第三章 第14讲 钠及其化合物的计算与实验探究PPT课件(2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).pptx
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1、大一轮复习讲义 钠及其化合物的计算与实验探究 第三章第14讲 1.多角度认识Na2O2与H2O、CO2的反应。 2.掌握Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的原理与定量分析。 3.学会用实验的方法测定Na2CO3的质量分数。 考点一Na2O2与H2O、CO2的反应规律与实验探究 课时精练巩固提高 考点二Na2CO3、NaHCO3与酸反应图像及计算 考点三Na2CO3的制备和质量分数测定 考点一Na2O2与H2O、CO2的反应规律与实验探究 知识梳理夯基础 1.Na2O2与CO2、H2O的反应规律 Na2O2与CO2、H2O(g)的混合气体反应,可看作Na2O2先与CO2反应,完 毕后再与H2O
2、(g)反应。 2.气体体积关系 若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的 减少量等于原混合气体体积的 且等于生成氧气的体积,即VV(O2) V(混合)。 3.电子转移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2O22e,n(e) n(Na2O2)2n(O2)。 4.固体质量关系 相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”、H2O中的“H2”,可以看 作发生相应的反应:Na2O2CO=Na2CO3、Na2O2H2=2NaOH(实 际上两反应不能发生),所以固体增加的质量m(CO2)28 gmol1 n(CO2),m(H2O)2 gmo
3、l1n(H2O)。 题组一题组一Na2O2与与H2O、CO2反应的定量分析反应的定量分析 递进题组练能力 1.用单线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目: _。 (1)氧化剂和还原剂是_,氧化产物是_,还原产物是_。 (2)Na2O2与CO2反应时,生成0.1 mol氧气时,转移的电子数_ _。 Na2O2O2NaOH 0.2NA(或 1.2041023) 2.下列物质均为a g,将它们在氧气中完全燃烧的产物全部通入到足量的 过氧化钠固体中,则过氧化钠固体增重为a g的是 COH2CH4HCHOCH3COOHHCOOH A. B. C. D. 解析H2、CO发生反应的化学方程式为2H
4、2O2 2H2O,2Na2O2 2H2O=4NaOHO2;2COO2 2CO2,2Na2O22CO2= 2Na2CO3O2, 由反应方程式可知,过氧化钠增加的质量即为H2、CO的质量。 因此只要是CO或H2或它们的混合气体或化学式组成符合(CO)m(H2)n, 则过氧化钠固体增重质量等于原物质的质量,则符合, 而HCHO可以改写成COH2,CH3COOH可以改写成(CO)2(H2)2, HCOOH可以改写成CO2H2, 故不符合,符合,故选C。 选项剩余的固体物质 A12Na2CO3 B1.52Na2O2、Na2CO3 C21Na2O2、NaOH、Na2CO3 D22NaOH、Na2CO3 3
5、.将一定量的Na2O2和NaHCO3混合后,在密闭容器中加热充分反应,排 出气体,冷却后有固体物质剩余,下列选项不正确的是 解析将Na2O2与NaHCO3的混合物加热,有关反应的化学方程式依次为 2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O、2CO22Na2O2=2Na2CO3O2、 2Na2O22H2O=4NaOHO2。 当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为12时,二者反应的总方程式为 2Na2O24NaHCO3 4Na2CO3O22H2O; 当Na2O2与NaHCO3的物质的量之比为11时,二者反应的总方程式为 2Na2O22NaHCO3 2Na2CO3O22NaOH, 即当n(Na2O
6、2)n(NaHCO3)12时,反应后剩余固体为Na2CO3, 当1211时,反应后剩余固体为Na2O2、NaOH、 Na2CO3,由此可以判断A、C、D正确,B错误。 g化学式符合通式(CO)m(H2)n的物质(其中m、n为自然数)在O2中充 分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重 g。 中学阶段常见符合这一关系的物质有 无机物:H2、CO及H2和CO的混合气体; 有机物:CH 3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、 HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 方法技巧 题组二过氧化钠性质实验探究题组二过氧化钠性质实验探究 4.比较下列
7、四组反应,回答下列问题: 第一组:Na2O2CO2Na2O2SO2 第二组:Na2O2FeCl3(溶液)Na2O2FeCl2(溶液) 第三组:SO2通入品红溶液中,加热Na2O2加入品红溶液中,加热 第四组:NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中Na2O2固体加入紫色石蕊 溶液中 (1)若第一组不产生气体,用化学方程式解释原因: _。 (2)预测第二组中的现象是否可能相同:_。 Na2O2SO2=Na2SO4 可能相同 (3)预测反应中可能产生的现象并分析原因。 答案溶液红色褪去,加热后又恢复红色; 溶液红色褪去,加热后不能恢复红色。 前者是因为SO2与品红溶液生成的无色物质不稳定,受热易分解; 后者
8、是因为Na2O2具有强氧化性,将品红溶液氧化为无色。 (4)预测反应中可能产生的现象并分析原因。 答案溶液变蓝, 溶液先变蓝后褪色。 前者是因为NaOH溶液呈碱性,使紫色石蕊溶液变蓝; 后者是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH,溶液呈碱性,同时Na2O2又有 漂白性。 5.某课外活动小组设计如图实验装置,验证“二氧化碳与水接触时才能 和过氧化钠反应”。 (1)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是_ _,该反应中,反应物的总能量_(填“大于”或“小于”)生成 物的总能量。 2Na2O22CO2=2Na2CO3 O2大于 解析此反应是放热反应。 (2)装置中的试剂是_(填字母)。 a.稀盐酸
9、b.稀硫酸c.小苏打 d.石灰石 bc 解析依据实验目的,需要干燥CO2,所以装置是制取CO2的装置, 因为盐酸易挥发出HCl,所以应选择稀硫酸、小苏打。 (3)实验时,应先打开弹簧夹_(填“K1”或“K2”),观察到预期现象 后,关闭它,再打开另一个弹簧夹。 K2 解析先通干燥CO2,再通湿润CO2进行对比。 (4)实验过程中将带火星的木条置于a口,观察到带火星的木条始终不 复燃。 为观察到最终木条复燃,甲建议在后安装一个盛有碱石灰的干燥管, 目的是_。 乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃,也不能证明CO2参 与了反应,原因是_。 除去未充分反应的CO2 水与Na2O2反应生成O2
10、(5)为进一步达到实验目的,应补充的实验是:取最终反应后中所得固 体,_。 加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中(答案合理即可) 解析证明反应后固体中含有 。 6.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,用如图所示实验装置测定 Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 molL1盐酸、 6 molL1硫酸和蒸馏水) 回答下列问题: (1)装置A中液体试剂选用_。 6 molL1盐酸 解析A是用来制取二氧化碳的装置,碳酸钙和硫酸反应时,生成的硫 酸钙微溶于水,会覆盖在碳酸钙的表面,使反应不能继续进行,所以用 盐酸而不用硫酸来反应,故装置A中液体试剂选用6 molL1
11、盐酸。 (2)装置B的作用是_,装置E中碱石灰的作用是 _。 除去气体中的HCl 吸收装置D中反应剩余的CO2 解析碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体,可用饱和 碳酸氢钠溶液来除去;装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳,防止二 氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。 (3)装置D中发生反应的化学方程式为_ _。 2Na2O22CO2=2Na2CO3O2、 Na2OCO2=Na2CO3 解析装置D中含有氧化钠和过氧化钠,CO2分别与它们发生反应。 (4)若开始时测得样品的质量为2.0 g,反应结束后测得气体体积为224 mL (标准状况),则Na2O2试样的纯度为_。 78% 解析根据反应2
12、Na2O22CO2=2Na2CO3O2,反应结束后测得气体 体积为224 mL(标准状况), 则过氧化钠的物质的量为0.02 mol, 即生成的氧气的物质的量为 0.01 mol, 故试样中过氧化钠的纯度为 100%78%。 返回 考点二Na2CO3、NaHCO3与酸反应图像及计算 知识梳理夯基础 1.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较 二者浓度相同时生成CO2的速率 快 耗酸量 二者等质量 耗酸多 二者等物质的量 耗酸多 生成CO2的体积 二者等质量 产生的多 二者等物质的量相等 NaHCO3 Na2CO3 Na2CO3 NaHCO3 2.依据图像特点判断溶液溶质成分的方法 (1
13、)化学原理:向碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量,依次发生_ 、 ,完成时消耗盐酸 的量相等。 (2)图像分析 依据图像特点判断溶液溶质成分 H= H=H2OCO2 若V(Oa)V(ab)(即Oa 段与ab段消耗盐酸的 体积相同) 溶液中的溶质为 _ 涉及离子方程式 Oa:_ ab:_ _ 若V(Oa)V(ab)(即Oa段 消耗盐酸的体积大于 ab段消耗盐酸的体积) 溶液中的溶质为 _ 涉及离子方程式 Oa:OHH=H2O H= ab: H=H2O CO2 Na2CO3 Na2CO3和NaOH H=H2O CO2 若V(Oa)V(ab)(即Oa 段消耗盐酸的体积 小于ab段消耗盐酸 的体积) 溶
14、液中的溶质为 _ 涉及离子方程式 Oa: ab: H=H2O CO2 若a0(即图像从原 点开始) 溶液中的溶质为 _ 涉及离子方程式: H=H2OCO2 Na2CO3和NaHCO3 NaHCO3 递进题组练能力 题组一题组一Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应比较与盐酸反应比较 1.有关NaHCO3和Na2CO3的性质,以下叙述错误的是 A.等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应,在相同条件下Na2CO3产 生的CO2体积小 B.等物质的量的两种盐与同浓度盐酸完全反应,所消耗盐酸的体积 Na2CO3是NaHCO3的两倍 C.等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸完全反应,前者消耗
15、盐酸较多 D.等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应产生CO2一样多 解析Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O NaHCO3HCl=NaClCO2H2O 解答此类题目用归“1”法。 B项,假设二者均为1 mol,则消耗的盐酸:Na2CO3为2 mol,NaHCO3为 1 mol,正确; 题组二已知溶质种类分析反应阶段题组二已知溶质种类分析反应阶段 2.向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 molL1的稀盐酸,CO2的生成量 与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。 (1)Oa段发生反应的离子方程式为_ _。 OHH=H2O、 H= 解析向NaOH和Na2CO3混合溶
16、液中滴加0.1 molL1的稀盐酸,发生的 反应依次为OHH=H2O、 H= 、 H= CO2H2O。 (2)a的值为_。 0.3 解析从图像知生成0.01 mol CO2,根据 H=CO2H2O知, 消耗HCl的物质的量为0.01 mol,ab段消耗盐酸的体积为 0.1 L,a0.40.10.3。 (3)原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为_。 21 解析根据离子方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01 mol,共计 消耗盐酸0.02 mol,所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04 mol0.02 mol 0.02 mol,则氢氧化钠的物质的量为0.02 mol,因此,原混
17、合溶液中 NaOH与Na2CO3的物质的量之比为21。 题组三依据图像分析确定溶质种类题组三依据图像分析确定溶质种类 3.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 molL1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_。 NaOH、Na2CO3 11 解析对于A情况,V1100 mL,V2(150100)mL50 mLV1, 据此判断溶液中溶质的成分是Na2CO3和NaHCO3。 根据Na
18、2CO3HCl=NaHCO3NaCl,NaHCO3HCl=NaClH2O CO2, 可知NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体 积之比, 则n(NaHCO3)n(Na2CO3)(150 mL50 mL50 mL)50 mL11。 (3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_。 1.5 molL1 解析当加入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 molL10.15 L 0.03 mol, 所以原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 1.5 molL1。 返回 考点三Na2CO3的制备和质量分数测定 知识
19、梳理夯基础 一、侯氏制碱法 1.制备原料 食盐、氨气、二氧化碳合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气;其 反应为CH2O(g) COH2,COH2O(g) CO2H2。 2.工艺流程 3.反应原理 (1)产生NaHCO3的反应: 。 (2)产生Na2CO3的反应: 。 4.绿色思想 循环使用的物质为 、 。 NH3NaClCO2H2O=NaHCO3NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2 CO2 饱和食盐水 二、测定碳酸钠质量分数的常用方法 1.气体法 (1)测定原理:Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2。 依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量,进而确定纯碱中Na2CO
20、3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 ,则纯 碱样品中Na2CO3的质量分数为 。 2.沉淀法 (1)测定原理:Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl。 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 ,则纯 碱样品中Na2C
21、O3的质量分数为 。 递进题组练能力 题组一侯氏制碱法题组一侯氏制碱法 1.以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图: 则下列叙述错误的是 A.A气体是NH3,B气体是CO2 B.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异 C.第步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒 D.第步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶 解析A项,利用NH3极易溶于水,且水溶液显碱性,可以提高CO2的吸 收,因此先通NH3后通CO2,正确; B项,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度,利用了溶解度的差异, 正确; C项,操作是过滤,因此用到玻璃仪器:烧杯、漏斗、玻璃棒,正确; D项,晶体是Na
22、HCO3,利用NaHCO3的不稳定性,2NaHCO3 Na2CO3 CO2H2O,错误。 A.图1为制取氨气将其溶于饱和食盐水 B.图2为过滤获得碳酸钠晶体 C.图3为灼烧碳酸氢钠制取碳酸钠 D.图4为蒸发浓缩氯化铵溶液 2.实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液,下列有关操作错误的是 解析A项,用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨气,正确; B项,侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠,故应过滤获得碳酸氢 钠,错误; C项,在坩埚中灼烧碳酸氢钠分解制备碳酸钠,正确; D项,蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液,并不断搅拌,正确。 题组二题组二Na2CO3质量分数的测定质量分数的测定 3.为精确测定工业纯碱中碳
23、酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W g样品 进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是 选项 实验方法实验方案测量数据 A滴定法 将样品配成100 mL溶液,取10 mL,加 入酚酞,用标准盐酸滴定 消耗盐酸的体积 B量气法 将样品与盐酸反应,生成的气体全部被 碱石灰吸收 碱石灰增加的质量 C重量法 将样品放入烧瓶中,置于电子天平上, 加入足量盐酸 减少的质量 D量气法 将样品与盐酸反应,气体通过排水量气 装置量气 排出水的体积 解析用酚酞作指示剂时,Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO32HCl= 2NaClCO2H2O,依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的
24、量, 进而确定样品中Na2CO3的质量分数,A项正确; 测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法,B项错误; 样品中加入足量盐酸,因盐酸的质量未知,无法通过重量法测量Na2CO3 的质量,C项错误; 因部分CO2能溶解到水里,与水反应生成H2CO3,故排出水的体积并不 是CO2的体积,D项错误。 4.(2020河南安阳模拟)为了测定NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物中各 组分的含量,某同学设计如下实验:取一定质量的混合物,通过测量反应前 后和装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中 错误的是 A.中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰 B.硬质玻璃管
25、加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气 不再使澄清石灰水变浑浊为止 C.若将装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量偏大 D.实验过程中一直通入空气,停止加热后再停止通入空气 解析根据实验目的和装置的连接顺序可知:装置用于吸收空气中的 CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置吸收Na2CO310H2O和NaHCO3 分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置吸收碳酸氢钠分解生 成的CO2,使用碱石灰,A项正确; 实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净,避免影响测定结果,硬质玻 璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不 再使澄清石灰水变浑
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