2.1 第2课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验-【精彩三年】2024-2025学年高中化学必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验 课标要点 学科素养 碳酸钠、碳酸氢钠的性质 通过对碳酸钠、碳酸氢钠的性质的学习增强科学探究水平 碳酸钠、碳酸氢钠的相互转化 通过对碳酸钠、碳酸氢钠的相互转化的学习，能建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律 (见学生用书P38)　　 　 知识点一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质 1．碳酸钠、碳酸氢钠的水溶性及其溶液酸碱性的实验探究 物质 Na2CO3 NaHCO3 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 加几滴水并将温度计伸入其中 加水后__结块变成晶体__，温度计示数__升高__ 加水后能溶解，温度计示数__降低__ 加5 mL水 振荡一段时间后可溶解 固体量减少 加1～2滴酚酞溶液 溶液__变红__ 溶液__变浅红__ 初步结论 ①Na2CO3溶于水__放__热，NaHCO3溶于水__吸__热 ②碳酸钠、碳酸氢钠均__易__溶于水，在水中的溶解度：__Na2CO3__＞__NaHCO3__ ③水溶液均显碱性，且碱性：__Na2CO3__>__NaHCO3__ 【提醒】盐溶液不一定都呈中性，如Na2CO3与NaHCO3的水溶液均呈碱性，也有的盐溶液呈酸性，如NH4Cl溶液。 2．碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的实验探究 物质 实验装置 实验现象 实验结论 Na2CO3 澄清 石灰水 不变浑浊 Na2CO3很稳定， 受热__不易(或不)__发生分解 NaHCO3 澄清 石灰水 变浑浊 NaHCO3__不稳定__，受热__容易__分解，化学方程式：__2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O__、__Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O__ 3．碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较 物质 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3) 俗名 __纯碱__或__苏打__ __小苏打__ 主 要 性 质 水溶性 易溶于水，溶液呈__碱__性 易溶于水(但比Na2CO3溶解度__小__)，溶液呈__碱__性 稳定性 稳定，但碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)易风化 受热易分解，其分解反应的化学方程式为 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O__ 与H＋反应 __CO＋2H＋===CO2↑＋H2O__ HCO＋H＋===CO2↑＋H2O__ 与Ca(OH)2 反应 与OH－不反应，但Ca2＋＋CO===CaCO3↓ 碱过量：__Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O__ 碱不足：__Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O__ 与CaCl2 反应 __Ca2＋＋CO===CaCO3↓____ 不反应 主要用途 制玻璃、造纸、制皂、纺织 制药、焙制糕点 相互转化 Na2CO3NaHCO3 知识点二　侯氏制碱法 把二氧化碳和氨气通入氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的__碳酸氢钠__从溶液中析出；过滤得到碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠受热分解生成__碳酸钠__。 沉淀池中反应的化学方程式为__CO2＋NH3＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl__ 煅烧炉内反应的化学方程式为__2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O__。 知识点三　焰色试验 1．含义：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．操作步骤 3．一些金属元素的焰色 金属元素 钠 钾 锂 铷 钙 铜 锶 钡 焰色 黄色 紫色 紫红色 紫色 砖红色 绿色 洋红色 黄绿色 【提醒】①焰色试验中表现的是金属元素的性质，而不是单质或某种化合物的性质。 ②焰色试验中金属元素颜色的变化属于物理变化，而不是化学变化。 ③观察钾的焰色应透过蓝色钴玻璃，滤去钠的黄色的光。 探本思辨 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有白色晶体析出。(　√　) (2)利用澄清石灰水可鉴别Na2CO3溶液与NaHCO3溶液。(　×　) (3)NaHCO3溶液既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。(　√　) (4)在NaHCO3和Na2CO3两种溶液中滴加少量的盐酸，都会产生CO2。(　×　) (5)用铂丝蘸取待测液在外焰上灼烧，若火焰呈黄色，则表明待测液中肯定不含有K＋。(　×　) 2．能证明某溶液中含有氯化钠的是(　D　) A．焰色试验呈黄色 B．溶液有咸味 C．取少量溶液于试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，出现白色沉淀 D．焰色试验呈黄色，同时又能与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀 【解析】证明某溶液中含有NaCl，则焰色试验呈黄色可知含钠离子，与稀硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀可知含氯离子，D符合题意。 3．2024·衢州一中高一下列有关NaHCO3和Na2CO3的叙述正确的是(　C　) A．NaHCO3比Na2CO3热稳定性强 B．NaHCO3和Na2CO3固体溶于水均放出热量 C．常温下，Na2CO3的溶解度比NaHCO3的溶解度大 D．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，放出等量的CO2 【解析】NaHCO3加热易分解，Na2CO3比NaHCO3热稳定性强，A错误；NaHCO3固体溶于水吸收热量，B错误；常温下，Na2CO3的溶解度比NaHCO3的溶解度大，C正确；NaHCO3中C元素的质量分数大于Na2CO3中的，等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，NaHCO3放出CO2多，D错误。 (见学生用书P40)　　 　类型一　Na2CO3和NaHCO3的鉴别 1．利用热稳定性不同 2．利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下) 3．利用和BaCl2(或CaCl2)溶液混合时现象不同 4．利用两溶液的碱性不同 5．互滴法鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸 Na2CO3溶液和稀盐酸反应时，滴加顺序不同，反应现象不同。 (1)向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始时无气泡产生，反应一段时间后产生气泡，原因是首先发生反应：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，然后发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。 (2)向盐酸中滴加Na2CO3溶液时，会立即产生大量气泡，该过程中发生的反应为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。 例1　 纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法中正确的是(　C　) A．分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发没有残留物的是小苏打 B．用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气灯火焰上灼烧，火焰颜色发生明显变化的是小苏打 C．在两个小玻璃杯中分别加入少量的两种样品，再加入等体积等浓度的食醋，产生气泡较快的是小苏打 D．先将两种样品配成溶液，分别加入等量的石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打 【解析】NaHCO3受热分解生成的Na2CO3不再分解或挥发，A项错误；纯碱和小苏打都是钠盐，焰色都呈黄色，B项错误；两者分别和同体积同浓度的食醋反应时，NaHCO3产生气泡较快，C项正确；Na2CO3和NaHCO3均能和石灰水反应生成CaCO3白色沉淀，D项错误。 例2　下列有关Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是(　D　) A．Na2CO3和NaHCO3溶于水都会吸收热量 B．等质量的两种固体，分别与等浓度的盐酸完全反应，消耗盐酸的体积一样多 C．Na2CO3可作食品膨松剂 D．取相同浓度的两种溶液，分别滴入酚酞溶液，溶液颜色较深的是Na2CO3溶液 1．两支试管中分别装有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是(　C　) 选项 操作 判断 A 分别加入Ba(OH)2溶液 产生沉淀的是Na2CO3溶液 B 分别加入等浓度的稀盐酸 反应较剧烈的是Na2CO3溶液 C 分别加入CaCl2溶液 产生沉淀的是Na2CO3溶液 D 逐滴加入等浓度的稀盐酸 立即产生气泡的是Na2CO3溶液 【解析】Na2CO3和NaHCO3均与Ba(OH)2反应产生沉淀，故A错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸时，开始无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，向NaHCO3溶液中加入稀盐酸时，立即产生气体，反应较剧烈的是NaHCO3溶液，故B、D错误；Na2CO3与CaCl2反应产生CaCO3沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，故C正确。 2．2024·路桥中学高一下列可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是(　C　) A．加热时有气体放出 B．滴加盐酸时有气泡放出 C．溶于水后滴加BaCl2稀溶液，有白色沉淀生成 D．用铂丝蘸取试样进行焰色试验，火焰呈黄色 【解析】溶于水形成溶液，加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，可确定混有Na2CO3，因为NaHCO3与BaCl2不反应，C项正确。 3．有两个无标签的试剂瓶，分别装有Na2CO3和NaHCO3，有四位同学为鉴别它们采用以下不同方法，其中可行的是(　D　) A．分别配制成溶液，再加入酚酞溶液 B．分别配制成溶液，再加入NaOH溶液 C．分别配制成溶液，再分别通入CO2 D．分别取固体样品加热，再用澄清石灰水检验是否有CO2产生 【解析】A项中没有说明配制的溶液浓度是否相等，不能鉴别；B项中只发生反应：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，且无明显现象，不能鉴别；C项中只发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，若所配Na2CO3溶液浓度太小，则不会析出NaHCO3晶体，不能鉴别；D项中将固体加热后，只发生反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，故选D。 类型二 碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化及除杂 1．Na2CO3和NaHCO3的相互转化 Na2CO3NaHCO3 (1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液 Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。 (2)NaHCO3→Na2CO3 ①2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑(固体物质)； ②NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O(溶液中)。 2．Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂 混合物(括号内物质为杂质) 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) 加入适量NaOH溶液 例题　为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法错误的是(　B　) A．CO2气体(HCl)——先通入饱和NaHCO3溶液中，再通入浓硫酸中 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 【解析】饱和NaHCO3溶液吸收CO2气体中的HCl杂质，不会引入新的杂质，再通过浓硫酸可干燥CO2，A正确；NaHCO3和Na2CO3都能与盐酸反应，B错误；Na2O在氧气中加热生成Na2O2，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。 1．下列关于Na2CO3的叙述正确的是(　D　) A．Na2CO3是治疗胃酸过多的一种药剂 B．往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸，可观察到有大量气泡产生 C．除去Na2CO3溶液中的Na2SO4，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤 D．Na2CO3在不同的反应中既能吸收CO2，又能参加反应放出CO2 【解析】Na2CO3碱性较强，不能用于治疗胃酸过多，NaHCO3是治疗胃酸过多的一种药剂，A项错误；往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸生成NaHCO3，看不到明显现象，B项错误；反应生成新的杂质NaOH，且Na2CO3也可与Ba(OH)2反应，C项错误；Na2CO3能与CO2和H2O反应而吸收CO2，也能与稀盐酸等反应放出CO2，D项正确。 2．2024·东阳中学高一除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3，可采取的方法是(　A　) A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液 C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸 【解析】A项，CO2能和Na2CO3溶液发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，故CO2可用于除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3；B、C、D项中，Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3、Na2CO3反应，且引入了新的杂质。 课 堂 检 测 1．下列各组物质对应的用途不正确的是(　B　) A．过氧化钠：供氧剂 B．纯碱：焙制糕点 C．小苏打：发酵粉的主要成分 D．氢氧化铁胶体：净水剂 2．2024·遂昌中学高一下列关于焰色试验的说法不正确的是(　B　) A．可以用铁丝代替铂丝做焰色试验 B．实验前需用稀硫酸清洗铂丝并灼烧 C．需透过蓝色钴玻璃观察钾的焰色 D．焰色试验是物理变化 【解析】洁净的铁丝灼烧基本无色，可以用铁丝代替铂丝做焰色试验，A正确；稀硫酸或硫酸盐难挥发，不能用稀硫酸清洗，需用稀盐酸清洗铂丝并灼烧，B错误；为了滤去黄光，验证钾元素时，需透过蓝色钴玻璃观察钾的焰色，C正确；焰色试验是金属元素原子的核外电子从更高的激发态向较低的激发态或基态跃迁时，以光能形式释放出来的过程，所以焰色试验属于物理变化，D正确。 3．有8 g Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物，与200 g溶质质量分数为3.65%的稀盐酸恰好完全反应，蒸干溶液，最终得到固体的质量为(　C　) A．8 g　　　　　　　B．15.5 g C．11.7 g D．无法计算 【解析】Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与稀盐酸恰好完全反应，所得溶液中的溶质为NaCl，溶液蒸干所得固体为NaCl，根据氯原子守恒可得：NaCl～HCl，m(HCl)＝200 g×3.65%＝7.3 g，故m(NaCl)＝7.3 g×＝11.7 g，故C正确。 4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　D　) A．Na2CO3溶液(NaHCO3)——加入适量的NaOH溶液 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)——通入过量的CO2气体 C．Na2O2粉末(Na2O)——将混合物在氧气中加热 D．Na2CO3溶液(NaCl)——加入适量AgNO3溶液，过滤 【解析】NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓，除去了NaCl，但又增加了新的杂质NaNO3，并且Na2CO3也能与AgNO3反应。 5．2024·鲁迅中学高一侯德榜是我国著名的工业化学家，也是一位伟大的爱国者，他所发明的制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献，被誉为“侯氏制碱法”。请回答以下问题。 (1)某同学为了验证NaHCO3和Na2CO3的稳定性，设计了如图1所示的实验装置(铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略)。 在X中应放的物质是__NaHCO3__(填化学式)。 (2)某化学研究性学习小组在老师的指导下，模拟侯德榜制碱原理设计了如图2所示的实验装置。 ①写出有关仪器的名称： a是__分液漏斗__，b是__圆底烧瓶__。 ②实验操作步骤中，打开弹簧夹K1、K2的合理顺序应为先打开__K1__，后打开__K2__(填字母)。简述理由：__氨气在水中的溶解度很大，先通氨气形成碱性溶液，有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率__。 ③在盛饱和食盐水的装置中发生反应的离子方程式为__Na＋＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH__；装置中气胆的作用是__平衡装置内外压强，存储剩余气体__。 【解析】(1)X是间接加热固体，应放碳酸氢钠，实验时直接加热的碳酸钠不分解，而间接加热的碳酸氢钠发生分解，可知碳酸钠比碳酸氢钠稳定。(2)①a为分液漏斗，b为圆底烧瓶。②侯氏制碱法的原理是先通氨气，再通CO2，所以应先打开K1，再打开K2，原因是氨气溶于水形成碱性溶液，更有利于CO2的溶解，可提高制碱的效率。③饱和食盐水中先通氨气，再通CO2，生成了溶解度更小的碳酸氢钠，化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，离子方程式为Na＋＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH；装置中气胆的作用是平衡装置内外压强，存储剩余气体。 温馨说明：课后请完成高效作业8 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