Na2CO3 水溶性 热稳定性 易溶于水 稳定,受热为分解 溶解度较碳酸钠小 2NaHCO3 Δ Na2CO3+CO2↑+H2O 快 NaHCO3+HCl= NaCl+CO2↑+H2O 与盐酸反应 慢 Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O 与碱反应 相互 转化 用途 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH Na2CO3 酸 加热或碱 NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O NaHCO3 重要的化工原料,用于玻璃、造纸、纺织、洗涤剂等的生产 食品工业,泡沫灭火剂等 例4.(09年全国理综卷I·11)微粒检验某含有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.
84w2?53w184(w1?w2)73w2?42w1115w2?84w1 B. C. D.
31w131w131w131w1解析与评价:本题考察了碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化,属于容易题。碳酸氢钠加热分解方程式如下:2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2, 2*84 62 84*2*(w1-w2) /62 (w1-w2)
纯度=1- 84*2*(w1-w2) /62w1=答案:A
【变式训练6】有关纯碱和小苏打的叙述正确的是( )
A.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀H2SO4反应,NaHCO3产生的CO2多 B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应,NaHCO3消耗的盐酸多 C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀,而Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出
现白色沉淀
D. Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应,又能与氢氧化钠反应
例5.(常州一中2009学年度第二学期高三化学期初试卷) 我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为: NH3+CO2+H2O======NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl ====== NaHCO3↓+NH4Cl ;
- 6 -
84w2?53w1
31w12NaHCO3 ====== Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是 (填字母标号)。 a.碳酸氢钠难溶于水 b.碳酸氢钠受热易分解 c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(2)某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计的方案实验。
① 一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
试回答下列有关问题:
(Ⅰ)乙装置中的试剂是 ;
(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是 ;
(Ⅲ)实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是 (填分离操作的名称)。 ② 另一位同学用图中戊装置(其它装置未画出)进行实验。
(Ⅰ)实验时,须先从 管通入 气体,再从 管中通入 气体; (Ⅱ)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置,理由是 ; (3)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法: 解析与评价:本题将侯氏制碱法作为试题的载体,主要考察了碳酸钠与碳酸氢钠的性质、转
化等内容,同时融合了实验的基本原理,操作、探究内容,属于中等难度试题。(1)问中考察碳酸氢钠与碳酸钠的溶解度,(2)问考察了基本实验原理、操作、评价等问题,乙中试剂的选择主要考虑从甲装置中出来的气体,含有氯化氢气体的二氧化碳,故要除去氯化氢,因此选择饱和碳酸氢钠溶液。丁的作用是用来除去尾气,尾气应该包含氨气和二氧化碳,而稀硫酸只能吸收氨气。分离碳酸氢钠晶体的操作从题目中可知道分离的是固液混合物,最优的当然是过滤。(3)通入气体需注意先通入氨气,在通入二氧化碳,可以提高二氧化碳的吸收率,进而提高碳酸氢钠的产率
答案 : (1)c
(2)①(Ⅰ)饱和碳酸氢钠溶液;
(Ⅱ)吸收未反应的NH3(答“防止倒吸”或“吸收CO2”不给分); )
- 7 -
(Ⅲ)过滤
②(Ⅰ)a、NH3, b、CO2;
(Ⅱ)增大气体与溶液接触面积,提高CO2吸收率;
(3)用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应。(或往烧碱溶液中通入过量CO2 ;往饱和Na2CO3 溶
液中通入过量CO2 等。其他合理方法均可)
【变式训练7】我国化学侯德榜(右图)改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:
食盐水 CO2 合成氨厂 NH3 沉淀池 X 循环II 循环I NH3 母液 (提取副产品)
,副产品的一种用途为 。 。
煅烧炉 Na2CO3
(1) 上述生产纯碱的方法称 (2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 (3) 写出上述流程中X物质的分子式 。
(填上述流程中的(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了 编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是
。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加 。
(6) 向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有 (a) 增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度 答案:
。
(1)联合制碱法或侯德榜制碱法、化肥或电解液或制药等(其他合理答案均给分) (2)NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓
或 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3↓ + NH4Cl
(3)(4) I (5)a、c 3. 氢氧化钠(NaOH)
过量稀硝酸和硝酸银溶液
氢氧化钠是中学阶段最为常见的强碱,是一种白色片状晶体,易吸水潮解。
例6. 含8.0gNaOH的溶液中通入一定量H2S后,将得到的溶液小心蒸干,称得无水物7.9g,
- 8 -
则该无水物中一定含有的物质是 ( )
A.Na2S B.NaHS C.Na2S和NaHS D.NaOH和NaHS
解析与评价:本题是一个常规极限法解答题,但仅凭文字计算很容易漏掉一种情况而导致错
选,若用图象法和极限法结合解答,则直观明了。数形结合应该是考生处理问题的有效方式。由于不能确定H2S是否过量,因此假设有下列几种情况 若NaOH全生成Na2S时 Na2S的质量为8/40*78*1/2g=7.8g
全生成NaHS时 Na2S的质量为8/40*56g=11.2g而NaOH的质量为8g而得到无水物的质量为7.9g。7.8<7.9<8,7.8<7.9<11.2所以无水物中可能为Na2S和NaOH或Na2S和NaHS,所以无水物中一定有Na2S。 答案:A
【变式训练8】有50mLNaOH溶液,向其中逐渐通入一定量的CO2,随后取此溶液10mL将其稀释到100mL,并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液,产生的CO2气体体积(标准状况下)与所加入的HCl的体积之间的关系如图所示:
试分析:
⑴NaOH在吸收CO2气体后,在甲、乙两种情况下,所得溶液中存在的溶质是 甲: 其物质的量之比是: 乙: 其物质的量之比是: ⑵且在两种情况下产生的CO2气体(标准状况)各是甲: mL;乙: mL。 ⑶原NaOH溶液的物质的量浓度是 ;若以Na2O2固体溶于水配得100mL溶液需Na2O2 g
答案:⑴NaOH,Na2CO3;1:1;NaHCO3和Na2CO3;1:1;⑵56mL;112mL;⑶0.75mol/L;2.93g
有关钠的化合物的混合物的计算:
(1).NaHCO3和Na2CO3固体混合物加热。仅发生反应2NaHCO3
反应的差量即为分解产生的H2O和CO2,由差量法求解. (2)amolNa2O2和bmolNaHCO3固体混合物在密闭容器中加热
发生的反应按下列方式处理:2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑分解产生的CO2与
Na2CO3+CO2↑+H2O,
- 9 -
Na2O2反应完后,若Na2O2过量,H2O再与Na2O2反应.
①当a/b<1/2时,剩余固体为Na2CO3,排出气体为O2、H2O、CO2 ②当a/b=1/2,剩余固体为Na2CO3,排出气体为O2、H2O ③当1/2
⑤当a/b>1时,剩余固体为Na2CO3、NaOH、Na2O2,排出气体为O2
(3)NaHCO3和NaOH的混合物在密闭容器中加热:NaHCO3和NaOH在密闭容器中加热所
发生的反应按下列方式处理;首先考虑NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O①若NaHCO3过量则再考虑2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑②。反应的差量可能是①造成的,也可
能是①②共同造成,主要是看两者相对量的关系,所以首先讨论何者在①中过量是重要问题,然后再根据差量法进行进一步的计算。讨论过量一般采用的方法是假设两者等物质的量按反应①,由差量法求得理论失重值,再进行判断:若实际失重值小于或等于理论失重值,则n(NaHCO3):n(NaOH)≤1:1按反应①由差量法求算,质量减少为H2O的质量;b、 若实际失重值大于理论失重值,则n(NaHCO3):n(NaOH)>1:1,按反应①和②由差量法求算,质量减少由两部分组成:NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O产生的水和由2NaHCO3+CO2↑+H2O↑生成的H2O和CO2.
Na2CO3
补充:碱金属元素性质的相似性和递变性
例:下列叙述正确的是( ) A.碱金属性质相似均为银白色金属 B.按原子序数增加则碱金属的密度依次增大 C.钠可保存在煤油中而锂不能
D.碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
答案:C 解析:
由于未深入研究个别碱金属的性质,仅按碱金属的相似性和递变性推导而产生错误。碱金属中铯为微具浅黄色的金属,故A不正确;钾的密度为0.86g/cm3,比Na的密度0.97g/cm3小而有特殊性,B也不正确;锂的密度为0.53g/cm3,比煤油密度小,可浮于煤油上,所以锂要用密度更小的石蜡同保存,C对;碳酸氢盐一般比其对应的正盐易溶,但NaHCO3例外,D不正确
点评:碱金属元素单质的化学性质:
1)相似性:碱金属元素在结构上的相似性,决定了锂、钠、钾、铷、铯在性质上的相似性,碱金属都是强还原剂,性质活泼。具体表现在都能与O2、Cl2、水、稀酸溶液反应,生成含R(R为碱金属)的离子化合物;他们的氧化物对应水化物均是强碱;
?
- 10 -