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第01 讲 钠及其重要化合物
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 钠及其氧化物..........................................................................................................................
知识点1 钠的性质及应用............................................................................................................................
知识点2 钠的氧化物及氢氧化物................................................................................................................
考向1 考查钠的性质及应用......................................................................................................................
思维建模 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
考向2 考查钠的氧化物的组成、性质及应用...........................................................................................
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠..................................................................................................................
知识点1 Na2CO3、NaHCO3的性质及用途...............................................................................................
知识点2 Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂..............................................................................................
知识点3 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象...............................................................................
考向1 考查碳酸钠和碳酸氢钠性质及应用..............................................................................................
考向2 考查碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应及计算.................................................................................................
思维建模 数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
考向3 考查侯氏制碱法.....................................................................................................................................................
考点三 碱金属 焰色试验..................................................................................................................
知识点1 碱金属的性质....................................................................................................................................................
知识点2 焰色试验.............................................................................................................................................................
考向1 考查碱金属的相似性和递变性.......................................................................................................................
思维建模 熟悉碱金属的常见设问点,应对相应问题
考向2 考查焰色试验........................................................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
钠及其氧化物的
性质
选择题
非选择题
辽吉黑内卷T4,3 分
安徽卷T1(C 项),2
分
浙江6 月卷T2,3
分
浙江6 月卷T4 ,3
分;广东卷T10 ,3
分;
北京卷T12,3 分
碳酸钠和碳酸氢
钠的性质及应用
选择题
非选择题
浙江1 月卷T3,3 分;
山东卷T1,2 分;
山东卷,2,2 分;
浙江1 月卷T7,3 分
重庆卷T4,3 分;
北京卷T8,3 分;
江苏卷T10,3 分;
辽宁卷T4,3 分
辽宁卷T4,3 分
碱金属及焰色反
应
选择题
非选择题
重庆卷T2,3 分;
山东卷T3,2 分
湖北卷T10,3 分
天津卷T3,3 分
考情分析:
1.从近多年高考试题来看,试题以选择题为主,常以一个选项重点考查钠与氧气反应、碳酸钠和碳酸
氢钠的比较和转化等。
2.从命题思路上看,该考点一般不单独出现,而是分散到不同题型和题目中。在选择题中考查钠与氧
气反应时的电子转移数目、钠与水或乙醇反应的原理、过氧化钠的电子式、过氧化钠的性质或用途等,
题目难度较小。在非选择题中进行考查迁移能力的可能性。
预测2026 年高考对本专题的考查特点会基本不变,直接出现大题的可能性较小,但可能更加关注与氧
化还原反应、电化学、综合实验等融合,考查物质的结构与性质(如钠的活泼性、过氧化钠的结构与性
质、碳酸氢钠的热不稳定性),突出知识迁移能力。可能还会在选择题中考查钠与水的反应原理,过氧
化钠的电子式、与水反应的电子转移等。
复习目标:
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其氧化物的主要性质及应用。
2.了解钠及其重要化合物的制备方法,了解这些物质在生产、生活中的应用。
3.结合实例认识钠及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识
物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
2
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考点一 钠及其氧化物
知识点1 钠的性质及应用
1.物理性质
颜色状态
密度
硬度
熔点
传导性
银白色固体,
具有金属光
泽。
ρ(H2O) ρ(Na)
ρ(煤油)
质地柔软,可以用
小刀切割。
较低,低于100 ℃
可导电导热
2.化学性质
钠原子结构:
钠在化学反应中易失去最外层的一个电子,表现很强
的还原性。
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应:
O2
常温(方程式):4Na+O2===2Na2O(白色固体,新切开的钠切面变暗)
加热(方程式):2Na+O2=====Na2O2(发出黄色的火焰,产生淡黄色固体)
Cl2
2Na+Cl2=====2NaCl(现象:白烟,火焰为黄色)
S
2Na+S===Na2S(现象:研磨时发生爆炸)
H2
2Na+H2=====2NaH
(2)与水反应:
①化学方程式:2Na
+
2H
2O ==
=2NaOH
+
H 2↑,
离子方程式:2Na
+
2H
2O ==
=2Na
+ +
2OH
- +
H 2↑。(反应实质是钠与水电离产生的H + 反应)
②与滴加酚酞的水反应的现象与解释:
(3)与酸(如盐酸、硫酸)反应:
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离子方程式:2Na
+
2H
+ ==
=2Na
+ +
H 2↑。(酸中H+浓度越大,反应越剧烈)
(4)与盐反应
①与熔融盐(如TiCl4、KCl)反应:4Na
+
TiCl
4 =====
4NaCl
+
Ti
、Na
+
KCl
=====
NaCl
+
K↑
(制取金属钾,
因为钾的沸点比钠的沸点低,使钾成为蒸汽而逸出)
②与盐(NaCl、CuSO4等)溶液反应:
a.与NaCl 溶液:2Na
+
2H
2O==2NaOH
+
H 2↑ ( 若投入饱和NaCl 溶液中,有H2放出的同时,若温度不变,
还有NaCl 晶体析出)
b.与NH4Cl 溶液:2Na
+
2NH
4Cl===2NaCl
+
H 2↑ +
2NH
3↑
c.与CuSO4溶液::2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
总反应:2Na
+
CuSO
4+
2H
2O ==
=Na
2SO4+
H 2↑ +
Cu(OH)
2↓ (
有H2逸出和蓝色沉淀生成)
(5)与含羟基或羧基的有机物:钠与乙醇、苯酚、乙酸反应越来越剧烈。
①与乙醇反应:2Na
+
2C
2H5OH
→2C
2H5ONa
+
H 2↑(现象:钠块先沉在液面下,后上下浮动,能看到表面冒
出气泡,并不能熔化成小球);
②与苯酚反应:
③与乙酸反应:2CH3COOH
+
2Na
→2CH
3COONa
+
H 2↑。
得分速记
①钠与水、酸反应的本质与顺序:本质上均是与H+的反应,反应顺序是有酸酸在前,无酸水为先。
②钠与盐溶液的反应:钠与盐溶液反应时一般先考虑与水的反应,生成的NaOH 与盐可能发生复分解反应。
③钠在空气中变化过程:银白色金属钠(Na)→表面变暗(Na2O)→出现白色固体(NaOH 固体)→接着
表面变潮湿(NaOH 溶液)→白色块状固体(Na2CO3·10H2O)→白色粉末状物质(Na2CO3)。
3.钠的制备、保存
(1)制备:采用电解熔融NaCl 的方法冶炼金属钠,化学方程式为2NaCl(
熔融
) =====
2Na
+
Cl
2↑。
(2)保存:密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中,钠易与空气中的O2、
H 2O 反应,且钠的密度比煤油
的密度大,不与煤油反应,故通常将少量钠保存在煤油中,大量钠保存在石蜡中。
4.钠的用途
(1)钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(2)用作电光源,制作高压钠灯。
(3)冶炼某些金属:钠能与钛、锆、铌、钽等氯化物(熔融)发生置换反应,金属钠具有强还原性,熔
融状态下可以用于制取金属,如4Na
+
TiCl
4=====
4NaCl
+
Ti
。
(4)制取Na2O2等化合物。
得分速记
①钠燃烧时不能用水灭火,应用沙土盖灭。
②取用金属钠时,用镊子夹取金属钠,用滤纸擦干表面的煤油,放在洁净干燥的玻璃片上用小刀切割,不
能用手直接接触金属钠,并且将剩余的钠放回原试剂瓶中保存。
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③钠与溶液反应的共同现象:
浮:钠浮在液面上;
熔:钠熔化成光亮的小球;
游:在液面上不停地游动直至反应完全;
响:反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。若溶液中H+浓度较大,与水相比反应更加剧烈,最后钠可能
在液面上燃烧。
④钠性质的巧记口诀:银白轻低软,传导热和电;遇氧产物变,遇氯生白烟;遇水记五点,浮熔游响红;
遇酸酸优先,遇盐水在前。
⑤考虑钠与酸、碱、盐的水溶液反应时,要注意Na 与水反应的同时,生成的NaOH 还可能继续与部分溶
质反应。
⑥对钠与酸反应的计算问题,勿忽略Na 若过量还可与H2O 反应。
知识点2 钠的氧化物及氢氧化物
1.氧化钠和过氧化钠比较
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素化合价
-
2
-
1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1 2∶
1 2∶
是否为碱性氧化物
是
不是
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
与水反应
Na2O +
H 2O = 2NaOH
2Na2O2+
2H
2O = 4NaOH
+
O 2↑
热稳定性
不稳定(2Na2O +
O 2====
2Na
2O2)
稳定
与CO2反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+
2CO
2= 2Na
2CO3+
O 2
与盐酸反应
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+
4HCl
= 4NaCl
+
2H
2O +
O 2↑
主要用途
用于制取少量Na2O2、烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂、强氧化
剂
保存方法
密封
密封、远离易燃物
2.过氧化钠的性质
(1)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理
SO2气体
—
Na2O2+
SO
2==
= Na
2SO4
FeCl2溶液
产生气体和红褐色沉淀
4Na2O2+
4FeCl
2+
6H
2O ==
=4Fe(OH)
3↓ +
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O2↑ +
8NaCl
Na2SO3溶液
—
Na2O2+
Na
2SO3+
H 2O ==
=Na
2SO4+
2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2+
H 2S ==
=S↓
+
2NaOH
酚酞溶液
产生气体,溶液先变红后褪
色
与水反应生成O2和NaOH,使溶液变红,
Na2O2的强氧化性又使之褪色
品红溶液
红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(2)Na2O2的还原性:当遇KMnO4等强氧化剂时,Na2O2被氧化,其氧化产物为O2。
(3)Na2O2既表现氧化性又表现还原性:遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
得分速记
Na
①
2O2具有强氧化性,但Na2O2与水、CO2反应时,反应为Na2O2自身的氧化还原反应,Na2O2既是氧化剂
又是还原剂,1 mol Na2O2参加反应,转移1 mol 的电子。
②Na2O2与其他物质反应时不一定都产生O2,如:Na2O2+SO2===Na2SO4
③Na2O2强氧化性的本质分析:
a.从结构角度:Na2O2的结构中含有过氧键(—O—O—),含有过氧键结构的物质有较强的氧化性,以此类
推,如H2O2、H2SO5(过硫酸,相当于H2O2中的一个H 被—SO3H 取代)、Na2S2O8(过二硫酸钠)中都有过氧键
结构,都是很强的氧化剂。
b.从化合价角度:Na2O2中的氧元素为-
1 价,有很强的氧化性,能氧化一些常见的还原剂,如SO2、Fe2
+、SO3
2-、HSO3
-、H2S、S2-、I-。同时-
1 价的O 也有还原性,如遇到强氧化剂KMnO4也可以被氧化成
O2。
3.Na2O2与CO2、H2O 反应的定量关系
电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O 反应时,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=
n(Na2O2)=2n(O2)
变化关系
CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2时,气体体积的减少量是原来气体
体积的,等于生成氧气的体积,即ΔV=V(O2)=V(混合)
固体质量变化
关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水
蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2)=
2 g·mol-1×n(H2O)
【易错提醒】
无论是过氧化钠还是其他过氧化物,具有强氧化性、漂白性等特殊性质的根本原因是这些物质中都含有过
氧键。
过氧化钙
过氧乙酸
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过氧化氢
过二硫酸
4.氢氧化钠
(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
吸水性;吸收空气中的水分而潮解;有很强的腐蚀性。
(2)化学性质:
①具有碱的通性:能使酸碱指示剂变色;与强酸反应;与酸性氧化物、两性氧化物反应;与盐反应(强碱
制弱碱)。
②其他反应:
与金属铝反应:2Al
+
2OH
- +
2H
2O ==
=2AlO
+
3H
2↑
与非金属单质反应:Cl2+
2OH
- ==
=Cl
- +
ClO
- +
H 2O
酯类水解:CH3COOC2H5+
NaOH
―――→
CH
3COONa
+
CH
3CH2OH
(3)NaOH 的制取:
①实验室(土法)制烧碱:Na2CO3+
Ca(OH)
2==
=CaCO
3↓ +
2NaOH
②现代工业制碱:2NaCl
+
2H
2O =====
2NaOH
+
H 2↑ +
Cl
2↑
(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
等。
考向1 考查钠的性质及应用
例1 如图所示,在坩埚中放一小块钠,加热至熔化,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4粉末与熔化的钠接触,
瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。据此判断下列说法不正确的是
A.上述反应是置换反应
B.上述反应放出大量的热
C.加热且无水条件下,Na 可以与CuSO4反应并生成Cu
D.将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,反应现象相同
【答案】B
【解析】在坩埚中放一小块钠,加热至熔化时,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触,瞬间产生
耀眼的火花,同时有红色物质生成,说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并放出热量,属于置换反应,
A、B 正确;依据分析可知,加热且无水条件下,Na 可以与CuSO4反应并生成Cu,C 正确;将无水CuSO4
粉末改为CuSO4溶液,由于Na 先与水反应生成NaOH,NaOH 再与硫酸铜反应生成蓝色絮状沉淀,故反应
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现象不相同,D 错误。
思维建模 金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
【变式训练1·变载体】(2025·湖南长沙期中)金属钠是一种活泼金属,向分别盛有100mL 水、100mL 稀
盐酸、100mL CuSO4溶液的X、Y、Z 三个烧杯中各投入0.5gNa。下列有关说法正确的是
A.钠在自然界中主要以化合态形式存在,少量以游离态形式存在
B.三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
C.反应一段时间后,Z 烧杯中有暗红色铜析出
D.三个烧杯反应后,生成的气体的种类相同
【答案】D
【解析】A 项,钠的化学性质活泼,在自然界中都以化合态形式存在,A 错误;B 项,Na 在盐酸溶液中首
先与稀盐酸发生反应2Na+2H+=2Na++H2↑,若钠过量,再与水发生反应,在水中,与水发生的反应为
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,在硫酸铜溶液中,钠先与水发生反应2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,NaOH
再与CuSO4反应生成氢氧化铜沉淀,B 错误;C 项,Na 与CuSO4溶液反应时,Na 与水先发生离子反应:
2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑,生成的NaOH 进一步发生离子反应:2OH-+Cu2+=Cu(OH)2↓,因此一段时间
后,Z 烧杯中有蓝色沉淀生成,C 错误;D 项,三个烧杯反应后,均生成氢气,则生成的气体的种类相
同,D 正确;故选D。
【变式训练2·变考法】(2025•四川成都石室中学•二模)下列实验方案、现象和结论都正确的是
选项
实验方案
现象
结论
A
将点燃的氯气伸入盛满氢气的集气瓶中
气体安静地燃烧并发出苍白
色火焰,瓶口产生白雾
有HCl 生成
B
在干燥的热坩埚中,投入绿豆大小的
钠,继续加热,待钠熔化后立即撤掉酒
精灯
钠剧烈燃烧,发出黄色火
焰,生成淡黄色固体
Na 在空气中燃烧
生成Na2O2
C
将铜丝插入浓硫酸中加热,将产生的气
体通入石蕊溶液中
石蕊溶液先变红后褪色
SO2是酸性气体,
具有漂白性
D
将某铁粉加稀硫酸溶解,再向溶液中滴
加几滴KSCN 溶液
无明显现象
铁粉未发生变质
A. A
B. B
C. C
D. D
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【答案】B
【解析】A.氯气不能燃烧,应将点燃的氢气伸入盛满氯气的集气瓶中进行实验,A 错误;B.在干燥的热
坩埚中,投入绿豆大小的钠,继续加热,待钠熔化后立即撤掉酒精灯,钠继续燃烧,表明Na 与O2反应放
热,产物呈淡黄色,Na2O 为白色,Na2O2为淡黄色,则淡黄色固体产物为Na2O2,B 正确;C.二氧化硫通
入紫色石蕊溶液中,溶液只变红不褪色,C 错误;D.若铁粉部分变质,生成的氧化铁与稀硫酸反应生成
三价铁离子,铁与三价铁反应生成亚铁离子,加入硫氰化钾溶液,也无明显现象,D 错误;故选B。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练3·变思维】钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂
合电子,该过程表示为:Na+(x+y)NH3=Na+(NH3)x+e-(NH3)y,并慢慢产生气泡。下列说法不正确的是
A.钠加入液氨中溶液的导电性增强 B.
的可能结构为
C.e-(NH3)y具有强还原性 D.该反应体系产生的气体为H2
【答案】B
【解析】A 项,液氨中无自由移动的电子,不导电,加入金属钠后形成了溶剂合电子,可导电,故A 正
确;B 项,N 的电负性大于H,共用电子对偏向于N,氢周围电子云密度低,故溶剂合电子可能结构应为
氢原子在里,N 原子在外,故B 错误;C 项,e-(NH3)y具有强还原性,是因为(NH3)y带电子,电子很容易传
递给其他易得电子的物质,故C 正确;D 项,液氨类似于水,能发生自耦电离,电离出的铵根离子与e-
(NH3)y反应生成氢气和氨气,故D 正确;故选B。
考向2 考查钠的氧化物的组成、性质及应用
例2 (2024·湖北新高考协作体联考)现有装置如图(夹持装置已略去),将胶头滴管中的水逐滴滴入盛有少
量过氧化钠固体的试管中,发生反应(该反应伴随放热现象),下列说法正确的是
A.过氧化钠为碱性氧化物
B.该反应属于复分解反应
C.反应进行一段时间后(反应未结束),可观察到U 形管中液面高度:a>b
D.反应结束后(Na2O2已消耗完),往盛有过氧化钠的试管中滴入几滴无色酚酞溶液,可观察到试管中溶液
先变红后褪色
【答案】D
【解析】过氧化钠和酸反应有氧气生成,不属于碱性氧化物,A 错误;生成物中有单质,不属于复分解反
应,B 错误;反应进行一段时间后(反应未结束),反应放热,大试管温度升高,压强增大,U 形管中液面
高度:a<b,C 错误;过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,向其中滴入几滴无色酚酞溶液,可观察到试
管中溶液的颜色由无色变为红色,生成的氧气又将溶液氧化褪色,D 正确。
【变式训练1·变载体】(2025·北京朝阳高三期中)钠与氧气发生下列反应:
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①Na+O2=2Na2O;②2Na+O2=====Na2O2。
下列说法不正确的是
A.实验时②中用于盛放钠块的坩埚需干燥
B.加热后②中先生成Na2O2,停止加热后,反应放出的热量使余钠熔化
C.反应①、②中生成等物质的量的Na2O、Na2O2,转移的电子数相同
D.Na2O 中含离子键,Na2O2中既含离子键又含非极性共价键
【答案】B
【解析】A 项,实验时②中用于盛放钠块的坩埚需干燥,防止钠与水反应,故A 正确;B 项,钠的熔点
低,加热时钠先熔化,后燃烧产生淡黄色的过氧化钠,故B 错误;C 项,根据反应①有4Na:2Na2O:4e-,根
据反应②有2Na:Na2O2:2e-,假设均生成1molNa2O 或Na2O2,可知转移电子数都是2NA,故C 正确;D 项,
氧化钠的电子式为:
,只含有离子键,过氧化钠的电子式为:
,含有离子
键和非极性共价键,故D 正确;故选B。
【反应曲线与反应原理探究】【变式训练3·变考法】(2025·北京一模)某化学小组探究二氧化硫
与过氧化钠的反应。取适量Na2O2粉末放入燃烧匙中,伸入充满SO2气体的集气瓶中,SO2气体与Na2O2粉
末接触时剧烈反应,淡黄色粉末变成白色粉末,并放出大量的热。根据反应现象,作如下假设:假设一:
发生反应2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2;假设二:发生反应Na2O2+SO2=Na2SO4;假设三:同时发生以上两个
反应。该小组同学用一定量脱脂棉包裹少量Na2O2粉末,放入充满SO2的圆底烧瓶中充分反应,圆底烧瓶
中O2含量变化曲线如图所示。已知Na2SO3比SO2更易被O2氧化。下列说法错误的是
A.
段发生的主要反应为2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
B.bc 段发生的主要反应为2Na2SO3+O2=2Na2SO4
C.取点固体加水溶解,静置,滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,说明假设二成立
D.相同条件下,将SO2换成CO2后,重复上述操作,300 秒时O2含量高于点
【答案】C
【解析】向盛有少量Na2O2的密闭容器中通入SO2,由图象可知发生的反应可能有:
①2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2;②2Na2SO3+O2=2Na2SO4,无法判断③Na2O2+SO2=Na2SO4是否发生。A 项,
ab 段O2含量增加,故存在2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2,A 正确;B 项,bc 段O2含量缓慢降低的可能原因:
2Na2SO3+O2=2Na2SO4,B 正确;C 项,取c 点固体加水溶解,静置,滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,说明
溶液中存在Na2SO4,可能只发生反应②,也可能两反应均发生,即假设二或假设三成立均可能, C 错误;
D 项,相同条件下,将SO2换成CO2后,重复上述操作,只发生反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,应结束
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后O2含量高于c 点,D 正确;故选C。
考点二 碳酸钠和碳酸氢钠
知识点1 碳酸钠、碳酸氢钠的性质及用途
1.物理性质和用途
名称
碳酸钠(Na2CO3)
碳酸氢钠(NaHCO3)
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
俗名
纯碱或苏打
小苏打
水溶性
易溶于水(20 ℃,S=21.5 g)
易溶于水,但比Na2CO3的溶解度小
(20 ℃,S=9.6 g)
水溶液酸碱性
碱性较强
碱性较弱
主要用途
用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、
造纸等工业中
灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的
主要成分之一
2.化学性质
(1)与酸(足量盐酸)反应(化学方程式):
Na
①
2CO3:Na2CO3+
2HCl
==
=2NaCl
+
H 2O +
CO
2↑。
NaHCO
②
3:NaHCO3+
HCl
==
=NaCl
+
H 2O +
CO
2↑。(反应更快)
(2)热稳定性:
Na
①
2CO3性质稳定,受热难分解。
NaHCO
②
3性质不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3====
Na
2CO3+
H 2O +
CO
2↑。
(3)与碱(NaOH 溶液)反应
Na
①
2CO3:与NaOH 溶液不反应。
NaHCO
②
3:NaHCO3+
NaOH
==
=Na
2CO3+
H 2O。
(4)与Ca(OH)2溶液反应(离子方程式):
Na
①
2CO3:Ca
2 + +
CO
==
=CaCO
3↓
NaHCO
②
3:(存在少量过量问题)
Ca(OH)2少量:Ca
2 + +
2OH
- +
2HCO
==
=CaCO
3↓ +
2H
2O +
CO
;
Ca(OH)2过量:Ca
2 + +
OH
- +
HCO
==
=CaCO
3↓ +
H 2O
(5)与盐Al2(SO4)3反应(离子方程式):
Na
①
2CO3:2Al
3 + +
3CO
+
3H
2O ==
=2Al(OH)
3↓ +
3CO
2↑
NaHCO
②
3:Al
3 + +
3HCO
==
=Al(OH)
3↓ +
3CO
2↑
(6)相互转化
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Na
①
2CO3 →NaHCO3:向Na2CO3溶液中通入CO2,化学方程式为Na2CO3+
H 2O +
CO
2==
=2NaHCO
3。
NaHCO
②
3 →Na2CO3:NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
得分速记
将CO2气体通入饱和Na2CO3溶液中开始无明显现象,后有沉淀析出。原因是:
①生成NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大;
NaHCO
②
3的溶解度小于Na2CO3的溶解度;
③反应消耗溶剂水。
知识点2 碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别与除杂
1.Na2CO3、NaHCO3的鉴别
(1)固体的鉴别用加热法:产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3固体。
(2)溶液的鉴别可用沉淀法、气体法和测pH 法。
①沉淀法:加入BaCl2溶液或CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3 溶液。
②气体法:滴入稀盐酸,立即产生气泡的是NaHCO3 溶液。
③测pH 法:用pH 试纸测相同浓度的稀溶液,pH 大的是Na2CO3 溶液。
【易错提醒】
鉴别Na2CO3和NaHCO3时,不能用NaOH 溶液(虽然前者不反应后者反应,均无明显现象),也不能用澄清
的石灰水或Ba(OH)2溶色液,均产生白色沉淀。
2.Na2CO3、NaHCO3的除杂
序号
混合物(括号内为杂质)
除杂方法
①
Na2CO3(s)(NaHCO3)
加热法
②
NaHCO3(aq)(Na2CO3)
通入足量
CO
2
③
Na2CO3(aq)(NaHCO3)
滴加适量
NaOH
溶液
得分速记
①NaHCO3 与碱溶液反应的实质是HCO 与OH
- 反应生成CO,CO 有可能发生后续反应,如NaHCO3 与
Ca(OH)2溶液反应可以生成白色沉淀CaCO3;
②不能用澄清石灰水来鉴别Na2CO3与NaHCO3:Ca(OH)2溶液与二者反应均生成白色沉淀
CaCO
3,无法区
别;
③用盐酸鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液时,要求两溶液浓度相差不大,且加入的盐酸等浓度且不宜过
大;④Na2CO3、NaHCO3与酸、碱、盐反应均为复分解反应,因而反应能否进行应从复分解反应的条件来
判断。
知识点3 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的图像
1.Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应图像分析
实验操作
n(CO2)—n(HCl)图像
反应
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向Na2CO3溶液中逐滴
滴入盐酸
Oa 段:CO3
2 - +
H + =
HCO
3-
ab 段:HCO3- +
H + =
CO
2↑ +
H 2O
图像特点:Oa=ab
向NaHCO3溶液中逐滴
滴入盐酸
HCO3- +
H + =
CO
2↑ +
H 2O
向NaOH 和Na2CO3的
混合溶液中逐滴滴入盐
酸
Oa 段:H + +
OH
- =
H 2O
CO3
2 - +
H + =
HCO
3-
ab 段:HCO3- +
H + =
CO
2↑ +
H 2O
图像特点:Oa>ab
2.侯氏制碱法(联合制碱法)
侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943 年所发明的一种高效、低成本的制碱方
法,是将索尔维制碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。
(1)制备原料:食盐、氨气、二氧化碳,其中二氧化碳是合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气,反应方
程式为:C+H2O(g)===== CO+H2,CO+H2O(g)=====CO2+H2。
(2)工艺流程
(3)反应原理:
①产生NaHCO3的反应:NH3+
NaCl
+
CO
2+
H 2O ==
=NaHCO
3↓ +
NH
4Cl。
②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3====
Na
2CO3+
CO
2↑ +
H 2O。
(4)绿色思想:循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。能充分利用食盐中的钠和氯,避免产生大量的氯化
钙废液和废渣,并可节省一些设备。
考向1 考查碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用
例1 下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述正确的是
A.向Na2CO3溶液中通入等物质的量的HCl,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
B.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同
C.物质的量浓度相同时,Na2CO3溶液的pH 小于NaHCO3溶液
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,有NaHCO3晶体析出
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【答案】D
【解析】根据化学方程式Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,当碳酸钠和HCl 物质的量相等时,不会产生二
氧化碳,A 错误;NaHCO3和Na2CO3都与盐酸反应生成二氧化碳气体:Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+
CO2↑,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,等质量的Na2CO3和NaHCO3的物质的量不同,分别与足量盐
酸反应,放出的CO2 的物质的量不同,故同温同压下,生成的CO2 体积不相同,B 错误;在Na2CO3、
NaHCO3溶液中,CO 和HCO 均能水解,导致溶液呈碱性,但是CO 水解程度大,所以碳酸钠的碱性强于
碳酸氢钠,即Na2CO3溶液的pH 大于NaHCO3溶液,C 错误;向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,会发生反应
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3↓,常温下在相同的溶剂中,Na2CO3比NaHCO3的溶解度大,故会析出碳
酸氢钠晶体,D 正确。
【变式训练1·变题型】(2025·四川巴中市·一诊)工业生产下列物质,对应的转化过程不符合要求的是
选项
物质
转化过程
A
Na2CO3
B
Br2
浓缩海水
C
Ti
TiO2、焦炭、
D
H2SO4
黄铁矿
A. A
B. B
C. C
D. D
【答案】A
【解析】A.工业上生产Na2CO3采用侯氏制碱法,需先向饱和食盐水中通入NH3,(而非直接通CO2),使
溶液呈碱性以增大CO2溶解度,从而生成NaHCO3沉淀。题目中未提及NH3,直接通CO2无法有效生成
NaHCO3,不能实现该转化,A 符合题意;B.浓缩海水经Cl2氧化Br-得到Br2,再用SO2还原Br2为Br-,
最后Cl2再次氧化Br-得到Br2。此流程符合海水提溴的工业步骤,B 不符合题意;C.TiO2与Cl2、焦炭高温
生成TiCl4,再用Mg 在惰性气体中还原得到Ti(克劳尔法),C 不符合题意;D.黄铁矿(FeS2)燃烧生成
SO2,催化氧化为SO3,浓硫酸吸收SO3生成H2SO4,符合接触法制硫酸流程,D 不符合题意;故选A。
【变式训练2·变题型】 (2025•北京西城•三模)探究同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液和不同盐溶液间的反
应,①中产生白色沉淀和无色气体,②中只产生白色沉淀。(已知:碳酸铝在水溶液中不能稳定存在)
下列说法不正确的是
A.Al2(SO4)3能促进Na2CO3、NaHCO3的水解
B.①中沉淀可能是氢氧化铝和碱式碳酸铝中的一种或二者的混合物
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C.同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液分别加入酚酞,Na2CO3溶液的红色深
D.②中CaCl2溶液滴入后,Na2CO3溶液的
不变,NaHCO3溶液的
降低
【答案】D
【解析】A 项,铝离子水解呈酸性,碳酸根离子和碳酸氢根离子水解呈碱性,硫酸铝能促进碳酸钠和碳酸
氢钠的水解,A 正确;B 项,①中铝离子水解生成氢氧化铝,也可以与碳酸根结合生成碱式碳酸铝沉淀,
B 正确;C 项,同浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液中,碳酸根离子水解程度更大,碱性更强,加入酚酞试剂
红色更深,C 正确;D 项,氯化钙和碳酸钠生成碳酸钙沉淀,碳酸根离子浓度减小,使CO+H2O
HCO+OH-平衡逆向移动,OH-离子浓度减小,pH 变小,D 错误;故选D。
【变式训练3·变考法】某课外小组的同学为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如下几种实验
方法。下列说法不正确的是
A.装置 Ⅰ 中的Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应,产生气体速率大的是NaHCO3
B.当稀盐酸足量时,装置 Ⅰ 中气球鼓起体积较小的是NaHCO3
C.加热装置 Ⅱ ,澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3
D.装置 Ⅲ 也可以鉴别Na2CO3和NaHCO3
【答案】B
【解析】碳酸钠和碳酸氢钠均与盐酸反应生成二氧化碳气体,盛放碳酸氢钠的气球鼓得更快,说明产生气
体速率大的是碳酸氢钠,A 正确;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时,碳酸氢钠产生的二氧化
碳量多,故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠,B 错误;碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,使澄清石灰水变
浑浊,而碳酸钠加热不反应,C 正确;碳酸钠受热不反应,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,能使澄清石
灰水变浑浊,故可以用来鉴别两者,D 正确。
考向2 考查碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应及计算
例2 (2025·江苏徐州期中)向NaOH 和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1稀盐酸,CO2的生成量与加入盐
酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是
A.在0~a 范围内,只发生中和反应
B.ab 段发生反应的离子方程式为CO3
2-+2H+=CO2↑+H2O
C.a=0.3
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D.原混合溶液中NaOH 与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
【答案】C
【解析】A 项,向NaOH 和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时,首先和NaOH 反应生成水和氯化钠,
NaOH+HCl=NaCl+H2O,继续滴加时,盐酸和Na2CO3开始反应,首先发生反应
HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl,不放出气体,继续滴加时,发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑;此时
开始放出气体,故A 错误;B 项,b 段发生反应为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,反应的离子方程式为:
HCO3
- +H+=H2O+CO2↑,故B 错误;C、根据碳元素守恒,混合物中,碳酸钠的物质的量是0.01mol,所以
两步反应:HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,消耗的盐酸的物质的量都是
0.01mol,消耗0.1mol•L-1稀盐酸的体积都是0.1L,所以a=0.3,故C 正确;D 项,根据化学方程式和图象可
知,Na2CO3的物质的量为0.01mol,共消耗盐酸0.02mol,则与氢氧化钠反应的盐酸为
0.04mol-0.02mol=0.02mol,则氢氧化钠的物质的量为0.02mol,原混合溶液中NaOH 与Na2CO3的物质的量
分别是0.02mol 和0.01mol,物质的量之比为2:1,故D 错误;故选C。
思维建模 用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应
实验操作和反应
n(CO2)-n(HCl)图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:Oa 段:CO+H+===HCO
ab 段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点Oa=ab
向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸,离子方程式:HCO+H+===H2O+
CO2↑
向等物质的量的NaOH、Na2CO3混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方程
式:
Oa 段:H++OH-===H2O、CO+H+===HCO
ab 段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa>ab
向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸,离子方
程式:Oa 段:CO+H+===HCO
ab 段:HCO+H+===H2O+CO2↑
图像特点:Oa<ab
【变式训练1·变考法】(2024·河北邯郸·六校联考)将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶
于水,配成1 L 溶液,取出50 mL 溶液,然后滴加一定物质的量浓度的盐酸与其反应,得到的图像如下。
下列说法正确的是
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A.标注NaCl 的直线也能代表产生的CO2的物质的量的变化情况
B.原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶2
C.盐酸的浓度为0.05 mol/L
D.原混合物中有10.6 g Na2CO3
【答案】C
【解析】加入盐酸0~50 mL 发生反应为Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3,没有气体产生,标注NaCl 的直
线不能代表产生的CO2 的物质的量的变化情况,A 错误;加入盐酸50~150 mL 发生反应为NaHCO3+
HCl===NaCl+H2O+CO2↑,根据图示信息,取出的50 mL 溶液中Na2CO3 为2.5 mmol,NaHCO3 也为2.5
mmol,原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1 1∶,B 错误;2.5 mmol Na2CO3消耗盐酸50 mL,
参与反应的HCl 的物质的量也是2.5 mmol,盐酸的浓度是0.05 mol/L,C 正确;原混合物中碳酸钠的物质
的量为0.002 5 mol×=0.05 mol,即0.05 mol×106 g/mol=5.3 g Na2CO3,D 错误。
【变式训练2·变载体】(2025·江苏常州·期中)向含1.0molNaOH 的溶液中通入一定的CO2使其充分反应,
再向所得溶液中逐滴滴加稀盐酸,测得产生CO2与
的物质的量变化如图。下列说法错误的是
A.A 点之前发生的反应为H++OH-=H2O
B.图中的b=1.0
C.向氢氧化钠溶液中通入CO2的体积为
D.在A、B、C、D 四处中,能与大量K+、Ba2+、NO3
-、OH-共存的只有1 处
【答案】C
【解析】向NaOH 溶液中通入一定量CO2气体,发生反应:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,当该反应完成后,
向所得溶液中滴入稀盐酸,发生反应:Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 ,后发生反应:
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。两步反应消耗HCl 的物质的量及体积相同。NaOH 溶液中含有溶质的物质
的量1.0 mol,从B 点到C 点发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,在C 点CO2气体达到最大量,此
时反应完全,溶液为NaCl 溶液,根据元素守恒可知n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH)=1.0mol,则b=1.0;发生该
反应消耗HCl 1.0 mol-0.6 mol=0.4 mol<0.6 mol,说明NaOH 溶液与CO2气体反应时NaOH 未完全反应,所
得溶液为NaOH 与Na2CO3 混合溶液。在OA 段发生反应:NaOH+HCl=NaCl+H2O,AB 段发生反应:
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3,BC 段发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。A 项,由分析可知,A 点
之前发生的反应为H++OH-=H2O ,故A 正确;B 项,B 点到C 点发生反应:
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NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,在C 点CO2气体达到最大量,此时反应完全,溶液为NaCl 溶液,根据元
素守恒可知n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH)=1.0 mol,则b=1.0,故B 正确;C 项,没有说明二氧化碳所处的温度
和压强,不能计算二氧化碳的体积,故C 错误;D 项,Ba2+不能和CO3
2-大量共存,OH-不能和HCO3
-大量
共存,则当溶液中不存在CO3
2-和HCO3
-时,能与大量K+、Ba2+、NO3
-、OH-共存,在D 点对应的溶液为
NaCl、HCl 混合溶液,只有D 点满足条件,故D 正确;故选C。
【变式训练3·变题型】(2024·黑龙江大庆·第一次质检)某固体混合物由Na2CO3和NaHCO3两种物质组成,
将其分成X、Y 两等份。标准状况下,X 溶于足量盐酸,生成CO2的体积为V1 L;Y 充分加热、冷却后再
溶于足量盐酸,生成CO2的体积为V2 L。下列说法正确的是
A.加热,蒸干X 与足量盐酸反应后的溶液,可得固体 g
B.Y 充分加热,固体质量减少 g
C.X、Y 消耗HCl 的物质的量之比为1∶1
D.混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为
【答案】C
【解析】反应涉及的化学方程式为2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑,NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+
CO2↑,Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑。假设每份中碳酸氢钠的物质的量为x,碳酸钠的物质的量为
y,则有x+y= mol,+y= mol,联立两式解得:x=2× mol,y= mol,则碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量
之比为,D 错误;X 与盐酸反应后的溶液蒸干后得到的氯化钠和Y 充分加热、冷却后再与盐酸反应得到的
NaCl 的质量相等,由CO2~2NaCl 可得NaCl 固体的质量为 g,A 错误;碳酸氢钠受热分解,减少的质量
为水和二氧化碳的质量,B 错误;两个过程最后都得到氯化钠,根据原子守恒分析,X、Y 消耗HCl 的物
质的量之比为1 1∶,C 正确。
考向3 考查侯氏制碱法
例3(2025•四川成都外国语学校•模拟)侯氏制碱法将CO2通入氨化的饱和氯化钠溶液中反应,
NH3+NaCl+CO2+H2O=NahCO3↓+NH4Cl。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A. 向1L1mol/L 的NH4Cl 的溶液中加入氨水至中性,溶液中
数目小于NA
B. 工业上由N2合成17gNH3,转移电子的数目小于3NA
C. NaCl 和NH4Cl 的混合物中含1molCl-,则混合物中质子数目为28NA
D. 0.1mol/LNaHCO3溶液中含
数目小于0.1NA
【答案】C
【解析】A.向1L1mol/LNH4Cl 溶液中加入氨水至中性,依据电荷守恒,可得出c(NH)+c(H+)=c(Cl-)
+c(OH-),中性溶液中c(H+)=c(OH-),则溶液中c(NH)=c(Cl-)=1mol,所以NH 数目等于NA,A 不正确;B.
工业上由N2合成17gNH3,n(NH3)=1mol,N 元素由0 价降低到-3 价,则转移电子的数目等于3NA,B 不正
确;C.含1molCl-的NaCl 和含1molCl-的NH4Cl,其质子数都为28mol,则含1molCl-的NaCl 和NH4Cl 混
合物中,质子数目为28NA,C 正确;D.0.1mol/LNaHCO3溶液的体积未知,无法求出含HCO 的物质的量,
也就无法求出含HCO 的数目,D 不正确;故选C。
【变式训练1·变考法】(2025·四川成都外国语学校·预测)侯氏制碱法将CO2通入氨化的饱和氯化钠溶液
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中反应,
。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正
确的是
A. 向1L1mol/L 的NH4Cl 的溶液中加入氨水至中性,溶液中
数目小于NA
B. 工业上由N2合成17gNH3,转移电子的数目小于3NA
C. NaCl 和NH4Cl 的混合物中含1molCl-,则混合物中质子数目为28NA
D. 0.1mol/LNaHCO3溶液中含
数目小于0.1NA
【答案】C
【解析】A.向1L1mol/LNH4Cl 溶液中加入氨水至中性,依据电荷守恒,可得出c()NH+c(H+)=c(Cl-)
+c(OH-),中性溶液中c(H+)=c(OH-),则溶液中c(NH)=c(Cl-)=1mol,所以NH 数目等于NA,A 不正确;B.
工业上由N2合成17gNH3,n(NH3)=1mol,N 元素由0 价降低到-3 价,则转移电子的数目等于3NA,B 不正
确;C.含1molCl-的NaCl 和含1molCl-的NH4Cl,其质子数都为28mol,则含1molCl-的NaCl 和NH4Cl 混
合物中,质子数目为28NA,C 正确;D.0.1mol/LNaHCO3溶液的体积未知,无法求出含
的物质的量,
也就无法求出含HCO 的数目,D 不正确;故选C。
【变式训练2·变题型】(2025·北京朝阳一模)侯德榜是我国近代化学工业的奠基人之一。侯氏制碱法的流程
如下图所示。
下列说法不正确的是
A.向饱和食盐水中先通入NH3再持续通入CO2,有利于生成HCO3
-
B.“碳酸化”过程放出大量的热,有利于提高碳酸化的速率和NaHCO3的直接析出
C.母液1 吸氨后,发生HCO+NH3·H2O=CO+NH+H2O
D.“冷析”过程析出NH4Cl,有利于“盐析”时补加的NaCl 固体溶解
【答案】B
【解析】饱和食盐水先吸氨气,再加CO2碳酸化,得到NaHCO3沉淀,过滤,将NaHCO3煅烧得到
Na2CO3,母液再通入氨气,冷析出氯化铵,溶液再加NaCl 固体析出NH4Cl,母液2 循环利用。A 项,NH3
溶解度大于CO2,且氨气的水溶液呈碱性、能吸收更多的CO2,故向饱和食盐水中先通入NH3再持续通入
CO2,有利于生成HCO3
-,A 正确;B 项,NaHCO3的溶解度随温度升高而增大,“碳酸化”过程放出大量
的热,不利于NaHCO3的直接析出,B 错误;C 项,母液1 中存在HCO3
-离子,吸氨后,发生
HCO+NH3·H2O=CO+NH+H2O,C 正确;D 项,“冷析”过程析出NH4Cl,降低了Cl-的浓度,有利于“盐
析”时补加的NaCl 固体溶解,D 正确;故选B。
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【变式训练3·变载体】(2025·广东深圳三模)索尔维制碱法制备纯碱的流程如图所示,我国科学家侯德榜进
行改进,去除“灰蒸”过程,利用母液制备铵盐,也称联合制碱法。下列说法正确的是
A.“吸氨”和“碳酸化”所用NH3和CO2理论最佳物质的量比为1:1
B.操作1 可用于实验室提纯氢氧化铁胶体
C.图示的流程中循环利用的物质仅是NH3
D.上述流程中“碳酸化”和“吸氨”这两步工序可以互换
【答案】A
【解析】先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化
铵溶液,二氧化碳主要来自于碳酸钙的分解,NaCl+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓,过滤得到碳酸氢钠,
煅烧得到碳酸钠,生成的二氧化碳可以循环使用,母液通过经过灰蒸后产生的NH3可以循环利用。A 项,
根据方程式NaCl+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓可知,“吸氨”和“碳酸化”所用NH3和CO2理论最佳
物质的量比为1:1,A 正确;B 项,操作1 是过滤,实验室提纯氢氧化铁胶体用渗析,B 错误;C 项,图
示的流程中循环利用的物质有NH3和CO2,C 错误;D 项,氨气溶解度大,二氧化碳的溶解度小,“碳酸
化”和“吸氨”这两步工序不能互换,D 错误;故选A。
考点三 碱金属 焰色试验
知识点1 碱金属的性质
1.碱金属的一般性质
相似性
递变性(由Li
Cs)
原子结构
周期表中的位置:第Ⅰ
A 族
最外层均为1 个电子
电子层数逐渐增多;核电荷数逐渐增
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大;
原子半径逐渐增大
元素性质
都具有较强的金属性,最高正价均为+
1 价;最
高价氧化物对应的水化物均为强碱(所以称为碱
金属),典型的活泼金属元素;
金属性(还原性)逐渐增强;最高价氧化
物对应的水化物的碱性逐渐增强,如碱
性:
CsOH>RbOH>KOH>NaOH>LiOH;
物理性质
(除Cs 外)都呈银白色,密度较小,熔、沸点较
低;
密度逐渐增大(钾反常);熔、沸点逐渐
降低;
化
学
性
质
与
非
金
属
反
应
与钠相似,都具有较强的还原性
还原性逐渐增强
4Li+O2====2Li2O
4Na+O2===2Na2O、2Na+O2====Na2O2
4K+O2===2K2O、2K+O2=====K2O2
K+O2=====KO2 (超氧化钾)
2R+X2=====2RX (X=F、Cl、Br、I)
2R+S====R2S
与O2 反应越来越剧烈,产物越来越复
杂;Li 与氧气常温和加热都只能生成
Li2O。
与
水
反
应
2R+2H2O===2ROH+H2↑
与H2O 反应越来越剧烈;Li 与水反应不
熔化,钠与水反应时熔化,钾与水反应
熔化,且使产生的H2 燃烧发生轻微爆
炸,Rb、Cs 遇水发生剧烈爆炸
原
因
随着原子核外电子层数的增多,原子半径依次增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,失
去电子的能力逐渐增强,单质的还原性增强,元素的金属性增强。
2.碱金属的特殊性质
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠的小。
(2)碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物,其中氢以H - 形式存在,显-
1 价,碱金属
氢化物是强还原剂。
(4)试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但Na、K 等需放回原瓶。
(5)碱金属常温下均能与氧气反应生成氧化物(R2O),但Li 与氧气不管是常温还是加热均生成Li2O。
(6)锂易于氮气反应生成Li3N (因为锂和镁处于对角线位置,化学性质相似,即LiOH、Li2CO3 均为沉
淀)。
(7)锂的熔点最高,金属性最弱,因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化。
(8)超氧化物(KO2)、臭氧化物(RbO3)与Na2O2性质类似,都能与H2O、CO2反应,具有强氧化性
知识点2 颜色试验
1.概念
很多金属单质或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色,根据火焰呈现的特征颜色判断试样所含
金属元素的定性分析操作。焰色反应属于物理变化,属于元素的物理性质。
2.操作步骤
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铂丝――→无色――――→待测物――→观察火焰颜色――→铂丝――→无色。
3.常见元素的焰色
金属元素
钠
钾
锂
铷
钙
铜
锶
钡
焰色
黄色
(浅)紫色
(透过蓝色钴玻璃)
紫红色
紫色
砖红色
绿色
洋红色
黄绿色
得分速记
①观察钾元素的焰色反应时,要透过蓝色的钴玻璃,目的是滤去黄色的光,避免少量的钠元素对鉴别钾元
素的干扰
②鉴别物质和某些元素并不是所有元素,因为有些元素的焰色是无色的,如:铁、铬、铂、钨
③铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净,然后在火焰上灼烧至无色,这是因为金属氯化物在灼烧时
易挥发,若用稀H2SO4洗涤铂丝,由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发,会对后面实验造成干扰。
考向1 考查碱金属元素的相似性和递变性
例1 列说法正确的是
A.碱金属单质的化学性质活泼,易从盐溶液中置换其他金属
B.碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C.随着核电荷数的增加,碱金属单质熔、沸点降低
D.碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越弱
【答案】C
【解析】K、Na 等过于活泼的碱金属与盐溶液反应,先和水反应,生成强碱,而不是与盐发生置换反应,
A 错误;金属Li 在空气中燃烧生成氧化锂,金属钾在空气中燃烧生成超氧化钾,金属钠在空气中燃烧生成
过氧化钠,B 错误;随着核电荷数的增加,碱金属元素原子半径越来越大,与自由电子之间的作用力越来
越弱,所以碱金属单质熔、沸点逐渐降低,C 正确;碱金属的原子半径越大,原子核对最外层电子的吸引
能力越弱,则越易失电子,其还原性越强,D 错误。
思维建模 碱金属的化学性质的相似性和递变性
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【变式训练1·变载体】下列关于Li、Na、K、Rb、Cs 的叙述均正确的一组是
①金属性最强的是铯 ②形成的离子中氧化性最强的是锂离子
③在自然界中均以化合态形式存在 ④Li 的密度最小
⑤铯与水反应十分剧烈,甚至会发生爆炸 ⑥它们的氧化物都只有M2O 和M2O2两种形式
⑦粒子半径:Rb+>K+>Na+,Cs>Cs+
A.①②③④ B.④⑤⑥⑦ C.②⑥ D.①②③④⑤⑦
【答案】D
【解析】Li、Na、K、Rb、Cs 都是碱金属元素,位于同一主族,位置从上到下,依据同主族元素金属性从
上到下依次增强,阳离子氧化性依次减弱,密度呈增大趋势,阳离子半径逐渐增大,结合元素周期律解析。
①同主族元素金属性从上到下依次增强,所以金属性最强的是铯,故正确;②同主族元素金属性从上到下
依次增强,阳离子氧化性依次减弱,所以氧化性最强的是锂离子,故正确;③碱金属性质活泼,容易与空
气中的氧气和水发生反应,所以在自然界中均以化合态形式存在,故正确;④碱金属密度从上到下呈增大
趋势,所以Li 的密度最小,故正确;⑤铯的金属性最强,与水反应十分剧烈,甚至会发生爆炸,故正确;
⑥锂只有Li2O 一种氧化物,故错误;⑦Rb+、K+、Na+,电子层依次减少,所以半径依次减小,故Rb+>
K+>Na+,正确,Cs 与Cs+具有相同的质子数,但是Cs 电子数多,所以半径大,故正确。综上分析
①②③④⑤⑦正确。故选D。
【物质性质与现代科技的结合】【变式训练2·变考法】(2025•四川雅安•二模)从锂离子电池
正极材料LiCoO2(含少量金属Cu)中提取Li 和Co,得到的Co(OH)2和Li2CO3在空气中煅烧,可实现LiCoO2
的再生。一种现行回收工艺的流程如下图所示。已知:
,
。下
列说法正确的是
A. “浸取”反应中,正极材料成分为还原剂
B. “浸取”时LiCoO2转化为Li2SO4和CoSO4
C. “滤液2”中Cu2+的浓度比Co2+的浓度大
D. LiCoO2再生:2Co(OH)2+Li2CO3=====2LiCoO2+CO↑+2H2O
【答案】B
【解析】正极材料LiCoO2 (含少量金属Cu)中加入H2SO4、H2O2,Co3+被还原为Co2+,同时生成O2;Cu 与
H2O2、H2SO4作用转化为CuSO4;将反应后的溶液中加入NaOH 溶液沉铜,Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀,过滤
后,往滤液中继续加入NaOH 溶液沉钴,此时Co2+转化为Co(OH)2沉淀;将滤液2 经过一系列操作,最后
制得Li2CO3,据此回答。A.浸取” 时,加入H2O2,H2O2作还原剂,将LiCoO2中Co 元素由+3 价还原为
+2 价,所以正极材料成分是氧化剂,A 错误;B.“浸取” 时,在H2SO4和H2O2作用下,LiCoO2发生还
原反应,转化为Li2SO4和CoSO4,B 正确;C.“沉铜”“沉钴” 时加入NaOH,
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,
,Cu(OH)2的溶度积远小于Co(OH)2,在相同条件下Cu2+更易沉淀,所以 “滤
液 2” 中Cu2+的浓度比Co2+的浓度小,C 错误;D.Co(OH)2和Li2CO3在空气中煅烧生成LiCoO2,Co 元素
化合价升高,空气中氧气作氧化剂参与反应,反应方程式应为
,D 错误; 故选B。
考向2 考查焰色试验
【例2】焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示。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.钾的焰色试验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
【答案】C
【解析】A 项,如果不这样做,会给样品火焰颜色带来干扰,正确;B 项,观察钾的焰色时要透过蓝色钴
玻璃,滤去黄光再观察,正确;C 项,焰色试验应选择本身颜色较浅的火焰,错误;D 项,铁丝与铂丝灼
烧时都没有焰色,可以用于进行焰色试验,正确。
【变式训练1·变载体】 (2024·江西省红色·十校联考)利用焰色试验,人们在烟花中有意识地加入特定
金属元素,使焰火更加绚丽多彩。下列说法正确的是
A.非金属单质燃烧时火焰均为无色 B.Na2SO4与NaOH 灼烧时火焰颜色相同
C.焰色实验均应透过蓝色钴玻璃观察 D.只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
【答案】B
【解析】某些非金属单质燃烧时火焰也有颜色,如H2燃烧产生淡蓝色火焰,单质硫在空气中燃烧产生淡蓝
色火焰,在纯氧中燃烧产生蓝紫色火焰,A 错误;焰色试验是金属元素的性质,与元素的存在形式(化合态
或游离态)无关,同种金属元素的焰色试验相同,Na2SO4、NaOH 均含钠元素,火焰颜色均为黄色,B 正确;
只有观察钾元素的焰色试验时需要透过蓝色钴玻璃,其他金属元素不需要,C 错误;焰色试验是金属元素
的物理性质,可以是金属单质或金属化合物灼烧时火焰的颜色,D 错误。
【变式训练2·变考法】 (2024·吉林长春外国语学校·统考)下列有关钠及其化合物的说法错误的是
A.金属钠投入硫酸铜溶液中,没有置换反应发生
B.金属钠在空气中长期放置,最终生成物为Na2CO3
C.将钠元素的单质或者化合物在火焰上灼烧,火焰均为黄色
D.将5 g CH3CHO 在氧气中完全燃烧的产物全部通入足量的过氧化钠固体中,过氧化钠固体增重5 g
【答案】D
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【解析】金属钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀,不能发生置换反
应,A 正确;金属钠在空气中长期放置,其物质转变过程为Na→Na2O→NaOH→NaOH( 潮
解)→Na2CO3·xH2O→Na2CO3,B 正确;钠元素的焰色呈黄色,故将钠元素的单质或者化合物在火焰上灼烧,
火焰均为黄色,C 正确;混合物完全燃烧生成二氧化碳和水,二氧化碳和水与过氧化钠反应的化学方程式
分别为2Na2O2 +2H2O===4NaOH +O2↑、2Na2O2 +2CO2===2Na2CO3 +O2 ,只要混合物可以表示成
(CO)m·(H2)n,则过氧化钠固体增重质量等于原物质的质量,若碳原子有剩余,则增重质量大于原物质的质
量,而CH3CHO 中碳原子有剩余,故过氧化钠固体增重大于5 g,D 错误。
1.(2025•山东卷,3,2 分)实验室中,下列试剂保存方法正确的是
A.液溴加水封保存在广口试剂瓶中 B.硝酸银溶液保存在棕色细口试剂瓶中
C.高锰酸钾与苯酚存放在同一药品柜中 D.金属锂保存在盛有煤油的广口试剂瓶中
【答案】B
【解析】A 项,液溴为液体,应使用细口瓶保存,广口瓶通常用于固体,加水封正确但试剂瓶选择错误,
A 错误;B 项,硝酸银溶液见光易分解,棕色细口瓶避光且适合液体保存,B 正确;C 项,高锰酸钾是强
氧化剂,苯酚有还原性,两者混合可能反应,不能放在同一药品柜中,C 错误;D 项,锂密度小于煤油,
无法被煤油浸没隔绝空气,保存方法错误,应保存在固体石蜡油中,D 错误;故选B。
2.(2025·浙江1 月卷,3,3 分)化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是
A.ClO2具有强氧化性,可用于杀菌消毒
B.聚丙烯是高分子材料,可用作吸水剂
C.Na2CO3溶液呈碱性,可用于除油污
D.硬铝密度小、强度高,抗腐蚀能力强,可用作飞机材料
【答案】B
【解析】A 项,ClO2具有强氧化性,能使蛋白质变性,可用于杀菌消毒,A 正确;B 项,聚丙烯属于有机
合成高分子材料,不含有亲水基团,不能用作吸水剂,B 错误;C 项,油污可以在碱性环境下水解,
Na2CO3溶液由于碳酸根离子的水解,使溶液呈碱性,因此可用于除油污,C 正确;D 项,硬铝合金具有密
度小、强度高的优良特性,其表面会形成致密的氧化膜,抗腐蚀性强,因此可用作航空材料,D 正确;故
选B。
3.(2025·重庆卷,2,3 分)下列化学科普实验所涉及物质的性质或应用描述正确的是
选项
科普试验
性质或应用
A
焰色试验
Na 和K 的焰色均为紫色
B
漂白实验
Cl2和SO2均可使品红溶液永久褪色
C
蛋清变性
醋酸铅溶液和甲醛溶液均可使蛋白质变性
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D
铜板刻蚀
氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板
【答案】C
【解析】A 项,钠的焰色反应为黄色,钾需透过蓝色钴玻璃观察呈紫色,现象描述错误,A 错误;B 项,
SO2的漂白是暂时性,Cl2需生成HClO 才有漂白性且为永久性,但Cl2本身不直接漂白,B 错误;C 项,醋
酸铅(重金属盐)和甲醛均能使蛋白质不可逆变性,性质与现象正确,C 正确;D 项,铜在常温浓硫酸中表
现出惰性,加热才能反应,故浓硫酸无法腐蚀铜电路板,而FeCl3溶液可以,D 错误;故选C。
4.(2025•山东卷,1,2 分)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.侯德榜发明了以NH3,CO2和
为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到H2和Cl2,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和O2的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以N2和H2为原料合成氨的方法
【答案】A
【解析】A 项,联合制碱法的反应中,化学方程式为:NH3+H2O+CO2+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl、
2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O,各元素(Na、Cl、N、C、H、O)的化合价均未发生改变,属于非氧化
还原反应,A 符合题意;B 项,电解盐酸生成H2和Cl2,H 和Cl 的化合价均发生变化(H 从+1→0,Cl
从-1→0),涉及氧化还原反应,B 不符合题意;C 项,金属与O2反应生成氧化物,金属被氧化(化合价升高),
O 被还原(化合价降低),涉及氧化还原反应,C 不符合题意;D 项,合成氨反应中N2的N 化合价从0→-3,
H2的H 从0→+1,涉及氧化还原反应,D 不符合题意;故选A。
5.(2024· 重庆卷,4,3 分)下列实验原理或方法正确的是( )
A.向溴的CCl4溶液中通入石油裂解气,溶液褪色,证明气体为乙烯
B.向盛有银氨溶液
试管中滴入乙醛,振荡,水浴温热,可生成银镜
C.向饱和NaCl 溶液中先通入CO2至饱和,再通入NH3,可析出NaHCO3固体
D.向PbS 黑色悬浊液中加入H2O2,生成白色PbSO4沉淀,证明Ksp(PbS)>Ksp(PbSO4)
【答案】B
【解析】A 项,石油裂解气含不饱和烃,与溴的四氯化碳发生加成反应,则溶液褪色,不能证明气体为乙
烯,故A 错误;B 项,含醛基的有机物可发生银镜反应,则向盛有银氨溶液的试管中滴入乙醛,振荡,水
浴温热,可生成银镜,故B 正确;C 项,二氧化碳在水中溶解度不大,应先通入氨气,后通入二氧化碳,
可析出NaHCO3固体,故C 错误;D 项,PbS 黑色悬浊液中加入H2O2生成白色PbSO4沉淀,可知H2O2氧化
PbS,不能证明Ksp(PbS)>Ksp(PbSO4),故D 错误;故选B。
6.(2024·北京卷,8,3 分)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH 溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.室温下,二者饱和溶液的pH 差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
【答案】D
【解析】A 项,Na2CO3和NaHCO3的溶液中均存在H2O、H2CO3、H+、OH-、Na+、CO3
2-、HCO3
-,A 正确;
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B 项,NaHCO3加入NaOH 溶液会发生反应:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,B 正确;C 项,NaHCO3受热
易分解,可转化为Na2CO3,而Na2CO3热稳定性较强,利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中
除去NaHCO3,C 正确;D 项,室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH 相差较大的主要原因是CO3
2-的水解
程度远大于HCO3
-,D 错误;故选D。
7.(2024·湖北卷,10,3 分)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应
的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A.碱石灰有利于NH3 逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3= Li++[e(NH3)n]-
【答案】C
【解析】本题利用Li 和液氨反应Li+nNH3= Li++[e(NH3)n]-制备[e(NH3)n]-;碱石灰可以吸收浓氨水中R 的水
分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧
瓶中在冷却体系中发生反应生成[e(NH3)n]-;最后的球形干燥管中可装P2O5,除掉过量的氨气,同时防止空
气的水进入引起副反应。A 项,碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸
水过程大量放热,有利于NH3逸出,A 正确;B 项,锂片表面有Li2O,Li2O 会阻碍Li 和液氨的接触,所以
必须打磨出新鲜表面,B 正确;C 项,第一个干燥管目的是干燥氨气,P2O5为酸性干燥剂能与氨气反应,
所以不能用P2O5,而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,C 错误;D 项,双口烧瓶中发
生的变化是Li+nNH3= Li++[e(NH3)n]-,D 正确;故选C。
8.(2023•广东卷,10,3 分)部分含
或含
物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的
是
A.可存在c→d→e 的转化
B.能与H 反应生成c 的物质只有b
C.新制的d 可用于检验葡萄糖中的醛基
D.若b 能与H2O 反应生成O2,则b 中含共价键
【答案】B
【解析】由图可知a、b、c 对应物质分别为:钠、氧化钠(过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e 、d 对应物质分
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别为:铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。A 项,由分析可知氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧
化铜受热分解生成氧化铜所以存在c→d→e 的转化,A 合理;B 项,钠和氧化钠(过氧化钠)都能与H2O 反应
都能生成氢氧化钠,B 不合理;C 项,新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C 合理;D 项,若b 能
与H2O 反应生成O2,则b 为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D 合理; 故选B。
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