学反应
D．实验4中产生白色沉淀的原因是2HCO eq \\al(－,3) ＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋CO eq \\al(2－,3) ＋BaCO3↓
解析：选D。CO eq \\al(2－,3) 的水解能力比HCO eq \\al(－,3) 的强，实验1中溶液显红色的主要原因是CO eq \\al(2－,3) 的水解，CO eq \\al(2－,3) 分步水解，以第一步水解为主：CO eq \\al(2－,3) ＋H2O⇌HCO eq \\al(－,3) ＋OH－，A项错误；向实验1所得溶液中滴加几滴稀盐酸，溶液红色变浅，因碳酸钠更容易与酸反应，故主要原因是CO eq \\al(2－,3) ＋H＋===HCO eq \\al(－,3) ，B项错误；实验3中无明显现象，但发生了化学反应：CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3，C项错误；实验4中产生的白色沉淀是少量氢氧化钡与碳酸氢钠反应生成的碳酸钡，离子方程式为2HCO eq \\al(－,3) ＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋CO eq \\al(2－,3) ＋BaCO3↓，D项正确。
6.以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。下列分析不正确的是( )
A．反应①②均属于氧化还原反应
B．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
C．反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3的稳定性
D．反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给
解析：选C。A项，反应①②中，Na元素化合价均由0价升高到＋1价，属于氧化还原反应，A正确；B项，反应③对应的化学方程式为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，符合酸性氧化物的定义，故CO2是酸性氧化物，B正确；C项，反应④为 NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，说明Na2CO3的稳定性强于NaHCO3的稳定性，C错误；D项，反应⑤⑥均有O2产生，可用于潜水艇中氧气的供给，D正确。
7.钾、铷、铯在过量的氧气中燃烧均生成黄色的超氧化物(如KO2)。下列说法不正确的是( )
A．在450 ℃、15 MPa下，Na与O2反应也能得到纯净的NaO2，常温下Na2O2的稳定性比NaO2的好
B．CsO2具有强氧化性，能与H2O反应生成O2，其中H2O为还原剂
C．已知4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2，因此KO2可用作氧气源
D．KO2与水反应后的溶液呈强碱性
解析：选B。钠与氧气在加热条件下生成Na2O2，钠与氧气在450 ℃、15 MPa条件下发生反应才能得到纯净的NaO2，可见常温下Na2O2比NaO2稳定，故A正确；CsO2具有强氧化性，能与H2O反应生成O2，其中CsO2既是氧化剂又是还原剂，而H2O既不是氧化剂也不是还原剂，故B错误；由4KO2＋2CO2===2K2CO3＋3O2可知，KO2可用作氧气源，故C正确；KO2与水反应生成KOH和O2，所得溶液呈强碱性，故D正确。
8.(2024·河源校考)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)俗称固体双氧水，是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。50 ℃开始分解，具有Na2CO3和H2O2的双重性质。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如下：
(1)图中仪器a的名称是____________。
(2)步骤①的关键是控制温度，具体措施有____________、____________和____________。
(3)三颈烧瓶中发生主反应的化学方程式是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(4)步骤③中洗涤液选用无水乙醇的目的是_____________________________________________________________
________________________________________________________。
(5)过碳酸钠溶于水显碱性的原因是_____________________________________________________________
____________________________________(用离子方程式表示)。
(6)过碳酸钠产品中往往含有少量碳酸钠，可用加入氯化钡溶液的沉淀重量法测定过碳酸钠的质量分数。实验步骤：称量i→溶解→沉淀→过滤→洗涤→干燥→称量ii。
①写出“沉淀”反应的离子方程式：_____________________________________________________________
____________________________________________________。
②若“称量i”的质量为m1、“称量ii”的质量为m2，则产品中过碳酸钠的质量分数的表达式为_____________________________________________________________
_______________________________(用含m1、m2的代数式表示)。
解析：(1)由实验装置图可知，仪器a是球形冷凝管。(2)步骤①的关键是控制温度，具体措施有冷水浴冷却；该反应为放热反应，向碳酸钠溶液中缓慢滴加过氧化氢溶液，可以防止反应放出过多的热量使温度升高，导致过氧化氢分解；用磁力搅拌，使产生的热量及时散发出去。(3)三颈烧瓶中发生的主反应是过氧化氢溶液和碳酸钠溶液在控制温度条件下发生反应生成过碳酸钠，化学方程式为2Na2CO3＋ 3H2O2===2Na2CO3·3H2O2。(4)步骤③中洗涤液选用无水乙醇的目的是洗去过碳酸钠固体表面的水分，利于干燥，减少过碳酸钠溶解造成的损失。(5)过碳酸钠溶液中碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子在水溶液中分步水解(以第一步水解为主)使溶液显碱性，碳酸根离子水解的离子方程式为CO eq \\al(2－,3) ＋H2O⇌HCO eq \\al(－,3) ＋OH－。(6)①“沉淀”时发生的反应为溶液中的碳酸根离子与加入的钡离子反应生成碳酸钡沉淀，离子方程式为Ba2＋＋CO eq \\al(2－,3) ===BaCO3↓。②设过碳酸钠产品中过碳酸钠、碳酸钠的物质的量分别为a ml、b ml，由题意可得：314a＋106b＝m1，394a＋197b＝m2，解得a＝ eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m1－\f(106m2,197))),102) ，故产品中过碳酸钠的质量分数的表达式为 eq \f(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m1－\f(106m2,197))),102)×314,m1) ×100%。
答案：(1)球形冷凝管 (2)冷水浴 缓慢滴加 H2O2溶液 磁力搅拌 (3)2Na2CO3＋ 3H2O2===2Na2CO3·3H2O2 (4)洗去水分，减少过碳酸钠的溶解，利于干燥
(5)CO eq \\al(2－,3) ＋H2O⇌HCO eq \\al(－,3) ＋OH－ (6)①Ba2＋＋CO eq \\al(2－,3) ===BaCO3↓ ② eq \f(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m1－\f(106m2,197))),102)×314,m1) ×100%
[素养提升]
9.利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2
B．环节a中物质分离的基本操作是过滤
C．反应过程中CaO和NaOH是可循环使用的物质
D．高温反应炉中的物质是Ca(HCO3)2
解析：选D。由题图可知，捕捉室中氢氧化钠溶液的喷雾用于吸收二氧化碳含量高的空气中的二氧化碳，反应得到二氧化碳含量低的空气和碳酸氢钠溶液；环节a为向碳酸氢钠溶液中加入氧化钙，氧化钙与碳酸氢钠溶液反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，过滤得到碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液；高温反应炉中碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，将二氧化碳收集后储存，环节a得到的氢氧化钠溶液和反应炉中得到的氧化钙可以循环使用。
10.我国青藏高原的盐湖中蕴藏着丰富的锂资源，已探明的储量约三千万吨，碳酸锂制备高纯金属锂的一种工艺流程如下图。下列有关说法错误的是( )
A．金属锂可保存在煤油中
B．使用复合助剂有利于碳酸锂分解
C．“粉碎”是为了增大接触面积，增大反应速率
D．真空热还原发生的主要化学反应为2Al＋3Li2O eq \(=====,\s\up7(高温)) 6Li＋Al2O3
解析：选A。Li的密度小于煤油的，锂不能保存在煤油中，应该保存在液体石蜡中，A项错误；碳酸锂高温焙烧分解生成氧化锂和二氧化碳，复合助剂可以与二氧化碳发生反应，促进碳酸锂的分解，故使用复合助剂有利于碳酸锂分解，B项正确；“粉碎”可以使反应物之间接触面积更大，从而增大反应速率，C项正确；铝的还原性强，可将Li从其氧化物中置换出来，化学方程式为2Al＋3Li2O eq \(=====,\s\up7(高温)) 6Li＋Al2O3，D项正确。
11.Na2CO3和NaHCO3是厨房中常见的两种盐，可利用化学性质的差异进行鉴别。请回答下列问题：
(1)与酸反应的差异。甲组进行了如下4组实验：
其中实验________和________(填实验序号)可以鉴别Na2CO3和NaHCO3，实验现象分别是__________________________________。
(2)热稳定性差异。乙组设计如下图所示的装置进行实验(加热及夹持装置省略)。
①将分别装有Na2CO3固体和NaHCO3固体的试管同时放入甘油浴加热(甘油的沸点为290 ℃)，目的是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物，a、b试管中的实验现象分别为__________________________________________；_____________________________________________________。
③b试管中发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)与盐溶液反应的差异。丙组设计如下实验，探究Na2CO3和NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的差异。
①丙组由此得出“能用CaCl2鉴别同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液”的结论，理由是_____________________________________________________________
_____________________________________________________。
②请写出C组中60 ℃时，NaHCO3与CaCl2溶液反应的离子方程式：_____________________________________________________________
____________________________________________________。
解析：(1)向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始无明显现象，后来产生气泡，向碳酸氢钠溶液中逐滴加入盐酸，开始就产生气泡，因此实验①和②可以鉴别Na2CO3和NaHCO3。(2)②该实验用饱和碳酸钠溶液检验反应的产物，碳酸钠受热不分解，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳气体、水和碳酸钠，二氧化碳气体与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠晶体。(3)②C组中60 ℃时，NaHCO3与CaCl2溶液反应能产生气泡，根据元素守恒可知，产生的气泡是二氧化碳气体，发生反应的离子方程式为2HCO eq \\al(－,3) ＋Ca2＋ eq \(=====,\s\up7(60 ℃)) CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。
答案：(1)① ② 向碳酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始无明显现象，后来产生气泡；向碳酸氢钠溶液中逐滴加入盐酸，开始就产生气泡
(2)①提供较高温度，便于盐分解 ②a试管中开始有少量气泡，后来无现象 b试管中开始有气泡，后有晶体析出 ③CO2＋H2O＋Na2CO3===2NaHCO3↓
(3)①在浓度较小时，与CaCl2反应产生较多沉淀的是Na2CO3，产生少量沉淀的是NaHCO3 ②2HCO eq \\al(－,3) ＋Ca2＋ eq \(=====,\s\up7(60 ℃)) CaCO3↓＋CO2↑＋H2O名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
eq \(□,\s\up1(1)) ____________
eq \(□,\s\up1(2)) ____________
俗名
eq \(□,\s\up1(3)) ____________
eq \(□,\s\up1(4)) ____________
色、态
eq \(□,\s\up1(5)) ____色粉末
细小的 eq \(□,\s\up1(6)) ____色晶体
水溶性
eq \(□,\s\up1(7)) ______溶于水
易溶于水，但同温下比Na2CO3的溶解度小
应用
用于纺织、造纸、制玻璃、制皂等
用于制药、焙制糕点等
若a＝0(即图像从原点开始)
溶液中的溶质为NaHCO3
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
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
若V(Oa)溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3
项目
相似性
递变性
原子
结构
最外层均有 eq \(□,\s\up1(1)) ________个电子
电子层数逐渐 eq \(□,\s\up1(2)) ______；核电荷数逐渐 eq \(□,\s\up1(3)) ______；原子半径逐渐 eq \(□,\s\up1(4)) ______
元素性质
都具有较强的 eq \(□,\s\up1(5)) ____性，最高正价均为 eq \(□,\s\up1(6)) ____价
金属性逐渐 eq \(□,\s\up1(7)) ________
单质性质
物理性质
呈银白色(Cs略带金色光泽)，密度较小，熔、沸点 eq \(□,\s\up1(8)) ______
密度总体上呈增大趋势，熔、沸点逐渐 eq \(□,\s\up1(9)) ________
单质性质
化学性质
都具有较强的 eq \(□,\s\up1(10)) ________性
还原性逐渐 eq \(□,\s\up1(11)) ______；与O2反应越来越 eq \(□,\s\up1(12)) ______，产物越来越 eq \(□,\s\up1(13)) ______
金属元素
锂
钠
钾
铷
焰色
紫红色
eq \(□,\s\up1(17)) ____色
eq \(□,\s\up1(18)) ____色
紫色
金属元素
钙
锶
钡
铜
焰色
eq \(□,\s\up1(19)) ____色
洋红色
黄绿色
eq \(□,\s\up1(20)) ____色
实验组号
反应物
现象
物质
浓度/
(ml·
L－1)
CaCl2
浓度/
(ml·
L－1)
是否有
沉淀
(室温)
气泡情况
室温
60 ℃
水浴
A
NaHCO3
0.05
0.05
有少量
白色沉淀
无
无
B
Na2CO3
0.05
0.05
有较多
白色沉淀
无
无
C
NaHCO3
0.5
0.5
有大量
白色沉淀
无
有明显
气泡
D
Na2CO3
0.5
0.5
有大量
白色沉淀
无
无