2-1-4焰色试验和侯氏制碱法(习题)高一化学同步备课系列(解析版).docx

第一节 钠及其化合物
基础巩固
第4课时 焰色试验和侯氏制碱法

1．烟火璀璨耀首都，火树银花庆国庆。在新中国成立70周年国庆联欢晚会上，最后的烟花表演用璀璨的焰火点亮了北京的夜空，惊艳了无数国人。这与高中化学中“焰色试验”知识相关,下列说法中正确的是
A．焰色试验是物理变化
B．利用焰色试验可区分NaCl与Na2CO3固体
C．透过蓝色钴玻璃观察到焰色为紫色，则待测液一定含钾盐
D．用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝(或铁丝)
【答案】A
【解析】A. 焰色试验是电子跃迁释放能量产生的，属于物理变化，故正确；
B. NaCl与Na2CO3都含有钠元素，焰色相同，不能利用焰色试验区分NaCl与Na2CO3固体，故B错误；
C. 透过蓝色钴玻璃观察到焰色为紫色，则待测液一定含钾离子，不一定是钾盐，可能是氢氧化钾，故C错误；
D. 盐酸易挥发，盐酸本身对火焰不会造成影响，用盐酸洗去其他的杂质离子，以防其他离子影响焰色试验的效果，故D错误。
2．用焰色试验检验时的操作有：①蘸取待测液；②置于酒精灯火焰上灼烧；③透过蓝色钴玻璃观察；④用稀盐酸洗净铂丝。正确的操作顺序为
A．①②③④ B．④②①②③ C．④①② D．①③②④
【答案】B
【解析】根据焰色试验的操作步骤：洗、烧、蘸、烧、观，所以正确的操作顺序为：用稀盐酸洗净铂丝，置于酒精灯火焰上灼烧，蘸取待测液，置于酒精灯火焰上灼烧，过蓝色钴玻璃观察，故选B。
3．下列溶液中，必须通过焰色试验才能鉴别的一组是
A．Na2CO3、KCl B．NaCl、KCl
C．CaCl2、NaCl D．K2CO3、CaCl2
【答案】B
【解析】必须通过焰色试验才能鉴别，则阴离子相同，阳离子为不同活泼金属离子，以此来解答。A．利用盐酸可检验，碳酸钠和盐酸反应产生气体，氯化钾不反应，A错误；B．阴离子相同，只能利用焰色试验检验，B正确；C．阴离子相同，但可利用碳酸钾或碳酸钠检验，其中氯化钙反应产生碳酸钙沉淀，氯化钠不反应，C错误；D．利用盐酸可检验，碳酸钾和盐酸反应产生气体，氯化钙不反应，D错误；答案选B
4．（双选）焰色试验实验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示：

下列叙述中不正确的是
A．每次实验中都要先将铂丝灼烧到火焰无色，再蘸取被检验物质
B．钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察
C．实验时最好选择本身颜色较深的火焰
D．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，灼烧时观察到黄色火焰，说明一定含Na＋，不含K＋
【答案】CD
【解析】A．取一根的铂丝，用盐酸洗净后，放在酒精灯上灼烧至无色，再蘸取被检验物质，进行焰色试验，故A正确；
B．在观测钾的焰色试验时要透过蓝色钴玻璃片，滤去钠的黄光的干扰，故B正确；
C．为了能够更加突出被检验试剂的颜色，选用本身颜色较浅的火焰，最大限度的减少火焰本身颜色的干扰，故C错误；
D．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，灼烧时观察到黄色火焰，说明一定含Na＋，但不能确定是否含有K＋，需要再透过蓝色钴玻璃观察，D项错误； 
故选CD。
5.如图是模拟“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
【答案】C
【解析】由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2；由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D选项均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，选项C合理；故合理答案是C。
【点睛】
本题主要考查钠及其重要化合物的性质，及在日常生产、生活中的应用，题型以选择题(性质、应用判断)。注意对钠及化合物的性质在综合实验及工艺流程类题目的应用加以关注。
6.现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

有关说法错误的是
A．反应Ⅰ原理为CO2 + NH3+ NaCl + H2O → NaHCO3↓ + NH4Cl
B．向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2，再通入足量的NH3
C．反应Ⅰ生成的沉淀，经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱
D．往母液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可使氯化铵析出
【答案】B
【解析】A、在氨气饱和的氯化钠溶液中通入CO2气体生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，即CO2 + NH3+ NaCl + H2O = NaHCO3↓ + NH4Cl，A正确；
B、CO2在水中的溶解度小，所以要先通入氨气，后通入CO2，B错误；
C、碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2，C正确；
D、根据NH3+H2O+CO2+NaCl＝NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，D正确。
答案选B。
7．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
A．制取氨气 B．制取碳酸氢钠
C．分离碳酸氢钠 D．干燥碳酸氢钠
【答案】C
【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，错误；
B、气流方向错，应该从右侧导管通入CO2气体，错误；
C、从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，正确；
D、碳酸氢钠受热易分解，不能用该装置干燥碳酸氢钠，错误。
答案选C。
8．某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
Ⅰ.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。

（1）装置乙中盛放的试剂为_______，它的作用是_______。
（2）反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中总反应的化学方程式为_______。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_______、洗涤固体、_______，最后一步发生反应的化学方程式为_______。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：

选择的装置(填编号)
实验现象
实验结论
_______
_______
样品中含NaHCO3
【答案】
（1）饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体
（2）NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
（3）过滤 灼烧(或加热) 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
（4）A、B B中澄清石灰水变浑浊
【解析】
Ⅰ.碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢，再通过饱和碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，纯净的二氧化碳通入丙中，根据溶解度的差异生成碳酸氢钠。
（1）装置甲中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，盐酸会挥发，导致产生的CO2气体中含HCl，装置乙中盛装饱和碳酸氢钠溶液作用是除去二氧化碳中的氯化氢。
（2）装置丙中氯化钠溶液、二氧化碳、氨气反应可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据原子守恒，另一种盐是氯化铵，反应的化学方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧，灼烧碳酸氢钠时发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
（4）用装置A加热纯碱样品，用装置B中澄清石灰水检验是否有二氧化碳气体放出，若澄清石灰水变浑浊，则样品中含有NaHCO3。
9．某银白色金属单质A在空气中加热燃烧时发出黄色火焰，得到淡黄色固体B，A暴露在空气中足够长时间变为C，B和酸性气体D能生成C，A和B都能与水生成E，E和D也能生成C。回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式：C_____________，D_____________，E_____________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①A和水生成E：______________________________________________________；
②B和D生成C：______________________________________________________；
③A在空气中加热：___________________________________________________。
【答案】(1)Na2CO3 CO2 NaOH
(2)①2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ ②2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 ③2Na+2O2Na2O2
【解析】某银白色金属单质A在空气中加热燃烧时发出黄色火焰，得到淡黄色固体B，则A是Na、B是Na2O2，A露置在空气中足够长时间变为C，银白色(钠的真面目)→变暗(生成Na2O)→变白色固体(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→结块(吸收CO2成Na2CO3•10H2O)→最后变成Na2CO3粉(风化)，有关反应有：4Na+O2===2Na2O、Na2O+H2O===2NaOH、2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O、Na2CO3+10H2O===
Na2CO3•10H2O、Na2CO3•10H2O===Na2CO3+10H2O，则C是Na2CO3，B和酸性气体D能生成C，则D是CO2，A和B都能与水生成E，则E是NaOH；据此分析可得结论。
(1)通过以上分析知，A、B、C、D、E分别是Na、Na2O2、Na2CO3、CO2、NaOH，故答案为：Na2CO3、CO2、NaOH；
(2)①钠和水反应生成NaOH和氢气，反应方程式为：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑，故答案为：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑；
②过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应方程式为：2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2，故答案为：2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2；
能力提升
③钠在空气中加热生成过氧化钠，反应方程式为：2Na+2O2Na2O2。

10．下列说法正确的是（ ）

A．固体混合物A是CuSO4和NaOH
B．固体混合物A是CuSO4和KOH
C．固体混合物A是CuCl2和KOH
D．固体混合物A是CuSO4和Ba(OH)2
【答案】B
【解析】蓝色沉淀C为 ，溶液B焰色试验呈紫色，说明含有K元素，加入过量硝酸钡溶液，生成不溶于盐酸的沉淀，则沉淀为 ，说明溶液B为 ，则固体混合物A是 和KOH，
故选：B。
11．我国化学家侯德榜创立了著名的“侯氏制碱法”(流程简图如图所示)，促进了世界制碱技术的发展.下列有关说法正确的是（ ）

A．沉淀池中的反应物共含有五种元素
B．过滤得到的“母液”中一定只含有两种溶质
C．图中X可能是氨气
D．通入氨气的作用是使溶液呈碱性，促进二氧化碳的吸收，更多地析出沉淀
【答案】D
【解析】A．沉淀池中发生的反应的反应物是氯化钠、氨气、二氧化碳和水，所以含有钠、氯、氮、氢、碳、氧六种元素，故A错误；
B．过滤得到的“母液”中含有的溶质有碳酸氢钠、氯化铵，还有可能含有过量的氯化钠，故B错误；
C．碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，所以X是二氧化碳，故C错误；
D．氨气的水溶液显碱性，能更好的吸收二氧化碳，使反应物浓度大，反应速度快，故D正确；
故答案为D。
12．有一种金属单质A，焰色反应颜色呈黄色，能发生下图所示变化：

(1)已知C为淡黄色固体，写出C的化学式___________。A也能与水反应生成D，写出相应的化学反应方程式___________。
钠、铝、铁是三种重要的金属。请回答：
(2)钠元素的金属活动性比铝的___________(填“强”或“弱”)。
(3)将一小块金属钠投入水中，发生反应的离子方程式为_____；可观察到的实验现象是____ (填序号)。
A．钠沉到水底　　B．钠熔成小球　　C．小球四处游动
用脱脂棉包住约0.2gNa2O2粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水(如图)，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。

由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论如下：
a.有O2生成；b.反应放热
(4)Na2O2与水反应的化学方程式是___________。
(5)某研究性学习小组拟用如图装置进行实验，以证明上述结论。

①用以验证结论a的实验方法：打开分液漏斗活塞，___________。(填验证方法和步骤)
②用以验证结论b的实验方法：反应前将q导管口连接一橡胶管浸入盛有水的水槽中，分液漏斗滴入水后，观察到___________，证明反应是放热的。
【答案】(1)     Na2O2     2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
(2)强
(3)     2Na+2H2O=2Na+ +20H- +H2↑     BC
(4)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
(5)     使水流入试管，再将带火星木条靠近P处，木条复燃，证明有氧气生成     导管口有气泡冒出
【解析】
(1)金属单质A，焰色反应颜色呈黄色，C为淡黄色固体，可知：A为Na，B为Na2O，C为Na2O2，D为NaOH，Na与水反应生成NaOH，化学反应方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，故答案为：Na2O2；2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；
(2)根据金属活动顺序表，可知钠元素的金属活动性比铝的强，故答案为：强；
(3)将一小块金属钠投入水中生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为：2Na+2H2O=2Na+ +2OH- +H2↑；反应放出气体，同时钠的密度比水小，熔点低，则可观察到的实验现象是：钠浮在水面上，熔成小球，小球四处游动，故答案为：2Na+2H2O=2Na+ +2OH- +H2↑；BC；
(4)Na2O2与水反应，生成氢氧化钠和氧气，化学方程式是：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，故答案为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；
(5)①用以验证结论a的实验方法：打开分液漏斗活塞，使水流入试管，再将带火星木条靠近P处，木条复燃，证明有氧气生成，故答案为：使水流入试管，再将带火星木条靠近P处，木条复燃，证明有氧气生成；
②用以验证结论b的实验方法：反应前将q导管口连接一橡胶管浸入盛有水的水槽中，分液漏斗滴入水后，观察到导管口有气泡冒出，证明反应是放热的，故答案为：导管口有气泡冒出。
13.我国化学家侯德榜(如图)改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：

该生产纯碱的方法称联合制碱法或侯德榜制碱法联合制碱法或侯德榜制碱法，在制得纯碱的同时，还可得到一种副产品。
（1）上述沉淀池中发生的化学反应方程式是________，实验室分离出沉淀的操作是________，该操作使用的玻璃仪器有________。
（2）写出上述流程中X物质的分子式________。
（3）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________ 的循环(填上述流程中的编号1、2)。
（4）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，还需要的试剂有________。
（5）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）NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓ 过滤 漏斗、烧杯、玻璃棒
（2）CO2
（3）1
（4）滴加稀硝酸和硝酸银溶液
（5）AC
【解析】由流程可知，合成氨提供氨气，与二氧化碳、食盐水反应生成NH4Cl、NaHCO3，在沉淀池中过滤分离出碳酸氢钠，碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，X为二氧化碳，可循环使用，母液中含氯化铵。
（1）在沉淀池中，饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，过滤是将固体不溶物跟液体物质分离的一种方法，过滤操作需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、铁架台、漏斗；其中使用的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）碳酸氢钠不稳定，受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，可将CO2通入沉淀中加以循环利用，故X为CO2；
（3）循环1是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，使NaCl加以充分利用；
（4）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验溶液中是否含氯离子，可以先向溶液中加入稀硝酸酸化，使Na2CO3发生反应，转化为NaNO3，再加入硝酸银溶液，若观察到反应产生白色沉淀，则说明有氯化钠存在；
（5）A．氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，A正确；
B．通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，不利用NaHCO3更多地析出，B错误；
C．通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，C正确；
故答案为：AC。
【点睛】本题以纯碱工业制取碳酸钠为线索，考查分离提纯、物质的循环利用，把握制备工业流程的反应原理、物质性质与分离方法的关系是解题关键。