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第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第一节 钠及其化合物
第3课时 碳酸钠和碳酸氢钠
培优第一阶——基础过关练
1．（2021·山西省期末）Na2CO3和NaHCO3是生活中常见的两种盐，下列有关叙述不正确的是
A．两种盐溶于水时均放热 B．两种盐的水溶液均显碱性
C．Na2CO3比NaHCO3稳定 D．两种盐可以相互转化
【答案】A
【解析】A项，NaHCO3溶于水吸热，错误；B项，两种盐溶于水，都能与水发生反应生成NaOH，溶液均呈碱性，正确；C项，Na2CO3受热不分解，NaHCO3不稳定，受热易分解，正确；D项，在Na2CO3溶液中通入CO2可生成NaHCO3，NaHCO3加热可生成Na2CO3，两种盐在一定条件可相互转化，正确。
2．（2022·四川广安期末）除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是
A．过滤一下 B．加入NaOH溶液
C．配成溶液后通入CO2 D．将混合物加热
【答案】D
【解析】Na2CO3稳定，受热不分解，而NaHCO3不稳定，受热分解产生Na2CO3、H2O、CO2，分解产生的H2O、CO2挥发逸出，达到分离提纯的目的，故选D项。
3．（2022·山西大同期中）关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述正确的是
A．在水中的溶解度：Na2CO3＜NaHCO3
B．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
C．与酸反应放出气体的速率：Na2CO3＞NaHCO3
D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化为Na2CO3
【答案】B
【解析】A项，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，错误；B项，热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3，正确；C项，CO32－与H＋反应先生成HCO3－，HCO3－与H＋反应生成CO2，所以相同条件下NaHCO3比Na2CO3反应放出气体快，错误；D项，Na2CO3能够与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠，二者能够相互转化，错误。
4．（2022·北京顺义期末）已知两支试管中分别装有等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3溶液
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3溶液
C
分别滴加几滴酚酞
Na2CO3溶液红色更深
D
逐滴加入等浓度的盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3溶液
【答案】C
【解析】A项，碳酸钠和碳酸氢钠均与Ca(OH)2反应产生沉淀，故用Ca(OH)2溶液比较是否有沉淀生成的方法不能鉴别二者，错误；B项，向Na2CO3中逐滴加入盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO3中加入同浓度盐酸，则迅速产生气体，产生气体较为剧烈的为碳酸氢钠，错误；C项，等浓度的的碳酸钠与碳酸氢钠溶液，碳酸钠溶液的的碱性更强，Na2CO3溶液红色更深，正确；D项，向Na2CO3中逐滴加入盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO3中加入同浓度盐酸，则迅速产生气体，错误。
5．（2022·河南新乡期中改编）下列物质间的转化不能一步实现的是
A．NaCl―→NaHCO3 B．Fe―→FeCl2
C．Na―→Na2O2 D．CaCO3―→Ca(OH)2
【答案】D
【解析】A项，侯德榜制碱法中，将氨气通入饱和食盐水中，然后通入二氧化碳，发生反应：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl，NaCl―→NaHCO3可一步实现，不符合题意；B项，铁和盐酸反应直接生成氯化亚铁：Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑，Fe―→FeCl2可一步实现，不符合题意；C项，钠和氧气在点燃条件下生成过氧化钠：2Na＋O2Na2O2，Na―→Na2O2可一步实现，不符合题意；D项，碳酸钙不溶于水，不能一步生成氢氧化钙，碳酸钙可先高温分解生成氧化钙，氧化钙再和水化合成氢氧化钙，故CaCO3―→Ca(OH)2不能一步实现，符合题意。
6．（2022·安徽芜湖期末）下列说法中用离子方程式或电离方程式表述不正确的是
A．将金属钠放入水中：2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．将氧化镁与稀盐酸混合：MgO＋2H＋＝Mg2＋＋H2O
C．碳酸氢钾溶于水的电离方程式：KHCO3＝K＋＋H＋＋CO32－
D．少量碳酸氢钠溶液与足量澄清石灰水混合：HCO3－＋Ca2＋＋OH－＝CaCO3↓＋H2O
【答案】C
【解析】A项，钠和水生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为：2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑，正确；B项，氧化镁与稀盐酸反应生成氯化镁和水，离子方程式为：MgO＋2H＋＝Mg2＋＋H2O，正确；C项，碳酸氢钾溶于水电离生成碳酸氢根离子和钾离子，电离方程式为：KHCO3＝K＋＋HCO3－，错误；D项，少量碳酸氢钠溶液与足量澄清石灰水反应，碳酸氢根离子和氢氧根离子按1∶1反应，反应的离子方程式为：HCO3－＋Ca2＋＋OH－＝CaCO3↓＋H2O，正确。
7．（2022·江西上饶期末）侯氏制碱法又称联合制碱法，是我国化学工程专家侯德榜于1943年所发明的一种高效，低成本的制碱方法，某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱，下列说法正确的是
A．乙装置中盛装液体为饱和Na2CO3溶液
B．纯碱是一种碱
C．纯碱可以做发酵粉和治疗胃酸过多
D．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、干燥、加热(灼烧)
【答案】D
【解析】A项，乙装置中盛装液体为饱和碳酸氢钠溶液吸收氯化氢气体杂质，错误；B项，纯碱是碳酸钠，不是碱，是盐，错误；C项，碳酸氢钠可以做发酵粉和治疗胃酸过多，错误；D项，碳酸氢钠不稳定，且溶解度比碳酸钠要小，所以用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤、干燥、加热(灼烧)，正确。
8．（2022·北京石景山期末）某课外小组为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体，设计了如下几种实验方法。下列说法不正确的是
A．装置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应，产生气体速率快的是NaHCO3
B．当稀盐酸足量时，装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是NaHCO3
C．加热装置Ⅱ，澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3
D．装置Ⅲ也可以鉴别Na2CO3和NaHCO3
【答案】B
【解析】A项，碳酸钠和碳酸氢钠均与盐酸反应生成二氧化碳气体，盛放碳酸氢钠的气球鼓的更快，说明产生气体速率快的是碳酸氢钠，正确；B项，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时，碳酸氢钠产生的二氧化碳量多，故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠，错误；C项，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊，而碳酸钠加热不反应，正确；D项，碳酸钠受热不反应，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，能使澄清石灰水变浑浊，故可以用来鉴别两者，正确。
9．（2022·河南郑州中牟县期中）如图所示是工业制纯碱的部分物质转化示意图，下列推测错误的是
A．①～③涉及的操作方法中，包含过滤的是①③
B．溶液B不可循环使用
C．副产物NH4Cl可用作肥料
D．生产中应先通NH3，再通CO2
【答案】B
【解析】向饱和食盐水依次通入氨气、二氧化碳气体发生反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，过滤得到碳酸氢钠固体加热分解生成碳酸钠，溶液A中加入氯化钠析出氯化铵晶体，过滤得到氯化铵晶体和溶液B主要为氯化钠、氯化铵等，
A项，分离固体和溶液的操作是过滤，分别得到碳酸氢钠和氯化铵固体，正确；B项，溶液B中含氯化钠和氯化铵等，可循环使用，错误；C项，副产物NH4Cl是氮肥，可用作植物生长所需的肥料，正确；D项，NH3极易溶于水，而CO2溶解度较小，故向饱和食盐水要先通氨气、后通二氧化碳气体，发生反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，正确。
10．（2022·广东普宁期末）Na2CO3和NaHCO3都是重要的化工原料，在生产和生活中有着广泛的应用。
（1）Na2CO3俗称_________，往Na2CO3溶液中滴加酚酞，溶液呈_____色。
（2）用洁净的铂丝蘸取Na2CO3溶液置于酒精灯火焰上灼烧，火焰呈_______色。
（3）胃液中含有盐酸，胃酸过多的人常有胃疼烧心的感觉，易吐酸水，服用适量的NaHCO3能治疗胃酸过多，请写出其反应的离子方程式：___________________________________。
（4）除去Na2CO3粉末中混有的少量NaHCO3的方法是_____________，化学方程式为_____________。
【答案】（1）纯碱(或苏打) 红 （2）黄 （3）HCO3－＋H＋＝CO2↑＋H2O （4）加热 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
【解析】（1）Na2CO3俗称纯碱(或苏打)；Na2CO3溶液中碳酸钠与水反应生成氢氧化钠钠，溶液显碱性，故滴加酚酞，溶液呈红色；（2）Na2CO3溶液中含有钠元素，故做焰色试验时火焰呈黄色；（3）胃酸的主要成分是盐酸，碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的离子方程式为HCO3－＋H＋＝CO2↑＋H2O；（4）碳酸氢钠不稳定，受热易分解，故除去Na2CO3粉末中混有的少量NaHCO3的方法是加热；化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·浙江宁波中学期中改编）下列各组物质相互混合反应，最终有白色沉淀生成的是
①金属钠投入到FeCl3溶液中 ②Na2O2投入到CuSO4溶液中 ③少量Ca(OH)2溶液和过量NaHCO3溶液 ④向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2
A．①③④ B．②③④ C．③④ D．②③
【答案】C
【解析】①金属钠投入到FeCl3溶液中，Na首先与水反应：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，NaOH再与FeCl3反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，故①错误；②Na2O2投入到CuSO4溶液中，过氧化钠和水生成氢氧化钠，氢氧化钠和硫酸铜生成蓝色沉淀，故②错误；③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中发生反应：OH－＋HCO3－＝CO32－＋H2O，CO32－与Ca2＋不能大量共存，生成白色的碳酸钙沉淀，故③正确；④向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2＝2NaHCO3↓，此为化合反应，且碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度，所以向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2会析出碳酸氢钠晶体，所以产生白色沉淀，故④正确；故选C项。
12．（2022·广东普宁期末）下列实验装置不能达到实验目的是
A
B
C
D
验证Na和水反应
是否为放热反应
检验Na2O2与H2O反应有O2生成
观察NaCl固体
的焰色试验
比较Na2CO3、NaHCO3
的稳定性
【答案】D
【解析】A项，Na与H2O反应放出热量，使具支试管中空气受热体积膨胀，导致红墨水左侧液面下降，右侧液面上升，红墨水产生液面差，能够达到验证Na和水反应是放热反应的目的，不符合题意；B项，Na2O2与H2O反应产生的O2有助燃性，可以使带有火星的木条复燃，因此能够达到检验Na2O2与H2O反应有O2生成的实验目的，不符合题意；C项，钠的焰色为黄色，用铁丝做纯碱的焰色反应，能达到实验目的，不符合题意；D项，玻璃导热性比较差，外管温度高，内管温度低，应该将Na2CO3放在外管，将不稳定的NaHCO3放在温度较低的内管进行实验，因此不能达到预期的实验目的，符合题意。
13．（2022·安徽池州贵池区期中）下列实验现象描述正确的是
选项
实验
现象
A
向1克Na2CO3固体中滴入几滴水
碳酸钠结块变成晶体，并伴随吸热现象
B
向碳酸钠溶液中逐滴滴加盐酸
马上产生大量气泡
C
往等体积等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别滴加3滴酚酞试液
NaHCO3溶液红色较深
D
加热放在坩埚中的小块钠
钠先熔化成光亮的小球，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色固体
【答案】D
【解析】A项，碳酸钠溶于水放热，错误；B项，向碳酸钠溶液中逐滴滴加盐酸，先产生碳酸氢钠和氯化钠，所以刚开始时无明显现象，错误；C项，往等体积等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别滴加3滴酚酞试液，由于Na2CO3的碱性强于NaHCO3，Na2CO3红色较深，错误；D项，钠燃烧生成淡黄色的过氧化钠，且钠的焰色反应为黄色，则加热放在坩埚中的小块钠，钠先熔化成光亮的小球，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色固体，正确。
14．（2022·北京西域期末）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 g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 g
B．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体
C．取a g混合物充分加热，减重b g
D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b g固体
【答案】A
【解析】A项，逸出的CO2气体含有水蒸气，无法测定出CO2质量质量，不能测定，符合题意；B项，最后得到的是氯化钠，设Na2CO3质量为x，NaHCO3质量为y，则x＋y＝a g……①，据反应：
Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋CO2↑＋H2O、NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O，
106 117 84 58.5
x y
有＋＝b g……②，解①②可求出Na2CO3质量，可以测定，不符合题意；C项，最后得到的是碳酸钠，根据2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，可求出原样品中Na2CO3质量，可以测定，不符合题意符合题意；D项，最后得到的是碳酸钡，设Na2CO3质量为x，NaHCO3质量为y，则x＋y＝a g……①，根据Na2CO3～BaCO3、NaHCO3～BaCO3，得：＋＝b g……②，解①②可求出Na2CO3质量，可以测定，不符合题意；答案选A项。
15．（2022·江苏连云港东海县期中）【任务一】某小组研究Na2CO3和NaHCO3的性质，实验如下：
序号
操作
现象
Na2CO3
NaHCO3
①
在两支试管中加入1 g Na2CO3或1 NaHCO3固体，再加入5 mL水，振荡；将温度计分别插入其中
温度由17.6℃变为23.2℃；放置至室温时，试管内无固体
温度由17.6℃变为17.2℃；放置至室温时，试管内有少量固体残留
②
室温时，分别向①所得溶液中滴入2滴酚酞溶液
溶液变红
溶液微红
（1）室温下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的实验证据是____________________________________。
（2）该实验不能说明Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液，理由是______________________________。
【任务二】为进一步探究Na2CO3和NaHCO3的性质，利用传感器继续做如下实验：
编号
实验操作
实验数据
③
测量下面实验过程中温度的变化
④
测量下面实验过程中溶液pH的变化
注：Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的浓度相等
信息提示：溶液pH越小，OH－的浓度越小，溶液碱性越弱。
（3）澄清石灰水显碱性，用电离方程式表示其原因是____________________________。
（4）实验③中，溶解时吸收热量的物质是_________（填化学式）。
（5）实验④中，Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的离子方程式为____________________________，OH－未参与该反应的实验证据是______________________________________________。
（6）实验④中，滴加NaHCO3溶液的烧杯中溶液pH的变化与滴加Na2CO3溶液的pH有明显差异，原因是滴加NaHCO3溶液的烧杯中__________（填离子符号）参与了反应，写出反应初期的离子方程式：_________________________。
【答案】（1）相同温度下，1 g Na2CO3在5 mL水中完全溶解，1 g NaHCO3在5 mL水中有少量固体残留 （2）Na2CO3与NaHCO3的浓度大小不同，无法比较碱性强弱 （3）Ca(OH)2＝Ca2＋＋2OH－ （4）NaHCO3 （5）Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓ 加入Na2CO3溶液和加入蒸馏水的pH变化曲线相似 （6）OH－ HCO3－＋OH－＝H2O＋CO32－
【答案】（1）在两支试管中加入1 g Na2CO3或1 NaHCO3固体，再加入5 mL水，振荡；Na2CO3完全溶解，NaHCO3有少量固体残留，说明NaHCO3在水中溶解度小，已经达到饱和；答案是：相同温度下，1 g Na2CO3在5 mL水中完全溶解，1 g NaHCO3在5 mL水中有少量固体残留；（2）向所得溶液中加入酚酞试液，Na2CO3溶液呈红色，NaHCO3溶液呈浅红色；由于二溶液的浓度不同，无法比较碱性强弱；（3）Ca(OH)2是强电解质，在溶液中完全电离：Ca(OH)2＝Ca2＋＋2OH－；（4）观察任务二中图示的温度变化可知，Na2CO3固体溶于水，温度升高，说明Na2CO3固体的溶解是放热过程；NaHCO3固体溶于水，温度降低，说明NaHCO3固体的溶解是吸热过程；（5）Na2CO3溶液中的CO32－与澄清石灰水中的OH－反应，反应的离子方程式为Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓；观察图像可知，将Na2CO3溶液滴加到澄清石灰水中，溶液的pH变化与加入蒸馏水稀释时的pH变化曲线相似，此即为证明OH－未参加反应的实验证据；（5）滴加NaHCO3溶液的烧杯中，溶液的pH明显减小，说明OH－被消耗，反应初期的离子方程式为HCO3－＋OH－＝CO32－＋H2O，后再生成CaCO3白色沉淀。
16．（2022·江西南昌期末）化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法，其工艺流程图如下：
（1）工艺流程中制得的产品是___________、___________(填化学式)。
（2）循环使用的物质是___________，主要目的是_____________________。
（3）“煅烧”时发生反应的化学方程式为________________________________。
（4）为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，可采用的操作为___________、___________。
（5）产品分析：把5.8 g含有少量NaCl杂质的Na2CO3，样品与足量稀硫酸反应后，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重1.4 g，
①气体与Na2O2反应的化学方程式___________________________________________；
②产品纯度为___________(保留到小数点后1位)。
【答案】（1）①Na2CO3 ②NH4Cl （2）①二氧化碳 ②降低成本，提高原料使用率 （3）2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O （4）①蒸发浓缩 ②冷却结晶 （5）①2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2 ②91.4%
【解析】向精制饱和食盐水中先通入足量氨气，使溶液显碱性，然后通入足量CO2气体，发生反应：NaCl＋NH3＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl，析出NaHCO3晶体，将晶体过滤处理，然后煅烧NaHCO3分解产生Na2CO3，反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，分解产生的CO2再用于制取NaHCO3，分离NaHCO3的母液中加入NaCl晶体，可析出NH4Cl固体，用于作化肥或金属加工的除锈剂等。
（1）根据上述分析可知：工艺流程中制得的产品是Na2CO3、NH4Cl；（2）在上述工艺流程中可以循环利用的物质有二氧化碳；其主要目的是降低成本，提高原料使用率；（3）“煅烧”时NaHCO3分解产生Na2CO3，反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O；（4）根据图示可知：NH4Cl的溶解度受温度的影响变化较大，而NaCl的溶解度受温度的影响变化不大，所以为使NH4Cl沉淀充分并分离出来，可采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶；（5）CO2与Na2O2反应产生Na2CO3、O2，反应的化学方程式为：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2；②向样品中加入H2SO4，Na2CO3发生反应产生CO2气体，反应方程式为：Na2CO3＋H2SO4＝Na2SO4＋CO2↑＋H2O，样品与足量稀硫酸反应后，产生的CO2气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，发生反应：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2。
2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2 固体增重
88 g 32 g 56 g
x 1.4 g
解得：x＝2.2 g
Na2CO3＋H2SO4＝Na2SO4＋CO2↑＋H2O
106 44
y 2.2 g
解得：y＝5.3 g
故样品中Na2CO3的纯度为×100%＝91.4%。
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