2.1.2 碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019）

第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.结合盐类物质具有的通性，通过实验探究理解Na2CO3、NaHCO3的性质、应用与转化。 2.学会结合焰色试验对金属或金属化合物进行定性分析。 （见学生用书P37） 知识点1　碳酸钠和碳酸氢钠 1.碳酸钠和碳酸氢钠的对比 名称 碳酸钠 碳酸氢钠 化学式 　①Na2CO3　 　②NaHCO3　 色态 白色粉末 细小的白色晶体 俗名 　③纯碱、苏打　 　④小苏打　 溶解性 水中　⑤易溶　 水中　⑥易溶　， 但比相同条件下 Na2CO3溶解度小 等量的二 者与足量 盐酸反应 产生气 体速率 　⑦慢　 　⑧快　 化学 方程式 　⑨Na2CO3＋2HCl2NaCl＋H2O＋CO2↑　 　⑩NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑　 与NaOH反应 （离子方程式） 不反应 　⑪HC＋OH－C＋H2O　 与少量Ca（OH）2反应（离子方程式） 　⑫Ca2＋＋CCaCO3↓　 　⑬Ca2＋＋2OH－＋2HCCaCO3↓＋C＋2H2O　 受热分解（化学方程式） 不分解（酒精灯加热） 　⑭2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　 水溶液酸碱性 碱性强 碱性 用途 纺织、　⑮制皂　、造纸、　⑯制玻璃　等 　⑰制药　、　⑱焙制糕点　 等 2.侯氏制碱法 将CO2气体通入氨化的饱和食盐水中，利用NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3、NaCl、NH4Cl的原理，析出NaHCO3晶体，化学方程式为　⑲CO2＋NH3＋NaCl＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl　。 煅烧　⑳NaHCO3　晶体制得　㉑纯碱　，化学方程式为　㉒2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　。 知识点2　焰色试验 1.定义 很多金属或它们的　㉓化合物　在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，根据火焰呈现的　㉔特征颜色　，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。 2.操作 3.几种金属元素的焰色 金属 元素 锂 钠 钾 铷 钙 锶 钡 铜 焰色 紫红色 　㉘黄　 色 　㉙紫　 色 紫色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色 注意：观察钾时要透过　㉚蓝色　钴玻璃。 4.应用 焰色试验在化学上常用于： （1）金属单质或金属离子的鉴别。 （2）用相应的金属化合物制烟花。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）碳酸钠俗名为纯碱，属于碱，水溶液呈碱性。（　×　） （2）在Na2O2Na2CO3NaHCO3转化中，①②两反应均为化合反应。（　×　） （3）焰色试验是金属元素的化学性质，灼烧时，所有金属或金属阳离子均有焰色。（　×　） 名师提醒 （1）焰色试验是某种元素的性质，不是某种单质或化合物的性质。 （2）焰色试验用来鉴别一些金属元素的方法，属于物理变化。 （见学生用书P38） 探究点1　Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应 1.分别向Na2CO3与NaHCO3溶液中滴加HCl溶液，实验现象是否相同？ 答案　不同，向NaHCO3溶液中滴加HCl，立即有气泡产生，但向Na2CO3溶液中滴加HCl，不会立即产生气泡。 1. Na2CO3与盐酸的反应分步进行 （1）Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl （2）NaHCO3＋HClNaCl＋CO2↑＋H2O 由于NaHCO3与HCl反应一步完成，所以相同条件下，NaHCO3与HCl反应比Na2CO3与HCl反应放出CO2的速率快。 2. Na2CO3与盐酸的反应，滴加顺序不同，现象不同 （1）向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液（开始时酸过量）： 2HCl＋Na2CO32NaCl＋CO2↑＋H2O （2）向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸（开始时酸不足）： HCl＋Na2CO3NaCl＋NaHCO3 HCl＋NaHCO3NaCl＋CO2↑＋H2O 结论：不同的滴加顺序产生不同的现象，这也是不用其他试剂就可鉴别Na2CO3溶液和盐酸的原理。 【例题1】向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸，生成气体的体积随加入盐酸体积的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中，一定能大量共存的是（　　） A. a点对应的溶液中：Na＋、OH－、S、N B. b点对应的溶液中：Mg2＋、H＋、N、Cl－ C. c点对应的溶液中：Na＋、Ca2＋、N、Cl－ D. d点对应的溶液中：Fe3＋、Na＋、Cl－、OH－ 思维导引：向Na2CO3与NaHCO3溶液中滴加HCl，Na2CO3先反应，NaHCO3后反应。 答案　C 解析　A项，Ob段，反应为Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl，a点对应的溶液中含HC，OH－不能大量存在；B项，b点对应的溶液中含HC，H＋不能大量存在；C项，bc段，反应为NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑，c点对应的溶液中溶质为NaCl，C项各离子均可大量共存；D项，d点对应溶液中溶质为NaCl和HCl，D项所给离子Fe3＋与OH－不能共存，且OH－不能在d点对应溶液中大量存在。 归纳总结 Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的图像总结 （1）向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图甲所示。 （2）向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图乙所示。 （3）向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图丙所示（设NaOH、Na2CO3的粒子数之比为1∶1）。 （4）向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图丁所示（设Na2CO3、NaHCO3的粒子数之比为1∶1）。 【变式1】向一定量的Na2CO3溶液中缓慢滴加盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中离子数目也发生相应变化。如图所示，四条曲线与溶液中离子的对应关系完全正确的是（　　） a b c d A Cl－ Na＋ C HC B Na＋ C Cl－ HC C Na＋ C HC Cl－ D Na＋ HC Cl－ C C 解析　Na2CO3和盐酸的反应过程为①Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl；②NaHCO3＋HClNaCl＋CO2↑＋H2O；由两反应可知Na＋数目在反应过程中始终不变，a曲线代表Na＋。在反应的过程中随着盐酸的加入，Cl－数目逐渐增加，d曲线代表Cl－。由反应①可知，C数目不断减小，b曲线代表C。综合反应①②知c曲线代表HC，故选C项。 探究点2　Na2CO3与NaHCO3的鉴别、除杂与转化 2.如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3？怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3？ 答案　用加热法可除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。往NaHCO3溶液中通入足量CO2，可除去少量Na2CO3，反应的化学方程式为Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3。 1.鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法 （1） （2） （3） 2.除杂方法 （1）加热法 混合物中有热稳定性差的物质时，可直接加热，使之分解而除去。 （2）沉淀（或气化） 根据混合物中各组分的性质，加入适当的试剂，使某种组分转化为沉淀、气体而进行分离或除去。 （3）吸收法 如CO2中含有杂质HCl气体，可将气体通过饱和NaHCO3溶液，除去HCl。 （4）转化法 如CO2中混有CO，可将气体通过灼热的CuO，将CO转化为CO2。 巧记：上述方法可归纳为：“杂变沉，化为气，杂转纯”。 3.除杂（括号内为杂质） 混合物 除杂方法及试剂 Na2CO3固体（NaHCO3） 加热至恒重 NaHCO3溶液（Na2CO3） 通入足量CO2气体 Na2CO3溶液（NaHCO3） 适量NaOH 4.相互转化 Na2CO3NaHCO3 （1）Na2CO3→NaHCO3： Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3 （2）NaHCO3→Na2CO3： ①2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ ②NaHCO3＋NaOHNa2CO3＋H2O 【例题2】为鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体，有4位同学分别设计了下列四种不同的方案，其中可行的是（　　） A.分别加入到稀盐酸中，看有无气泡产生 B.分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察澄清石灰水是否变浑浊 C.分别取样配成溶液，滴加Ca（OH）2溶液，观察有无白色沉淀 D.分别取样配成溶液，用洁净铂丝蘸取溶液在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰的颜色 思维导引：根据Na2CO3与NaHCO3性质的差异性进行鉴别。 答案　B 解析　Na2CO3和NaHCO3两种白色固体加入到盐酸中，都生成CO2，都产生气泡，不能鉴别，A项不可行；NaHCO3不稳定，加热易分解生成Na2CO3、H2O和CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，而Na2CO3加热时不易分解，故可将两种试样加热后可能产生的气体通入澄清石灰水，观察澄清石灰水是否变混浊，B项可行；Na2CO3、NaHCO3均可与Ca（OH）2溶液反应生成白色沉淀，不能鉴别，C项不可行；二者均含有Na元素，焰色试验现象相同，不能鉴别，D项不可行。 【变式2】下列说法中不正确的是（　　） A.可用Ba（OH）2溶液鉴别NaHCO3和Na2CO3两种物质的溶液 B.可向NaHCO3溶液中通入过量的CO2气体除去其中混有的Na2CO3 C.可用加热的方法除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3 D.分别向NaHCO3溶液、Na2CO3溶液中滴加过量的稀盐酸，均有气泡产生 答案　A 解析　NaHCO3和Na2CO3溶液都能与Ba（OH）2溶液反应生成白色BaCO3沉淀，无法鉴别，A项错误；Na2CO3可与CO2、H2O反应生成NaHCO3，可以除杂，B项正确；NaHCO3不稳定，受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，可以除杂，C项正确；分别向NaHCO3溶液、Na2CO3溶液中滴加过量的稀盐酸，均能产生二氧化碳气体，D项正确。 （见学生用书P40） 1.（焰色试验）焰火表演精彩纷呈，让人惊叹不已。下列关于焰色试验的说法正确的是（　　） A.焰色试验是金属化合物的性质 B. NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同 C.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察 D.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色 答案　B 解析　焰色试验是金属元素的性质；只有观察K的火焰颜色时才要透过蓝色钴玻璃；不是所有的金属元素灼烧时火焰都有颜色（如铂、铁等）。 2.（Na2CO3和NaHCO3的性质）下列有关物质的性质与用途有对应性且说法均正确的是（　　） A.苏打易溶于水，可用于去除物品表面的油污 B.小苏打受热易分解，可用于制胃酸中和剂 C.小苏打受热分解时生成二氧化碳气体，可用于制作膨松剂 D.盐碱地（含较多Na2CO3等）不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良 答案　C 解析　碳酸钠俗称苏打，水溶液呈碱性，可用于去除物品表面的油污，与其易溶于水无关，A项错误；碳酸氢钠俗称小苏打，受热易分解，但可用于制胃酸中和剂，利用的是碳酸氢钠能与盐酸反应，B项错误；碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，可用于制作膨松剂，C项正确；Na2CO3与氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，会加重土壤碱性，D项错误。 3.（Na2CO3和NaHCO3的性质）下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中，错误的是（　　） A.热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 B. Na2CO3和NaHCO3均可以治疗胃酸过多 C.在一定的条件下，Na2CO3与NaHCO3之间可以相互转化 D.等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2更多 答案　B 解析　NaHCO3受热易分解，热稳定性较小，A项正确；Na2CO3溶于水后碱性较强，会对人体造成危害，不能用Na2CO3治疗胃酸过多，B项错误；Na2CO3与少量酸反应可转化为NaHCO3，NaHCO3固体受热分解可转化为Na2CO3，C项正确；Na2CO3的相对分子质量大于NaHCO3，若二者等质量，则NaHCO3中含有的C元素更多，与足量盐酸反应放出的CO2更多，D项正确。 4.（Na2CO3与盐酸反应）向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加每升含36.5 g HCl的稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的量的关系如图所示。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C＋2H＋CO2↑＋H2O C. a＝0.2 D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的质量之比为20∶53 答案　D 解析　0～a范围内，NaOH与HCl发生中和反应，Na2CO3与HCl反应生成NaHCO3和NaCl，A项错误； ab段发生反应的离子方程式为HC＋H＋H2O＋CO2↑，B项错误；已知生成CO2为8.8 g，则根据离子方程式HC＋H＋H2O＋CO2↑可知，消耗HCl 7.3 g，则a＝0.4，C项错误；根据前述分析可知，混合溶液中碳酸钠有21.2 g，a＝0.4，滴加的0.4 L盐酸中0.2 L与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，0.2 L与NaOH发生中和反应，则NaOH与Na2CO3的质量之比为8∶21.2＝20∶53，D项正确。 5.（综合应用）有四种钠的化合物W、X、Y、Z，它们之间存在如下关系： ①WX＋H2O＋CO2↑ ②Z＋CO2X＋O2 ③Z＋H2OY＋O2↑ ④X＋Ca（OH）2Y＋CaCO3↓ 试回答下列问题： （1）W、X、Y、Z的化学式分别是：W　　　　、X　　　　、Y　　　　、Z　　　　。 （2）以上四个化学反应中，属于氧化还原反应的是　　　　（填序号），反应中氧化剂是　　　　（填化学式），还原剂是　　　　（填化学式）。 （3）若反应④在溶液中进行，写出其离子方程式以及能用该离子方程式表示的另一个反应的化学方程式。 离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析　反应①可认定为NaHCO3的分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，该反应是非氧化还原反应。将X（Na2CO3）代入②④两反应，逆推可知Z为Na2O2，Y为NaOH。反应②为2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2，反应③为2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑，以上两个反应都是氧化还原反应，且Na2O2既是氧化剂又是还原剂。反应④为Na2CO3＋Ca（OH）2CaCO3↓＋2NaOH，其离子方程式为C＋Ca2＋CaCO3↓。多数可溶性碳酸盐和Ca（OH）2的反应都可用此离子方程式表示，其反应不是氧化还原反应。 答案　（1）NaHCO3　Na2CO3　NaOH　Na2O2 （2）②③　Na2O2　Na2O2　（3）Ca2＋＋CCaCO3↓　Ca（OH）2＋K2CO32KOH＋CaCO3↓ 学科网（北京）股份有限公司 $$