【教材實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)】03-碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的研究-(解析版)

【教材實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)】03碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的研究專題03碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的研究【教材實(shí)驗(yàn)梳理】1.與鹽酸的反應(yīng)(1)實(shí)驗(yàn)裝置(2)實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象分析(3)與酸反應(yīng)放出CO2的速率快慢不同的原因分析NaHCO3溶液與鹽酸反應(yīng)只需一步即可放出CO2氣體，故放出氣體的速率較快：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O。Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)時(shí)，第一步生成NaHCO3，此時(shí)尚無氣體放出：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl；第二步是生成的NaHCO3與鹽酸反應(yīng)放出CO2.故將相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸分別滴入等體積等物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中，前者放出氣體的速率較快。2.熱穩(wěn)定性比較(1)實(shí)驗(yàn)裝置A為碳酸鈉，B為碳酸氫鈉。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論(3)熱穩(wěn)定性①Na2CO3性質(zhì)穩(wěn)定，受熱難分解。②NaHCO3性質(zhì)不穩(wěn)定，受熱易分解，化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。【典例講解】1．某?；瘜W(xué)課外小組為了鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉兩種白色固體，用不同的方法做了以下實(shí)驗(yàn)，具體情況如圖所示。(1)只根據(jù)圖Ⅰ、Ⅱ(鹽酸足量且固體質(zhì)量相同)所示實(shí)驗(yàn)，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_______(填裝置序號(hào))，寫出該實(shí)驗(yàn)中能確定粉末是NaHCO3的兩點(diǎn)現(xiàn)象____________________________________________。(2)圖Ⅲ、Ⅳ所示實(shí)驗(yàn)均能鑒別這兩種物質(zhì)，寫出共同發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式(若為離子反應(yīng)，則寫離子方程式)：_____________________________________、______________________________________。(3)若用實(shí)驗(yàn)Ⅳ確定NaHCO3比Na2CO3易分解，則試管B中裝入的固體是____________(填化學(xué)式)，原因是____________________________________________________________________________________?！炯皶r(shí)鞏固】2．下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的說法錯(cuò)誤的是A．熱穩(wěn)定性：NaHCO3＜Na2CO3B．與同濃度鹽酸反應(yīng)的劇烈程度：NaHCO3＜Na2CO3C．相同溫度時(shí)，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3D．等物質(zhì)的量濃度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO33．為精確測定工業(yè)純堿中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含少量NaCl)，準(zhǔn)確稱量W0g樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列實(shí)驗(yàn)方法所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案和測量數(shù)據(jù)合理(除W0外)的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方案測量數(shù)據(jù)A滴定法將樣品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定消耗鹽酸的體積B量氣法將樣品與鹽酸反應(yīng)，生成的氣體全部被堿石灰吸收堿石灰增重C重量法樣品放入燒瓶中，置于電子天平上，加入足量鹽酸減輕的質(zhì)量D量氣法將樣品與鹽酸反應(yīng)，氣體通過排水量氣裝置量氣排水體積A．A B．B C．C D．D4．Na2CO3和NaHCO3是常見的兩種鈉鹽，它們廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。下列有關(guān)碳酸鈉和碳酸氫鈉的說法中，不正確的是（

）A．小蘇打能中和胃酸，對(duì)胃壁不產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激或腐蝕作用，可用于治療胃酸過多癥，但不適合胃潰瘍病人B．NaHCO3能中和面粉發(fā)酵后產(chǎn)生的酸，并且產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，可用于做饅頭C．可以用澄清石灰水來鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液D．往Na2CO3飽和溶液中通入CO2氣體，可獲得NaHCO3沉淀5．為了測定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各組分的含量，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：取一定質(zhì)量的混合物，通過測量反應(yīng)前后②和③裝置質(zhì)量的變化，測定該混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。下列說法錯(cuò)誤的是A．①、②、③中可以依次盛裝堿石灰、無水CaCl2、堿石灰B．硬質(zhì)玻璃管加熱前，應(yīng)關(guān)閉b，打開a，緩緩?fù)ㄈ肟諝?，直至a處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止C．若將①裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則測得的NaCl含量偏大D．實(shí)驗(yàn)過程中一直通入空氣，停止加熱后再停止通入空氣6．“侯氏制堿法”是我國化工專家侯德榜為世界制堿工業(yè)作出的突出貢獻(xiàn)。某實(shí)驗(yàn)小組模擬“侯氏制堿法”的工藝流程及實(shí)驗(yàn)裝置（部分夾持裝置省略）如下：下列敘述錯(cuò)誤的是A．實(shí)驗(yàn)時(shí)先點(diǎn)燃裝置①的酒精燈，過一段時(shí)間后再打開裝置③中分液漏斗的旋塞B．裝置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脫脂棉，作用是吸收多余的NH3C．向步驟Ⅰ所得濾液中通入氨氣，加入細(xì)小的食鹽顆粒并降溫，可析出NH4ClD．用裝置④加熱碳酸氫鈉可實(shí)現(xiàn)步驟Ⅱ的轉(zhuǎn)化，所得CO2可循環(huán)使用7．某實(shí)驗(yàn)小組欲探究Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里盛放兩種固體的試劑瓶丟失了標(biāo)簽。于是,他們先對(duì)固體A、B進(jìn)行鑒別,再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性質(zhì)探究。(1)分別加熱固體A、B,發(fā)現(xiàn)固體A受熱產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。A受熱分解的化學(xué)方程式為_____。(2)稱取兩種固體各2g,分別加入兩個(gè)小燒杯中,再各加10mL蒸餾水,振蕩,測量溫度變化；待固體充分溶解,恢復(fù)至室溫,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。①發(fā)現(xiàn)Na2CO3固體完全溶解,而NaHCO3固體有剩余,由此得出結(jié)論_________________。②同學(xué)們在兩燒杯中還觀察到以下現(xiàn)象。其中,屬于盛放Na2CO3的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象的是______(填字母序號(hào))。a.溶液溫度下降

b.溶液溫度升高

c.滴入酚酞后呈淺紅色

d.滴入酚酞后呈紅色(3)如圖所示,在氣密性良好的裝置Ⅰ和Ⅱ中分別放入藥品,將氣球內(nèi)的固體同時(shí)倒入試管中。①兩試管中均產(chǎn)生氣體,__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的反應(yīng)程度更為劇烈。②反應(yīng)結(jié)束后,氣球均有膨脹,恢復(fù)至室溫,下列說法正確的是__________。a.裝置Ⅰ的氣球體積較大b.裝置Ⅱ的氣球體積較大c.生成氣體的體積根據(jù)鹽酸計(jì)算d.生成氣體的體積根據(jù)固體計(jì)算(4)同學(xué)們將兩種固體分別配制成0.5mol·L-1的溶液,設(shè)計(jì)如下方案并對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象作出預(yù)測:實(shí)驗(yàn)方案預(yù)測現(xiàn)象預(yù)測依據(jù)操作1:向2mLNa2CO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液有白色沉淀Na2CO3溶液中的CO32—濃度較大,能與CaCl2發(fā)生反應(yīng)______________(寫離子方程式)操作2:向2mLNaHCO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液無白色沉淀NaHCO3溶液中的CO32—濃度很小,不能與CaCl2反應(yīng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)操作2的現(xiàn)象與預(yù)測有差異:產(chǎn)生白色沉淀和氣體。則該條件下,NaHCO3溶液與CaCl2溶液反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。8．化學(xué)興趣小組的同學(xué)為測定某Na2CO3和NaCl的固體混合物樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)，請你參與并完成對(duì)有關(guān)問題的解答。(1)甲同學(xué)用圖1所示裝置測定CO2的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)稀硫酸是與樣品中的__________(填“Na2CO3”或"NaCl”)發(fā)生反應(yīng)。儀器b的名稱是_____________。洗氣瓶c中盛裝的是濃硫酸，此濃硫酸的作用是__________________________________________。(2)乙同學(xué)用圖2所示裝置，取一定質(zhì)量的樣品(為mg；已測得)和足量稀硫酸反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定。①實(shí)驗(yàn)前，檢查該裝置氣密性的方法是先打開活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再將針筒活塞向內(nèi)推壓，若b下端玻璃管中的________上升，則裝置氣密性良好。②在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，能直接測得的數(shù)據(jù)是CO2的___________(填“體積”或“質(zhì)量”)。(3)丙同學(xué)用下圖所示方法和步驟實(shí)驗(yàn)：①操作I涉及的實(shí)驗(yàn)名稱有___________、洗滌；操作Ⅱ涉及的實(shí)驗(yàn)名稱有干燥、____________。②丙測得的樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為___________________________。參考答案：1．

Ⅱ

氣球膨脹較大；產(chǎn)生氣泡較劇烈

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O

NaHCO3

B試管中的溫度低于A試管中的溫度【分析】(1)圖Ⅰ、Ⅱ(鹽酸足量且固體質(zhì)量相同)所示實(shí)驗(yàn)中，圖Ⅰ中鹽酸和碳酸氫鈉、碳酸鈉都會(huì)反應(yīng)生成二氧化碳，都能使澄清的石灰水變渾濁，故無法鑒別，圖Ⅱ中碳酸鈉和碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)速度不同，碳酸鈉與鹽酸先生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)釋放二氧化碳?xì)怏w，況且碳酸鈉和碳酸氫鈉的質(zhì)量相同，產(chǎn)生氣體的質(zhì)量也不同，故可以通過氣球的變化鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉；(2)圖Ⅲ、Ⅳ利用碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性的不同鑒別，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，加熱易分解，Ⅳ中NaHCO3放在B試管中，溫度低于A試管，根據(jù)澄清石灰水是否變渾濁判斷出碳酸氫鈉；【詳解】(1)Na2CO3、NaHCO3固體與鹽酸均能反應(yīng)產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體，故實(shí)驗(yàn)Ⅰ不能鑒別Na2CO3與NaHCO3。等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3與過量鹽酸反應(yīng)時(shí)，NaHCO3與鹽酸反應(yīng)更劇烈且產(chǎn)生氣體的量更多，故氣球膨脹較大；產(chǎn)生氣泡較劇烈，故實(shí)驗(yàn)Ⅱ可以鑒別；(2)NaHCO3受熱易分解，Na2CO3受熱不分解，加熱法鑒別時(shí)共同的反應(yīng)為NaHCO3的分解反應(yīng)和CO2與Ca(OH)2生成沉淀的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O離子方程式為：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O；(3)小試管B內(nèi)的溫度比大試管A內(nèi)的溫度低，只有將NaHCO3置于B中才能證明NaHCO3更易分解。2．B【詳解】A．NaHCO3受熱分解，而Na2CO3受熱不分解，故熱穩(wěn)定性：NaHCO3＜Na2CO3，A正確；B．與同濃度鹽酸反應(yīng)NaHCO3更劇烈，故產(chǎn)生二氧化碳的速率：NaHCO3>Na2CO3，B錯(cuò)誤；C．相同溫度時(shí)，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3，C正確；D．由于多元弱酸根碳酸根的一級(jí)水解遠(yuǎn)大于二級(jí)水解，碳酸鈉與碳酸氫鈉水解顯堿性，故等物質(zhì)的量濃度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3，D正確；故答案為：B。3．A【詳解】A．用酚酞作指示劑，發(fā)生Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，根據(jù)HCl的物質(zhì)的量可確定Na2CO3的含量，故A正確；B．CO2中含有水蒸氣，堿石灰吸收水蒸氣，導(dǎo)致結(jié)果偏大，故B錯(cuò)誤；C．CO2揮發(fā)帶出水蒸氣，溶液質(zhì)量減少，所以導(dǎo)致結(jié)果偏大，故C錯(cuò)誤；D．CO2能溶于水，不能用排水法收集，可用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集，故D錯(cuò)誤；故選A。4．C【詳解】A.小蘇打與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，患胃潰瘍的病人，為防止胃壁穿孔，不能服用小蘇打來治療，因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w會(huì)造成胃部氣脹，易造成胃穿孔，故A正確，不符合題意；B.NaHCO3與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，遇熱膨脹而形成小孔，使得饅頭或面包暄軟多空，故B正確，不符合題意；C.Na2CO3和NaHCO3溶液都與澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣，所以不能用澄清石灰水來鑒別，故C錯(cuò)誤，符合題意；D.Na2CO3比NaHCO3易溶于水，所以在飽和Na2CO3溶液中通入CO2氣體可得到NaHCO3沉淀，故D正確，不符合題意。故選C。5．C【詳解】A、裝置①用于吸收空氣中的二氧化碳和水，可以使用堿石灰；裝置②吸收Na2CO3?10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸氣，可以使用無水CaCl2；裝置③吸收碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳，可以用堿石灰，選項(xiàng)A正確；B、實(shí)驗(yàn)前必須將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕走，避免影響測定結(jié)果；硬質(zhì)玻璃管加熱前，應(yīng)關(guān)閉b，打開a，緩緩?fù)ㄈ肟諝?，直至a處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止，選項(xiàng)B正確；C、若將A裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則m（H2O）增加，使Na2CO3?10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、實(shí)驗(yàn)過程中一直通入空氣，停止加熱后再停止通入空氣，選項(xiàng)D正確。答案選C?！军c(diǎn)睛】該本題綜合考查元素化合物性質(zhì)、測定混合物中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，解題時(shí)必須結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置和物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行綜合分析，綜合考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰Γ⒁獍盐瘴镔|(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)原理。易錯(cuò)點(diǎn)為：將混合物加熱會(huì)產(chǎn)生H2O（g）、CO2等氣體，應(yīng)在②、③中分別吸收，由干燥劑的性質(zhì)知應(yīng)先吸收水，再吸收二氧化碳，即③中的干燥劑吸水后不能吸收CO2。6．D【分析】侯氏制堿法中，制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水，氨氣極易溶于水，二氧化碳能溶于水，所以應(yīng)先通入氨氣，通氨氣時(shí)要防止倒吸，導(dǎo)管不能插入液面以下，碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)于氯化銨來說碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以在溶液中首先結(jié)晶析出碳酸氫鈉晶體，過濾后的母液中含有氯化銨，在母液中通入氨氣可以增大溶液中銨根離子的濃度，使NH4Cl以晶體的形式析出。【詳解】A.因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，而二氧化碳在水中溶解度非常小，所以應(yīng)該先通入氨氣，故不選A；B.過量氨氣擴(kuò)散到空氣中會(huì)造成污染，所以要進(jìn)行尾氣吸收，2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4，故不選B；C.過濾碳酸氫鈉晶體后，母液中含有氯化銨，在母液中通入氨氣可以增大溶液中銨根離子的濃度，使NH4Cl以晶體的形式析出，故不選C；D.固體加熱不可用燒杯，也實(shí)現(xiàn)不了二氧化碳循環(huán)利用，故選D；答案：D【點(diǎn)睛】本題主要考查“侯氏制堿法”的反應(yīng)原理，解答本題需明確制堿的原理。7．

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

同溫度下，Na2CO3比NaHCO3易溶于水

b、d

Ⅰ

a、c

Ca2++CO32—=CaCO3↓

Ca2++2HCO32—=CaCO3↓+CO2↑+H2O【詳解】（1）Na2CO3穩(wěn)定，受熱不分解，而NaHCO3不穩(wěn)定，受熱分解。反應(yīng)的方程式為2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。（2）在相同的溫度下，在相同質(zhì)量的水中加入相等質(zhì)量的Na2CO3與NaHCO3。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Na2CO3固體完全溶解，而NaHCO3固體有剩余說明在相同的溫度下Na2CO3比NaHCO3更容易溶解于水中。②盛放Na2CO3的燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象是加水溶解放出熱量使溶液的溫度升高，滴加酚酞試液后溶液變?yōu)榧t色，說明溶液顯堿性。所以正確選項(xiàng)為bd。（3）①兩試管中均產(chǎn)生氣體，Ⅰ中產(chǎn)生氣體更快，所以Ⅰ的反應(yīng)程度更為劇烈。發(fā)生的反應(yīng)為：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，n(NaHCO3)：n(HCl)＝1:1，n(NaHCO3)＝1/84mol=0.012mol＞n(HCl)=0.003mol,所以放出的氣體體積按照鹽酸來計(jì)算。Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，n(Na2CO3)：n(HCl)=1:2；n(Na2CO3)=1/106mol=0.009mol＞2n(HCl)。所以放出的氣體的體積按照鹽酸來計(jì)算。因?yàn)樘妓徕c與鹽酸反應(yīng)分步進(jìn)行，第一步產(chǎn)生碳酸氫鈉和氯化鈉，沒有氣體，第二步才放出氣體，并且與Na2CO3和NaHCO3分別加入的鹽酸的體積相等，所以放出氣體的體積NaHCO3多。因此正確選項(xiàng)為ac。（4）Na2CO3溶液與CaCl2溶液反應(yīng)的離子方程式為：Ca2++CO32-=CaCO3↓，向2mLNaHCO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀和氣體。該條件下，NaHCO3溶液與CaCl2溶液反應(yīng)的離子