2025年高考化学一轮复习 课时检测十四：碳酸钠和碳酸氢钠的实验探究、侯氏制碱法（含解析）

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A．侯氏制碱法是将足量CO2通入氨化的氯化钠饱和溶液中，析出Na2CO3晶体
B．氯碱工业采用阴离子交换膜电解槽电解饱和食盐水获得氯气和氢氧化钠
C．用洗净的铂丝蘸取某样品在酒精灯上灼烧，火焰呈黄色，该样品一定是氯化钠
D．饱和氯化钠溶液能使蛋白质盐析
2．实验室模仿侯氏制碱法原理制备碳酸钠，下列过程不合理的是( )
3．实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵晶体，下列装置能达到相应的实验目的的是( )
4．取等物质的量浓度的NaOH溶液A和B两份，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 ml·L－1的盐酸，标准状况下产生CO2气体的体积与所加盐酸的体积之间的关系如图所示，下列叙述正确的是( )
A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 ml·L－1
B．A曲线表明原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分是Na2CO3和NaHCO3
C．B曲线中当消耗盐酸0H＋＋COeq \\al(2－,3)===HCOeq \\al(－,3)
D．B曲线表明原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112 mL
5．(2023·上海嘉定统考一模)我国化学家侯德榜创立了著名的“侯氏制碱法”。实验室模拟以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠的过程如下：
下列说法错误的是( )
A．300 ℃加热所用仪器为坩埚
B．通过抽滤操作可快速达到固液分离的目的
C．晶体A是碳酸钠，30～35 ℃时碳酸钠的溶解度最小
D．可以先通足量氨气，再通过量CO2代替碳酸氢铵粉末
6．实验室模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3，下列说法错误的是( )
(提示：浓氨水滴入生石灰中可制备NH3，且NH3极易溶于水)
A．X溶液为饱和碳酸钠溶液，作用是吸收二氧化碳中的氯化氢
B．装置中使用“多孔球泡”可增大NH3的吸收速率
C．实验时，先向饱和NaCl溶液中通入NH3，再通入足量 CO2
D．利用锥形瓶中所得物质制备Na2CO3固体，还需经历过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程
7．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(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( )
8.(2024·江西吉安模拟)纯碱在食品加工、制药等方面有着重要应用。实验室以碳酸氢铵(温度高于35 ℃分解)和食盐水为原料模拟纯碱的制取，流程如下：
下列说法错误的是( )
A．“搅拌、加热”操作中，应采用水浴加热，且温度控制在35 ℃以下
B．NH4HCO3、NaCl、NaHCO3、NH4Cl四种溶液中，NaHCO3的溶解度最低
C．“洗涤、抽滤”操作中用到的主要仪器为普通漏斗、烧杯、玻璃棒
D．利用“双指示剂”法测定碳酸钠中碳酸氢钠的含量时，第1指示剂为“酚酞”、第2指示剂为“甲基橙”
9．现有不纯的碳酸钠(仅含碳酸氢钠杂质)，欲测定其中碳酸钠的质量分数，分别进行以下4个操作，其中不能成功的是( )
A．取m g样品，加热到质量不再变化时称重为n g
B．取m g样品，加入过量的稀盐酸，再将所得溶液加热蒸发、结晶、灼烧，余下物质质量为n g
C．取m g样品，溶于水，向所得溶液中加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干后称重为n g
D．取m g样品，加入过量的稀硫酸，再将所逸出的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重n g
10．将盐酸缓缓滴入某NaHCO3、Na2CO3的混合溶液中，生成CO2的体积(已折算为标准状况)与加入盐酸的体积关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．所用盐酸的浓度为2 ml·L－1
B．原混合物中n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶2
C．加入V(盐酸)为20 mL时，所得溶液中的含碳元素的溶质仅为NaHCO3
D．加入V(盐酸)为0～20 mL时发生反应的离子方程式为H＋＋COeq \\al(2－,3)===HCOeq \\al(－,3)
11.某小组探究Na2CO3和NaHCO3的性质，实验步骤及记录如下：
Ⅰ.分别向盛有0.5 g Na2CO3固体、0.5 g NaHCO3固体的烧杯中加入10 mL水(20 ℃)，搅拌，测量温度为T1；
Ⅱ.静置恒温后测量温度为T2；
Ⅲ.分别加入10 mL密度约为1.1 g·mL－120%的盐酸(20 ℃)，搅拌，测量温度T3。得到如表1所示的数据：
(表1)
回答下列问题：
(1)Na2CO3溶于水显碱性，其原因是_____________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
附表：溶解度表(表2)
(2)根据表2判断：步骤Ⅰ中Na2CO3、NaHCO3固体分别是全部溶解还是部分溶解：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)分析表1的数据得出：Na2CO3固体溶于水________(填“放热”或“吸热”，下同)，NaHCO3固体溶于水________。
(4)甲同学分析上述数据得出：Na2CO3和NaHCO3与盐酸的反应都是放热反应。乙同学认为应该增加一个实验，并补做如下实验：向盛有10 mL水(20 ℃)的烧杯中加入10 mL________________________________________________________，搅拌，测量温度为22.2 ℃。
(5)结合上述探究，下列说法正确的是__________(填字母)。
A．NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应
B．不能用稀盐酸鉴别Na2CO3和NaHCO3固体
C．Na2CO3、NaHCO3固体与稀盐酸反应的能量变化还与物质的溶解等因素有关
(6)丙同学为测定一份NaHCO3和Na2CO3混合固体中NaHCO3的纯度，称取m1 g混合物，加热至质量不变时，称其质量为m2 g，则原混合物中NaHCO3的质量分数为__________(用含m1、m2的代数式表示)。
12．实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数ω(Na2CO3)，称取此混合物5.0 g，溶于水中，配成250 mL溶液。
方案一：沉淀法。利用化学反应把HCOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中的ω(Na2CO3)。
(1)量取100 mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中的HCOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)完全转化为沉淀，应选用的试剂是________(填字母)。
A．CaCl2溶液 B．MgSO4溶液
C．NaCl溶液 D．Ba(OH)2溶液
(2)过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为m g，由此可以计算ω(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未充分干燥就称量，则测得ω(Na2CO3)____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案二：气体法。某同学用下列实验流程测定。
按如图所示装置进行实验：
(4)在装置C中装碱石灰来吸收净化后的气体，装置D的作用是___________________
________________________________________________________________________。
(5)有的同学认为，为了减小实验误差，应在反应前后都通入N2，反应后通入N2的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液于锥形瓶中，滴加2滴酚酞溶液，摇匀，用0.200 0 ml·L－1盐酸滴定到终点(已知终点时H＋＋COeq \\al(2－,3)===HCOeq \\al(－,3)恰好反应完全)。重复此操作2次，消耗盐酸的平均体积为20.00 mL。
(6)量取25.00 mL配制好的溶液，应选择________仪器来完成。
(7)判断滴定终点的依据是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(8)此法测得ω(Na2CO3)＝________。
13．Ⅰ.侯氏制碱法是在索尔维制碱法的基础上创造出的一种新的制造纯碱的方法。具体工艺流程图如下：
(1)与索尔维制碱法相比，侯氏制碱法最突出的优点是________(填字母)。
A．原料利用率高 B．设备少 C．生产方便
“碳酸化”这一步的原理是(用化学方程式表示)
________________________________________________________________________。
(2)侯氏制碱法副产品的一种用途为_______________________________________。
(3)Y物质是________。
(4)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，降温结晶析出副产品，通氨气的作用有______(填字母)。
A．使Na2CO3结晶析出
B．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度
C．使NaHCO3更多地析出
D．增大NHeq \\al(＋,4)的浓度，使NH4Cl更多地析出
Ⅱ.工业上碳酸钠大多采用侯氏制碱法制取，所得碳酸钠样品中往往含有少量的NaCl，现欲测定某碳酸钠样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组取样品b g设计了如下实验方案：
该实验的操作步骤如下：
①按图连接好装置(除B外)并加入所需药品；
②称量并记录B的质量(a1 g)；
③按动鼓气球，持续约1分钟；
④连接上B；
⑤打开分液漏斗F的活塞，将稀硫酸快速加入D中后，关闭活塞；
⑥按动鼓气球，持续约1分钟；
⑦称量并记录B的质量(a2 g)；
⑧计算。
(5)操作⑥中，鼓入空气的作用是_________________________________________
________________________________________________________________________；
根据题干所给的数据列出样品中Na2CO3的质量分数表达式：________________________________________________。
(6)经实验发现最终所得Na2CO3的质量分数超过100%，其可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(十四)
1．D 侯氏制碱法是将足量二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液中，析出碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，故A错误；为防止氯气与氢氧化钠溶液和氢气反应，氯碱工业采用阳离子交换膜电解槽电解饱和食盐水获得氯气和氢氧化钠，故B错误；用洗净的铂丝蘸取某样品在酒精灯上灼烧，火焰呈黄色说明样品中含有钠元素，可能是钠盐，也可能是氢氧化钠，故C错误；饱和氯化钠溶液能降低蛋白质的溶解度，使蛋白质析出，故D正确。
2．A 实验室常用稀盐酸和CaCO3反应制备CO2，若用稀硫酸，反应发生后生成的硫酸钙为微溶物，阻止反应的进行，A项错误；CO2通入含氨的饱和食盐水中发生反应生成NaHCO3和NH4Cl，NaHCO3溶解度较小以晶体的形式析出，B项正确；制备NaHCO3的过程中有NH3逸出，可用稀硫酸吸收NH3，C项正确；加热NaHCO3制备Na2CO3的操作可在铁坩埚中进行，D项正确。
3．A 用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨气，并用倒置漏斗防倒吸，A正确；纯碱易溶于水，有孔隔板不能起到控制反应停止的作用，且用纯碱为原料制取CO2，与实验目的相悖，B错误；过滤装置中缺少玻璃棒引流，C错误；氯化铵易分解，只能在蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液，并不断搅拌，然后冷却结晶、过滤得到氯化铵晶体，D错误。
4．D 由题图可知，当加入75 mL盐酸时，CO2的生成量不再发生变化，根据原子守恒可知，生成的氯化钠为0.007 5 ml，A和B溶液中氢氧化钠的物质的量为0.007 5 ml，浓度为0.75 ml·L－1，A错误；由于碳酸钠和盐酸的反应是分步进行的，即碳酸钠首先与盐酸反应生成碳酸氢钠，然后碳酸氢钠再与盐酸反应生成CO2，所以由题图可知，A曲线表示的溶液中含有氢氧化钠和碳酸钠，B曲线表示的溶液中含有碳酸钠和碳酸氢钠，B、C错误；B曲线表示的溶液中NaHCO3 和HCl反应生成CO2所消耗的盐酸是50 mL，所以生成的CO2是0.005 ml，标准状况下的体积是112 mL，D正确。
5．C 本实验向氯化钠溶液中加入碳酸氢铵粉末，发生的反应为NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，故抽滤后得到的晶体A为NaHCO3，然后在300 ℃下加热分解为Na2CO3固体，加热固体所用仪器为坩埚，A正确；抽滤又称为减压过滤，由于抽滤瓶中的压强减小，小于外面大气压，故过滤速率加快，通过抽滤操作可快速达到固液分离的目的，B正确；由分析可知，晶体A是碳酸氢钠，30～35 ℃ 时碳酸氢钠的溶解度最小，C错误；由于NH3的水溶液中通入CO2将发生反应NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3，故可以先通足量氨气，再通过量CO2代替碳酸氢铵粉末，D正确。
6．A X溶液为饱和碳酸氢钠溶液，作用是吸收二氧化碳中的氯化氢，二氧化碳会和饱和碳酸钠溶液反应，A错误；使用“多孔球泡”可增大气体与溶液的接触面积，加快NH3的吸收速率，B正确；NH3极易溶于水，实验时，先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3，使溶液呈碱性，利于CO2的吸收，C正确；NaHCO3固体受热分解得Na2CO3固体，利用锥形瓶中所得NaHCO3制备Na2CO3固体，还需经历过滤、洗涤、干燥及焙烧等过程，D正确。
7．A Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，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，碱石灰增加的质量还包括水蒸气、氯化氢等，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。
8．C 为防止温度高于35 ℃时碳酸氢铵受热分解，“搅拌、加热”操作中，应采用水浴加热，且温度控制在35 ℃以下，故A正确；向饱和食盐水中加入碳酸氢铵粉末，在“搅拌、加热”操作中发生反应得到碳酸氢钠沉淀，说明溶液中碳酸氢铵、氯化钠、碳酸氢钠、氯化铵四种物质中，碳酸氢钠的溶解度最低，故B正确；“洗涤、抽滤”操作中用到的主要仪器为布氏漏斗、烧杯、玻璃棒，故C错误；利用“双指示剂”法测定碳酸钠中碳酸氢钠的含量时，第1指示剂为“酚酞”，酚酞作指示剂条件下碳酸钠溶液与盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠，第2指示剂为“甲基橙”，甲基橙作指示剂条件下碳酸氢钠溶液与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，故D正确。
9．D 碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，所以取m g样品，加热到质量不再变化时称重为n g，根据差量能计算碳酸氢钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数，故A正确；碳酸氢钠和碳酸钠都能和稀盐酸反应生成二氧化碳、水和氯化钠，所以取m g样品，加入过量的稀盐酸，再将所得溶液加热蒸发、结晶、灼烧，余下物质为氯化钠，根据钠原子守恒，通过氯化钠的质量为n g就能计算碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数，故B正确；取m g样品，溶于水，向所得溶液中加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀碳酸钙过滤、洗涤、烘干后称重为n g，根据碳酸钙的质量可以计算碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数，故C正确；碳酸氢钠和碳酸钠都能和稀硫酸反应放出二氧化碳，取m g样品，加入过量的稀硫酸，所逸出的气体中含有水蒸气，也能被碱石灰吸收，碱石灰增重n g为二氧化碳和水蒸气的质量，所以无法计算碳酸钠的质量，不能求出碳酸钠的质量分数，故D错误。
10．B 加入V(盐酸)为0～20 mL时发生反应的离子方程式为COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)，加入V(盐酸)为20～80 mL时发生反应的离子方程式为HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O，故D正确；由题图可知，当加入20～80 mL盐酸时，共产生2 688 mL(0.12 ml)CO2，则在该过程中消耗的盐酸的浓度为eq \f(0.12 ml,0.06 L)＝2 ml·L－1，故A正确；由题图可知，原混合物中n(Na2CO3)＝0.02 L× 2 ml·L－1＝0.04 ml，n(NaHCO3)＝0.06 L×2 ml·L－1－0.04 ml＝0.08 ml，因此原混合物中n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝2∶1，故B错误；加入V(盐酸)为20 mL时，Na2CO3完全转化为NaHCO3，因此所得溶液中的含碳元素的溶质仅为NaHCO3，故C正确。
11．解析：(1)Na2CO3为强碱弱酸盐，COeq \\al(2－,3)水解致溶液显碱性，以第一步水解为主。(2)10 mL水(20 ℃)溶解Na2CO3、NaHCO3固体的质量分别为eq \f(10 mL,100 mL)×21.5 g＝2.15 g、eq \f(10 mL,100 mL)×9.6 g＝0.96 g，均大于0.5 g，因此，Na2CO3、NaHCO3固体都是全部溶解。(3)分析表1的数据得出：20 ℃条件下，Na2CO3固体溶于水形成溶液，温度升高至23.3 ℃，放热，NaHCO3固体溶于水形成溶液，温度降低至18.5 ℃，吸热。(4)强酸溶于水放热，盐酸为强酸，所以需增加测定盐酸溶于水的温度变化，即10 mL密度为1.1 g·mL－1 20%的盐酸溶于20 ℃ 10 mL水的温度变化。(5)20 ℃时，盐酸溶于水的温度是22.2 ℃，NaHCO3固体溶于水形成溶液的温度是18.5 ℃，二者反应恒温后温度是20.8 ℃，低于22.2 ℃，所以NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应，A正确；鉴别Na2CO3和NaHCO3固体，滴加稀盐酸，反应较快、较剧烈的是NaHCO3，B不正确；从温度变化数值可知，Na2CO3、NaHCO3固体与稀盐酸反应的能量变化还与物质的溶解等因素有关，C正确。(6)设混合物中NaHCO3的质量为x，
2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑ 固体质量减少
168 106 168－106＝62
x m1－m2
eq \f(168,x)＝eq \f(62,m1－m2)，解得x＝eq \f(84m1－m2,31)，则原混合物中NaHCO3的质量分数为eq \f(84m1－m2,31m1)×100%。
答案：(1)COeq \\al(2－,3)＋H2O⥫⥬ HCOeq \\al(－,3)＋OH－
(2)Na2CO3和NaHCO3固体都是全部溶解 (3)放热 吸热
(4)密度约为1.1 g·mL－1 20%的盐酸(20 ℃) (5)AC
(6)eq \f(84m1－m2,31m1)×100%
12．解析：(1)Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀，D正确。(2)判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤液中是否含有Ba2＋。(3)所得沉淀未充分干燥就称量，则称得的沉淀质量偏大。由于等质量时NaHCO3产生的沉淀质量更大，因此测得ω(Na2CO3)偏小。(6)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性，应选择碱式滴定管或移液管量取。(7)加酚酞溶液显红色，恰好反应时溶液为NaHCO3。(8)当达到滴定终点时，发生反应：H＋＋COeq \\al(2－,3)===HCOeq \\al(－,3)；25.00 mL配制好的溶液中含有的n(Na2CO3)＝n(HCl)＝0.200 0 ml·L－1×0.02 L＝0.004 ml，则250 mL溶液中含有的n(Na2CO3)＝0.004 ml×eq \f(250 mL,25.00 mL)＝0.04 ml，其质量m(Na2CO3)＝0.04 ml×106 g·ml－1＝4.24 g，ω(Na2CO3)＝eq \f(4.24 g,5.0 g)×100%＝84.8 %。
答案：(1)D (2)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加Na2SO4溶液，如无沉淀，则沉淀已洗净，反之则未洗净 (3)偏小
(4)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，减小实验误差 (5)将装置A、B中残留的CO2全部赶入装置C中
(6)碱式滴定管(或移液管) (7)当滴入最后半滴盐酸时，溶液由红色变为浅红(接近无色)，且30 s内不恢复 (8)84.8%
13．解析：(2)侯氏制碱法副产品是氯化铵，氯化铵中含有氮元素，可制氮肥，也可用于制干电池等。(4)碳酸钠的溶解度较大，通入氨气，不能使碳酸钠析出，A错误；通入氨气使溶液碱性增强，碳酸氢钠转化为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，B正确；母液中通入氨气，会消耗NaHCO3，C错误；氨气溶于水后生成氨水，增大铵根离子的浓度，有利于氯化铵的析出，D正确。(5)B的质量差为生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的质量为(a2－a1)g，根据C元素守恒，样品中Na2CO3的质量分数为eq \f(\f(a2－a1g,44 g·ml－1)×106 g·ml－1,b g)×100%＝eq \f(53a2－a1,22b)×100%。
答案：(1)A NH3·H2O＋CO2===NH4HCO3、NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl(或NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓) (2)制化肥、制干电池等(任答一点)
(3)CO2 (4)BD (5)使产生的CO2气体全部赶入碱石灰中被吸收
eq \f(53a2－a1,22b)×100% (6)碱石灰吸收了外界空气中的水蒸气和CO2
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
试剂
温度
T1/℃
T2/℃
T3/℃
Na2CO3
23.3
20.0
23.7
NaHCO3
18.5
20.0
20.8
项目
10 ℃
20 ℃
30 ℃
40 ℃
Na2CO3
12.5 g
21.5 g
39.7 g
40.0 g
NaHCO3
8.1 g
9.6 g
11.1 g
12.7 g