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第8讲 钠及其重要化合物
课时集训
测控导航表
知识点
基础
能力
挑战
钠的性质与应用
1
钠的氧化物
3,5
碱金属元素及其化合物性质
2
碳酸钠、碳酸氢钠的性质应用及计算
4
6,7,9
10
综合应用
8
11
1.化学之美无处不在,有一位学生将一小块钠投入盛有煤油和水的试管中(煤油和水均足够多),可能观察到的现象是( D )
A.钠浮在试管中的液面上
B.钠沉入试管底部
C.钠燃烧起来
D.钠处于煤油和水的交界处
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解析:煤油的密度比水小,所以煤油在上层,水在下层,又因钠的密度比水小,比煤油大,因此钠介于两者之间,而钠能与水反应产生氢气,在与水反应生成气体后被气体带离水层,进入煤油层后停止反应又下沉,如此往复,直至钠反应完,反应没有氧气产生,钠不能燃烧,所以钠处于煤油和水的交界处,上下浮动。
2.有关碱金属的叙述正确的是( C )
A.随核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度逐渐增大
B.碱金属单质的金属性很强,均易与氯气、氧气、氮气等发生反应
C.碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
D.无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4,它不易溶于水
解析:钾的密度小于钠的密度,这是碱金属单质密度依次增大的一个例外,A错误;碱金属中除锂外,均不与氮气直接反应,B错误;Cs与Na同为碱金属元素,性质相似,由Na2SO4易溶于水,可得出Cs2SO4也易溶于水,D错误;由Na2CO3加热不分解,可得出Cs2CO3加热也不分解,C正确。
3.下列关于氧化钠和过氧化钠的叙述中,正确的是( C )
A.都属于碱性氧化物
B.都能与水发生化合反应
C.水溶液的成分相同
D.与二氧化碳反应生成不同的盐
解析:A项,碱性氧化物与水反应只生成碱,氧化钠与水反应只生成氢氧化钠,属于碱性氧化物,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,因此过氧化钠不是碱性氧化物,错误;B项,过氧化钠与水反应不是化合反应,错误;C项,两者溶于水后所得溶液都是氢氧化钠溶液,正确;D项,两者与CO2反应均生成盐Na2CO3,错误。
4.下表为某轻质纯碱产品说明书:
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化学名:碳酸钠,俗称苏打
性状:白色粉末,易溶于水,水溶液呈中性
化学式:Na2CO3
用途:重要的基本化工原料之一,在纺织、玻璃、制皂、造纸等领域都有广泛应用
其中有错误的一项是( B )
A.化学名 B.性状 C.化学式 D.用途
解析:纯碱溶于水后会发生水解反应:C+H2OHC+OH-,故其水溶液呈碱性,故选B。
5.(1)写出CO2和Na2O2反应的化学方程式:
。
(2)某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠,你认为他的判断合理吗? ,简要说明理由:
。
(3)该同学无法断定反应中是否有氧气生成,拟使用如图所示装置进行实验(图中铁架台等装置已略去)。
装置中B的作用是
,
D的作用是
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。
(4)为确认反应产物,该同学设计了以下实验步骤,你认为应进行的操作是 (填字母)。
A.用带火星的细木条靠近干燥管口a,观察细木条是否着火燃烧
B.将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液
C.在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液,观察是否有沉淀 生成
D.在配成的溶液中先加入盐酸,再加入氯化钡溶液,观察是否有气泡或沉淀生成
解析:(1)Na2O2和CO2发生反应:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。(2)过氧化钠能和水、CO2反应,同时过氧化钠具有强氧化性,SO2以还原性为主,两者发生反应Na2O2+SO2Na2SO4。(3)装置B中盛放浓硫酸,作用是干燥SO2,因为Na2O2能和水、CO2反应,因此为避免对实验的干扰,装置D的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置C,同时吸收SO2气体,防止污染空气。(4)如果带火星的木条复燃,说明有氧气产生,发生2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2,故A正确;硝酸具有强氧化性,能把Na2SO3氧化成Na2SO4,产生干扰,故C错误;加入盐酸,除去干扰离子,再加入BaCl2溶液,出现沉淀,说明含有Na2SO4,故D正确。
答案:(1)2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2
(2)合理 过氧化钠具有强氧化性,能将+4价的硫氧化为+6价的硫而生成硫酸钠
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(3)干燥SO2气体,防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应
防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成氧气,同时吸收过量SO2气体,便于氧气的检验和防止污染空气
(4)ABD
6.向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸,生成气体的量随盐酸加入量的变化关系如图所示,则下列离子组在对应的溶液中,一定能大量共存的是( C )
A.a点对应的溶液中:Na+、OH-、S、N
B.b点对应的溶液中:Al3+、Fe3+、Mn、Cl-
C.c点对应的溶液中:Na+、Ca2+、N、Cl-
D.d点对应的溶液中:F-、N、Fe2+、Na+
解析:a点对应的溶液为碳酸钠、氯化钠和碳酸氢钠的混合溶液,OH-不能大量存在,故A错误;b点对应的溶液中含碳酸氢钠和氯化钠,铝离子和铁离子不能大量存在,故B错误;c点对应的溶液是氯化钠溶液,所给离子都不反应,故C正确;d点对应的溶液中有过量的酸,酸性环境下的硝酸根离子有氧化性,能氧化亚铁离子,且H+与F-生成HF,故D错误。
7.工业上用粗盐(含Ca2+、Mg2+、S等杂质)为主要原料采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4
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Cl,工艺流程如图所示。下列有关说法正确的是( C )
A.对粗盐溶液除杂可依次加入NaOH、Na2CO3、BaCl2,再加入盐酸调节溶液pH
B.饱和食盐水中先通入的气体为CO2
C.流程图中的“系列操作”若在实验室中进行,一定需要玻璃棒
D.如图所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性
解析:除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,可以加过量的氯化钡除去硫酸根离子,加入NaOH除去Mg2+,然后用碳酸钠除去钙离子和过量的钡离子,盐酸要放在最后,来除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,A错误;二氧化碳在水中溶解度较小,氨气溶解度较大,故应先通入氨气,碱性溶液中再通入二氧化碳,二氧化碳的溶解度增大,可以达到实验目的,B错误;从溶液中得到固体,需要加热浓缩,冷却结晶、过滤等操作,这些过程中需要玻璃棒搅拌、引流等,C正确;Na2CO3加热不易分解,NaHCO3晶体加热容易分解,故小试管中应盛放NaHCO3,大试管中应盛放Na2CO3,NaHCO3间接加热能分解,Na2CO3直接加热不分解,能证明两者的热稳定性。
8.(2018·广西桂林联考)将a mol过氧化钠与2a
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mol碳酸氢钠固体混合,在密闭容器中,120 ℃充分反应后,排出气体,冷却,有固体残留。下列分析正确的是( B )
A.残留固体是Na2CO3和NaOH的混合物
B.残留固体是2a mol Na2CO3
C.反应中转移2a mol电子
D.排出的气体是1.5a mol氧气
解析:由化学方程式2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑可知,2a mol NaHCO3分解得到Na2CO3、CO2和H2O(g)各a mol,还会发生反应:2Na2O2+ 2CO22Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O(g)4NaOH+O2,由于二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠,可以认为过氧化钠先与二氧化碳反应,再与水反应,Na2O2只有 a mol,恰好和CO2反应生成a mol Na2CO3和a mol O2,气体排出后,只剩余Na2CO3,碳酸钠的总物质的量为a mol+a mol=2a mol,A错误,B正确;过氧化钠中氧元素的化合价为-1,a mol过氧化钠反应生成 0.5a mol氧气,转移a mol电子,C错误;排出的气体为 0.5a mol氧气和a mol水蒸气,D错误。
9.某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再通过实验进行性质探究。
(1)分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A受热分解的化学方程式为
。
(2)称取两种固体各2 g,分别加入两个小烧杯中,再各加10
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mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,恢复至室温,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。
①发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,由此得出结论 。
②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。其中,盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象是 (填字母序号)。
a.溶液温度下降 b.溶液温度升高
c.滴入酚酞后呈浅红色 d.滴入酚酞后呈红色
(3)同学们将两种固体分别配制成0.5 mol·L-1的溶液,设计如下方案并对反应现象做出预测:
实验方案
预测现象
预测依据
操作1:向2 mL Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.5 mol·
L-1CaCl2溶液
有白色沉淀
Na2CO3溶液中的C浓度较大,能与CaCl2发生反应:
(写离子方程式)
操作2:向2 mL NaHCO3溶液中滴加少量的澄清石灰水
白色沉淀
反应的离子方程式为
解析:(1)碳酸钠稳定,受热难分解,碳酸氢钠热稳定性差,受热易分解生成二氧化碳气体,故A为碳酸氢钠,反应方程式为2NaHCO3Na2CO3+ CO2↑+H2O,生成的CO2气体通入澄清石灰水中发生反应:CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O,生成碳酸钙沉淀变浑浊。
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(2)①称取两种固体各2 g,分别加入两个小烧杯中,再各滴加10 mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,并恢复至室温后,发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,说明在同样的温度下,同质量的两种固体在同体积的溶剂中,Na2CO3比NaHCO3易溶于水。
②碳酸钠溶解过程为放热过程,a错误,b正确;碳酸钠为强碱弱酸盐,水解溶液呈碱性,滴入酚酞后呈红色,c错误,d正确。
(3)碳酸钠能和氯化钙反应:CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl,离子反应为Ca2++CCaCO3↓;Ca(OH)2与NaHCO3溶液可发生反应:Ca(OH)2+ 2NaHCO3CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,离子反应为Ca2++2OH-+2HC
CaCO3↓+C+2H2O。
答案:(1)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(2)①同温度下,Na2CO3比NaHCO3易溶于水 ②bd
(3)Ca2++CCaCO3↓ Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+C+2H2O
10.(2019·河北石家庄模拟)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体,充分反应后,再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的盐酸,产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是( A )
A.原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L-1
B.通入CO2在标准状况下的体积为448 mL
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C.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶3
D.所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)= 1∶1
解析:向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体时,反应有两种可能情况:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O或NaOH+CO2NaHCO3,再加入盐酸 100 mL 时,无论溶液中溶质是NaOH、NaHCO3还是Na2CO3,最终都会生成NaCl,因n(Na+)=n(Cl-),所以 n(NaOH)=n(HCl)=0.02 mol,NaOH溶液和盐酸的体积相同,那么浓度也相同,即原NaOH溶液的浓度为 0.2 mol·L-1,A项正确;盐酸由25 mL滴至100 mL时,发生的反应为NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,消耗盐酸(HCl) 0.015 mol,生成CO2 0.015 mol,即通入CO2在标准状况下的体积为336 mL,B项错误;设所得溶液中的Na2CO3为x mol,NaHCO3为y mol,根据原子守恒:2x mol+y mol=0.02 mol,x mol+y mol=0.015 mol,解得x=0.005,y=0.01,所得溶液的溶质成分的物质的量之比为 n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=2∶1,C、D项错误。
11.(2019·河北石家庄模拟)我国的载人航天飞船神舟十一号由长征2F遥十一火箭发射升空。神舟十一号飞船搭载景海鹏和陈冬两名男性航天员,他们在轨工作、生活了33天,创造了中国载人航天在轨飞行时间的新纪录。针对这一新闻,某化学小组在讨论课上探讨宇航员的供氧问题,认为过氧化钠可作航天飞船的供氧剂,但对其纯度要求很高,某小组同学为了测定过氧化钠的纯度(杂质为碳酸钠),设计了如下方案:
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方案一:取m1 g样品,加入足量的CaCl2溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥,测得CaCO3沉淀质量为m2 g;
方案二:取m1 g样品,用如图装置测得生成二氧化碳质量为m3 g;
方案三:取m1 g样品,加水充分溶解并微热至不再产生气体,用c mol/L的盐酸标准溶液滴定所得溶液(甲基橙作指示剂),终点时消耗盐酸的体积为V mL。
回答下列问题:
(1)方案一中,经正确操作后,测得的过氧化钠的纯度比实际的偏低,其原因是 。
(2)方案二中气囊要使用两次,第二次使用的目的是
,
c干燥管的作用是 ,若用稀盐酸代替稀硫酸,则测定结果偏 (填“高”“低”或“不影响”)。
(3)方案三中,滴定终点的现象是 ,测得过氧化钠的纯度为 (用含m1、c、V的式子表示)。
(4)某小组同学向过氧化钠与水反应的溶液中滴加酚酞,发现溶液先变红后褪色,针对导致溶液褪色的原因提出两种假设:
假设一:因氢氧化钠溶液的浓度过大而使溶液褪色
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假设二:因生成了过氧化氢而使溶液褪色
……
实验验证:向等体积浓度分别为5 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液,观察到溶液变红后褪色的时间如下:
氢氧化钠浓度
(mol·L-1)
5
2
1
0.01
变红后褪色的时间(s)
8
94
450
长时间不褪色
本实验得出的结论是
。
设计实验验证假设二:
。
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解析:(1)反应中会生成微溶的氢氧化钙,导致测定碳酸钙的质量偏大,计算得到碳酸钠的质量偏大,故测得的过氧化钠的纯度比实际的偏低。(2)圆底烧瓶中生成二氧化碳,用浓硫酸干燥二氧化碳,干燥管b中碱石灰吸收二氧化碳,根据干燥管b质量增大可知二氧化碳的质量,进而计算样品中碳酸钠的质量,可得过氧化钠的纯度,干燥管c吸收空气中水蒸气与二氧化碳,防止进入b中,开始利用气囊鼓入空气排尽装置中空气,用a装置吸收鼓入空气中二氧化碳与水蒸气,结束后再排出装置中二氧化碳进入b中被完全吸收;若利用盐酸代替稀硫酸,挥发出的HCl会被b中碱石灰吸收,测定二氧化碳的质量偏大,计算碳酸钠的质量偏大,故过氧化钠的纯度偏低。(3)滴定终点落在指示剂的变色范围之内,终点时溶液由黄色变成橙色,且半分钟内不变黄,消耗HCl的物质的量为0.001V L×c mol/L=0.001Vc mol,则生成NaCl为0.001Vc mol,设过氧化钠、碳酸钠物质的量分别为x mol、y mol,则由钠离子守恒:2x+2y=0.001Vc,根据两者总质量:78x+106y=m1,解得x=,则过氧化钠的含量为×100%= ×100%。(4)由表中数据可知,酚酞在浓的NaOH溶液中先变红后褪色,且碱浓度越大,褪色越快;若由于生成过氧化氢使溶液红色褪去,可以加入二氧化锰使之分解,再加入酚酞溶液,与直接加入酚酞溶液进行对比验证。
答案:(1)生成微溶的Ca(OH)2,致使m2数值偏大
(2)排出装置中生成的CO2进入b中被碱石灰吸收 防止空气中水和二氧化碳进入b中 低
(3)溶液由黄色变成橙色,且半分钟内不变黄 ×100%
(4)酚酞在浓的NaOH溶液中先变红后褪色,且碱浓度越大,褪色越快 取两份等量的反应液于试管中,向其中一支试管加入少量二氧化锰并微热,滴几滴酚酞,溶液变红且不褪色,另一支试管中直接加入几滴酚酞,溶液变红后又褪色,说明假设二成立
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