氯化铁和氯气的反应方程式(2023届高考化学第一轮复习知识清单第1章认识化学科学)

Posted 2023-05-30

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氯化铁和氯气的反应方程式(2023届高考化学第一轮复习知识清单第1章认识化学科学)

第1节 钠及化合物

考点一 单质钠 (第一课时)

【 基础知识】

一．　单质钠

1．钠的结构

（1）构成微粒：Na+和自由电子，作用力金属键

（2）电子排布式：1s22s22p63s1 价电子排布式：3s1

①能量不同的电子种类：4

②运动状态不同的电子种类：11

（3）晶胞结构

①堆积名称：体心立方密堆积

②配位数：8

（4）周期表中位置：第3周期第IA族,s区

2.物理性质：

（1）颜色状态：银白色固体

（2）硬度：很小，可以用小刀切，剩余的钠要放回原瓶

（3）密度：比水的小，而比煤油.酒精的都大

（4）熔点：比较低，原因：钠离子的半径比较大，带电荷数比较少，金属键比较弱，破坏金属键所需能量比较低

3．化学性质——还原性

(1)与非金属反应

①钠与氧气反应

(A) 常温下生成白色固体Na2O，化学方程式为：4Na＋O2===2Na2O

【注意】金属Na表面自然形成的氧化层不能保护内层金属不被空气氧化

(B) 燃烧时生成淡黄色固体Na2O2，化学方程式为：2Na＋O2点燃(=====)Na2O2

(现象:钠先熔化成光亮的小球，而后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体)

【注意】(a)钠与氧气反应，条件不同产物不同。

(b)1molNa不管是生成Na2O还是Na2O2转移的电子数目都是NA

(c)Li和O2反应只生成Li2O

(d)金属钠在空气中的变化过程如下：Na

Na2O

NaOH固体

NaOH溶液

Na2CO3溶液

Na2CO3·10H2O

Na2CO3，把钠久置在空气中，最终变成Na2CO3粉末。

②钠与氯气反应 化学方程式为：2Na＋Cl2点燃(=====)2NaCl(产生白烟)

③钠与氢气反应 钠可与H2发生反应生成NaH，属于离子化合物，H元素显－1价，

NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，NaH是还原剂，H2O是氧化剂，氧化产物为 H2，还原产物也为 H2。

(2)与水反应

①钠与水(加入酚酞)反应的实验现象和解释

(A)钠浮在水面上——钠的密度比水小。

(B)钠立刻熔成一个闪亮的小球——钠的熔点低，钠与水反应放热。

(C)钠在水面上四处游动，发出“嘶嘶”的响声——钠与水剧烈反应生成气体。

(D)反应后溶液由无色变为红色——钠与水反应生成碱性物质。

②化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑)

【思考】有相同质量的两块金属钠，其中一块用有小孔的铝箔包裹，都放入足量的水中，哪一个生成的H2多？为什么？

答案：用铝箔包裹的钠生成的H2多。原因是Na与水反应生成的NaOH也能与铝反应产生H2。

（3）与酸反应:与活泼金属一样，直接与酸发生置换反应(“先酸后水”)

如钠与盐酸反应：Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑(离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑)

【注意】钠与水、酸、醇、羧酸、酚及盐溶液反应的实质都是与H＋的反应。故反应速率快慢：HCl＞CH3COOH＞OH＞CuSO4＞H2O＞NaOH＞CH3CH2OH

（4）钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应，若碱溶液为饱和溶液，则析出碱，

(5)与盐反应(“先水后盐”)

①与盐溶液反应:Na先与水反应，然后再看生成物氢氧化钠能否与盐反应，当盐溶液为饱和溶液，则析出盐。如

②与熔融盐反应

如：4Na＋TiCl4

4NaCl＋Ti

Na＋KCl

NaCl＋K↑(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)

（6）与某些有机物反应

①与乙酸反应：2Na＋2CH3COOH―→2CH3COONa＋H2↑

②与苯酚反应：2Na+2

OH

2

ONa+H2↑

③与乙醇反应：2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑

(现象：钠沉在液体底部，缓慢反应冒出气泡)

4．钠的制取及保存

(1)制取：化学方程式为:2NaCl(熔融)通电(=====)2Na＋Cl2↑。(区分电解饱和食盐水)

(2)保存：密封保存，通常保存在煤油或石蜡油中。(目的是防止Na与空气中的O2和H2O 发生反应) (金属 Li保存在石蜡中,不能保存在煤油,锂的密度小于煤油的密度)

【注意】金属Na、K 保存在煤油或石蜡油中(钠不能保存在CCl4中因为CCl4的密度比钠的大，不能起到隔绝空气的作用,能保存在苯中)

(3)钠失火的处理：沙土盖灭，不能用水或泡沫灭火器灭火。

5.钠的用途

(1)制Na2O2等化合物

(2)用作电光源，制作高压钠灯(黄光，射程远、透雾能力强)（高压钠灯常用作路灯）

(3)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂(钠钾合金，室温下是液体，吸热能力强)

(4)冶炼某些金属

6.钠在自然界中的存在：钠的化学性质很活泼，在自然界里无游离态，只有化合态

【经典例题】

【例1】等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气（常温）中充分反应，则下列说法正确的是（ ）。

A．第一块钠失去电子多 B．两块钠失去电子一样多

C．第二块钠的反应产物质量最大 D．两块钠的反应产物质量一样大

【解析】金属钠失电子均变为+1价的阳离子，等质量的两块钠，失电子是一样的。根据4Na+O2＝2Na2O，则1 mol 金属钠完全反应得氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na+O2Na2O2，则1 mol金属钠完全反应得过氧化钠的质量是39 g，等质量的两块钠，即金属钠的物质的量是相等的，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。【答案】B

【例2】下列各反应中，生成物不随反应条件或反应物的用量变化而变化的是 (　　)

A．Na和O2 B．NaOH和CO2 C．NaHCO3和NaOH D．Na2CO3和HCl

【解析】A项反应条件不同，生成物不同；B项CO2的用量不同，生成物不同；D项，Na2CO3溶液与盐酸的加入顺序不同，生成物不同。【答案】C

【例3】将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是：①MgSO4溶液；②Na2SO4稀溶液；③饱和澄清石灰水；④Ca（HCO3）2溶液；⑤CuSO4溶液；⑥饱和NaCl溶液（ ）。

A．①③④⑥ B．②④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①④⑤⑥

【解析】①钠与硫酸镁溶液反应生成氢气、氢氧化镁沉淀，正确；②钠与硫酸钠溶液反应生成氢气，得不到沉淀，错误；③钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应放热且消耗水，氢氧化钙溶解度随温度升高而减小，故有白色沉淀氢氧化钙析出，正确；④钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀，正确；⑤钠与硫酸铜溶液反应生成氢气、氢氧化铜蓝色沉淀，错误；⑥溶液中的水反应，生成物为氢氧化钠和氢气，有气体产生，水减少，饱和氯化钠溶液析出白色氯化钠固体，正确；综上所述，①③④⑥正确。【答案】A

【例4】将钠投入下列溶液中，反应的剧烈程度由强到弱的是：①水；②NaOH溶液；③0.1mol·L－1盐酸；④0.1mol·L－1硫酸铁溶液（ ）。

A．④③②① B．④③①② C．③④①② D．①③④②

【解析】c（H+）越大，反应速率越快，其中显酸性的是③④，但④是因Fe3+水解显弱酸性，故c（H+）：（HCl）＞［Fe2（SO4）3］＞10－7mol·L－1，而②是碱溶液，c（H+）＜10－7mol·L－1，①中水呈中性，c（H+）＝10－7mol·L－1，所以c（H+）的大小顺序为：③＞④＞①＞②，即为反应的剧烈程度由强到弱的顺序。【答案】C

【例5】向分别盛有100mL水、100mL0.1mol·L－1盐酸、100mL0.01mol·L－1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．三个烧杯中均会发生的离子反应为2Na+2H2O＝2Na++2OH－+H2↑

B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且Y烧杯中反应最剧烈

C．三个烧杯反应后，生成的溶质的物质的量浓度相同

D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量不相同

【解析】钠与盐酸反应时钠先与H+反应，离子方程式表示为2Na+2H+＝2Na++H2↑，与CuSO4溶液反应会生成沉淀，A错误；三烧杯中，盐酸中的氢离子浓度最大，反应最快，B正确；X烧杯中生成的溶质为NaOH，Y烧杯中生成的溶质为NaCl，Z烧杯中生成的溶质为Na2SO4，由于钠的物质的量相同，故Z烧杯中物质的量浓度最小，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应完，故生成H2的量相同，D不正确。【答案】B

【高考真题】

【例1】(2021·福建卷)钠在液氨中溶剂化速度极快，生成蓝色的溶剂合电子，如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中，快速得到深蓝色溶液，并慢慢产生气泡。下列说法错误的是(　　)

A．钠的密度比液氨大

B．溶液的导电性增强

C．0.1 mol钠投入液氨中生成0.01 mol H2时，Na共失去0.02 mol电子

D．钠和液氨可以发生的反应为2NH3 ＋2Na===2NaNH2 ＋H2↑

【解析】钠沉入液氨中说明钠的密度比液氨大，A正确；液氨中没有能导电的离子，而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子，能导电，说明溶液的导电性增强，B正确；钠投入液氨中先生成络合物，再反应得到H2，故0.1 mol钠反应失去0.1 mol电子，C错误；反应中钠失去电子，只能是氢元素得到电子，所以钠和液氨可以发生的反应为2NH3＋2Na===2NaNH2＋H2↑，D正确。【答案】C

【例2】（2011·北京高考）25℃、101kPa下：

①2Na (s) +

O2(g) ==== Na2O (s)

ΔH1 = - 414 kJ·mol-1

②2N

a (s) + O2(g) ==== Na2O2 (s)

ΔH2 = - 511 kJ·mol-1

下列说法正确的是（ ）

A.①和②

产物的阴阳离子个数比不相等

B.①和②生成等物质的量的产物，转移电子数不同

C.常温下N

a与足量O2反

应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快

D.25℃、101kPa 下，Na2O2（s）+2 Na（s）====2Na2O（s）

=-317 kJ·mol-1

【解析】

【答案】D

考点二　氧化钠、过氧化钠(第二课时)

【 基础知识】

一、Na2O2与Na2O

1．Na2O2与Na2O的区别

【注意】Na2O2不是碱性氧化物。因为Na2O2与酸反应除生成盐和水外还有O2。

2．Na2O的晶胞

（1）晶胞中含Na2O个数：4，O2－的堆积方式：面心立方最密堆积

（2）Na+的配位数：4，O2－的配位数8

3．Na2O2与Na2O转化关系

（1）反应：2Na2O+O2

2Na2O2

（2）稳定性：Na2O2更稳定

（3）Na2Ox变质：在空气中长期放置最终变成Na2CO3

4.Na2O2的强氧化性和还原性

(1)Na2O2强氧化性的四个表现

①与还原性物质反应：如：SO2或SO32-→SO42-、H2S或S2-→S、Fe2+→Fe3+

【注意】（A)遇到CO2、SO3等最高价氧化物时发生自身氧化还原反应生成盐和O2，既表现氧化性又表现还原性 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2SO32Na2SO4+O2

(B)遇到CO、SO2等低价氧化物时一般将其氧化成最高价含氧酸盐，只表现氧化性

Na2O2+CO

Na2CO3、 Na2O2+SO2

Na2SO4

【注意】1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol，如1 mol Na2O2与足量SO2的反应转移电子应为2 mol。

②Na2O2与品红溶液反应：发生氧化还原反应而褪色

③遇酚酞溶液：先变红，后褪色

④遇石蕊溶液：先变蓝，后褪色

【注意】( A)Na2O2、HClO、O3的漂白性都是利用其强氧化性而使有色物质退色；活性炭因具有吸附作用而使有色物质退色；SO2因能与有色物质结合成无色物质而具有漂白性。

(B)适用范围：能漂白有机色素，不能漂白无机色素（如墨汁），过氧化钠是常用的工业漂白剂，但是不能用于食品的漂白；

(2)Na2O2遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。

(3)Na2O2遇到CO2、H2O、H＋发生自身氧化还原反应。Na2O2既是氧化剂又是还原剂，且1 mol Na2O2转移的电子是1 mol而不是2 mol。

5、Na2O2与CO2、H2O反应的几个重要关系

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑

（1）气体体积的关系

无论是CO2或H2O（g）的单一气体还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O（g）与放出O2的物质的量之比均为2∶1，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的体积，即ΔV＝V（O2）＝V（混合）。

（2）先后顺序关系

由于CO2能够与NaOH反应，所以一定量的Na2O2与一定量的H2O（g）和CO2的混合物反应，可视为Na2O2先与CO2反应，剩余的Na2O2再与H2O（g）反应。

（3）转移电子关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n（e－）＝n（Na2O2）＝2n（O2）。

（4）固体质量关系

①基本规律：CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm（CO2）＝28g·mol－1×n（CO2），Δm（H2O）＝2g·mol－1×n（H2O）。

②特殊应用：凡分子组成符合（CO）m·（H2）n的物质，m g该物质在O2中完全燃烧，将其产物［CO2和H2O（g）］通入足量Na2O2后，固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足上述关系。

【经典例题】

【例1】关于Na2O2的叙述中正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)(　　)

A．7.8 g Na2O2含有的共价键数为0.2NA

B．7.8 g Na2S与Na2O2的混合物，含离子总数为0.3NA

C．7.8 g Na2O2与足量的CO2充分反应，转移的电子数为0.2NA

D．0.2 mol Na被完全氧化生成7.8 g Na2O2，转移电子的数目为0.4NA

【解析】7.8 g Na2S与Na2O2的物质的量均为0.1 mol,1 mol过氧化钠中含有1 mol氧氧共价键，A错误；1 mol过氧化钠、Na2S中均含有3 mol离子，B正确；1 mol过氧化钠与足量二氧化碳反应转移电子的物质的量为1 mol，C错误；0.2 mol Na参加反应转移0.2 mol电子，D错误。【答案】B

【例2】某溶液中含有HCO3(－)、SO3(2－)、CO3(2－)、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) (　　)

A．CH3COO－ B．SO3(2－) C．CO3(2－) D．HCO3(－)

【解析】　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO3(－)＋OH－===CO3(2－)＋H2O，HCO3(－)浓度减小，CO3(2－)浓度增大；SO3(2－)具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－几乎不变。【答案】　A

【例3】在溶液中加入足量Na2O2后仍能大量共存的离子组是(　　)

A．NH4(＋)、Ba2＋、Cl－、NO3(－) B．K＋、［Al(OH)4］-、Cl－、SO4(2－)

C．Ca2＋、Mg2＋、NO3(－)、HCO3(－) D．Na＋、Cl－、CO3(2－)、SO3(2－)

【解析】过氧化钠具有氧化性，且加入溶液中会生成氢氧化钠，A选项中OH－与NH4(＋)不能大量共存；C选项中Ca2＋、Mg2＋、HCO3(－)均不能与OH－大量共存；D选项中SO3(2－)可以被氧化。

【答案】B

【例4】探究Na2O2与水的反应，实验如图：

已知：H2O2H++HO2－；HO2－H++O22－下列分析不正确的是（ ）。

A．①、④实验中均发生了氧化还原反应和复分解反应

B．①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃，说明存在H2O2

C．③和④不能说明溶解性：BaO2＞BaSO4

D．⑤中说明H2O2具有还原性

【解析】①中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠，过氧化氢分解生成水和氧气，发生的反应为复分解反应与氧化还原反应，④中过氧化钡再与稀硫酸反应生成过氧化氢与硫酸钡沉淀，过氧化氢分解生成了氧气，因此两个试管中均发生了氧化还原反应和复分解反应。A项正确；①中过氧化钠与水反应生成氧气，不能说明存在H2O2，B项错误；④中BaO2与硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，证明酸性：硫酸＞过氧化氢，不能说明溶解性：BaO2＞BaSO4，C项正确；⑤中产生的气体为氧气，氧元素化合价升高，做还原剂，说明H2O2具有还原性，D项正确。【答案】B

【例5】下列判断正确的是（ ）。

A．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2

B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2

C．可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2

D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中，最终溶液均为红色

【解析】CO2与Na2O、Na2O2反应固体产物均为Na2CO3，虽然CO2与Na2O2反应还产生O2，但该现象无法观察到，B错误；在空气中加热会将Na2O转化为Na2O2，不符合除杂的要求，C错误；Na2O2有漂白作用，D项错误；Na2O与水反应生成NaOH而Na2O2与水反应除生成NaOH外还有O2放出，故可用水来确定Na2O中是否含有Na2O2。【答案】A

【例6】16.8g NaHCO3和7.8g Na2O2在密闭容器中灼烧，充分反应后，将密闭容器保持温度为500℃，最后容器内物质是（ ）。

A．Na2CO3，Na2O，O2 B．Na2CO3，O2，H2O（g）

C．Na2CO3，CO2，O2，H2O（g） D．NaHCO3，Na2CO3，O2

【解析】n（NaHCO3）＝＝0.2mol，n（Na2O2）＝＝0.1mol，本题所涉及到的反应有2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑，2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2，2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑，0.2mol NaHCO3分解产生0.1mol H2O（g）和0.1mol CO2，而0.1mol Na2O2恰好将0.1mol CO2完全吸收生成0.1mol Na2CO3和0.05mol CO2，因此Na2O2将不再与H2O（g）反应，所以最后容器内物质有Na2CO3、O2和H2O（g）。【答案】B。

【高考真题】

【例1】[2017江苏]下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 (　　)

A．Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂

B．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒

C．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维

D．NH3易溶于水，可用作制冷剂

【解析】A．过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B．因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C．二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D．液氨汽化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。【答案】A

考点三 碳酸钠和碳酸氢钠的性质和应用(第三课时)

【 基础知识】

一、碳酸钠的性质和应用

1．俗名：纯碱或苏打，水溶液呈碱性

2．Na2CO3与酸的反应

（1）盐酸

①Na2CO3

NaHCO3

CO2 ②HCl

CO2

NaHCO3

【注意】不同的滴加顺序产生不同的现象，可以用互滴法鉴别Na2CO3和盐酸

（2）碳酸：Na2CO3+CO2+H2O

2NaHCO3

3．Na2CO3与碱反应

（1）KOH：不反应

（2）Ca(OH)2：Na2CO3+Ca（OH）2

CaCO3↓+2NaOH

4．Na2CO3与可溶性盐反应

（1）钙、钡盐：发生复分解反应

①CO32－+Ca2+

CaCO3↓ ②CO32－+Ba2+

BaCO3↓

（2）铝、铁盐：发生水解相互促进反应

①2Al3++3CO32－+3H2O

2Al（OH）3↓+3CO2↑

②2Fe3++3CO32－+3H2O

2Fe（OH）3↓+3CO2↑

5．Na2CO3的水解反应

（1）第一步：CO32－+H2O

HCO3－+OH－

（2）第二步：HCO3－+H2O

H2CO3+OH－

6．Na2CO3的用途

（1）制玻璃

①Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑ ②CaCO3+SiO2

CaSiO3+CO2↑

（2）制肥皂：油脂的碱性水解，其主要成分是高级脂肪酸钠

（3）去污剂：热的碱液去除餐具上的油污

（4）造纸、纺织

二、碳酸氢钠的性质和应用

1．俗名：小苏打，水溶液呈弱碱性

2．色、态：白色细小的晶体

3．溶解性

（1）所有的碳酸氢盐都能溶于水

（2）溶解度比Na2CO3的小，原因是NaHCO3中含有氢键

（3）饱和Na2CO3溶液CO2现象是有白色晶体析出

4．热不稳定性：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

5．与盐酸的反应：NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑

6．NaHCO3与强碱溶液反应

（1）本质：HCO3－+OH－＝CO32－+H2O

（2）可溶性钙、钡碱：量不同，产物不同

①少量Ca(OH)2：2NaHCO3+Ca（OH）2

CaCO3↓+Na2CO3+2H2O

②过量Ca(OH)2：NaHCO3+Ca（OH）2

CaCO3↓+NaOH+H2O

③共同现象都是：产生白色沉淀

7．NaHCO3与可溶性盐的反应

（1）钙、钡盐：不反应

（2）铝、铁盐：双水解反应

①Al3++3HCO3－

Al（OH）3↓+3CO2↑

②Fe3++3HCO3－

Fe（OH）3↓+3CO2↑

（3）Na[Al(OH)4]：酸碱中和反应

HCO3－+[Al(OH)4]－

Al(OH)3↓+CO32－+H2O

8．NaHCO3的用途

（1）发酵粉：①中和食品发酵产生的有机酸；②加热分解产生大量CO2

【注意】碳酸钠较稳定，且碱性强，不适合用作膨松剂,碳酸氢钠常用做膨松剂。

（2）治胃酸：中和胃中过多的盐酸

【注意】胃溃疡病人不能服用小苏打类药物来治疗，因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气，易造成胃穿孔

（3）灭火剂

①干粉灭火器：2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O

②泡沫灭火器：Al3++3HCO3－

Al（OH）3↓+3CO2↑

9.Na2CO3和NaHCO3鉴别和除杂

(1)Na2CO3、NaHCO3的鉴别

①固体的鉴别

（A）加热法：产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。

【注意】取两种固体分别滴入少量水，用温度计测量温度变化，升温的是碳酸钠（碳酸氢钠溶于水吸热，碳酸钠溶于水放热，）

(B)气体法：滴入稀盐酸，产生气泡速率快的是NaHCO3固体。

【注意】加入盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，含的离子可能是 CO32-或 HCO3-

②溶液的鉴别

(A)沉淀法：加入BaCl2溶液或CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3溶液。

【注意】不能用Ca（OH）2或Ba（OH）2鉴别NaHCO3和Na2CO3，因为都能产生白色沉淀

(B)测pH法：用pH试纸测相同浓度的稀溶液，pH大的是Na2CO3溶液。

(2)Na2CO3、NaHCO3的除杂

10.Na2CO3的制备—侯氏制碱法

(1)制备原理：

把氨气和二氧化碳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。

【注意】①要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，

②NH3极易溶于水，为防止倒吸，通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，为增加二氧化碳的吸收率，通CO2的导气管的末端应插入液面以下

(2)反应的化学方程式：

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl； 2NaHCO3△(=====)Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

【注意】循环使用的物质：CO2

【经典例题】

【例1】某固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质，若要将该固体配制成较纯的溶液，则其主要的实验操作过程应是（ ）。

A．溶解→加适量BaCl2溶液→过滤 B．溶解→加适量CaCl2溶液→过滤

C．溶解→加适量Ca（OH）2溶液→过滤 D．溶解→加适量盐酸→加热

【解析】固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质碳酸钠，要将该固体NaOH配制成较纯的溶液，只要将氢氧化钠中的碳酸钠杂质除去即可。BaCl2溶液和碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，会引进杂质氯化钠，故A错误；CaCl2溶液和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，会引进杂质氯化钠，故B错误；氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，可以用于除去碳酸钠，故C正确；盐酸能与氢氧化钠和碳酸钠反应，不能用作除杂试剂，故D错误。【答案】C

【例2】已知：①向饱和NaCl的氨气溶液中持续通入CO2气体；②向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体。最终两种溶液中均会析出NaHCO3晶体，下列有关说法中错误的是（ ）。

A．①中的离子反应方程式是：Na++NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4+

B．②中的离子反应方程式是：2Na++CO32－+H2O+CO2＝2NaHCO3↓

C．上述变化说明相同温度下溶解度Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl

D．向饱和CaCl2溶液中加入浓Ba（OH）2溶液，也会析出晶体

【解析】①为侯氏制碱法的反应原理，离子反应方程式是：Na++NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4+，故A正确；因溶解度Na2CO3＞NaHCO3，向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体可生成碳酸氢钠，离子反应方程式是：2Na++CO32－+H2O+CO2＝2NaHCO3↓，故B正确；由反应①可知溶解度NaCl＞NaHCO3，故C错误；由于Ca（OH）2微溶于水，所以向饱和CaCl2溶液中加入浓Ba（OH）2溶液，可生成Ca（OH）2晶体，故D正确。【答案】C

【例3】A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物，存在如图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。

(1) 若A为常见的金属单质，焰色试验呈黄色，X能使品红溶液褪色，写出C和E反应的离子方程式：

_______________________________________。证明D已经氧化变质的方法是：取少量D固体溶于水中， ___________________________________________。

(2) 若A为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强。该元素在元素周期表中的位置为__________，则X可能为___________(填代号)。

a.NaHCO3 b.Na2CO3 c.Fe(OH)3 d.Na[Al(OH)4]

(3)若A为淡黄色粉末，则A的电子式为___________。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。若鉴别等浓度的D、E两种溶液，可选择的试剂为__________(填代号)。

a.盐酸 b.BaCl2溶液 c.NaOH溶液 d.Ca(OH)2溶液

(4)若A为氧化物，X是Fe，溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与H2O反应的化学反应方程式为___________________________________，E是____________(填化学式)。

【解析】(1)根据分析，若A为常见的金属单质，焰色试验呈黄色，X能使品红溶液褪色，则A、B、C、D、E、X依次为Na、H2、NaOH、Na2SO3、NaHSO3、SO2；C（NaOH）和E（NaHSO3）反应生成Na2SO3和H2O，反应的离子方程式为OH-+

=

+H2O；D为Na2SO3，亚硫酸钠若氧化变质则D中含Na2SO4，故证明D已经氧化变质只要证明D中含Na2SO4即可，方法是：取少量D固体溶于水中，加足量盐酸至不再生成气体，加氯化钡溶液生成白色沉淀，说明D已经氧化变质。

(2)根据分析，若A为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，则A为Cl2，Cl2与水反应生成HCl和HClO，Cl原子核外K、L、M层依次排有2、8、7个电子，则Cl元素在元素周期表中的位置为第三周期VIIA族；结合图示转化关系，B为HClO，C为HCl；

a．若X为NaHCO3，NaHCO3与HCl反应生成NaCl、H2O和CO2，NaCl、H2O、CO2都不能与NaHCO3反应，不符合图示转化关系，则X不可能为NaHCO3；

b．若X为Na2CO3，少量Na2CO3与足量HCl反应生成NaCl、H2O和CO2，CO2能与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，符合图示转化关系，则X可能为Na2CO3；

c．若X为Fe(OH)3，Fe(OH)3与HCl反应生成FeCl3和H2O，FeCl3、H2O与Fe(OH)3都不反应，不符合图示转化关系，则X不可能为Fe(OH)3；

d．若X为NaAlO2，少量NaAlO2与足量HCl反应生成AlCl3、NaCl和H2O，AlCl3能与NaAlO2溶液发生双水解反应生成Al(OH)3和NaCl，符合图示转化关系，则X可能为NaAlO2；

答案选bd。

(3)根据分析，若A为淡黄色粉末，X为一种最常见的造成温室效应的气体，则A为Na2O2、X为CO2、B为O2、C为NaOH、D为Na2CO3、E为NaHCO3；Na2O2的电子式为

；

a．向等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别逐滴加入盐酸，开始无明显现象、一段时间后产生无色气泡的为Na2CO3，立即产生无色气泡的为NaHCO3，现象不同，可以鉴别；

b．向等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别加入BaCl2溶液，产生白色沉淀的为Na2CO3，无明显现象的为NaHCO3，现象不同，可以鉴别；

c．向等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别加入NaOH溶液，虽然NaHCO3与NaOH溶液能反应，但都无明显现象，不能鉴别；

d．向等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别加入Ca(OH)2溶液，都产生白色沉淀（CaCO3），现象相同，不能鉴别；

答案选ab。

(4) 根据分析，若A为氧化物，X是Fe，溶液D中加入KSCN溶液变红，A为NO2、B为NO、C为HNO3、D为Fe(NO3)3、E为Fe(NO3)2；NO2与水反应生成HNO3和NO，反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO；E的化学式为Fe(NO3)2。

【答案】OH-+

=

+H2O 加足量盐酸至不再生成气体，加氯化钡溶液生成白色沉淀，说明D已经氧化变质 bd

ab 3NO2+H2O=2HNO3+NO Fe(NO3)2

【高考真题】

【例1】（[2019江苏] 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)

A．NaCl(aq)

Cl2(g)

FeCl2(s)

B．MgCl2(aq)

Mg(OH)2(s)

MgO (s)

C．S(s)

SO3(g)

H2SO4(aq)

D．N2(g)

NH3(g)

Na2CO3(s)

【解析】A．电解条件时应看清是电解水溶液还是电解熔融态物质，Cl2具有强氧化性；

氯气的氧化性强，与铁单质反应直接生成氯化铁，故A错误；

B．氯化镁与石灰乳发生复分解反应生成氢氧化镁，氢氧化镁高温煅烧生成氧化镁和水，故B正确；

C．硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，SO2在与氧气在催化剂条件下生成SO3，故C错误；

D．氨气、二氧化碳和氯化钠反应制备碳酸氢钠是利用碳酸氢钠的溶解度低；

氨气与二氧化碳和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可生成碳酸钠，故D错误；综上所述，本题应选B。【答案】B

【例2】[2016江苏]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(　　)

【解析】A、氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，A错误；B、气流方向错误，应该从右侧导管通入CO2气体，B错误；C、从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，C正确；D、碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，不能用该装置干燥碳酸氢钠，D错误。【答案】C

【例3】(2014·上海，15)下图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3 的部分装置。下列操作正确的是(　　)

A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰

B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰

C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

【解析】侯氏制碱法的原理是向饱和的NaCl溶液中先通入NH3，然后通入CO2，利用生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。由于NH3在水中的溶解度大所以先通NH3，但为了防倒吸，所以a通入NH3，然后b通入CO2，考虑NH3气体的尾气处理所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉，即C选项正确。【答案】C

【例4】(2013年江苏)甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:甲乙丙。下列有关物质的推断不正确的是(　　)

A.若甲为焦炭,则丁可能是O2 B.若甲为Na2CO3,则丁可能盐酸

C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸 D.若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2

【解析】A项,甲→乙:2C+O2(不足)2CO,乙→丙:2CO+O22CO2,丙→乙:C+CO22CO,正确。B项,甲→乙:SO2(过量)+NH3·H2ONH4HSO3,乙→丙:NH4HSO3+NH3·H2O(NH4)2SO3+H2O,丙→乙:(NH4)2SO3+H2O+SO22NH4HSO3,正确。C项,若甲为Fe,丁为盐酸,则乙为FeCl2,FeCl2与盐酸不反应,错误。D项,甲→乙:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O,乙→丙:Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3,丙→乙:NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O,正确。 【答案】C

考点四 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应图像分析与计算(第四课时)

【 基础知识】

1.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象

(1)反应原理:向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸至过量,先是无明显现象,后来产生气体;依次发生①CO3(2－)＋H＋===HCO3(－)、②HCO3(－)＋H＋===H2O＋CO2↑,①、②完成时消耗盐酸的量相等。

NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,立即产生气体,发生反应:HCO3(－)＋H＋===H2O＋CO2↑

(2)图像分析:结合图像可确定溶质的成分,书写离子方程式或完成相关计算。

【经典例题】

【例1】分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：

(1)在A情况下，溶质是________(填化学式)，其物质的量之比为________。

(2)在B情况下，溶质是________(填化学式)，其物质的量之比为________。

(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。

【解析】CO2与NaOH溶液反应时，据CO2量与NaOH量的相对多少，有这样两个阶段：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应)；②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3；据图分析：B情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是A情况的2倍。(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以c(NaOH)＝0.02 L(0.03 mol)＝1.5 mol·L－1。

【答案】(1)NaOH、Na2CO3　1∶1 (2)Na2CO3、NaHCO3　1∶1 (3)1.5 mol·L－1

【例2】将2.32 g Na2CO3、NaOH的固体混合物完全溶解于水，制成溶液，然后向该溶液中逐滴加入1 mol/L的盐酸，所加盐酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如图所示，下列说法中错误的是(　　)

A.OA段发生反应的离子方程式为：H＋＋OH－===H2O、CO3(2－)＋H＋===HCO3(－)

B.A点溶液中的溶质为NaCl、NaHCO3

C.混合物中NaOH的质量0.60 g

D.当加入35 mL盐酸时，产生CO2的体积为224 mL

【解析】由图像可知，向溶液中逐滴加入1 mol/L的盐酸，开始没有二氧化碳气体生成，说明OA段，盐酸先与氢氧化钠溶液发生酸碱中和生成氯化钠和水，反应的离子反应方程式为H＋＋OH－===H2O，氢氧化钠溶液完全反应后，再发生碳酸钠与盐酸反应生成碳酸氢钠与氯化钠，反应的离子反应方程式为CO3(2－)＋H＋===HCO3(－)，故A正确；由A项分析知，A点溶液中的溶质为氯化钠和碳酸氢钠，故B正确；由图像可知，反应生成的碳酸氢钠消耗盐酸的体积为20 mL，则碳酸钠消耗盐酸的体积为20 mL，NaOH消耗盐酸的体积为(25－20) mL＝5 mL，混合物中NaOH的质量＝0.005 L×1 mol/L×40 g/mol＝0.20 g，故C错误；由图像可知，AB段发生的反应为碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，反应的离子方程式为HCO3(－)＋H＋===CO2↑＋H2O，则加入35 mL盐酸时，与碳酸氢钠反应的盐酸的体积为(35－25) mL＝10 mL，则产生CO2的体积为1 mol/L×0.01 L×22.4 L/mol×103 mL/L＝224 mL，故D正确。【答案】C

【例3】将一定量的CO2气体通入2L未知浓度的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl的物质的量的关系如图所示（忽略气体的溶解和HCl的挥发），下列说法不正确的是（ ）。

A．O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na2CO3

B．常温下，a点溶液pH＞7

C．标准状况下，通入CO2的体积为4.48L

D．原NaOH溶液的物质的量浓度为2.5mol/L

【解析】Na2CO3跟盐酸的反应是分步进行的：Na2CO3+HCl＝NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，HCl与Na2CO3、NaHCO3都按1∶1反应，由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl，故溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，故A正确；a点溶液中溶质为碳酸氢钠，碳酸氢钠溶液显碱性，则溶液pH＞7，故B正确；由图可知，a点时开始生成气体，故发生反应为：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，至生成二氧化碳体积最大时，该阶段消耗的HCl的物质的量为2mol，由方程式可知产生二氧化碳的物质的量为2mol，生成的二氧化碳的物质的量等于开始通入的二氧化碳的物质的量，故开始通入的二氧化碳的体积为2mol×22.4L/mol＝44.8L，故C错误；加入5molHCl生成二氧化碳体积最大，此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子守恒有n（NaCl）＝n（HCl），根据钠离子守恒有n（NaOH）＝n（NaCl），故n（NaOH）＝n（HCl）＝5mL，所以c（NaOH）＝＝2.5mol/L，故D正确。【答案】C

考点五 测定碳酸钠质量分数的常用方法(第五课时)

【 基础知识】

一、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)。

③数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为22 400(V) mol×106 g·mol－1＝22 400(106V) g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为m g( g)×100%＝112m(53V)%。

(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。

③数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为197 g·mol－1(n g)×106 g·mol－1＝197(106n) g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为m g( g)×100%＝197m(106n)×100%。

(3)双指示剂滴定法(酚酞、甲基橙)

①Na2CO3、NaHCO3混合物

(A)测定原理：

先以酚酞作指示剂：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3

再以甲基橙作指示剂：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

(B)实验操作：

a.准确称量样品m g加蒸馏水配成溶液。

b.向所得溶液中先滴入1～2滴酚酞试液，然后逐滴加入1 mol/L的稀盐酸，当溶液由红色变成浅红色且半分钟颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V1 mL。

c.再向溶液中滴入1～2滴甲基橙试液，然后逐滴加入1 mol/L的稀盐酸，当溶液由黄色变成橙色且半分钟颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V2，且V2＞V1＞0。

(C)数据处理：

样品中Na2CO3的物质的量：1 mol/L×V1×10－3L＝V1×10－3mol

则样品中Na2CO3的质量分数为：m g(V1×10－3mol×106 g·mol－1)×100%＝m(10.6 V1)%。

②Na2CO3、NaOH的混合物

(A)测定原理：

先以酚酞作指示剂：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋HCl

再以甲基橙作指示剂：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑

(B)实验操作

a.准确称量样品m g加蒸馏水配成溶液。

b.向所得溶液中先滴入1～2滴酚酞试液，然后逐滴加入1 mol/L 的稀盐酸，当溶液由红色变成浅红色且半分钟颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V1 mL。

c.再向溶液中滴入1～2滴甲基橙试液，然后逐滴加入1 mol/L 稀盐酸，溶液由黄色变成橙色，且半分钟颜色不发生变化时，消耗盐酸的体积为V2 mL，且V1＞V2＞0。

(C)数据处理

样品中n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)消耗盐酸的物质的量＝1 mol/L×V2×10－3L＝V2×10－3 mol，

样品中Na2CO3的质量分数为m g(V2×10－3mol×106 g·mol－1)×100%＝m(10.6 V2)%。

【经典例题】

【例1】下列实验方案中，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

【解析】取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，A正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，B正确；C项，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，由于逸出气体中含有H2O(g)，故无法求解，C错误；D项，由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3 的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，D正确。【答案】　C

【例2】实验室使用pH传感器来测定Na2CO3和NaHCO3混合物中NaHCO3的含量。称取1.59g样品，溶于水配成250.00mL溶液，取出25.00mL该溶液用0.1mol·L−1盐酸进行滴定，得到如下曲线。以下说法或操作正确的是（ ）。

A．第一个计量点之前发生反应的离子方程式为HCO3－+H+＝CO2↑+H2O

B．第二个计量点对应溶液中大量存在的阴离子是Cl−、HCO3－

C．此样品中n（NaHCO3）=（28.1−2×11.9）×10−3mol

D．使用该方法测定Na2CO3和NaOH混合溶液中的氢氧化钠含量，将会得到1个计量点

【解析】用盐酸滴定Na2CO3和NaHCO3的混合溶液会出现两个计量点。第一个计量点之前发生的反应为CO32－+H+＝HCO3－，第一个计量点与第二个计量点之间发生的反应为HCO3－+H+＝CO2↑+H2O，A项错误；第二个计量点对应溶液中大量存在的阴离子是Cl−，无大量HCO3－存在，B项错误；根据图像和离子方程式可知C项正确；使用该方法测定Na2CO3和NaOH混合溶液中的氢氧化钠含量，将会得到3个计量点，发生的反应分别是H++OH−＝H2O、CO32－+H+＝HCO3－、HCO3－+H+＝CO2↑+H2O，D项错误。【答案】C

【高考真题】

【例1】 [2016浙江4月选考]为确定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算，某同学设计的实验装置示意图如下：

请回答：

（1）仪器a的名称是　　　 　。

（2）装置B中冰水的作用是　　　 。

（3）该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是　　　　 。

A．样品分解不完全

B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置

C．产生CO2气体的速率太快，没有被碱石灰完全吸收

D．反应完全后停止加热，通入过量的空气

【答案】（1）球形干燥管　（2）冷凝反应生成的水以免被碱石灰吸收　（3）AC

【解析】依据题意，碳酸氢钠的质量是通过其热分解产生的CO2的质量换算出来的，进一步得到碳酸氢钠的质量分数，进而可求出碳酸钠的质量分数。装置A为样品受热分解装置，装置B为冷凝水的装置，若不冷凝水，水会被装置C处的碱石灰吸收，从而使测得的CO2的质量偏大，装置C为吸收CO2的装置，仪器a是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C的防护装置。（1）仪器a为球形干燥管。（2）装置B中冰水的作用是冷凝反应生成的水，避免水进入装置C中被碱石灰吸收干扰实验结果。（3）A项，若样品分解不完全，测得的CO2的质量偏小，碳酸钠的质量分数偏高，符合题意。B项，装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，会使测得的CO2的质量偏高，碳酸钠的质量分数偏低，不符合题意。C项，产生CO2气体的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，会使测得的CO2的质量偏低，碳酸钠的质量分数偏高，符合题意。D项，反应完全后停止加热，通入过量的空气，空气中的CO2和少量水会被装置C吸收，使测得的CO2的质量偏大，碳酸钠的质量分数偏低，不符合题意。

考点六 碱金属及焰色试验(第六课时)

【 基础知识】

一、碱金属元素

1.碱金属的一般性与特殊性

(1)一般性

(2)特殊性

①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的。

②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中。

③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物（如NaH）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。如NaH与水反应：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑。

④般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大（但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小）。

⑤试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。

⑥锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。

二、焰色试验

1．定义：多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色，亦称焰色反应，属于物理变化，是元素的性质，与元素的存在形态无关,如不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠的单质，均发出黄色火焰。

【注意】(1)并不是所有的金属元素都有焰色反应。

(2)焰色反应产生原因：灼烧时，基态电子吸收能量跃迁到激发态，由激发态跃迁回基态时，释放的能量以可见光形式呈现

2．操作步骤

（1）干烧：实验开始时，将铂丝放在酒精灯外焰上灼烧，至与原火焰颜色相同为止。

（2）蘸烧：将铂丝蘸取需要检验的试样，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。

（3）洗烧：将铂丝用盐酸洗净后，在外焰上灼烧至无色，以除去金属丝表面可能残留的杂质。

【注意】①用稀盐酸清洗的原因：生成金属氯化物，而金属氯化物在高温时可挥发。

②可用洁净的铁丝代替铂丝，不能用铜丝代替

3．应用：（1）用于检测某种金属元素是否存在。

（2）添加到烟花中，使焰火更加绚丽多彩。

4．常见元素的焰色

【注意】黄色火焰能够遮盖紫色火焰

①蓝色钴玻璃可以将黄光过滤掉，避免钠元素的干扰

②若肉眼看不到紫色火焰，则样品中可能含钾元素

③若肉眼看到紫色火焰，则样品中一定不含钠元素

【经典例题】

【例1】下列有关铯及其化合物的说法不正确的是（ ）。

A．CsOH的碱性比KOH的强

B．铯与水或稀盐酸反应剧烈，都生成H2

C．Cs的还原性比Na的强，故Na+的氧化性强于Cs+

D．Li的金属性比Cs的强

【解析】根据元素周期律，Cs的金属性比K强，故CsOH的碱性比KOH强，A项正确；Cs的性质与钠相似，Na能与水或稀盐酸反应产生H2，故Cs也能与水或稀盐酸反应产生H2，且反应更剧烈，B项正确；Cs的还原性强于Na，则Na+得电子能力比Cs+强，即氧化性：Na+＞Cs+，C项正确；Li、Cs均为碱金属元素，Cs的电子层数多，更容易失去最外层电子，故金属性：Cs＞Li，D项错误。【答案】D

【例2】用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列各判断正确的是(　　)

A．只含有Na＋ B．一定含有Na＋，可能含有K＋

C．既含有Na＋，又含有K＋ D．可能含有Na＋，可能还含有K＋

【解析】Na元素的焰色为黄色，而K元素的焰色为紫色，而且黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。【答案】B

【例3】关于焰色反应，下列说法正确的是(　　)

A．用洁净的铂丝蘸取某溶液，在火焰上灼烧，焰色为黄色，确定不含K+

B．焰色反应只能检验金属单质

C．焰色反应可以检验任何元素

D．焰色反应是物理变化

【解析】A．观察钾的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃，没有透过蓝色的钴玻璃，则无法判断溶液中有误K+，A项错误；

B．焰色反应检验金属元素，包括单质和化合物，B项错误；

C．焰色反应检验金属元素，C项错误；

D．焰色反应无新物质产生，属于物理变化，D项正确；

【答案】D

【例4】黑火药是硫磺粉、硝石、木炭粉按一定比例混合而成（2KNO3+S+3C＝K2S+N2↑+3CO2↑）。古文献《本草经集注》记载了区分硝石（KNO3）和朴消（Na2SO4）的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”。下列推断正确的是（ ）。

A．“紫青烟”主要是指钠元素的焰色试验

B． “朴消”在灼烧时火焰没有颜色

C．“硝石”在黑火药中起还原剂的作用

D． “朴消”不能替代“硝石”制黑火药

【解析】A项，钾元素的焰色试验是紫色，“紫青烟”主要是指钾元素的焰色试验，故A错误；B项，钠元素焰色试验为黄色，“朴消”在灼烧时火焰为黄色，故B错误；C项，硝酸钾中氮元素是+5价，处于最高价，火药发生化学反应时生成氮气，KNO3中氮元素的化合价降低，“硝石”在黑火药中起氧化剂的作用，故C错误；D项，硫酸钠没有强氧化性，“朴消”不能替代“硝石”制黑火药，故D正确。【答案】D

【高考真题】

【例1】（2019·全国卷II节选）立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。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。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为__________（填标号）。

A．黄色 B．红色 C．紫色 D．黄绿色

【解析】焰色反应不是化学变化，常用来检验金属元素存在，常见金属元素焰色：钠的焰色为黄色，故A错误；钙的焰色为红色，故B错误；钾的焰色为紫色，故C错误；钡的焰色为黄绿色，故D正确。【答案】D

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