(
微考点1
2
Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的性质与实验探究
)
(
易混易
错
聚焦
)
一、聚焦Na2CO3和NaHCO3的鉴别
1.根据热稳定性不同
(
固体
△
Na
2
CO
3
无明显现象
NaHC
O3
放出无色的,使澄清石灰水变浑浊的气体
)
2.根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
(1)
(
固体或溶液
+
盐酸
反
应
速率
滴
加
盐酸
滴加盐酸立即
产
生气泡的是
Na
HC
O3
产生气泡
快的是
NaHC
O3
产生气泡
快的是
Na
2
CO
3
滴加盐酸开始不产生气泡的是
Na
2
CO
3
)
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
3.根据阴离子不同用盐溶液鉴别
(
B
aCl
2
溶
液
溶液
不产生白色沉淀的是
NaH
C
O3
产生
白色
沉淀的是
Na
2
C
O
3
)
4.根据溶液的酸碱性鉴别
(
测相同
浓度溶液的
pH
溶液
pH
小
的是
NaHC
O3
pH
大的
是
Na
2
CO
3
)
二、聚焦CO2与NaOH溶液反应的计算
Ⅰ、思维模型
向氢氧化钠溶液中通入CO2,
1.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:2NaOH+CO2 ===Na2CO3+H2O ;
2.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:NaOH+CO2 ===NaHCO3;
(
<
)
3.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
NaOH过量,所得产物为NaOH 和Na2CO3的混合物;
(
>
<
)
4.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
CO2过量,所生成的产物仍为NaHCO3;
(
>
>
<
)
5.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
所得产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物。
Ⅱ、反应历程如下图:
(
Na
2
C
O
3
C
O
2
NaH
C
O
3
Na
OH
)
三、聚焦Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1.盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(1)现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。
(2)反应:无明显现象时反应的离子方程式:CO+H+===HCO,无色气体放出时反应的离子方程式:HCO+H+===CO2↑+H2O。
2.Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
(1)现象:有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O。
3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图象略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图象略)。
四、聚焦Na2CO3、NaHCO3的除杂
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) 通入足量的CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量的NaOH溶液
五、聚焦Na2CO3的制备
1.Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理:
把二氧化碳和氨气通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出;过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式:
a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;
b.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(
易
错
典例
分析
)
(
易错典例
1
)
关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是( )
A.向两者的溶液中加入BaCl2均生成白色沉淀
B.向两者的溶液中逐滴加入稀盐酸,反应现象完全相同
C.Na2CO3和NaHCO3两物质之间可以相互转化
D.向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体,观察不到任何实验现象
【答案】C
【解析】A项,NaHCO3与BaCl2不反应;B项,Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸开始无气体,NaHCO3溶液中滴加盐酸,开始就产生气体;D项,向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体,反应生成的NaHCO3会以沉淀的形式析出。原因有三:①生成的NaHCO3相对于Na2CO3来说溶解度更小;②反应后生成的NaHCO3质量大于Na2CO3的质量(溶质质量增加);③反应中要消耗一部分水(溶剂减少)。综合以上三点,向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体的化学方程式是Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,因此可观察到有晶体析出。
(
易错典例
2
)
为确认碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠,下列实验操作及判断正确的是( )
A.加热,观察是否放出气体
B.滴加盐酸,观察是否放出气体
C.溶于水中,滴加澄清石灰水,观察是否有白色沉淀生成
D.溶于水中,滴加少量氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀生成
【答案】D
【解析】A错,无论是否含有碳酸钠,加热时,碳酸氢钠分解都产生气体,不能确定是否含有碳酸钠;B错,碳酸钠和碳酸氢钠加入盐酸都有气体生成,不能确定是否含有碳酸钠;C错,碳酸钠和碳酸氢钠溶于水中,滴加澄清石灰水,都产生碳酸钙沉淀,不能确定是否含有碳酸钠;D对,滴加少量氯化钡溶液,只有碳酸钠产生沉淀,如能观察到白色沉淀生成,说明含有碳酸钠。
(
举一反
三
1
j
Y
F
s
)
向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①② B.①③
C.②④ D.②③
【答案】A
【解析】Ⅲ图对应溶液中的溶质为Na2CO3,Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH,且物质的量之比为1∶1。
(
举一反
三
2
j
Y
F
s
)
在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液,希望班里同学提出简便的鉴别方法,该班同学踊跃提出看法,其中不合理的是 ( )
①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3
②取等量的溶液于两支试管中,各滴入酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3
③取等量的溶液于两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3
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
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
⑥取等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
A.①② B.③⑥
C.④⑤ D.②⑤
【答案】B
【解析】③中因为NaHCO3溶液受热时NaHCO3不分解,只有NaHCO3固体受热才分解;⑥中分别向两支试管中滴Ba(OH)2溶液,都能出现白色沉淀,化学方程式为Na2CO3+Ba(OH)2===2NaOH+BaCO3↓,2NaHCO3+Ba(OH)2===Na2CO3+BaCO3↓+2H2O。
(
举一反
三
3
j
Y
F
s
)
列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )
A.取a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体
C.取a克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b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体
【答案】C
【解析】 在Na2CO3、NaHCO3中加热分解的只有NaHCO3,故A项正确,不符合题意;反应后加热、蒸干、灼烧得到的固体产物是NaCl,Na2CO3、NaHCO3转化为NaCl时固体质量变化不同,由钠元素守恒和质量关系列方程式计算,故B项正确,不符合题意;C项中碱石灰可以同时吸收CO2和水蒸气,无法计算,故C项错误,符合题意;Na2CO3、NaHCO3转化为BaCO3时的固体质量变化不同,可利用质量关系计算,故D项正确,不符合题意。
(
易混易错剖析
)
1.盛放Na2CO3溶液等碱性溶液的试剂瓶为什么不用磨口玻璃塞?
【细剖精析】
Na2CO3溶液因水解呈碱性,以Na2CO3溶液为代表的碱性溶液中的OH-可与磨口玻璃塞中裸露的SiO2反应,生成Na2SiO3,使瓶塞和瓶体粘连在一起不易打开。
2.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到什么现象?为什么?
【细剖精析】
溶液中将析出白色晶体(沉淀)。原因是:发生Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,②生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即106 g Na2CO3生成168 g NaHCO3),即溶质增加,③反应消耗了水,即溶剂减少,因此出现沉淀,主要原因是①。
3.仅用试管和胶头滴管,你能鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸吗?若能,简述原理。
【细剖精析】
能,利用滴加顺序不同,现象不同可区别Na2CO3溶液和稀盐酸
4.请设计实验方案,用50 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液和足量的CO2气体,制取50 mL 1 mol·L-1的Na2CO3溶液。
【细剖精析】
将50 mL NaOH溶液,等分成两份,一份通入过量的CO2,然后加热煮沸、冷却后与另一份混合,即可。反应方程式可表示为
第一步:NaOH+CO2===NaHCO3
第二步:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
(
核
心知识梳理
)
一、碳酸钠和碳酸氢钠的比较
名称 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 纯碱或苏打 小苏打
物理 性质 色态 白色晶体 细小白色晶体
水溶性 易溶于水,溶液呈碱性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度小),溶液呈碱性
稳定性 稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 不稳定,受热易分解
化学 性质 与H+反应 CO+2H+===CO2↑+H2O HCO+H+===CO2↑+H2O
与碱反应Ca(OH)2 与OH-不反应,但 Ca2++CO===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO=== CaCO3↓+H2O(碱过量) Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+CO+2H2O(碱不足)
与盐反应 CaCl2 Ca2++CO===CaCO3↓ 不反应
硫酸铝 2Al3++3CO+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑ 3HCO+Al3+=== Al(OH)3↓+3CO2↑
主要用途 玻璃、造纸、制皂、洗涤 发酵、医药、灭火器
相互转化 (
①
CO
2
+
H
2
O
,
②
少量盐酸
①
固
(
加热
)
,
②
液(
Na
O
H
)
Na
2
CO
3
NaHCO
3
)
二、测定碳酸钠质量分数的常用方法
1.气体法
(1)测定原理:Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作:向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
2.沉淀法
(1)测定原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作:先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
(
易错
通关
对点
练
)
1.下列有关NaHCO3的说法中,正确的是
A.能与酸反应放出CO2 B.相同温度下溶解度比Na2CO3大
C.热稳定性比Na2CO3好 D.俗名是苏打
【答案】A
【解析】A.根据强酸制备弱酸,碳酸氢钠与酸性强于碳酸的酸反应生成二氧化碳,A正确;
B.碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,B错误;
C.碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠,故热稳定性碳酸钠更强,C错误;
D.碳酸氢钠生成小苏打,碳酸钠俗称苏打,D错误;
故选A。
2.Na2CO3的水溶液呈碱性,下列说法错误的是
A.碳酸钠在水中会电离出OH-
B.往碳酸钠溶液中加稀硫酸后溶液的pH降低
C.碳酸钠溶液中存在OH-
D.往碳酸钠溶液中滴加紫色石蕊试液后溶液显蓝色
【答案】A
【解析】A.碳酸钠溶于水不能电离出OH-,A错误;
B.往碳酸钠溶液中加稀硫酸二者会发生反应生成硫酸钠、二氧化碳和水,溶液变为中性,硫酸过量溶液变为酸性,所以后溶液的pH降低,B正确;
C.Na2CO3的水溶液呈碱性,溶液中存在OH-,C正确;
D.Na2CO3的水溶液呈碱性,可以使紫色石蕊试液后溶液显蓝色,D正确;
故选:A。
3.下列物质对应的化学式正确的是
A.生石灰的主要成分: B.纯碱:
C.小苏打: D.烧碱:
【答案】D
【解析】A.生石灰为氧化钙俗称,主要成分为CaO,A错误;
B.纯碱为碳酸钠俗称,化学式为,B错误;
C.小苏打为碳酸氢钠,NaHCO3,C错误;
D.烧碱为氢氧化钠俗称,化学式为NaOH,D正确;
故选D。
4.下列检验或鉴别的说法中,不正确的是
A.用相互滴加的方法可以鉴别盐酸和Na2CO3溶液
B.某气体可使淀粉—KI溶液变蓝,该气体一定是Cl2
C.某溶液的焰色试验呈黄色,该溶液中可能含有钾元素
D.某溶液滴入KSCN溶液不变红,再滴入氯水后溶液变红,则原溶液中一定含有Fe2+
【答案】B
【解析】A.盐酸少量时与碳酸钠反应无现象,盐酸过量时与碳酸钠反应生成气体,反应与量有关,则用相互滴加的方法可以鉴别盐酸和Na2CO3溶液,故A正确;
B.氯气、溴蒸气、二氧化氮等均可氧化KI溶液生成碘,淀粉遇碘单质变蓝,由操作和现象可知,该气体不一定是Cl2,故B不正确;
C.观察K的焰色需透过蓝色的钴玻璃,则某溶液的焰色试验呈黄色,该溶液中一定含钠元素、可能含有钾元素,故C正确;
D.某溶液滴入KSCN溶液不变红,可知不含铁离子,再滴入氯水后溶液变红,可知亚铁离子被氧化为铁离子,则原溶液中一定含有Fe2+,故D正确;
故选B选项。
5.某混合物由NaOH和组成,称取1.86g,加水配成溶液,向溶液中滴加0.1稀盐酸,加入稀盐酸的体积和生成气体的体积的关系如图所示。则混合物中NaOH和的物质的量之比为
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶32
【答案】B
【解析】OA段发生反应:NaOH+HCl=NaCl+H2O、HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl,AB段生成二氧化碳,发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,AB段消耗盐酸体积为400mL-300mL=100mL,HCl物质的量为0.1L×0.1mol/L=0.01mol,由方程式可知生成CO2为0.01mol,根据碳原子守恒守恒n(Na2CO3)=n(CO2)=0.01mol,B点时二氧化碳体积最大,溶液中溶质为NaCl,整个过程消耗盐酸400mL,根据氯离子守恒n(NaCl)=n(HCl)=0.4L×0.1mol/L=0.04mol,根据钠离子守恒n(NaOH)=n(NaCl)-2n(Na2CO3)=0.04mol-0.01mol×2=0.02mol,故混合物中NaOH和Na2CO3的物质的量之比为0.02mol:0.01mol=2:1,答案选B。
6.将0.4g NaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1的稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2物质的量的关系的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】0.4g NaOH的物质的量是0.1mol,1.06g Na2CO3的物质的量是0.1mol,将0.4g NaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1的稀盐酸,依次发生反应①、②、③,反应①②③各消耗0.1molHCl,反应①②没有二氧化碳生成、反应③有二氧化碳气体生成,故选C。
7.“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,主要反应原理是:NaCl+H2O+NH3 + CO2 = NaHCO3↓+NH4Cl。下列有关模拟“侯氏制碱法”的装置不能达到实验目的的是
A.制取氨气 B.制取CO2
C.制取NaHCO3 D.制取Na2CO3
【答案】C
【解析】A.加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气,属于固固加热型制取气体,A装置能达到实验目的,故不选C;
B.碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳、水,属于固体和液体不加热制取气体,B装置能达到实验目的,故不选B;
C.向溶有氨气的饱和食盐水中通入二氧化碳气体制取NaHCO3,装置C不能达到实验目的,故选C;
D.加热灼烧碳酸氢钠分解为碳酸钠、二氧化碳、水,D装置能达到实验目的,故不选D;
选C。
8.下列有关说法正确的是
A.为了除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可以采用直接加热的方法
B.Na2O2中阴阳离子个数比为1:1
C.常温时,Na2CO3在水中的溶解度大于NaHCO3
D.热稳定性:NaHCO3大于Na2CO3
【答案】C
【解析】A.除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3,可以采用直接加热的方法,但除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,应加入适量氢氧化钠溶液,A错误;
B.Na2O2中的阳离子为钠离子,阴离子为过氧根离子,阴阳离子个数比为1:2,B错误;
C.向饱和碳酸钠溶液中通过量的二氧化碳,可生成碳酸氢钠沉淀,说明Na2CO3在水中的溶解度大于NaHCO3,C正确;
D.碳酸氢钠受热易分解,碳酸钠受热不分解,热稳定性:NaHCO3小于Na2CO3,D错误;
答案选C。
9.下列物质中既能与稀盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是
①(NH4)2CO3 ②NaHSO4 ③NaHCO3 ④Na2CO3
A.①④ B.①③ C.②③ D.都可以
【答案】B
【解析】①(NH4)2CO3能与稀盐酸反应,又与NaOH溶液反应,①符合题意;
②NaHSO4能与NaOH溶液反应,与稀盐酸不反应,②不符合题意;
③NaHCO3为弱酸的酸式盐,与稀盐酸和NaOH溶液都能发生反应,③符合题意;
④Na2CO3能与稀盐酸反应,与NaOH溶液不反应,④不符合题意;
综上所述,符合题意的为①③,故选B。
10.下列反应的离子方程式中正确的是
A.向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水;2HCO+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO+2H2O
B.氯气用于自来水的杀菌、消毒:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
C.向Fe(OH)3中加入氢碘酸:2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O
D.小苏打用于治疗胃酸过多:CO+2H+=H2O+CO2↑
【答案】C
【解析】A.向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水,发生反应生成碳酸钙沉淀、水和氢氧化钠,其离子方程式为+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O,故A错误;
B.氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能够杀菌消毒,由于次氯酸属于弱酸,在离子方程式中应保留分子式,不能拆开,则氯气与水反应的离子方程式为Cl2+H2O=H++Cl-+HClO,故B错误;
C.Fe(OH)3溶于氢碘酸,且Fe3+与I-发生氧化还原反应生成亚铁离子、碘和水,其离子方程式为2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O,故C正确;
D.小苏打为NaHCO3,且碳酸氢根离子为弱酸的酸式根离子,在离子方程式中不能拆开,所以小苏打用于治疗胃酸过多的离子方程式为+H+=CO2↑+H2O,故D错误;
答案为C。
11.下列离子方程式书写正确的是
A.氯气与水反应:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
B.向Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸:Fe2++4H++NO=Fe3++NO↑+2H2O
C.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液:Al3++3OH-=Al(OH)3↓
D.小苏打溶液与过量澄清石灰水混合:Ca2++OH-+HCO=CaCO3↓+H2O
【答案】D
【解析】A.氯气与水反应生成的次氯酸为弱酸,应保留化学式,故正确离子方程式为:,故A错误;
B.向Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸,二价铁离子有还原性,酸性条件下硝酸根有强氧化性,Fe2+被氧化为Fe3+,同时生成NO气体,故正确离子方程式为:,故B错误;
C.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水,故正确离子方程式为:,故C错误;
D.小苏打溶液是碳酸氢钠溶液,澄清石灰水是氢氧化钙溶液,则小苏打溶液与过量澄清石灰水混合的离子方程式为:,故D正确;
故选D选项。
12.下列各项操作中,会出现“先沉淀后溶解”的现象的是
A.向BaCl2中通入过量的SO3 B.向Ca(ClO)2溶液中通入过量的CO2
C.向AlCl3溶液中滴加过量的稀氨水 D.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2
【答案】B
【解析】A.SO3+H2O=H2SO4,H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl,硫酸钡不溶水和稀酸,只有沉淀产生,沉淀不溶解,故A不符合题意;
B.发生的反应是Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,继续通入CO2,CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,先有沉淀,后沉淀溶解,故B符合题意;
C.向氯化铝中加入氨水,产生氢氧化铝沉淀,氢氧化铝不溶于氨水,只有沉淀产生,沉淀不溶解,故C不符合题意;
D.碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2,发生Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3↓,有沉淀产生,但沉淀不溶解,故D不符合题意;
答案为B。
13.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,则该样品的纯度(质量分数)是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意知(w1-w2)g应为NaHCO3分解生成的CO2和H2O的质量,设样品中NaHCO3质量为x g,由此可得到如下关系:2NaHCO3~H2CO3,则x=,故样品纯度为=。
故答案选A。
14.有关Na2CO3和NaHCO3的性质,下列叙述中正确的是
A.热稳定性:NaHCO3>Na2CO3
B.鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液可以用Ca(OH)2溶液
C.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸充分反应时,产生的CO2质量相同
D.可以用加热的方式除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质
【答案】D
【解析】A.NaHCO3受热易分解为碳酸钠、二氧化碳、水,Na2CO3受热时不分解,则热稳定性:NaHCO3<Na2CO3,故A错误;
B.二者均与氢氧化钙反应生成白色沉淀,现象相同,不能鉴别,故B错误;
C.碳酸钠的相对分子质量大于碳酸氢钠,则等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量的盐酸反应,NaHCO3产生的CO2更多,故C错误;
D.NaHCO3受热易分解生成Na2CO3,所以可用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质,故D正确。
故选:D。
15.有两个无标签的试剂瓶,分别装有Na2CO3和NaHCO3固体,有四位同学为鉴别它们采用以下不同方法,其中不可行的是
A.分别将它们配制成溶液,再加入澄清石灰水,看是否有浑浊出现
B.分别将它们配制成溶液,再逐滴加入等浓度的稀盐酸,看产生气泡的早迟和速度
C.分别将它们配制成溶液,再加入CaCl2溶液,看是否有浑浊出现
D.分别加热,再用石灰水检测是否有CO2产生
【答案】A
【解析】A.二者均与反应澄清石灰水生成白色沉淀,现象相同,无法鉴别,故A符合;
B.逐滴加入等浓度的稀盐酸,碳酸氢钠溶液中有气体生成,碳酸钠溶液中开始无气体生成,随加入盐酸增多,后来生成气体,现象不同,可以鉴别,故B不符合;
C.碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀,碳酸氢钠与氯化钙不反应,现象不同,可以鉴别,故C不符合;
D.分别加热,再用石灰水检测是否有CO2产生,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳气体,碳酸钠不分解,现象不同,可以鉴别,故D不符合;
故答案选A。
16.将一份由Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水,配成1L溶液,取出50mL溶液,然后往其中滴加一定浓度的盐酸,反应中得到的图像如下,下列说法中不正确的是
A.原混合物的质量为14.8g
B.盐酸的浓度是0.05mol/L
C.加入的盐酸为150mL时,放出CO2气体112mL(标准状况下)
D.原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1:2
【答案】AD
【解析】A.原混合物的总质量,A错误;
B.由题图可知加入盐酸50mL时Na2CO3完全转化为NaHCO3和NaCl,由可知:,
,B正确;
C.加入盐酸50~150mL时,发生反应,可知,C正确;
D.根据图中Na2CO3、NaHCO3的起点(0,2.5),NaHCO3(50,5)可以看出,原混合物中,故Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1:1,D错误;
故选AD。
17.向某溶液中通入气体后得到溶液,因通入的量不同,溶液的组成也不同,若向中逐滴加入盐酸,产生的气体体积与加入盐酸的体积的关系如图所示,则下列分析与判断不正确的是(不计溶解)
A.若,则形成溶液所发生反应的离子方程式为
B.若,则溶液为溶液
C.若,则溶液中大量存在的阴离子为和
D.若,则溶液中
【答案】CD
【解析】向NaOH溶液中通入CO2,随着CO2的通入依次发生反应:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O、CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,因CO2通入量的不同,所得溶液M中的溶质可能为:NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3;Na2CO3与HCl的反应分两步进行:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,且两步反应中消耗HCl物质的量相等,结合图中OB与BC的大小关系分析作答。
A.若OB=0,即M溶液中加入盐酸立即产生气体,则NaOH与CO2反应后所得溶液M的溶质为NaHCO3,发生反应的离子方程式为OH-+CO2=,A正确;
B.若OB=BC,则NaOH与CO2反应后所得溶液的溶质为Na2CO3,即溶液M为Na2CO3溶液,B正确;
C.若OB>BC,则NaOH与CO2反应后所得溶液的溶质为Na2CO3和NaOH,溶液中不存在大量的,C错误;
D.若3OB=BC,则NaOH与CO2反应后所得M溶液的溶质为Na2CO3和NaHCO3,OB段消耗的HCl发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,BC段消耗的HCl发生的反应为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,此阶段中由Na2CO3生成的NaHCO3消耗的HCl等于OB段消耗的盐酸,则由M中NaHCO3消耗的HCl等于2OB,Na2CO3与NaHCO3物质的量之比为1:2,c(Na2CO3):c(NaHCO3)=1:2,D错误;
答案选CD。
18.下列说法正确的是
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.转化NaHCO3(s) Na2CO3(s) NaOH(aq)能实现
C.用试管加热碳酸氢钠固体时使试管口竖直向上
D.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一
【答案】BD
【解析】A.NaHCO3可以与胃酸中的HCl反应,不是因为其可以受热分解的性质,A错误;
B.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH,B正确;
C.加热碳酸氢钠固体有水生成,如果试管口竖直向上,水倒流会使试管炸裂,C错误;
D.面包发酵粉的主要成分是小苏打,D正确;
故选BD。(
微考点1
2
Na
2
CO
3
、NaHCO
3
的性质与实验探究
)
(
易混易
错
聚焦
)
一、聚焦Na2CO3和NaHCO3的鉴别
1.根据热稳定性不同
(
固体
△
Na
2
CO
3
无明显现象
NaHC
O3
放出无色的,使澄清石灰水变浑浊的气体
)
2.根据和酸反应生成气体的速率不同鉴别
(1)
(
固体或溶液
+
盐酸
反
应
速率
滴
加
盐酸
滴加盐酸立即
产
生气泡的是
Na
HC
O3
产生气泡
快的是
NaHC
O3
产生气泡
快的是
Na
2
CO
3
滴加盐酸开始不产生气泡的是
Na
2
CO
3
)
(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,开始无气泡产生;而向盐酸中滴加Na2CO3溶液开始就有气泡产生。
3.根据阴离子不同用盐溶液鉴别
(
B
aCl
2
溶
液
溶液
不产生白色沉淀的是
NaH
C
O3
产生
白色
沉淀的是
Na
2
C
O
3
)
4.根据溶液的酸碱性鉴别
(
测相同
浓度溶液的
pH
溶液
pH
小
的是
NaHC
O3
pH
大的
是
Na
2
CO
3
)
二、聚焦CO2与NaOH溶液反应的计算
Ⅰ、思维模型
向氢氧化钠溶液中通入CO2,
1.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:2NaOH+CO2 ===Na2CO3+H2O ;
2.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
反应为:NaOH+CO2 ===NaHCO3;
(
<
)
3.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
NaOH过量,所得产物为NaOH 和Na2CO3的混合物;
(
>
<
)
4.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
CO2过量,所生成的产物仍为NaHCO3;
(
>
>
<
)
5.当通入的CO2与NaOH物质的量之比为 时,
所得产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物。
Ⅱ、反应历程如下图:
(
Na
2
C
O
3
C
O
2
NaH
C
O
3
Na
OH
)
三、聚焦Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
1.盐酸逐滴加入Na2CO3溶液
(1)现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。
(2)反应:无明显现象时反应的离子方程式:CO+H+===HCO,无色气体放出时反应的离子方程式:HCO+H+===CO2↑+H2O。
2.Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
(1)现象:有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式:CO+2H+===CO2↑+H2O。
3.碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图象略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图象略)。
四、聚焦Na2CO3、NaHCO3的除杂
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) 通入足量的CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量的NaOH溶液
五、聚焦Na2CO3的制备
1.Na2CO3的工业制备——侯氏制碱法。
①制备原理:
把二氧化碳和氨气通入氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出;过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
②反应的化学方程式:
a.NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;
b.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
(
易
错
典例
分析
)
(
易错典例
1
)
关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是( )
A.向两者的溶液中加入BaCl2均生成白色沉淀
B.向两者的溶液中逐滴加入稀盐酸,反应现象完全相同
C.Na2CO3和NaHCO3两物质之间可以相互转化
D.向饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体,观察不到任何实验现象
(
易错典例
2
)
为确认碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠,下列实验操作及判断正确的是( )
A.加热,观察是否放出气体
B.滴加盐酸,观察是否放出气体
C.溶于水中,滴加澄清石灰水,观察是否有白色沉淀生成
D.溶于水中,滴加少量氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀生成
(
举一反
三
1
j
Y
F
s
)
向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发):
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3,且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3,且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①② B.①③
C.②④ D.②③
(
举一反
三
2
j
Y
F
s
)
在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液,希望班里同学提出简便的鉴别方法,该班同学踊跃提出看法,其中不合理的是 ( )
①用干燥的pH试纸检验,pH大的是Na2CO3
②取等量的溶液于两支试管中,各滴入酚酞溶液,红色较深的是Na2CO3
③取等量的溶液于两支试管中,加热,有气泡产生的是NaHCO3
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
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
⑥取等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
A.①② B.③⑥
C.④⑤ D.②⑤
(
举一反
三
3
j
Y
F
s
)
列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是( )
A.取a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体
C.取a克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b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体
(
易混易错剖析
)
1.盛放Na2CO3溶液等碱性溶液的试剂瓶为什么不用磨口玻璃塞?
【细剖精析】
Na2CO3溶液因水解呈碱性,以Na2CO3溶液为代表的碱性溶液中的OH-可与磨口玻璃塞中裸露的SiO2反应,生成Na2SiO3,使瓶塞和瓶体粘连在一起不易打开。
2.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,可观察到什么现象?为什么?
【细剖精析】
溶液中将析出白色晶体(沉淀)。原因是:发生Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,②生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即106 g Na2CO3生成168 g NaHCO3),即溶质增加,③反应消耗了水,即溶剂减少,因此出现沉淀,主要原因是①。
3.仅用试管和胶头滴管,你能鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸吗?若能,简述原理。
【细剖精析】
能,利用滴加顺序不同,现象不同可区别Na2CO3溶液和稀盐酸
4.请设计实验方案,用50 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液和足量的CO2气体,制取50 mL 1 mol·L-1的Na2CO3溶液。
【细剖精析】
将50 mL NaOH溶液,等分成两份,一份通入过量的CO2,然后加热煮沸、冷却后与另一份混合,即可。反应方程式可表示为
第一步:NaOH+CO2===NaHCO3
第二步:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
(
核
心知识梳理
)
一、碳酸钠和碳酸氢钠的比较
名称 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3)
俗名 纯碱或苏打 小苏打
物理 性质 色态 白色晶体 细小白色晶体
水溶性 易溶于水,溶液呈碱性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度小),溶液呈碱性
稳定性 稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化 不稳定,受热易分解
化学 性质 与H+反应 CO+2H+===CO2↑+H2O HCO+H+===CO2↑+H2O
与碱反应Ca(OH)2 与OH-不反应,但 Ca2++CO===CaCO3↓ Ca2++OH-+HCO=== CaCO3↓+H2O(碱过量) Ca2++2OH-+2HCO===CaCO3↓+CO+2H2O(碱不足)
与盐反应 CaCl2 Ca2++CO===CaCO3↓ 不反应
硫酸铝 2Al3++3CO+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑ 3HCO+Al3+=== Al(OH)3↓+3CO2↑
主要用途 玻璃、造纸、制皂、洗涤 发酵、医药、灭火器
相互转化 (
①
CO
2
+
H
2
O
,
②
少量盐酸
①
固
(
加热
)
,
②
液(
Na
O
H
)
Na
2
CO
3
NaHCO
3
)
二、测定碳酸钠质量分数的常用方法
1.气体法
(1)测定原理:Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作:向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
2.沉淀法
(1)测定原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作:先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
(
易错
通关
对点
练
)
1.下列有关NaHCO3的说法中,正确的是
A.能与酸反应放出CO2 B.相同温度下溶解度比Na2CO3大
C.热稳定性比Na2CO3好 D.俗名是苏打
2.Na2CO3的水溶液呈碱性,下列说法错误的是
A.碳酸钠在水中会电离出OH-
B.往碳酸钠溶液中加稀硫酸后溶液的pH降低
C.碳酸钠溶液中存在OH-
D.往碳酸钠溶液中滴加紫色石蕊试液后溶液显蓝色
3.下列物质对应的化学式正确的是
A.生石灰的主要成分: B.纯碱:
C.小苏打: D.烧碱:
4.下列检验或鉴别的说法中,不正确的是
A.用相互滴加的方法可以鉴别盐酸和Na2CO3溶液
B.某气体可使淀粉—KI溶液变蓝,该气体一定是Cl2
C.某溶液的焰色试验呈黄色,该溶液中可能含有钾元素
D.某溶液滴入KSCN溶液不变红,再滴入氯水后溶液变红,则原溶液中一定含有Fe2+
5.某混合物由NaOH和组成,称取1.86g,加水配成溶液,向溶液中滴加0.1稀盐酸,加入稀盐酸的体积和生成气体的体积的关系如图所示。则混合物中NaOH和的物质的量之比为
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶32
6.将0.4g NaOH和1.06g Na2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1 mol·L-1的稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2物质的量的关系的是
A. B.
C. D.
7.“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,主要反应原理是:NaCl+H2O+NH3 + CO2 = NaHCO3↓+NH4Cl。下列有关模拟“侯氏制碱法”的装置不能达到实验目的的是
A.制取氨气 B.制取CO2
C.制取NaHCO3 D.制取Na2CO3
8.下列有关说法正确的是
A.为了除去Na2CO3溶液中混有的少量NaHCO3,可以采用直接加热的方法
B.Na2O2中阴阳离子个数比为1:1
C.常温时,Na2CO3在水中的溶解度大于NaHCO3
D.热稳定性:NaHCO3大于Na2CO3
9.下列物质中既能与稀盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是
①(NH4)2CO3 ②NaHSO4 ③NaHCO3 ④Na2CO3
A.①④ B.①③ C.②③ D.都可以
10.下列反应的离子方程式中正确的是
A.向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水;2HCO+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO+2H2O
B.氯气用于自来水的杀菌、消毒:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
C.向Fe(OH)3中加入氢碘酸:2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O
D.小苏打用于治疗胃酸过多:CO+2H+=H2O+CO2↑
11.下列离子方程式书写正确的是
A.氯气与水反应:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
B.向Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸:Fe2++4H++NO=Fe3++NO↑+2H2O
C.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液:Al3++3OH-=Al(OH)3↓
D.小苏打溶液与过量澄清石灰水混合:Ca2++OH-+HCO=CaCO3↓+H2O
12.下列各项操作中,会出现“先沉淀后溶解”的现象的是
A.向BaCl2中通入过量的SO3 B.向Ca(ClO)2溶液中通入过量的CO2
C.向AlCl3溶液中滴加过量的稀氨水 D.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2
13.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1g样品加热,其质量变为w2g,则该样品的纯度(质量分数)是
A. B. C. D.
14.有关Na2CO3和NaHCO3的性质,下列叙述中正确的是
A.热稳定性:NaHCO3>Na2CO3
B.鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液可以用Ca(OH)2溶液
C.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸充分反应时,产生的CO2质量相同
D.可以用加热的方式除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质
15.有两个无标签的试剂瓶,分别装有Na2CO3和NaHCO3固体,有四位同学为鉴别它们采用以下不同方法,其中不可行的是
A.分别将它们配制成溶液,再加入澄清石灰水,看是否有浑浊出现
B.分别将它们配制成溶液,再逐滴加入等浓度的稀盐酸,看产生气泡的早迟和速度
C.分别将它们配制成溶液,再加入CaCl2溶液,看是否有浑浊出现
D.分别加热,再用石灰水检测是否有CO2产生
16.将一份由Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水,配成1L溶液,取出50mL溶液,然后往其中滴加一定浓度的盐酸,反应中得到的图像如下,下列说法中不正确的是
A.原混合物的质量为14.8g
B.盐酸的浓度是0.05mol/L
C.加入的盐酸为150mL时,放出CO2气体112mL(标准状况下)
D.原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1:2
17.向某溶液中通入气体后得到溶液,因通入的量不同,溶液的组成也不同,若向中逐滴加入盐酸,产生的气体体积与加入盐酸的体积的关系如图所示,则下列分析与判断不正确的是(不计溶解)
A.若,则形成溶液所发生反应的离子方程式为
B.若,则溶液为溶液
C.若,则溶液中大量存在的阴离子为和
D.若,则溶液中
18.下列说法正确的是
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.转化NaHCO3(s) Na2CO3(s) NaOH(aq)能实现
C.用试管加热碳酸氢钠固体时使试管口竖直向上
D.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一