第2章 第1节 第2课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验 课程标准 核心素养目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。 2．了解碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用。 1.科学探究与创新意识：通过实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。 2．科学态度与社会责任：了解与纯碱有关的化学史，感受化学工艺发展中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意义。 [对应学生用书P44] 一、碳酸钠和碳酸氢钠 1．探究Na2CO3和NaHCO3的水溶性 实验步骤 实验现象及表现性质 Na2CO3 NaHCO3 (1)在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1 g)，观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述 白色粉末 细小的白色晶体 (2)向以上两支试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计分别插入其中，温度计的示数有何变化 Na2CO3结块变成晶体；温度计示数上升 NaHCO3部分溶解，温度计示数略有下降 (3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水，用力振荡，有何现象 振荡后溶解 固体量有所减少 (4)分别向(3)所得溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象 溶液变红(较深) 溶液微红 初步结论： ①Na2CO3加水先变成含结晶水的晶体，溶于水放热，溶液碱性比NaHCO3的强； ②NaHCO3加少量水能溶解，溶于水吸热，溶液碱性比Na2CO3的弱 2.探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性 实验装置 实验现象 实验结论 加热碳酸钠，澄清石灰水不变浑浊 碳酸钠很稳定，受热不易发生分解 加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊 碳酸氢钠不稳定，受热容易分解 实验原理(化学方程式) 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 3.Na2CO3和NaHCO3的用途 (1)碳酸钠是重要的化工原料，广泛用于纺织、造纸、制皂、制玻璃等工业。 (2)碳酸氢钠是发酵粉的主要成分，常用于焙制糕点，也可用于治疗胃酸过多。 二、焰色试验 1．概念 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。根据火焰呈现的特征颜色，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．实验步骤 3．一些金属元素的焰色 金属元素 锂 钠 钾 铷 钙 锶 钡 铜 焰色 紫红色 黄色 紫色 紫色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色 ◆归纳总结 碳酸钠和碳酸氢钠 (1)碳酸钠俗称纯碱、苏打，碳酸氢钠俗称小苏打，二者都属于碳酸盐。 (2)Na2CO3、NaHCO3都能与盐酸反应生成NaCl、CO2和H2O，化学方程式分别为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O， NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。 ◆特别提醒 碳酸钠的水合及风化 碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠(Na2CO3·xH2O)，碳酸钠晶体在干燥空气里逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末(即风化)。 ◆拓展延伸 碳酸氢钠超过100 ℃即开始分解，温度升高，分解加快。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆名师点拨 焰色试验及解读 (1)焰色试验是元素的性质，含有相同金属元素的单质及其化合物的焰色相同。 (2)焰色试验是物理变化，可用于鉴别一些金属元素，如Na、K等。 (3)观察钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃，目的是滤去钠元素的黄光，避免干扰。 (4)某样品的焰色呈黄色，可判断一定含有钠元素，但不能判断是否含有钾元素。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P46] 探究一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化 某研究性小组的同学通过实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化。 实验1：向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别逐滴加入稀盐酸，实验现象如图所示。 实验2：向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别逐滴加入澄清石灰水，实验现象如图所示。 [问题设计] (1)实验1中产生上述现象的原因是什么？试用离子方程式表述其原因。 提示：Na2CO3溶液中CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；NaHCO3溶液中HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。 (2)实验2中产生上述现象的原因是什么？试用离子方程式表述其原因。 提示：Na2CO3溶液中Ca2＋＋CO===CaCO3↓；NaHCO3溶液中Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。 Na2CO3和NaHCO3性质的比较 物质 Na2CO3 NaHCO3 溶解性 都能溶于水，但相同条件下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度 热稳定性 很稳定，受热不易分解 不稳定，受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 与盐酸反应 Na2CO3＋HCl(少量)===NaCl＋NaHCO3 Na2CO3＋2HCl(足量)===2NaCl＋CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O 与NaOH溶液反应 — NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O 与足量Ca(OH)2溶液反应 Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋ NaOH＋H2O 与CO2反应 Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 — 相互转化 【例1】 (2024·浙江宁波三锋教研联盟期中)下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法不正确的是(　　) A．可以用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质 B．碳酸钠晶体中加少量水放热，碳酸氢钠中加少量水吸热 C．等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，前者产生二氧化碳少 D．碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液可用氢氧化钙溶液鉴别 D　解析：NaHCO3不稳定，受热分解变为Na2CO3，达到除杂净化的目的，A正确；碳酸钠晶体中加少量水后温度升高，说明该物质溶解时放热，碳酸氢钠中加少量水时温度降低，说明该物质溶解吸热，B正确；碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式分别为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，根据化学方程式可知：106 g Na2CO3与足量盐酸反应产生1 mol CO2气体，84 g NaHCO3与足量盐酸反应产生1 mol CO2气体，可见等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量的盐酸反应，前者产生二氧化碳少，C正确；碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钙溶液都会产生CaCO3白色沉淀，因此不能用氢氧化钙溶液鉴别二者，D错误。 1．下列关于Na2CO3和NaHCO3的叙述不正确的是(　　) A．Na2CO3是白色粉末，NaHCO3是细小的白色晶体 B．Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，可用作食用碱或工业用碱 C．可以用CaCl2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液 D．相同条件下，NaHCO3的溶解度大于Na2CO3的 D　解析：Na2CO3是白色粉末，NaHCO3是细小的白色晶体，A正确；Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，可用作食用碱或工业用碱，B正确；Na2CO3与CaCl2反应生成白色沉淀，而NaHCO3与CaCl2不反应，可以鉴别，C正确；相同条件下， NaHCO3 的溶解度小于Na2CO3的，D错误。 探究二 碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂 纯碱和小苏打是厨房中两种常见用品，它们都是白色固体。小明妈妈将纯碱和小苏打分别盛放在两个相同的瓶子中，忘记了贴标签。 [问题设计] (1)设计实验方案，利用食醋帮助小明妈妈区分纯碱和小苏打。 提示：取两只洁净的小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，加适量水溶解，再逐滴加入食醋，立即产生气泡的是小苏打，开始无明显现象，过一段时间产生气泡的是纯碱。 (2)相同质量的食用纯碱、食用小苏打应用于相同质量和发酵程度的面团，膨松效果较好的是什么？ 提示：食用小苏打。 1．Na2CO3和NaHCO3的鉴别 2．Na2CO3和NaHCO3的除杂 混合物(括号内为杂质) 除杂方法及试剂 Na2CO3固体(NaHCO3) 充分加热 NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2 Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液 【例2】 现有两支试管分别装有1 mL Na2CO3溶液和1 mL NaHCO3溶液，其中溶质的质量均为0.1 g。下列实验操作及结论正确的是(　　) 实验操作 实验结论 A 分别向两支试管的溶液中加入Ba(OH)2溶液 产生白色沉淀的是Na2CO3溶液 B 分别逐滴加入质量分数相等的稀硫酸 立即产生气泡的是Na2CO3溶液 C 分别加入过量等浓度、等体积的稀盐酸 反应较剧烈的是Na2CO3溶液 D 分别向两支试管的溶液中滴加几滴酚酞溶液 溶液呈深红色的是Na2CO3溶液 D　解析：加入Ba(OH)2溶液，发生反应：Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH、2NaHCO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，均产生白色沉淀，A错误；分别逐滴加入质量分数相等的稀硫酸，NaHCO3溶液发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，立即产生气泡，Na2CO3溶液发生反应CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，开始无明显现象，过一段时间才产生气泡，故立即产生气泡的是NaHCO3溶液，B错误；加入过量等浓度、等体积的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应现象更剧烈，C错误；两支试管中溶液均含有1 g溶质，Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液，滴加酚酞溶液后，Na2CO3溶液的红色更深，D正确。 2．某校化学课外小组的同学为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示： (1)写出方法Ⅰ中向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸的离子方程式 。 (2)方法Ⅱ能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是 。 (3)方法Ⅲ、Ⅳ均能鉴别这两种物质，其中加热后，试管中发生反应的化学方程式为 ，与方法Ⅲ相比，方法Ⅳ的优点是 (填标号)。 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实验，而Ⅲ不行 (4)若用方法Ⅳ验证Na2CO3和NaHCO3的稳定性，则试管B中装入的固体是 (填化学式)。 答案：(1)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O　 (2)盛放碳酸氢钠的气球先鼓起来，而且体积大于盛放碳酸钠的气球 (3)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D (4)NaHCO3 解析：碳酸氢钠具有热不稳定性、受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，碳酸氢钠和盐酸反应比碳酸钠的更剧烈。 (1)向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，反应的离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。 (2)等质量的碳酸氢钠固体、碳酸钠固体分别和盐酸反应，碳酸氢钠的反应速率更大、产生的二氧化碳气体更多，则方法Ⅱ能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是盛放碳酸氢钠的气球先鼓起来，而且体积大于盛放碳酸钠的。 (3)碳酸氢钠具有热不稳定性、受热分解产生二氧化碳，则方法Ⅲ、Ⅳ均能鉴别这两种物质，其中加热后，试管中发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，由图可知，Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个实验，而Ⅲ不行。 (4)若用方法Ⅳ验证Na2CO3和NaHCO3的稳定性，A处固体受热温度高，但不分解，B处固体受热温度较低，但会分解，则试管B中装入的固体是NaHCO3。 探究三 侯氏制碱法的原理及工艺流程 侯德榜(1890～1974)是我国著名科学家、杰出的化工专家、近代化学工业的奠基人之一。侯德榜对氨碱法进行改进，将氨碱法制取碳酸钠和合成氨联合起来，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。侯氏制碱法的工艺流程如图所示： [问题设计] (1)侯氏制碱法以食盐、NH3、CO2和H2O为原料，反应生成NH4Cl和析出NaHCO3晶体，写出该反应的化学方程式。 提示：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (2)阅读教材“科学史话·侯德榜和侯氏制碱法”，描述侯氏制碱法工艺流程的优点。 提示：侯氏制碱法提高了食盐的转化率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染。 侯氏制碱法的原理及流程 【例3】 (2024·河北唐山十县一中联盟期中)侯德榜是我国近代著名的化学家，他提出的联合制碱法得到世界各国的认可，其工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.滤渣的主要成分是NaHCO3 B．滤液中含有NH4Cl C．“降温结晶”得到NH4Cl的过程是化学变化 D．“煅烧”产生的CO2通入饱和食盐水中，实现循环利用 C　解析：侯氏制碱法：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。根据侯氏制碱原理可知，滤渣为NaHCO3，A正确；氯化铵为可溶性盐，B正确；降温结晶是利用溶解度随温度变化的性质，属于物理变化，C错误；在流程中CO2既是反应物，又是后续反应生成物，因此可以循环利用，D正确。 3．某化学兴趣小组在实验室中模拟并改造侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①离子方程式为CO2＋NH3·H2O===NH＋HCO B．步骤②为煅烧，产生的气体是CO2 C．食盐水可循环利用 D．纯碱指的是Na2CO3 A　解析：步骤①是向饱和氨盐水中通入CO2，生成NaHCO3晶体和NH4Cl，离子方程式为Na＋＋CO2＋NH3·H2O===NH＋NaHCO3↓，A错误；步骤②为煅烧NaHCO3固体，分解生成Na2CO3、CO2和H2O，B正确；步骤③得到的食盐水可通入饱和氨盐水中，作为步骤①的原料循环利用，C正确。 [对应学生用书P49] 1．用洁净的铂丝蘸取NaCl溶液放在煤气灯外焰上灼烧，可观察到火焰的颜色为(　　) A．紫色　　　　　　　 B．黄色 C．绿色 D．红色 B　解析：焰色试验是元素的性质，钠元素的焰色试验火焰呈黄色，用洁净的铂丝蘸取NaCl溶液放在煤气灯外焰上灼烧，可观察到火焰的颜色为黄色，B正确。 2．NaHCO3俗称小苏打，下列有关NaHCO3的说法正确的是(　　) A．NaHCO3在水溶液中的电离方程式：NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO B．NaHCO3溶液呈酸性，可与 NaOH溶液反应 C．可用石灰水区分NaHCO3溶液和Na2CO3溶液 D．NaHCO3粉末与相同浓度的酸反应比Na2CO3粉末更剧烈 D　解析：NaHCO3是弱酸的酸式盐，在水溶液中的电离方程式：NaHCO3===Na＋＋HCO，A错误；NaHCO3溶液呈弱碱性，可与NaOH溶液反应，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，B错误；石灰水中的氢氧化钙与NaHCO3溶液和Na2CO3溶液反应都会生成碳酸钙沉淀，无法区分，C错误；因为碳酸钠和盐酸反应分两步进行，Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，所以NaHCO3粉末与相同浓度的酸反应比Na2CO3粉末更剧烈，D正确。 3．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法错误的是(　　) A．CO2(HCl)——饱和NaHCO3溶液 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)——加入适量盐酸 C．Na2O2粉末(Na2O)——将混合物放在氧气中加热 D．Na2CO3固体(NaHCO3)——加热至不再产生气体 B　解析：饱和NaHCO3溶液可以吸收CO2中的HCl杂质并产生CO2，不会引入新的杂质，A正确；NaHCO3溶液和Na2CO3溶液都能与盐酸反应，并引入杂质，B错误；Na2O放在氧气中加热生成过氧化钠，C正确；NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，不会引入新的杂质，D正确。 4．下列实验装置不能达到实验目的的是(　　) A．图甲：验证Na和水反应是否为放热反应 B．图乙：鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体 C．图丙：观察碳酸钾的焰色试验 D．图丁证明过氧化钠与水反应放热 C　解析：通过观察红墨水左右侧水平面高度差可证明Na和水反应是否放热，A正确；碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳气体的体积不同，则气球的大小不同，可鉴别，B正确；进行碳酸钾的焰色试验时，可以用光洁无锈的铁丝或铂丝蘸待测溶液，然后在酒精灯的外焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，滤去钠元素的黄光，C错误；滴加2滴水，脱脂棉燃烧，说明该反应放热，产生的热量使脱脂棉燃烧，D正确。 5．Na2CO3和NaHCO3是生活中比较常见的两种物质。某学校的课外化学学习兴趣小组对两者性质进行探究，并测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中各成分的含量。 实验 Ⅰ： (1)取两支试管分别加入各约1 g的碳酸钠和碳酸氢钠固体，再分别加入几滴水振荡试管，用手触摸试管底部，温度升高的是 (填化学式，下同)，温度降低的是 。 (2)继续向两支试管中分别加入10 mL水，充分振荡，再分别加入几滴酚酞溶液，溶液红色较深的是 。 实验Ⅱ：碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较探究 (3)按图组装好仪器(A为大试管，B为小试管)，试管A中盛放的药品是 (填化学式)，澄清石灰水变浑浊的是 (填“a”或“b”)，写出固体受热分解的化学方程式 。 答案：(1)Na2CO3　NaHCO3　(2)Na2CO3 (3)Na2CO3　a　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 解析：(2)继续向两支试管中分别加入10 mL水，充分振荡，由于Na2CO3溶液碱性强，滴加酚酞溶液后溶液红色较深，而NaHCO3溶液碱性弱，滴加酚酞溶液后溶液红色较浅，故向二者水溶液中滴加酚酞溶液后，溶液红色较深的是Na2CO3。 (3)在用套管实验比较Na2CO3和NaHCO3的稳定性时，由于玻璃导热性比较差，试管A中温度高，应该盛装Na2CO3固体，试管B中温度较低，应该盛装NaHCO3，A管中Na2CO3受热不易分解，B中NaHCO3受热易分解生成二氧化碳使a中澄清石灰水变浑浊。 学科网（北京）股份有限公司 $$