第10讲-钠、碳酸钠及其碳酸氢钠(讲义)(原卷版)

第10讲钠、碳酸钠及其碳酸氢钠一钠的主要性质及其应用1.物理性质：ρ＝0.97g·cm－3，比水的密度小、比煤油的密度大，质软，熔点为97.81℃，沸点为882.9℃。2.化学性质 钠在化学反应中易失去最外层的一个电子，表现还原性。(1)与非金属单质的反应①O2eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常温：4Na＋O2=2Na2O,点燃：2Na＋O2\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2))②Cl2：2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCl③S：S＋2NaNa2S(2)与水的反应 2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑ 钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析：(3)与酸的反应2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑强调：Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。(4)与盐的反应①与盐溶液反应第一步：钠与水反应生成NaOH和H2；第二步：生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应。生成气体型钠与NH4Cl溶液反应生成H2和NH3生成沉淀型钠与铜盐、铁盐等溶液反应生成Cu(OH)2或Fe(OH)3复杂型钠与AlCl3稀溶液反应，如果钠量较多，则先生成Al(OH)3沉淀，后沉淀溶解 如钠与CuSO4溶液反应的化学方程式 先发生：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑； 再发生：2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4； 总反应：2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。考点综合：与乙醇反应方程式为2C2H5OH＋2Na→2C2H5ONa＋H2↑。 与乙酸反应方程式为2CH3COOH＋2Na→2C2H5COONa＋H2↑。（对钠与乙酸的反应从酸性解释快慢，与乙醇和水的反应从氧氢键键能角度去解释） ②与熔融盐反应发生置换反应 4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融))4NaCl＋Ti，Na＋KCleq\o(=,\s\up7(高温))NaCl＋K↑强调：Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强，因为K的沸点比Na低，使K成为蒸气逸出而使反应进行)3.钠的保存与用途(1)保存：少量钠保存在煤油或石蜡油中。(2)用途：制Na2O2，Na­K合金可用于原子反应堆的导热剂，制高压钠灯，冶炼某些金属。4.碱金属(包括Li、Na、K、Rb、Cs、Fr) ①与O2等非金属反应 写出Li、Na与O2点燃反应的化学方程式： 4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Li2O、2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2。 K、Pb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质。 ②与H2O的反应 碱金属单质与水均能发生反应，生成氢氧化物和H2。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O=2MOH＋H2↑，但从Li→Cs反应的剧烈程度逐渐增强。特别注意：①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而将锂保存在石蜡油中。 ②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，碱金属氢化物是强还原剂。5.焰色反应(1)概念：很多金属或它们的化合物在灼烧时火焰呈现特殊颜色的现象。(2)操作步骤铂丝eq\o(→,\s\up11(酒精灯),\s\do4(灼烧))无色待测物eq\o(→,\s\up11(酒精灯),\s\do4(灼烧))观察火焰颜色eq\o(→,\s\up11(用盐酸),\s\do4(洗涤))铂丝eq\o(→,\s\up11(酒精灯),\s\do4(灼烧))无色。(3)常见元素的焰色钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。特别强调：铂丝在使用前要用盐酸将其表面物质洗净，而不用稀H2SO4洗涤，其原因是金属氯化物在灼烧时易挥发，若用稀H2SO4洗涤铂丝，由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会对后续实验造成干扰。课堂检测011.下列说法中正确的是()A.金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火B.用试管加热碳酸氢钠固体时使试管口竖直向上C.灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+D.实验室应将钠保存在煤油中2.下列离子方程式正确的是()A.钠粒投入硫酸铜溶液中:2Na+Cu2+Cu+2Na+B.在硝酸铝溶液中滴加过量的烧碱溶液:Al3++4OH-AlO2-+2H2C.向溴化亚铁溶液中滴加过量氯水:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-D.磁性氧化铁溶于足量的稀硝酸中:Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O3.下列离子方程式或电离方程式正确的是()A.NaHSO3溶液显酸性:NaHSO3Na++H++SO3B.向Na2SiO3溶液中通入少量CO2:SiO32−+CO2+H2OH2SiO3↓+CC.将一小块钠投入稀醋酸中:2Na+2H+2Na++H2↑D.在Na2S2O3溶液中滴加稀硝酸:2H++S2O32−S↓+SO2↑+H24.中国传统文化对人类文明贡献巨大,古代文献中充分记载了古代化学研究成果。下列古代文献对KNO3的叙述不合理的是()选项目的古代文献说明A使用“凡研硝(KNO3)不以铁碾入石臼,相激火生,则祸不可测。”——《天工开物》KNO3能自燃B鉴别区分硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4):“强烧之,紫青烟起……云是真硝石也”——《本草经集注》利用焰色反应C提纯“(KNO3)所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁,后乃煎炼而成”——《本草纲目》溶解、蒸发、结晶D性质“(火药)乃焰消(KNO3)、硫黄、杉木炭所合,以为烽燧铳机诸药者”——《本草纲目》利用KNO3的氧化性6．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是() ①MgSO4溶液②NaHCO3溶液③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水⑤Ca(HCO3)2溶液⑥FeCl3溶液 ⑦NH4Cl溶液 A．①③④⑤ B．②⑤⑥⑦ C．①④⑤⑥ D．全部7．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中重要的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是()A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径 B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物 C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱 D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸8.利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉(ZnS·BaSO4)样品时，钡的焰色为（）A．黄色 B．红色 C．紫色 D．绿色9.向分别盛有100mL水、100mL盐酸、100mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05molNa，下列有关说法正确的是() A．三个烧杯中一定都会发生的离子反应：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑ B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，相比而言，Z中的反应一定最剧烈 C．Z烧杯中一定会有Cu(OH)2沉淀生成 D．三个烧杯中生成的气体的量不一定相同10.如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法中不正确的是()A.上述反应是置换反应B.上述反应说明钠比铜活泼C.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜D.加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu二氧化钠、过氧化钠名称氧化钠过氧化钠电子式氧元素化合价－2－1色、态白色固体淡黄色固体阴、阳离子个数比1∶21∶2是否为碱性氧化物是不是与水反应Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2与盐酸反应Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑特别强调：(1)氧化钠、过氧化钠都属于氧化物，氧化钠是碱性氧化物，而过氧化钠不是。(2)Na2O2具有强氧化性，但Na2O2与水、CO2反应时，水中的氢与CO2中的碳都处于最高价态，不能被氧化，故反应为Na2O2自身的氧化还原反应。1.碳酸钠和碳酸氢钠（2）碳酸钠和碳酸氢钠的重要性质（3）碳酸钠和碳酸氢钠的转化关系（4）碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法（5）Na2CO3、NaHCO3的除杂混合物(括号内为杂质)除杂方法Na2CO3(s)(NaHCO3)加热法NaHCO3(aq)(Na2CO3)通入足量CO2Na2CO3(aq)(NaHCO3)滴加适量NaOH溶液（6）Na2CO3、NaHCO3的用途(1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。(2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。三联合制碱法——侯氏制碱法(1)制备原料 食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温)),CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO2＋H2。(2)工艺流程(3)反应原理 ①产生NaHCO3的反应： NH3＋NaCl＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。 ②产生Na2CO3的反应： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。绿色思想：循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。课堂检测021.下列说法正确的是() A．Na2O2吸收CO2、H2O可产生O2，可用作呼吸面具供氧剂 B．Na2O与Na2O2与H2O反应均生成NaOH，故二者均为碱性氧化物 C．Na2O2与Na2O中阴、阳离子个数比不同 D．Na2O2与CO2反应时，CO2作还原剂被氧化2.下列判断正确的是()①足量金属Na与标准状况下11.2LO2反应时一定转移2mol电子②金属与氧气反应时都生成最高价金属氧化物③金属钠与H2O反应生成NaOH，金属铜也能与H2O反应生成Cu(OH)2④Na2O2与足量H2O反应时，每生成1molO2转移电子的数目为2NA⑤Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色⑥向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2，充分反应完后，溶液中c(Na＋)不变A．①②③ B．②③⑤C．②④⑥ D．④3.下列说法不正确的是() A．Na2O2用作呼吸面具的供氧剂 B．NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 C．乙醇可与金属钠反应放出氢气 D．钠久置在空气中最终产物为Na2CO34.侯氏制碱原理：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl，需经过制取氨气、制取NaHCO3、分离及干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置能达到实验目的的是()5.下列说法正确的是() A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色 B．Na2O2与CO2反应生成0.1molO2时转移电子0.4mol C．Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生 D．向饱和烧碱溶液中加入2gNa2O2，充分反应完后，溶液c(Na＋)保持不变6.NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是()A．1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NAB．2L0.5mol·L－1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NAC．1molNa2O2固体中含离子总数为4NAD．丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA7.NO能否与Na2O2反应？如果能反应，产物是什么？某兴趣小组对此进行探究。【查阅资料】①NO不与碱反应；②亚硝酸盐除浅黄色的AgNO2难溶于水外，其余均易溶于水；③2NaNO32NaNO2＋O2↑，NaNO2热稳定性很高。【实验探究Ⅰ】兴趣小组的同学经讨论设计了如下图所示实验：(1)仪器a的名称是________________；干燥管D的作用是________________________。(2)从分液漏斗中加稀硝酸之前，先加入少量稀硫酸让A中锌粉完全溶解，其目的是______________________________。(3)若无B装置，后果是_________________________________________。(4)实验观察到C中固体颜色变白，E中气体先变红棕色，最终又变无色。E中总反应的化学方程式是__________________________________________。【实验探究Ⅱ】该兴趣小组进一步探究C中生成的白色固体的成分。(5)提出假设：假设1.白色固体只有NaNO2；假设2.白色固体只有__________；假设3.白色固体是两种物质的混合物。(6)实验验证：①要证明假设2是否成立，实验操作、现象和结论是_______________。②为证明是假设1还是假设3成立，称取C中生成的白色固体ag置于坩埚中(坩埚质量为cg)，用酒精灯加热至质量不再改变，冷却后称得坩埚和剩余固体总质量为bg。假设3成立时，b－c的数字范围是____________。(用含a的不等式表示)8.欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数,可用以下四种方法。方法一:方法二:方法三:方法四:不使用化学试剂,使用实验室常用仪器。按要求回答下列问题:(1)方法一:加入的足量试剂A是(填写A的化学式),可将HCO3-转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、(2)方法二:在操作1用到的玻璃仪器中,除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要;

待测液中加入的指示剂为;计算得到该样品中NaHCO3的质量分数为。

(3)在方法三中,根据所用的实验装置,除了称量样品质量外,还需要测定的实验数据是。仔细分析方法三中的实验装置,若由此测得的数据来计算实验结果,则有可能偏高也有可能偏低,偏高的原因可能是,偏低的原因可能是(均用文字简述)。

(4)方法四的实验原理是(用化学方程式表示)。

提升训练1.为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是() A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体 C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热 D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤2.我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，利用CO2＋NH3＋H2O＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图： 则下列叙述错误的是() A．气体A是NH3，气体B是CO2 B．把纯碱及第Ⅲ步得到的晶体与某些固体酸性物质(如酒石酸)混合可制得发酵粉 C．纯碱可广泛地用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中 D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶3.下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．NaCl(aq)eq\o(→,\s\up7(电解))Cl2(g)eq\o(→,\s\up7(石灰水))漂白粉(s)B．NaCl(aq)eq\o(→,\s\up7(CO2（g）))NaHCO3(s)eq\o(→,\s\up7(加热))Na2CO3(s)C．NaBr(aq)eq\o(→,\s\up7(Cl2（g）))Br2(aq)eq\o(→,\s\up7(NaI（aq）))I2(aq)D．Mg(OH)2(s)eq\o(→,\s\up7(HCl（aq）))MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(电解))Mg(s)4.以CO2和Na2O2为原料，制取纯净干燥的O2，实验装置如下：下列说法不正确的是()A．装置②中试剂可以是NaOH溶液B．装置③的作用是干燥O2C．收集氧气应选择装置aD．装置②、③之间应增加盛澄清石灰水的洗气瓶5.根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是()6.在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，实验时，往100mL大试管中先加40mL煤油，取三粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。下列叙述错误的是()A．剩余的钠放回原试剂瓶B．溶液中有气泡生成，下层溶液出现白色絮状沉淀C．大试管内和长颈漏斗内的液面都下降D．钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为2Na＋FeSO4＋2H2O=Fe(OH)2＋Na2SO4＋H27.某同学利用下列装置探究Na与CO2反应的还原产物，已知PdCl2＋CO＋H2O=Pd(黑色)＋CO2＋2HCl。下列相关分析错误的是()ⅠⅡⅢⅣA．Ⅰ中发生反应可以是Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋CO2B．Ⅱ中浓硫酸的目的是干燥CO2C．实验时，Ⅲ中石英玻璃管容易受到腐蚀D．步骤Ⅳ的目的是证明还原产物是否有CO8.现有两瓶失去标签的相同物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，下列鉴别方法中不合理的是()①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3溶液②取同量的溶液于两支试管中，各滴入几滴酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3溶液③取同量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3溶液④取同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取同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⑥取同量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3溶液A．①② B．③⑥C．④⑤ D．②⑤9.有甲、乙两个完全相同的装置，分别在它们的侧管中装入1.06gNa2CO3和0.84gNaHCO3，试管中各有10mL相同浓度的盐酸(如图)，若实验时同时将两个侧管中的物质全部倒入各自的试管中，则下列叙述正确的是()甲乙A．甲装置气球的膨胀速率快B．若最终两气球的体积相同，则一定有c(HCl)≥2mol·L－1C．若最终两气球的体积不同，则一定有c(HCl)≤1mol·L－1D．最终两装置溶液中Na＋、Cl－的物质的量均相同10.向体积均为10mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙；向甲、乙两溶液中分别滴加0.1mol·L－1盐酸，此时反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述正确的是()A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5mol·L－1B．当0<V(盐酸)<10mL时，甲溶液中发生反应的离子方程式为OH－＋H＋=H2OC．乙溶液中含有的溶质是NaOH、NaHCO3D．乙溶液中滴加盐酸后产生CO2体积的最大值为112mL(标准状况)11.Na2O2是一种常见的过氧化物，具有强氧化性和漂白性，通常可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。(1)某实验小组通过下列实验探究过氧化钠与水的反应：①用化学方程式解释使酚酞试液变红的原因：___________________________，依据实验现象推测红色褪去的原因是__________________________________。②加入MnO2发生反应的化学方程式为______________________________________。(2)实验小组两名同学共同设计如下装置探究过氧化钠与二氧化硫的反应。通入SO2将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。①甲同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2，该反应的化学方程式是_____________，检验反应后B中的白色固体含有Na2SO3的方法是______________________________。②乙同学认为反应后的B中有Na2SO3，还会有Na2SO4。乙同学猜想的理由是_________________________________________________。为检验产物中Na2SO4的存在，乙同学设计如下实验方案：甲同学认为该实验方案的现象不能证明有Na2SO4生成，其理由为______________。③请补充完整实验小组测定B中反应完全后固体组成的实验方案：称取样品ag加水溶解，_______________________________，烘干，称量沉淀质量为bg，然后计算各物质的含量。12.Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。为了验证此推测结果，该同学设计并进行如下实验。实验探究步骤1：按如图所示的装置组装仪器(图中夹持仪器已省略)并检查装置的气密性，然后装入药品。步骤2：打开K1、K2，在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中，未观察到明显现象。步骤3：进行必要的实验操作，淡黄色的粉末慢慢变成白色固体，无水硫酸铜未变蓝色。(1)组装好仪器后，要检查装置的气密性。简述检查虚线框内装置气密性的方法：___________________________。(2)B装置中所盛放的试剂是________，其作用是_________________________________。(3)步骤3中的必要操作为打开K1、K2，__________(请按正确的顺序填