化学选修2课后集训：第一单元课题3纯碱的生产 含解析

课后集训
基础达标
1. (多选)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中正确的是()
A.Na2CO3比NaHCO3易溶于水
B.NaHCO3比Na2CO3稳定
C.石灰水能和NaHCO3反应，不与Na2CO3反应
D.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，消耗HCl的物质的量为2∶1
解析：NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，A项正确。

Na2CO3的熔点为851 ℃，而NaHCO3超过100 ℃即开始分解，B项错误。

石灰水和Na2CO3、NaHCO3都能反应生成CaCO3沉淀，C项错误。

盐酸足量时有Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑，NaHCO3+HCl====NaCl+
H2O+CO2↑，因此D项正确。

答案：AD
2.在制小苏打(NaCl+CO2+NH3+H2O====NaHCO3↓+NH4Cl)的操作中，应在饱和食盐水中()
A.先通入CO2，达到饱和后再通入NH3
B.先通入NH3，达到饱和后再通入CO2
C.CO2和NH3同时通入
D.以上三种方法都行
解析：CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3后溶液呈碱性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO-3，从而析出大量的NaHCO3晶体。

答案：B
3.碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠。

现加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为()
A.3.38 g
B.4.58 g
C.4.16 g
D.4.41 g
解析：假设原混合物中NaHCO3的质量为x，则：
2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2↑Δm
84×2 106 84×2-106=62
x 0.31 g
解得：x=0.84 g
则原混合物中Na2CO3的质量为：
5.00 g-0.84 g=4.16 g
答案：C
4.除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是()
A.加入适量盐酸
B.加入NaOH溶液
C.加热灼烧
D.配成溶液后通入CO2
解析：NaHCO3不稳定，受热易分解，生成Na2CO3。

答案：C
5.纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的说法正确的是()
A.分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打
B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打
C.用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小
苏打
D.先将两种样品配成溶液，分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打
解析：2NaHCO 3 △Na 2CO 3+H 2O+CO 2↑，分解后仍有残留物，A 项错误。

Na 2CO 3
和NaHCO 3都能发生焰色反应，使火焰显黄色，B 项错误。

Na 2CO 3+Ca （OH ）2==== CaCO 3↓+2NaOH ，NaHCO 3+Ca （OH ）2====CaCO 3↓+NaOH+H 2O ，二者与石灰水反应都有白色沉淀生成，D 项错误。

Na 2CO 3与醋酸反应分两步进行，产生气泡的速率慢。

答案：C
6.(多选)下列实验中，没有白色沉淀或晶体析出的是( )
A.饱和石灰水中加入少量NaOH 固体
B.饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO 2
C.氯化钙溶液中通入少量CO 2
D.碳酸氢钠溶液中加入氯化钡溶液
解析：A 项饱和石灰水中加入少量NaOH 固体，吸水、放热，Ca （OH ）2溶解度降低，可析出Ca （OH ）2；
B 项饱和Na 2CO 3溶液中通入足量的CO 2，发生反应Na 2CO 3+CO 2+H 2O==== 2NaHCO 3，NaHCO 3溶解度小，可以析出NaHCO 3晶体；
C 项CaCl 2溶液中通入CO 2，不发生反应；
D 项NaHCO 3与BaCl 2不发生反应。

答案：CD
7.将碳酸钠和碳酸氢钠的混合物25 g 放在大试管中加热至质量不再减轻为止，冷却称量得到剩余固体的质量为18.8 g 。

求原混合物中碳酸钠的质量。

解析：设原混合物中NaHCO 3的质量为x ，
x 25 g-18.8 g=6.2 g
g
x 2.662168 解得x =16.8 g
Na 2CO 3的质量为25 g-16.8 g=8.2 g
答案：8.2 g
综合运用
8.某学生拟用NaOH 溶液吸收CO 2气体，制备Na 2CO 3溶液，为了防止通入的CO 2气体过量生成NaHCO 3，他设计了如下的实验步骤：
①用25 mL NaOH 溶液吸收过量的CO 2气体，至CO 2气体不再溶解；
②小心煮沸溶液1～2分钟；
③在②得到的溶液中加入25 mL 相同的NaOH 溶液，使溶液充分混合。

按他的设计，第①步实验装置如下图：
(1)他能否制得较纯净的 Na 2CO 3______________，理由是_____________________。

(2)装置A 使用的试剂是石灰石和稀盐酸，可否用纯碱代替石灰石______________，原因是_____________________________________________。

(3)装置B 使用的试剂是______________，作用是____________________。

(4)有人认为实验步骤②③的顺序对调，即先混合，再煮沸更合理，你认为对吗？为什么？________________________。

答案：（1）能 实验①生成NaHCO 3，其中溶解的CO 2气体煮沸时除去，实验③NaHCO 3恰好被NaOH 中和完全，转化生成Na 2CO 3
（2）不能 实验中使用的CO 2气体发生器，只适用于块状固体和液体反应，Na 2CO 3
是粉末状固体，反应过于剧烈
（3）NaHCO 3饱和溶液 除去CO 2中的HCl 气体
（4）不合理 若不先驱除溶液中溶解的CO 2气体，实验③加入NaOH 将有一部分消耗于与CO 2气体的反应，使NaHCO 3不能完全转化为Na 2CO 3
9.现有碳酸氢钠、碳酸钠晶体(Na 2CO 3·x H 2O)的混合物，为了测定x 值。

某同学采用如下图所示装置进行实验。

回答下列问题：
(1)A 装置的作用是_________________________。

(2)B 装置的作用是_________________________。

(3)C 装置的作用是_________________________。

(4)若在试管A 中装有碳酸氢钠和Na 2CO 3·x H 2O 的混合物3.7 g ，用酒精灯加热到反应完全，此时试管B 增加质量1.89 g ，C 管增加质量0.22 g ，则x 的值为______________。

解析：B 管吸收水：1-mol
g 18g 89.1⋅=0.105 mol C 管吸收CO 2：1
-mol g 44g 22.0⋅=0.005 mol 2NaHCO 3 △Na 2CO 3+H 2O + CO 2↑ 0.01 mol 0.005 mol 0.005 mol
NaHCO 3的质量：0.01 mol×84 g·mol -1=0.84 g
Na 2CO 3·x H 2O 的质量：
3.7 g-0.84 g=2.86 g
Na 2CO 3·x H 2O △Na 2CO 3+x H 2O 106+18x x
2.86 g （0.105-0.005）mol
解得x =10
答案：（1）加热使Na 2CO 3·x H 2O 与NaHCO 3完全分解
（2）吸收水分得到干燥的CO 2
（3）吸收CO2
（4）10
10.某化学课外活动小组欲制取纯Na2CO3溶液并讨论实验过程中的相关问题。

可供选择的试剂有：
A.大理石
B.盐酸
C.氢氧化钠溶液
D.澄清石灰水
三名同学设计的制备实验方案的反应流程分别如下：
甲：
乙：
丙：
请完成下列问题：
（1）请指出甲、乙两方案的主要缺点：
甲方案_________________________。

乙方案_________________________。

（2）若采用丙方案制取纯Na2CO3溶液，其实验的关键有_________________________。

（3）假设反应③所得的NaHCO3溶液中含Na2CO3。

现要利用A～D四种试剂证明Na2CO3的存在，你所选择的试剂有_______________（填试剂代号）。

（4）假设反应②所得的Na2CO3固体中混有未分解的NaHCO3。

乙同学选择澄清石灰水测定其中NaHCO3的质量分数，乙同学能否达到实验目的？___________（填“能”或“不能”）。

若能，请说明计算所需的数据；若不能，请简要说明理由_________________________ _________________________。

解析：设计实验应遵循科学性、安全性、可行性、简约性等原则。

NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3，与足量CO2反应生成NaHCO3，甲方案不易得到纯Na2CO3溶液。

乙方案经过溶液→固体→溶液等过程，过于繁琐。

丙方案巧妙利用两等份NaOH溶液，向其中一份中通入过量CO2，使其转化为NaHCO3，再将两份混合，因发生反应：NaOH+NaHCO3 ====Na2CO3+H2O而生成纯净的Na2CO3溶液。

（3）（4）应利用Na2CO3和NaHCO3的不同来求解。

答案：（1）CO2的通入量不易控制过程繁琐，操作复杂
（2）反应③应充分进行，反应③与④所用NaOH溶液的体积应相等
（3）A和B
（4）能固体样品的质量和沉淀总质量
11.工业纯碱中常含有NaCl、Na2SO4等杂质，为了测定工业纯碱中Na2CO3的含量，某同学设计了如图装置：
试回答下列问题：
（1）装置A 中发生反应的化学方程式为_________________________。

（2）装置D 的作用是_________________________________________。

（3）利用上述装置进行实验，即使气密性良好，并缓慢滴加了过量的稀硫酸使反应完全，装置C 中装有足量碱石灰，其他操作也正确，测定结果还是偏低，原因可能是______________________。

你的改进措施是（用图示表示）______________________。

（4）实验前所取工业纯碱质量为m g ，装置C 中碱石灰和U 形管的总质量为m 1g ，加入足量稀硫酸，反应结束后，装置C 中碱石灰和U 形管的总质量变为m 2g 。

则上述实验中测得的工业纯碱中Na 2CO 3的质量分数为_________________________。

（5）利用上图A 、B 装置（B 中仍用浓硫酸作干燥剂），还可以．．．
制取哪些气体(填三种气体的分子式)：______________、______________、______________。

答案：（1）Na 2CO 3+H 2SO 4====Na 2SO 4+CO 2↑+H 2O
（2）防止空气中的CO 2和水蒸气进入C 装置
（3）反应生成的部分CO 2残留在装置A 、B 及导管内
（4）m
m m 44)(10612 ×100% （5）H 2、O 2、SO 2、NO 2等任选三种
拓展探究
12.化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置，探究“NaHCO 3和Na 2CO 3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中（装置的气密性已检查）。

请完成下列问题：
（1）各组反应开始时，____________装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程式是_________________________。

（2）当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写右表的空格。

组数试剂用量实验现象（气球体积变化）分析原因
①0.42 g NaHCO3
0.53 g Na2CO3
3 mL
4 mol·L -1盐酸甲中气球与乙中气球的体
积相等
甲、乙盐酸均过量
n(NaHCO3)=n(Na2CO3)
甲
V（CO2）=
乙
V（CO2）
②0.3 g NaHCO3
0.3 g Na2CO3
3 mL
4 mol·L -1盐酸甲中气球比乙中气球的体积大
③0.6 g NaHCO3
0.6 g Na2CO3
3 mL 2 mol·L -1盐酸甲中气球比乙中气球的体
积大
片刻后，乙中气球又缩小，
甲中气球的体积基本不变
（用离子方程式表示）
解析：（2）根据化学方程式计算可知第①组中NaHCO3和Na2CO3都已完全反应。

对比第①组数据知第②组中盐酸一定过量，NaHCO3和Na2CO3一定完全反应，且NaHCO3产生的CO2比Na2CO3的多。

第③组中，n（Na2CO3）=0.005 7 mol，n（NaHCO3）=0.007 1 mol，n（HCl）=0.006 mol。

把Na2CO3缓慢加入到盐酸中，在盐酸反应完以前，盐酸是过量的而
Na2CO3
是少量的。

因此开始发生的反应是：
Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
，根据化学方程式，有：
Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2
O
0.003 mol 0.006 mol 0.003 mol
NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2
O
0.006 mol 0.006 mol 0.006 mol
说明Na2CO3、NaHCO3都过量，NaHCO3产生的CO2较Na2CO3的多。

因为气体收集于气球中，乙中CO2又与过量的Na2CO3溶液反应。

答案：（1）甲HCO-3+H+====CO2↑+H2O
（2）
组数试剂用量实验现象（气球体积变化）分析原因
②甲、乙盐酸均过量
n（NaHCO3）>n（Na2CO3）
V甲（CO2）>V乙（CO2）
③甲、乙盐酸均不足量
消耗的n（NaHCO3）>n（Na2CO3）
V甲（CO2）>V乙（CO2）
CO2+H2O+CO2-3====2HCO-3。