第五单元 金属及其化合物（1.2）

2015-11-09 11:11:28   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

第五单元    金属及其化合物（1.2）

基础知识精析

3、氢氧化钠(NaOH)

(1)物理性质：NaOH的俗名为烧碱、火碱或苛性钠；它是一种白色固体，易溶于水并放出大量的热，有腐蚀性；易吸收空气中的水分。

(2)化学性质：具有碱的通性

①能使酸碱指示剂变色。

②与强酸反应的离子方程式为：H⁺+OH^-=H₂O。

③与酸性氧化物、两性氧化物反应：

与CO₂反应的离子方程式为：CO₂+2OH^-= CO₃^2-+H₂O

与Al₂O₃反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-= 2AlO₂^-+ H₂O。

④与盐反应：

与NH、Cu^2＋反应的离子方程式分别为：

NH+2OH^-= NH₃+ H₂O         Cu^2＋+2OH^-= Cu(OH)₂

与HCO^－反应的离子方程式为：HCO^－+2OH^-= CO₃^2-+ H₂O

⑤与某些单质反应：与Al、Si反应

2Al+2NaOH+2H₂O=2Na AlO₂+3H₂↑

Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑

（3）NaOH的制取

①土法制碱：Na₂CO₃＋Ca(OH)₂===CaCO₃↓＋2NaOH；

②现代工业制碱：2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑。

(4)NaOH在有机反应中的应用

提供碱性环境，如：卤代烃的水解和消去反应，酯类的水解和油脂的皂化。

思考与交流

①实验室称量NaOH固体时应注意什么问题？

②盛放NaOH溶液等碱性溶液的试剂瓶为什么不用磨口玻璃塞？

4．碳酸钠和碳酸氢钠：

（1）物理性质：①溶解性  ②颜色状态

（2）化学性质：

①稳定性：2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑+H₂O（注意：碳酸钠受热不分解。）

②与酸反应：

Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl+H₂O＋CO₂↑   NaHCO₃＋HCl=2NaCl+H₂O＋CO₂↑

注意：反应速率不同，盐酸用量不同，逐滴加入及加液顺序改变时反应现象不同。

③与碱反应：

NaHCO₃＋NaOH=Na₂CO₃+H₂O  

2NaHCO₃+Ba(OH)₂=2H₂O+BaCO₃↓+Na₂CO₃

NaHCO₃+Ba(OH)₂=H₂O+BaCO₃↓+NaOH

Na₂CO₃+Ba(OH)₂=BaCO₃↓+2NaOH

说明：HCO₃^-不能与H⁺、OH^- 共存。

练习：分别写出Na₂CO₃和NaHCO₃分别与BaCl₂和AlCl₃反应的离子方程式。

④相互转化：

2NaHCO₃＝Na₂CO₃＋CO₂↑+H₂O   Na₂CO₃＋CO₂+H₂O＝2NaHCO₃

⑤制法：

CO₂+2NaOH＝Na₂CO₃＋H₂O       （CO₂充足）

CO₂+NaOH＝NaHCO₃                 (CO₂不足)

※ 候德榜制碱法：我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。以NaCl、NH₃、CO₂等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为：

NH₃＋CO₂＋H₂O===NH₄HCO₃ (注意：先通NH₃，后通CO₂) ；

NH₄HCO₃＋NaCl===NaHCO₃↓＋NH₄Cl；

2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O。

注意：有关过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的差量计算是本单元的重点和难点，应引起大家的高度重视。

【思考与交流】

1、向饱和Na₂CO₃溶液中通入过量的CO₂，可观察到什么现象？为什么？

2、Na₂CO₃和NaHCO₃如何鉴别？①加热法；②滴加盐酸；③BaCl₂

3、CO₃^2-和HCO₃^-鉴别: ①加入BaCl₂溶液；②滴加盐酸。

4、标准状况下，将3.36 L CO₂气体通入200 mL 1.00 mol·L^－NaOH溶液中，充分反应后溶液中c(CO)与c(HCO)的比值为(不考虑CO、HCO的水解)(　　)

A．1∶1         B．1∶2        C．2∶1          D．1∶3

【专题探究】Na₂CO₃、NaHCO₃与盐酸的反应

1．盐酸逐滴加入Na₂CO₃溶液

(1)现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。

(2)反应：无明显现象时反应的离子方程式：CO＋H^＋===HCO，无色气体放出时反应的离子方程式：HCO＋H^＋===CO₂↑＋H₂O。

2．Na₂CO₃溶液逐滴加入稀盐酸中

(1)现象：有无色气体放出。

(2)反应的离子方程式：CO＋2H^＋===CO₂↑＋H₂O。

3．碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图象的归纳总结

(1)向Na₂CO₃中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO₂的体积的关系如图1所示；

(2)向NaHCO₃中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO₂的体积的关系如图2所示；

(3)向NaOH、Na₂CO₃的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO₂的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na₂CO₃的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图象略)；

(4)向Na₂CO₃、NaHCO₃的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO₂的体积的关系如图4所示(设Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图象略)。

  

例题、取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份10 mL，分别向A、B中通入不等量的CO₂，再继续向两溶液中逐滴加入0.1 mol·L^－1的盐酸，标准状况下产生的CO₂的体积与所加盐酸体积之间的关系如下图所示，试回答下列问题：

(1)原NaOH溶液的物质的量浓度为______________。

(2)曲线A表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶质成分是________，其物质的量之比为________________________________。

(3)曲线B表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液加盐酸后产生CO₂气体体积(标准状况)的最大值为________mL。

深度思考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)向NaHCO₃溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：

2HCO＋Ca^2＋＋2OH^－===CaCO₃↓＋CO＋2H₂O   (×)

(2012·北京理综，7D)

(2)NaOH＋NaHCO₃===Na₂CO₃＋H₂O可用H^＋＋OH^－===H₂O表示      (×)

(2010·大纲全国卷Ⅱ，6C)

(3)向Na₂CO₃溶液中滴入酚酞试液，溶液变红CO＋H₂O=HCO＋OH^－  (√)

(2010·北京理综，10D)

(4)小苏打与氢氧化钠溶液混合  HCO＋OH^－===CO₂↑＋H₂O       (×)

(2009·广东理基，32B)

(5)向Na₂CO₃溶液中加入过量CH₃COOH溶液CO＋2H^＋―→CO₂↑＋H₂O

(×)           (2008·上海，20C)

2．将CO₂气体通入到饱和Na₂CO₃溶液中有何现象？原因是什么？

答案：开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是NaHCO₃的溶解度小于Na₂CO₃的溶解度，而且反应消耗溶剂水。

3．Na₂CO₃固体粉末中混有少量NaHCO₃，用什么方法除杂？Na₂CO₃溶液中混有少量NaHCO₃，用什么方法除杂？NaHCO₃溶液中混有少量Na₂CO₃，用什么方法除杂？

答案　用加热法可以将Na₂CO₃固体粉末中混有的NaHCO₃转化为Na₂CO₃；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO₃转化为Na₂CO₃；向混合液中通入过量的CO₂气体，可以将Na₂CO₃转化为NaHCO₃。

【思维建模】

题组一　Na₂CO₃、NaHCO₃的鉴别

1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na₂CO₃、NaHCO₃鉴别开的是___。

(1)CaCl₂溶液　(2)澄清石灰水　(3)稀盐酸　(4)pH试纸

答案　(1)(3)(4)

2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。

(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是_______ (填装置序号)。

(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________；

与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。

A．Ⅳ比Ⅲ复杂

B．Ⅳ比Ⅲ安全

C．Ⅳ比Ⅲ操作简便

D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行

(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是______(填化学式)。

答案　(1)Ⅱ；(2)2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑，CO₂＋Ca(OH)₂===CaCO₃↓＋H₂O　，D  ；(3)NaHCO₃

解析　(1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。

(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。

(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。

题组二　有关Na₂CO₃、NaHCO₃的定量计算

3．(1)①纯净的Na₂CO₃ a g　②Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物a g　③纯净的NaHCO₃ a g，按要求回答下列问题：

A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为__________。

B．分别和盐酸完全反应时，放出CO₂气体的量从大到小的顺序为_____。

C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为___________________。

D．分别配成等体积的溶液，c(Na^＋)的浓度从大到小的顺序为_________。

(2)将a g Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物充分加热，其质量变为b g，则Na₂CO₃的质量分数为__________。

(3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问。

答案　(1)A.①>②>③　B．③>②>①　C．③>②>①

D．①>②>③

(2)×100%

(3)A.①>②>③　B．①＝②＝③　C．①＝②＝③

D．①>②>③

4．(2010·上海，11)将0.4 g NaOH和1.06 g Na₂CO₃混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L^－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO₂的物质的量的关系的是         (　　)

答案　C

解析：滴加盐酸先发生反应OH^-＋H⁺―→H₂O，再发生反应CO＋H⁺―→HCO，最后发生反应：HCO＋H⁺―→CO₂↑＋H₂O；因n(OH^－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。

题组三　有关碳酸钠的制取及性质实验探究

5．Na₂CO₃的制取方法及综合实验探究

(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：

①往饱和食盐水中依次通入足量的NH₃、CO₂(氨碱法)，而不先通CO₂再通NH₃的原因是___________________________________。

②从生产流程图可知，可循环利用的物质是__________。

③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式______________。

(2)如何用CO₂和50 mL 2 mol·L^－1 NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L^－1 Na₂CO₃溶液？

①写出简要的实验步骤：__________________________________________。

②写出有关反应的化学方程式：_________________。

答案　(1)①由于CO₂在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH₃使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO₂气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO₃晶体

②食盐水，CO₂

③NH₃＋CO₂＋H₂O＋NaCl===NaHCO₃↓＋NH₄Cl、

2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O

(2)①将50 mL 2 mol·L^－1 NaOH溶液等分成两份，在一份NaOH溶液中通入过量的CO₂气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L^－1 Na₂CO₃溶液

②NaOH＋CO₂===NaHCO₃、NaHCO₃＋NaOH===Na₂CO₃＋H₂O

6．变量控制思想在实验探究中的应用

设计以下探究实验：

某一研究性学习小组做了以下实验：常温下，向某纯碱(Na₂CO₃)溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。

[提出问题]　产生上述现象的原因是什么？

[提出猜想]

①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所至。

②乙同学认为是_____________________________。

[设计方案]

请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判(包括操作、现象和结论)。

答案　②Na₂CO₃水解产生的碱所致

步骤1：取适量纯碱的酚酞红色溶液于试管中

步骤2：滴加过量的BaCl₂溶液

预期现象与结论：若产生白色沉淀，溶液红色完全褪去，则乙同学说法正确；若产生白色沉淀，溶液仍呈红色，则甲同学说法正确。

〖教后记〗