化学必修 第一册第一节 钠及其化合物练习

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核心要点
1.运用比较的方法学习Na2CO3和NaHCO3的性质。
2.了解纯碱的工业生产原理和方法流程。
能力构建
一、Na2CO3和NaHCO3的性质比较
现象：Na2CO3受热时澄清石灰水不浑浊；NaHCO3受热时澄清石灰水变浑浊。
二、碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
三、碳酸钠与碳酸氢钠的除杂
深化理解
1．NaHCO3固体受热易分解，但在溶液中NaHCO3受热不分解。
2．Na2CO3固体性质稳定，在空气中不与CO2反应，但在溶液中Na2CO3可以与水、CO2反应生成NaHCO3。
3．碳酸钠溶液与盐酸反应分两步，第一步：+H+===，第二步：+H+===CO2↑+H2O。
4．不能用氢氧化钙溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液，因为二者均能与氢氧化钙反应产生白色沉淀。
典型例题
例1 （2021·南宁市英华学校高一期末）下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的叙述正确的是
A．相同条件下，在水中的溶解性：碳酸钠 碳酸氢钠
B．相同条件下，热稳定性：碳酸钠 碳酸氢钠
C．相同条件下，与酸反应产生二氧化碳气体的速率：碳酸钠 碳酸氢钠
D．一定条件下，碳酸钠不能转化为碳酸氢钠，而碳酸氢钠可以转化为碳酸钠
【答案】B
【解析】A．相同温度下，较易溶，故A错误；
B．碳酸氢钠加热发生分解反应 ，而碳酸钠加热不分解，故B正确；
C．碳酸钠与酸反应先转化为碳酸氢钠，碳酸氢钠再与酸反应生成二氧化碳，故相同条件下，与酸反应的速率：碳酸钠碳酸氢钠，故C错误；
D．碳酸钠与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠在加热条件或与氢氧化钠反应可以转化为碳酸钠，故D错误；
故选B。
例2 （2021·广东高一期中）失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色溶液，某同学提出简便的鉴别方法，其中合理的是
①取等量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，先出现白色沉淀的是Na2CO3溶液
②取等量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，溶液变为红色的是Na2CO3溶液
③取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是 NaHCO3溶液
④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
⑤取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3溶液
A．①②④⑤B．②③④⑤C．②④⑤D．④⑤
【答案】D
【解析】①Na2CO3和NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应，均会产生沉淀，且几乎无先后顺序，无法区分，①不选；②Na2CO3和NaHCO3溶液均显碱性，滴加酚酞溶液，均变为红色，②不选；③NaHCO3固体热稳定性差，受热易分解，产生，但溶液不行，③不选；④向Na2CO3溶液中滴加盐酸，会先生成NaHCO3，NaHCO3再与盐酸反应产生气泡，④正确；⑤NaHCO3与BaCl2不反应，取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3溶液，⑤正确；故答案选D。
例3 “侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如图：
下列有关说法正确的是
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C．第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D．在整个流程中可循环利用的物质只有NH3
【答案】A
【分析】由题给流程图可知，向饱和食盐水中通入溶解度大的氨气时溶液呈碱性后，再通入二氧化碳气体，二氧化碳、氨气和饱和食盐水反应生成氯化铵和碳酸氢钠沉淀，过滤得到碳酸氢钠晶体和含有碳酸氢钠和氯化铵的母液；将碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，向母液中加入石灰水共热得到氯化钙、氨气和水，氨气和二氧化碳可循环使用。
【解析】A．二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故先通入氨气得碱性溶液，再向碱性溶液中通入二氧化碳，可以达到实验目的，故A正确；
B．因为碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，故第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，故B错误；
C．第Ⅳ步为碳酸氢钠晶体的受热分解，用到的主要仪器是酒精灯、坩埚、玻璃棒，故C错误；
D．碳酸氢钠受热分解产生的CO2也可循环使用，故D错误；
故选A。
学会了吗
1．（2021·镇平县第一高级中学高一月考）下列说法正确的是
①Na2O2投入到紫色石蕊试液中，溶液先变蓝，后褪色；
②质量相等的NaHCO3与Na2CO3分别与相同浓度盐酸完全反应时，产生CO2的物质的量相等；
③取agNa2CO3和NaHCO3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bg，能测定和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数；
④区别NaHCO3与Na2CO3溶液，可用Ca(OH)2溶液；
⑤NaHCO3固体可以做干粉灭火剂，金属钠起火可以用它来灭火；
⑥NaHCO3粉末中混有Na2CO3，可配制成溶液通入过量的CO2，再低温结晶提纯得到。
A．①⑥B．②⑤C．②④D．③④
【答案】A
【解析】①Na2O2与水反应产生NaOH使溶液显碱性，所以溶液先变为蓝色，又由于过氧化钠具有强的氧化性而具有漂白性，所以又由蓝色然后变为无色，①正确；
②根据C元素守恒，质量相等的NaHCO3与Na2CO3中含有的C元素质量不相等，所以二者分别与相同浓度盐酸完全反应时，产生CO2的物质的量不相等，②错误
③碱石灰既能吸收CO2，也能吸收水分，因此不能根据碱石灰增重质量测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数，③错误；
④Ca(OH)2与NaHCO3与Na2CO3溶液都能反应产生CaCO3白色沉淀，故不能用Ca(OH)2溶液鉴别二者，④错误；
⑤NaHCO3固体受热分解产生CO2，可用于灭火，金属钠起火时产生的Na2O2与CO2及H2O发生反应产生氧气，因此不能用干粉灭火剂灭火，⑤错误；
⑥由于Na2CO3在溶液中会与CO2、H2O发生反应，产生NaHCO3，所以NaHCO3粉末中混有Na2CO3，可配制成溶液通入过量的CO2，反应产生NaHCO3，然后再低温结晶得到提纯得到，⑥正确；
综上所述可知正确说法是①⑥；
故答案选A。
2．加热10.0g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物至质量不再变化，剩余固体的质量为8.45g求混合物中碳酸钠的质量分数（ ）
A．58%B．42%C．36%D．64%
【答案】A
【解析】加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物时，碳酸钠不分解，碳酸氢钠不稳定，加热时分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，发生反应为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，则固体质量减少的原因是由于碳酸氢钠分解的缘故，设混合物中碳酸氢钠的质量为m，利用差量法计算，则
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O △m
2×84 106 62
m 10.0g-8.45g=1.55g
m=4.2g
所以混合物中碳酸钠的质量为10.0g-4.2g=5.8g ，
混合物中碳酸钠的质量分数为。
故选A。
3．雯雯在自学碳酸钠性质时，查到了以下资料：
①CO2+ Na2CO3+H2O===2NaHCO3，CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
②碳酸钠、碳酸氢钠在不同温度下的溶解度如表：
【进行实验1】验证CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀
①配制碳酸钠溶液：取100 g 20 ℃的水，加入35 g碳酸钠固体，搅拌后，静置，取上层清液。
②利用装置一进行实验，连续5分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2。
【发现问题】实验中，始终没有看到沉淀现象，原因是什么呢？雯雯进行了以下实验探究。
【进行实验2】
(1)在0 ℃~30 ℃，Na2CO3和NaHCO3的溶解度受温度变化影响较大的是 。
(2)大理石与稀盐酸反应的化学方程式为 。
(3)装置二中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 。
【进行实验3】
(4)雯雯在最初的实验中没有看到沉淀现象的原因是 。
(5)CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀的原因是 。
(6)请你依据题中信息，写出一种能够区分碳酸钠和碳酸氢钠固体的实验方案 。
【答案】(1) Na2CO3 (2)CaCO3 +2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ (3)排除HCl的干扰
(4)配制的碳酸钠溶液没有达到饱和
(5)碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠，水减少，生成的碳酸氢钠的质量大于反应的碳酸钠
(6)方法一：取其中一种固体12 g，加入100 g热开水，充分溶解后，降温至20 ℃。若有固体析出，为碳酸氢钠；否则为碳酸钠
方法二：取其中一种固体12 g，加入100 g 20 ℃的水，充分溶解后，若有白色固体剩余，为碳酸氢钠；否则为碳酸钠
【解析】(1)在0℃～30℃，Na2CO3和NaHCO3的溶解度受温度变化影响较大的是Na2CO3。(2)大理石与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3 + 2HCl===CaCl2 + H2O + CO2↑。(3)生成的CO2中混有氯化氢气体，因此装置二中饱和碳酸氢钠溶液的作用是吸收氯化氢气体，从而排除氯化氢气体对实验的干扰。(4)雯雯在最初的实验中没有看到沉淀现象的原因是配制的碳酸钠溶液没有达到饱和。(5)由于碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠，随着反应的进行，水的质量减小，生成的碳酸氢钠的质量大于反应的碳酸钠，所以CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀碳酸氢钠。(6)根据表中物质的溶解度数据可知区分碳酸钠和碳酸氢钠固体的实验方案有两种：方法一：取其中一种固体12 g，加入100 g热开水，充分溶解后，降温至20 ℃。若有固体析出，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠；方法二：取其中一种固体12 g，加入100 g 20 ℃的水，充分溶解后，若有白色固体剩余，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠。名称
碳酸钠(纯碱或苏打)
碳酸氢钠(小苏打)
物理性质
白色粉末，易溶于水
细小白色晶体，能溶于水，溶解度比Na2CO3小
与酸反应
能反应，有气体产生
剧烈反应，有气体产生
与碱反应
能与Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液反应
与碱溶液都能反应
热稳定性
稳定、受热不易分解
受热易分解
可相互转化
Na2CO3NaHCO3
依据
原理
结论
热稳定性
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；
Na2CO3受热不分解
加热有气体产生的是NaHCO3，无变化的是Na2CO3
与CaCl2、BaCl2的反应
+Ca2+===CaCO3↓，+Ba2+===
BaCO3↓；与Ca2+、Ba2+不反应
有沉淀生成的是Na2CO3，无变化的是NaHCO3
与盐酸反应的剧烈程度
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑；
NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
生成气体剧烈的是NaHCO3，相对不剧烈的是Na2CO3
盐酸逐滴加入时的现象
+H+===；
+H+===CO2↑+H2O
逐滴加入盐酸立即产生气体的是NaHCO3，开始不产生气体，滴加一会才产生气体的是Na2CO3
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
0 ℃
10 ℃
20 ℃
30 ℃
Na2CO3
7.1
12.2
21.8
39.7
NaHCO3
6.9
8.1
9.6
11.1
实验操作
实验现象
①取100 g 20 ℃的水，加入35 g碳酸钠固体，搅拌后，静置，取上层清液
②利用装置二进行实验，连续5分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2
没有出现白色沉淀
实验操作
实验现象
①取100 g热开水，加入35 g碳酸钠固体，完全溶解，再降温至20℃，取上层清液
②利用装置一和装置二分别进行实验，连续3分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2
装置一和装置二中的碳酸钠溶液中均出现白色沉淀