2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练11 碳酸钠与碳酸氢钠的工业制备碱金属（含解析）

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2.下列关于Na2CO3和NaHCO3的叙述正确的是( )
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.在水中的溶解性:Na2CO3NaHCO3
D.向各装有等质量Na2CO3和NaHCO3固体的两支试管中分别滴入几滴水,温度均升高
3.实验小组向Na2CO3溶液中滴加2滴10%的盐酸,没有气泡产生,继续滴加足量盐酸,产生大量气泡。查阅资料:反应过程中,CO32-分步结合H+,CO32-+H+HCO3-,HCO3-+H+H2O+CO2↑。下列推断不正确的是( )
A.向NaHCO3溶液中滴加少量盐酸,产生气泡
B.向Na2CO3溶液中滴加NaHCO3溶液,产生气泡
C.向足量稀盐酸中滴加Na2CO3溶液,产生气泡
D.向NaHCO3中滴加NaOH溶液,反应为HCO3-+OH-CO32-+H2O
4.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双颈烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-
层次2综合性
5.根据下列实验操作及现象所得推理或结论正确的一组是( )
6.(2026·广东高三联考)下列实验室模拟侯氏制碱法的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
7.(2025·河南项城五校联考)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②和③装置质量的变化,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①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大
D.实验过程中一直通入空气,停止加热后再停止通入空气
层次3创新性
8.过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)有Na2CO3和H2O2的双重性质,可用作漂白剂和氧化剂,能有效杀灭禽流感病毒。合理组合下列装置能用于测定过碳酸钠中碳酸钠的含量,下列说法不正确的是( )
A.连接顺序为装置Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ
B.装置b和e中盛放的试剂相同
C.装置d的作用是防止空气中的H2O和CO2进入c中
D.若b中盛放的是澄清石灰水,只用装置Ⅰ即可验证过碳酸钠与硫酸反应是否生成CO2(不考虑空气中CO2的影响)
9.(10分)(2025·广东汕头模拟)钠及其化合物在自然界广泛存在,并有重要用途。
(1)把一定量过氧化钠和未知量碳酸氢钠混合物放置在密闭体系中,充分加热后排出气体,固体残留物中一定含有的物质是 (填化学式)。
(2)熔融态的过氧化钠是非常好的氧化剂,可用于工业上氧化FeSO4制高铁酸钠(Na2FeO4)(称为干法制备),干法制备中每1 ml FeSO4参加反应转移4 ml电子,产物中还有氧气生成。写出干法制取高铁酸钠的化学方程式: 。
(3)将燃烧的钠迅速伸入盛满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上黏附着白色物质。实验小组对该白色物质进行如下探究。
【提出假设】假设1:白色物质是Na2O;
假设2:白色物质是Na2CO3;
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
实验探究:
【思考与交流】
①通过实验,上述三个假设中, 成立。钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为 。
②有同学认为白色物质可能是氢氧化钠,你是否同意他的观点,简述理由: 。
(4)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要过程如图所示(部分物质已略去)。
①请写出生成NaHCO3的化学方程式: 。
②关于上述过程,下列说法正确的是 (填字母)。
A.CO2可循环使用
B.副产物NH4Cl可作肥料
C.反应过程中应先通入极易溶于水的NH3,使溶液显碱性,再通入CO2气体
参考答案
1.B 解析:氢氧化钙与碳酸钠、碳酸氢钠均能反应生成碳酸钙沉淀,A错误;Na2O2可作潜水艇的供氧剂是因为Na2O2能与CO2、H2O反应生成O2,B正确;金属钠在空气中很容易与水、氧气反应而变质,C错误;小苏打常用作发酵粉的原因是碳酸氢钠受热易分解产生二氧化碳,从而使糕点蓬松,D错误。
2.A 解析:碳酸氢钠受热容易分解,则热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,A正确;在水中的溶解性:NaHCO3Na2CO3,C错误;碳酸氢钠溶于水时是吸热的,试管温度会降低,D错误。
3.B 解析:根据HCO3-+H+CO2↑+H2O可知,向NaHCO3溶液中滴加少量盐酸,产生气泡,A正确;向Na2CO3溶液中滴加NaHCO3溶液不会产生气泡,B错误;向足量稀盐酸中滴加Na2CO3溶液,可发生两步反应,生成气体,C正确;向NaHCO3溶液中滴加NaOH溶液,反应的实质是其中的HCO3-与OH-反应,D正确。
4.C 解析:本题利用Li和液氨的反应Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-制备[e(NH3)n]-;分析题图实验装置可知该实验分为两个阶段,第一个阶段为NH3的制备、收集和干燥,第二个阶段为锂与NH3在冷却体系中反应生成Li+和[e(NH3)n]-。
碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水,同时释放大量的热,且吸水过程中CaO与水反应生成OH-、NaOH溶于水电离产生OH-,上述变化均会使平衡NH4++OH-NH3·H2ONH3↑+H2O右移,有利于NH3逸出,A项正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,不利于Li失电子,所以必须打磨出新鲜表面,B项正确;第一个干燥管的目的是干燥氨,P2O5为酸性干燥剂,能与氨反应,所以第一个干燥管不能选用P2O5,而装置末端的干燥管的作用为吸收过量的氨,同时防止空气中的水进入装置引起副反应,可选用P2O5,C项错误;双颈烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-,D项正确。
5.A 解析:过氧化钠与水反应生成氧气,且该反应放热,则脱脂棉燃烧,A正确;向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸,先发生反应Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,开始无明显现象,一段时间后产生大量气泡:NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,B错误;等浓度时碳酸钠的水解程度大,溶液碱性强,则红色较深,C错误;用铂丝蘸取某溶液在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰颜色为紫色,可确定含有K+,不能确定是否有Na+,D错误。
6.B 解析:制备CO2时,稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石表面,阻止反应继续进行,无法持续产生CO2,应使用稀盐酸,A错误;制备NaHCO3的原理是向饱和氨盐水中通入二氧化碳,反应生成溶解度较小的碳酸氢钠晶体,通过雾化装置可增大氨盐水与二氧化碳的接触面积,提高吸收效率,B正确;分离NaHCO3晶体应采用过滤操作,需使用普通漏斗和滤纸,而分液漏斗用于分离互不相溶的液体,无法分离固体沉淀,C错误;制备Na2CO3需加热使NaHCO3固体分解,应在坩埚中进行,D错误。
7.C 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正确;实验前必须将装置中的水蒸气和CO2全部排出,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处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止,B正确;若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则会增加水的质量,使测得Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高,NaCl的含量偏小,C错误;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正确。
8.B 解析:稀硫酸与过碳酸钠反应生成CO2,由于空气中含有CO2,所以需要除去空气中的CO2,又因为还需要防止空气中的水蒸气进入c,故连接顺序是装置Ⅲ→Ⅰ→Ⅱ,A正确;装置b和e中盛放的试剂分别是浓硫酸和氢氧化钠溶液,B错误;装置d的作用是防止空气中的H2O和CO2进入c中,C正确;氢氧化钙与CO2反应生成碳酸钙沉淀,因此若b中盛放的是澄清石灰水,只用装置Ⅰ即可验证过碳酸钠与硫酸反应是否生成CO2,D正确。
9.答案:(1)Na2CO3 (2)FeSO4+4Na2O2(熔融)Na2FeO4+2Na2O+Na2SO4+O2↑ (3)①假设2 4Na+3CO22Na2CO3+C ②不同意,因为反应体系中无氢元素 (4)①NaCl+NH3+CO2+H2ONH4Cl+NaHCO3↓ ②ABC
解析:(1)NaHCO3不稳定,受热易分解,反应产生的CO2、H2O能够与Na2O2发生反应2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑;若CO2有剩余,可继续与生成的NaOH发生反应CO2+2NaOHNa2CO3+H2O。因此,把一定量Na2O2和未知量NaHCO3混合物加热,反应后的固体残留物中一定含有的物质是Na2CO3,可能含有的物质是NaOH。
(2)Na2O2具有强氧化性,能够与FeSO4在熔融状态下发生反应产生Na2FeO4,根据得失电子守恒、元素守恒可知反应的化学方程式为FeSO4+4Na2O2(熔融)Na2FeO4+2Na2O+Na2SO4+O2↑。
(3)①取少量白色物质置于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液,出现白色沉淀,说明含有碳酸钠;静置片刻,取上层清液置于试管中,滴加无色酚酞溶液,无明显现象,说明不含氧化钠;钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和碳,化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C。②在反应过程中,是金属钠在二氧化碳气体中的燃烧反应,反应过程中无氢元素的存在,因此依据元素守恒可知不可能生成氢氧化钠。
(4)②步骤②碳酸氢钠受热分解产生的二氧化碳循环到步骤①生成碳酸氢钠固体,故A正确;副产物氯化铵可用作铵态化肥,B正确;先通入NH3使溶液显碱性,可提升二氧化碳的溶解度,C正确。选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
可以使用澄清石灰水鉴别Na2CO3和
NaHCO3
Na2CO3可与澄清石灰水反应产生沉淀,而NaHCO3不能
Ⅰ对;Ⅱ对;有关系
B
Na2O2可作潜水艇的供氧剂
Na2O2能与CO2、H2O反应生成O2
Ⅰ对;Ⅱ对;有关系
C
金属钠在空气中很容易变质
金属钠具有强还原性
Ⅰ错;Ⅱ对;有关系
D
小苏打常用作发酵粉
NaHCO3可与盐酸反应
Ⅰ对;Ⅱ错;有关系
选项
实验操作及现象
推理或结论
A
取少量Na2O2粉末放在脱脂棉上,再将1滴水滴到Na2O2上,脱脂棉燃烧
Na2O2与水的反应是放热反应
B
向碳酸钠溶液中逐滴滴加盐酸
马上产生大量气泡
C
向等体积、等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别滴加3滴酚酞溶液
NaHCO3溶液红色较深
D
用洁净的铂丝蘸取某溶液样品,在酒精灯外焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰为紫色
溶液中含有K+,不含Na+
A.制备CO2
B.制备NaHCO3
C.分离NaHCO3
D.制备Na2CO3
①取少量白色物质置于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液
出现白色沉淀
②静置片刻,取上层清液置于试管中,滴加无色酚酞溶液
无明显现象