第2章 第1节 第3课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019 单选版）

第3课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验 [素养目标] 1．能从物质的组成、分类的角度认识Na2CO3、NaHCO3的主要性质、转化和用途，形成“结构决定性质”的观念。 2．通过Na2CO3、NaHCO3性质的实验探究，能设计实验方案，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 3．了解焰色试验的概念及应用。 知识点一　碳酸钠和碳酸氢钠 1．碳酸钠、碳酸氢钠性质探究 在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各1 g)，完成下列实验，并将实验现象和相应的结论填入下表。 　　　盐 实验步骤　　　 Na2CO3 NaHCO3 ①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的外观 __白色粉末__ 细小的白色晶体 ②向两支试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计插入其中 加水后__结块变成晶体__，温度计示数__升高__ 加水后__部分__溶解，温度计示数__降低__ ③继续向②的试管中分别加5 mL水，用力振荡 振荡一段时间后可溶解 固体量减少 ④分别将③所得溶液中滴加1～2滴酚酞溶液 溶液__变红__，溶液碱性较强 溶液__变浅红__，溶液碱性较弱 初步结论 碳酸钠、碳酸氢钠均__易__溶于水，在水中的溶解度：__Na2CO3__＞__NaHCO3__；水溶液均显__碱__性，碱性：__Na2CO3__＞__NaHCO3__ 2．碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的比较 (1)如图所示实验为“套管实验”，小试管内塞有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。 点燃酒精灯加热，能观察到的实验现象是__小试管中棉花球变蓝色，B烧杯中澄清石灰水变浑浊，A烧杯中有少量气泡冒出__。 (2)实验结论：Na2CO3受热不分解；NaHCO3受热易分解，生成物中含有__CO2和H2O__。由此可知，Na2CO3的热稳定性比NaHCO3__强__。 3．碳酸钠、碳酸氢钠与酸、碱的反应 (1)与过量盐酸的反应： ①碳酸钠：CO＋2H＋=== CO2↑＋H2O； ②碳酸氢钠：HCO＋H＋=== CO2↑＋H2O。 (2)与NaOH溶液的反应： ①碳酸钠：不反应； ②碳酸氢钠：HCO＋OH－=== CO＋H2O。 1．饱和碳酸钠溶液中通入CO2会出现什么现象？ 提示：饱和碳酸钠溶液中通入CO2会生成白色沉淀，发生的反应为Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓。 产生白色沉淀的原因有3点：①NaHCO3的溶解度比Na2CO3小；②反应中有水参与，导致溶剂质量减少；③生成的NaHCO3质量大于Na2CO3的质量，导致溶质质量增加。 2．分别向等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加稀盐酸。 (1)分析产生不同现象的原因，并写出反应的离子方程式。 提示：Na2CO3溶液中存在Na＋和CO，滴加稀盐酸，CO与H＋结合生成HCO，HCO再与H＋结合生成H2O和CO2，故开始无气泡，过一段时间产生气泡；CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。NaHCO3溶液中存在Na＋和HCO，滴加稀盐酸，HCO与H＋反应生成CO2和H2O，故立即产生气泡；HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。 (2)试着利用下列图像粗略画出上述两种情况：Ⅰ.向Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸；Ⅱ.向盐酸中逐滴滴入Na2CO3溶液。 提示： 碳酸钠与碳酸氢钠性质比较 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 苏打或纯碱 小苏打 色、态 白色粉末 细小的白色晶体 溶解性 易溶于水 易溶于水 水溶液酸碱性 都呈碱性(Na2CO3溶液碱性更强) 与盐酸 放出二氧化碳气体 放出二氧化碳气体(剧烈) 与烧碱溶液 不反应 生成碳酸钠和水 与澄清石灰水 产生白色沉淀 产生白色沉淀 与氯化钙溶液 生成白色沉淀 不反应 与CO2 生成NaHCO3 不反应 热稳定性 稳定、受热不易分解 不稳定、受热易分解 相互转化 Na2CO3NaHCO3 1．下列关于碳酸氢钠的叙述正确的是(　　) A．可用于焙制糕点　 B．不溶于水 C．不能与盐酸反应 D．加热不易分解 解析　碳酸氢钠是一种无机盐，易溶于水，在潮湿空气或热空气中即缓慢分解，产生二氧化碳，加热至270 ℃完全分解，遇酸则强烈反应产生二氧化碳，可用作焙制糕点。 答案　A 2．下面关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述，正确的是(　　) A．受热时NaHCO3比Na2CO3稳定 B．在水中NaHCO3比Na2CO3溶解性大 C．质量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多 D．NaHCO3能转化成Na2CO3，但Na2CO3不能转化成NaHCO3 解析　受热时Na2CO3比NaHCO3稳定；在水中Na2CO3比NaHCO3溶解性大；Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，由此可知质量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2比Na2CO3多；NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，NaHCO3能转化成Na2CO3，Na2CO3与水、二氧化碳反应生成碳酸氢钠，则碳酸钠也能转化成NaHCO3；C正确。 答案　C 3．Na2CO3纯度的分析：实验装置如图所示，装置B中盛有10.0 g的Na2CO3样品[假设杂质不参加反应，原容器中CO2含量可忽略不计，各装置内反应完全。实验室可供选择的试剂和药品还有锌粒、稀硫酸、CaCO3(s)、蒸馏水]。 (1)装置A锥形瓶内盛有________，装置A的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 装置B分液漏斗中装有________。 (2)若无装置C，实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。装置E的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若实验后，装置D的质量增加3.96 g，则该Na2CO3样品的纯度为________。 解析　(1)装置A用于制取H2，用的药品是锌粒和稀硫酸，目的是把装置B中产生的CO2都赶到装置D中被碱石灰吸收，使实验数据尽可能准确；装置B中发生的是酸与Na2CO3生成CO2的反应，后面没有除杂装置，所以可用不挥发的稀硫酸。(2)装置C用来吸收CO2中的水蒸气，若无此装置，装置D中的碱石灰不仅会吸收CO2还会吸收水蒸气，使测得的CO2的量偏高，导致Na2CO3的含量偏高；装置E是为了防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D中，对实验造成误差。(3)装置D的质量增加3.96 g，增加的质量为Na2CO3和稀硫酸反应生成CO2的质量，根据转化关系知： Na2CO3　～　CO2 106 44 m(Na2CO3) 3.96 g ＝，解得m(Na2CO3)＝9.54 g，w(Na2CO3)＝×100%＝95.4%。 答案　(1)锌粒　装置A中生成的H2把装置B中产生的CO2气体都赶到装置D中，使装置B中的CO2气体全部被装置D中的碱石灰吸收　稀硫酸 (2)偏高　防止空气中的水蒸气、CO2等进入装置D中，使装置D中碱石灰的质量增加，对实验造成误差 (3)95.4% 知识点二　焰色试验 1．定义 很多__金属或它们的化合物__在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。这在化学上称为焰色试验。 2．操作 3．常见金属的焰色 (1)钠元素的焰色试验呈__黄__色。 (2)钾元素的焰色试验呈__紫__色(透过蓝色的钴玻璃观察)。 4．应用 (1)检验__金属元素__的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。 (2)利用焰色试验制备节日烟花。 1．是不是所有的金属都有焰色试验？ 提示：不是。并非所有金属都有焰色试验(Pt、Fe、Al、Ni、Cr、W等就没有)。 2．如何利用物理方法鉴别K2CO3溶液和Na2SO4溶液？ 提示：先用铂丝分别蘸取少量上述溶液，放到酒精灯上灼烧，看火焰颜色。若为黄色，为Na2SO4溶液；若透过蓝色钴玻璃观察为紫色，则为K2CO3溶液。 3．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察时火焰呈黄色，该无色溶液中一定不含K＋吗？ 提示：不一定。观察钾的焰色时需要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄色光。 1．焰色试验是元素的性质，而不是单质或化合物的性质，与存在状态无关。 2．焰色试验可以用于鉴别物质，这种鉴别物质的方法属于物理方法，而不是化学方法。 1．五彩缤纷的焰火与元素的焰色试验有关。下列说法不正确的是(　　) A．焰色试验一定发生化学变化 B．Na与NaCl在灼烧时火焰颜色相同 C．可以用焰色试验来区别NaCl和KCl D．观察K2SO4的焰色应透过蓝色的钴玻璃 解析　焰色试验是物理变化，A错误；Na与NaCl都含有钠元素，在灼烧时火焰颜色都呈黄色，B正确；Na、K的焰色不同，可以用焰色试验来区别NaCl和KCl，C正确；透过蓝色的钴玻璃可滤去黄光，避免干扰，观察K2SO4的焰色应透过蓝色的钴玻璃，D正确。 答案　A 2．下列有关焰色试验叙述不正确的是(　　) A．氯化钠在火焰上灼烧时，火焰呈黄色 B．焰色试验是金属单质的特性 C．连续做两个样品时，应将铂丝用稀盐酸洗净并灼烧至无色 D．可用洁净的铁丝代替铂丝做焰色试验 解析　焰色试验是元素的性质(单质和化合物均可以)，B错误。 答案　B 1．(2023·邢台高一月考)某药用泡腾片溶于水时产生的现象如图所示。经查阅资料知：药用泡腾片是将药物、固体酸、一些辅料及下列某种物质混在一起压制而成的。该物质可能是(　　) A．碳酸氢钠　　　　　 B．硫酸镁 C．硝酸钙 D．氯化铵 解析　溶于水并且能与固体酸反应放出气体的只有碳酸氢钠，故选A。 答案　A 2．下列说法正确的是(　　) A．焰色试验是化学变化 B．用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝(镍丝或铁丝) C．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察 D．利用焰色试验不能区分NaCl与Na2CO3固体 解析　焰色试验是物理变化，不是化学变化，A错误；应该用盐酸清洗铂丝，盐酸可以溶解杂质，且易挥发，不会残留痕迹，B错误；K的焰色试验需透过蓝色钴玻璃观察，避免钠的焰色对钾的焰色的干扰，其他元素不需要透过蓝色钴玻璃观察，C错误；NaCl与Na2CO3固体的焰色都为黄色，无法利用焰色试验来区分，D正确。 答案　D 3．下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较错误的是(　　) A．热稳定性：碳酸钠大于碳酸氢钠 B．在其溶液中滴加澄清石灰水：它们都有白色沉淀生成 C．做焰色试验：它们的火焰都呈黄色 D．与相同浓度的盐酸反应产生CO2的速率：碳酸钠大于碳酸氢钠 解析　碳酸氢钠加热发生分解反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，而碳酸钠加热不分解，A正确；Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH,2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O(NaHCO3足量)，所以在其溶液中滴加澄清石灰水：它们都有白色沉淀生成，B正确；钠元素的焰色试验呈黄色，两种物质都是钠盐，所以焰色试验呈黄色，C正确；碳酸钠与盐酸反应先转化为碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸反应生成二氧化碳，故相同条件下，与相同浓度的酸反应的速率为碳酸钠<碳酸氢钠，D错误。 答案　D 4．(2024·浙江台州高一期中)已知常温下，下列除杂(括号中的物质为杂质)方法不正确的是(　　) A．CO2(HCl)：通入饱和碳酸钠溶液洗气后干燥 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)：通过量CO2 C．Na2CO3固体(NaHCO3)：加热至不再产生气体 D．NaCl固体(Na2CO3)：加入过量盐酸，充分反应后，蒸发结晶 解析　CO2能和饱和Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，不能达到除杂的目的，A错误；通入过量CO2，Na2CO3可以与CO2和H2O发生反应生成NaHCO3，能达到除杂的目的，B正确；NaHCO3不稳定，受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O，能达到除杂的目的，C正确；加入过量盐酸，Na2CO3与盐酸发生反应生成NaCl、CO2和H2O，能达到除杂目的，D正确。 答案　A 5．Na2CO3和NaHCO3是重要的化工原料，请回答下列问题： (1)两物质的水溶液分别与足量盐酸混合，反应的离子方程式分别为________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)除去NaHCO3溶液中少量Na2CO3的方法，写出化学方程式：________________________________________________________________________。 (3)Na2CO3和NaHCO3的焰色试验分别为________色、________色。 (4)检验某盐中含有钾元素的方法是________，具体操作为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应都生成二氧化碳、氯化钠和水，根据离子方程式的书写原则书写离子方程式；(2)碳酸钠溶液中通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠；(3)钠元素的焰色试验的火焰为黄色；(4)利用焰色试验证明钾元素的存在。 答案　(1)CO＋2H＋===CO2↑＋H2O　HCO＋H＋===CO2↑＋H2O (2)Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 (3)黄　黄 (4)焰色试验　用洁净的铂丝蘸取样品，在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，有紫色火焰则证明样品含有钾元素 学科网（北京）股份有限公司 $$