2-1-3--碳酸钠和碳酸氢钠-焰色试验(原卷版).docx

2.1.3 碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验
考点精讲

考点1：碳酸钠与碳酸氢钠的化学性质
1．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法

【点拨】证明Na2CO3、NaHCO3热稳定性的套管实验装置。

2．相互转化

（1）Na2CO3溶液→NaHCO3溶液。
Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
（2）NaHCO3→Na2CO3。
①2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑(固体物质)；
②NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O(溶液中)。
3．Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
4．利用数形结合理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
HCl(少量)＋ Na2CO3===NaCl＋ NaHCO3；
2HCl(足量)＋ Na2CO3===2NaCl＋CO2↑＋H2O；
HCl＋ NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O。
（1）向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图甲所示。
（2）向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图乙所示。

甲　　　　　　　　　　乙
【例1】　向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴滴加盐酸，所得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示：

（1）OA段、AB段发生反应的离子方程式分别为____________、________________。
（2）B点时，反应所得溶液中溶质是________。
【举一反三】
将题中的NaHCO3改为NaOH时，请画出V(CO2)－V(HCl)的大致图像。

V(CO2)－V[HCl(aq)]的图像理解
⇒

1．下列有关Na2CO3与NaHCO3的性质比较中不正确的是(　　)
A．相同浓度两溶液的碱性：Na2CO3>NaHCO3
B．相同条件下在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3
C．与相同浓度的稀硫酸反应放出气泡的速率：NaHCO3<Na2CO3
D．热稳定性：NaHCO3<Na2CO3
2．（2021·镇平县第一高级中学高一月考）下列说法正确的是（ ）
①Na2O2投入到紫色石蕊试液中，溶液先变蓝，后褪色；
②质量相等的NaHCO3与Na2CO3分别与相同浓度盐酸完全反应时，产生CO2的物质的量相等；
③取agNa2CO3和NaHCO3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bg，能测定和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数；
④区别NaHCO3与Na2CO3溶液，可用Ca(OH)2溶液；
⑤NaHCO3固体可以做干粉灭火剂，金属钠起火可以用它来灭火；
⑥NaHCO3粉末中混有Na2CO3，可配制成溶液通入过量的CO2，再低温结晶提纯得到。
A．①⑥ B．②⑤ C．②④ D．③④
3．过量的NaHCO3与Na2O2混合，在密闭容器中充分加热后，最后排出气体，残留的物质应是(　　)
A．Na2O和Na2O2 B．Na2O2和Na2CO3
C．Na2CO3 D．Na2O
4．（2020·黑龙江齐齐哈尔市·齐齐哈尔中学高一期中）现有含、和的混合物，某同学设计如图所示的实验装置，通过测量反应产生的和的质量，来确定该混合物中各组分的质量分数。

（1）实验步骤：
①按图(夹持装置已省略)组装好实验装置后，首先进行的操作是___________。
②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中；称量盛装浓硫酸的洗气瓶C的质量和盛装碱石灰的U形管D的质量。
③打开、，关闭，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是___________。
④关闭、，打开，点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为___________、___________。
⑤打开，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。
（2）关于该实验方案，请回答下列问题：
①若加热反应后不鼓入空气，对测定结果的影响是___________。
②E处干燥管中盛放的药品是___________，其作用是___________，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果中的质量分数___________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

考点2：焰色试验
1．定义：某些金属及其化合物灼烧时火焰呈现出特征颜色，根据呈现的特征颜色，判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
2．焰色试验的一般操作步骤

3．几种常见金属元素的焰色
钠：黄色，锂紫红色，钙砖红色，钡黄绿色，铜绿色，钾紫色(观察时透过蓝色钴玻璃，防止钠焰色的干扰。)
【记忆口诀】　钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色)，钾紫色钡黄绿(色)，锶为洋红最美丽。
【例2】（2021·金华市第八中学）用洁净的铂丝蘸取某无色溶液，放在无色火焰上灼烧，火焰的颜色只呈黄色，下列说法中错误的是（ ）
A．该溶液中可能含有钠离子，一定没有钾离子
B．该溶液中一定含有钠离子
C．该溶液中一定没有铜离子
D．该溶液中可能含有钾离子

1．节日燃放的绚丽焰火与“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是(　　)
A．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．焰色试验是化学变化
D．焰色试验后金属丝用硫酸清洗并在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取其他样品灼烧
2．焰色反应实验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色反应的观察两项操作如图所示：

铂丝的清洗和灼烧　　观察钾的焰色反应
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．钾的焰色反应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．没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验

【学科素养】
了解纯碱的生产历史
素材1　路布兰制碱法
1783年，法国科学院以1 200法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱的方法。1789年，法国奥尔良地区封建主公爵的侍从医生路布兰成功地创造了一种制碱的方法，1791年获得专利，建立起日产250～300 kg的碱厂。路布兰制碱法所用的原料除食盐外，还有浓硫酸、木炭和石灰石。其生产工艺如下：
①第一步：利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠：2NaCl＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋2HCl↑。
②第二步：将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳：
Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑。
③第三步：硫化钠与石灰石进行反应，生成碳酸钠和硫化钙：Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS。
素材2　索尔维制碱法
1861年，比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料，制得了碳酸钠和氯化钙，此为氨碱法。其反应步骤如下：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl，
CaCO3CaO＋CO2↑，2NH4Cl＋CaO===2NH3↑＋CaCl2＋H2O，
2NaHCO3Na2CO3＋CO2＋H2O。
反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。
总反应式为CaCO3＋2NaClCaCl2＋Na2CO3
这种制碱法的原料利用率低，并产生大量使用价值不高的副产物CaCl2。
素材3　侯氏制碱法
联合制碱法又称侯氏制碱法，用于在工业上制取纯碱(Na2CO3)，由侯德榜于1943年发明，是世界上广泛采用的制纯碱法。具体过程为：在饱和氨盐水中(氨气、氯化钠都达到饱和的溶液)通入二氧化碳从而发生如下反应：反应化学方程式为：
（1）NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3。
（2）NH4HCO3＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓。
（3）2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出，可以进一步煅烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳，其中二氧化碳可以再次进入反应重复利用。
问题探究：
（1）从环境污染和对设备的腐蚀角度分析索尔维制碱法比路布兰制碱法的优点是什么？

（2）索尔维制碱法的缺点是什么？

（3）相对于索尔维制碱法，侯氏制碱法做了哪些改进？

（4）侯氏制碱法优点主要有哪些？

（5）在饱和食盐水中先通入NH3形成饱和氨的饱和食盐水，而不是先通入足量CO2，其理由是什么？

1．Na2CO3又称纯碱，苏打，是一种重要的化工原料。下列关于Na2CO3的说法，错误的是(　　)
A．它的俗名是纯碱　 B．它是一种碱
C．它的水溶液呈碱性 D．它是一种盐
2．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法，正确的是(　　)
A．在水中的溶解度：NaHCO3>Na2CO3
B．热稳定性：NaHCO3<Na2CO3
C．与稀盐酸反应生成CO2的速率：NaHCO3<Na2CO3
D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化成Na2CO3
3．依据已有知识，下列各组溶液只能用焰色反应来鉴别的是(　　)
A．NaCl、KCl　　 B．Na2CO3、KCl
C．CaCl2、NaCl D．K2CO3、CaCl2
4．在溶液中能大量共存，加入OH－有沉淀析出，加入H＋能放出气体的是(　　)
A．Na＋、H＋、NO、Cl－
B．Ca2＋、NO、HCO、Cl－
C．K＋、H＋、Cl－、SO
D．Ca2＋、Cl－、SO、CO
5．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　　)
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤
6．在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是(　　)
①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3　②取等量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3　③取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3　④取等量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3　⑤取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3　⑥取等量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3
A．①②　 B．③⑥ C．④⑤　　　D．②⑤
7．（2021·石家庄市第四中学高一期中）如图是实验室研究潜水艇中供氧体系反应机理的装置图(夹持仪器略)。

（1）B装置可除去A装置中可能挥发出的某种气体，反应的离子方程式为_______。
（2）C装置为O2的发生装置，反应的化学方程式为_______。
（3）D装置可除去C装置中未反应的某种气体，反应的离子方程式为_______。
（4）C装置中固体由淡黄色完全变为白色，检验固体成分的实验方案为：取少量C装置中反应后的固体溶于水，向溶液中滴入过量CaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则证明固体中含有Na2CO3，过滤，向滤液中滴入几滴酚酞溶液，若现象为_______，则证明固体中含有NaOH而不含有Na2O2。
8．（2021·河北石家庄市·正定中学高一开学考试）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
9．某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后，知道：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。
[提出问题]能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3的过程呢？
[实验验证]如图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置。已知浓氨水遇生石灰会产生大量的NH3。

请回答下列问题：
（1）检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若___________，说明装置不漏气。
（2）D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，进气口是___________(填a或b)，D的作用是除去___________气体。
（3）实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3(溶液显碱性)，再通入足量的CO2，其原因是___________。(填写序号)
①使CO2更易被吸收加快反应速率
②NH3比CO2更易制取
③CO2的密度比NH3大
（4）用___________的方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来。
[得出结论]利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO3。
（5）实验室用石灰石(杂质既不溶于水也不与稀盐酸反应)和稀盐酸反应制取二氧化碳。反应的化学方程式为___________，若用图I所示医用塑料袋排空气法收集CO2，则CO2导入端为___________(填“a”或“b”)。

制取二氧化碳实验结束后，锥形瓶内已无气泡产生，但还有少量固体剩余。小宇对锥形瓶内溶液中溶质的成分进行猜想：
（6）请依小宇的猜想，写出溶液中溶质成分的两种可能___________；___________(填所含溶质的化学式)
（7）用图Ⅱ所示矿泉水瓶可以证明CO2与NaOH溶液确实发生了反应，其现象是___________，发生的化学方程式为：___________