2.1.3 碳酸钠、碳酸氢钠和侯式制碱法 课件- 2025-2026学年人教版高一上学期化学必修第一册

2.1.3 钠的碳酸盐 在面粉发酵或油条制作时常常用到纯碱或小苏打，你知道纯碱、小苏打的成分是什么吗？ 碳酸钠和碳酸氢钠（Na2CO3和NaHCO3） 用途 （1）碳酸钠（Na2CO3）： 纺织、制皂、造纸和制玻璃等等。 （2）碳酸氢钠（NaHCO3）： 物质的用途与它们的性质有关， 那碳酸钠和碳酸氢钠分别有哪些性质呢？ 制药和焙制糕点等。 碳酸钠和碳酸氢钠的性质 实验2-4：在两支试管中分别加入少量的Na2CO3和NaHCO3（各约1g），完成下列实验，并将实验现象和相应的结论填入下表。 碳酸钠和碳酸氢钠的性质 △ 盐 实验操作 Na2CO3(纯碱/苏打) NaHCO3 (1)俗称 纯碱或苏打 小苏打 (2)颜色、状态 观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述 (3)热量变化 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 (4)溶解性 继续向(2)的试管中分别加入5mL水，用力振荡，有何现象 (5)碱性 分别向(3)所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液，有何现象 白色粉末 细小的白色晶体 粉末结块变成晶体，溶解放热，温度升高 晶体部分溶解，溶解吸热，温度略有降低。 完全溶解 部分溶解 溶液变红 溶液呈粉红色 Na2CO3+xH2O = Na2CO3·xH2O(密封保存) （2）Na2CO3溶于水放热，NaHCO3溶于水吸热 （4）Na2CO3 、NaHCO3的水溶液碱性：Na2CO3 NaHCO3 （3）相同温度下在水中的溶解性：Na2CO3 NaHCO3 > > 一、Na2CO3和NaHCO3的性质 （1）Na2CO3是白色粉末，NaHCO3细小白色晶体 Na2CO3 苏打/纯碱 NaHCO3 小苏打 碳酸钠和碳酸氢钠的性质 实验2-5：分别加热Na2CO3和NaHCO3，观察现象，比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性。   现象 发生反应的化学方程式 结论 Na2CO3   NaHCO3       ∆ 2NaHCO3= Na2CO3+H2O+CO2↑ 澄清的石灰水不变浑浊 澄清的石灰水变浑浊 ──── 受热不分解 受热易分解 Na2CO3 或NaHCO3 澄清 石灰水 二、Na2CO3和NaHCO3的热稳定性 Na2CO3很稳定，受热不易发生分解 NaHCO3不稳定，受热容易分解。 碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性实验的改进 无水硫酸铜变蓝 【套管实验】 Na2CO3与NaHCO3的稳定性对比实验 注意：大试管中放入碳酸钠粉末，小试管中放入碳酸氢钠粉末。 现象：1试管中澄清石灰水变浑浊，2试管中澄清石灰水不变浑浊。 优点：操作简便、节约原料、易于对比 三、Na2CO3、NaHCO3与酸反应 在两支试管盛放NaHCO3和Na2CO3稀溶液，逐滴滴加稀盐酸，观察现象。 三、Na2CO3、NaHCO3与酸反应 在两支试管中分别加入等质量NaHCO3和Na2CO3，滴加等体积的稀盐酸，观察现象。 ①+②： Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应快慢的比较 碳酸氢钠与盐酸反应产生气体比等质量的碳酸钠与盐酸反应产生的气体多且剧烈 碳酸钠 小 大 碳酸氢钠 Na2CO3和NaHCO3与盐酸的反应 Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl ① NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑ ② Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ ①+②： CO32-+H+=HCO3- ① HCO3-+H+=H2O+CO2↑ ② CO32- + 2H+ = H2O + CO2↑ 胃酸的主要成分为盐酸，治疗胃酸过多采用碳酸氢钠，而不用碳酸钠是为什么？ Na2CO3碱性较强，反应速率较慢，不适宜做胃药。 NaHCO3碱性较弱，反应速率快，可以治疗用于治疗胃酸过多。 温馨提示：胃痛类型很多，胃溃疡不能吃含有小苏打的药物进行治疗，反而会加重病情！ 三、Na2CO3、NaHCO3与酸反应 四、Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应 Na2CO3 + Ca(OH)2 === CaCO3↓+ 2NaOH CO32- + Ca2+ = CaCO3↓ NaHCO3少量： NaHCO3过量： Ca2＋＋OH－＋HCO3- ===CaCO3↓＋H2O Ca2＋＋2OH－＋2HCO3- ===CaCO3↓＋2H2O＋CO32- 少量定一 ①请写出Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的化学方程式？ ②请写出NaHCO3溶液和澄清石灰水反应的化学方程式？ NaHCO3(少)+Ca(OH)2===CaCO3↓+NaOH+H2O 2NaHCO3(过)+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 五、Na2CO3、NaHCO3与CaCl2或BaCl2反应 Na2CO3 + CaCl2 === CaCO3↓+ 2NaCl CO32- + Ca2+ = CaCO3↓ ①请写出Na2CO3溶液和CaCl2或BaCl2溶液反应的化学方程式？ ②请写出NaHCO3溶液和CaCl2或BaCl2溶液反应的化学方程式？ 不反应 Na2CO3 + BaCl2 === BaCO3↓+ 2NaCl 5.Na2CO3与CO2的反应 实验：向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2，可观察到什么现象？ 5.Na2CO3与CO2的反应 思考：向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2，可观察到什么现象？ 现象： 溶液变浑浊(有晶体析出) Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3↓ 2Na+ + CO32- + CO2 + H2O = 2NaHCO3↓ NaHCO3溶解度比Na2CO3小，所以会析出碳酸氢钠晶体 该反应常用于 除去NaHCO3溶液中的Na2CO3 。 注意： 反应物用量不同，产物不同的常见反应： 2NaOH + CO2(少) = Na2CO3 + H2O NaOH + CO2(足) = NaHCO3 + H2O Ca(HCO3)2(少) + 2NaOH = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O Ca(HCO3)2(足) + NaOH = CaCO3↓ + NaHCO3 + H2O Na2CO3和NaHCO3的性质应用 CO2↑ + H2O ②H+ H+ 2H+ OH- a.Na2CO3和NaHCO3转化 ①△ ①CO2 对固体进行加热 加入适量NaOH溶液 固体：Na2CO3（NaHCO3） 溶液：NaHCO3（Na2CO3） 通入过量CO2 溶液：Na2CO3（NaHCO3） b.除杂 ②OH- c. 如何鉴别Na2CO3和NaHCO3？ 1.固体加热，无明显变化的是Na2CO3，产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3 2.溶液中逐滴滴加稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3，开始不产生气泡的是Na2CO3 3.溶液中滴加CaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2CO3，无明显现象的是NaHCO3 4.溶液中加入过量稀盐酸，反应剧烈，产生气泡快的是NaHCO3 (1)碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多(　　) (2) 在强酸性、强碱性溶液中均不能大量共存(　　) (3)Na2CO3固体中的NaHCO3可加热除去(　　) (4)Na2CO3、NaHCO3都能与NaOH溶液反应(　　) (5)可以用澄清石灰水鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液(　　) 1、正误判断 √ √ √ × × 练一练 例：下列鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法正确的是（ ） A、分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打 B、溶解时吸热的是Na2CO3 ，放热的是NaHCO3 C、 Na2CO3 和NaHCO3 溶液分别与足量的盐酸反应，后者产生CO2的速度快 D、先将两种样品配成溶液，然后分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打。 C 科学史话 我国化学工程专家侯德榜于1943年创立侯氏制碱法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳，产品为纯碱和氯化铵。此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在全球享有盛誉,得到普遍采用。变换气制碱的联碱工艺,是我国独创,具有显著的节能效果。 中国的脊梁——侯德榜 纯碱的生产历史 在中国化学工业史上，有一位杰出的科学家，他为祖国的化工事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，他就像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦，这位先驱者就是侯德榜。 1789年法国路布兰制碱法—首次实现了碳酸钠的工业生产 1943年中国侯德榜——联合制碱法（侯氏制碱法） 1861年比利时索尔维——氨碱法 【材料阅读】 1.路布兰制碱法 1791年法国医生路布兰以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。 制取原理与步骤 (1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠： (2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠： (3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠： Na2S＋CaCO3=Na2CO3＋CaS。 纯碱的生产历史 2NaCl＋H2SO4 Na2SO4＋2HCl↑ Na2SO4＋4C Na2S＋4CO↑。 2.索尔维法(氨碱法，1861年) 1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。 原料：NaCl、NH3、CaCO3。 流程： 碳酸化是指向饱和氨盐水中通入CO2 饱和氨盐水 NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3、 NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl； 总：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3↓ 反应原理： 制取碳酸氢钠： NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓ 制取碳酸钠： 2NaHCO3===Na2CO3+H2O+CO2↑ ∆ ∆ 析出后的母液中已无NaCl、NaHCO3，只有NH4Cl? 向饱和食盐水中加入足量的氨气，再通入过量的二氧化碳，形成碳酸氢钠过饱和溶液，即可生成碳酸氢钠晶体，过滤，得到碳酸氢钠再制备的纯碱，则母液1中含有碳酸氢钠、氯化铵和氯化钠； 索尔维制碱法的缺点是食盐的利用率只有72%～74%，生成的CaCl2难处理 用Ca(OH)2处理后的废液中含有NaCl和CaCl2，故食盐利用率较低，CaCl2的处理要求不能引入新的杂质，除纯碱外，基本很难找到合适的物质，由于纯碱是产物，故不能使用，故CaCl2很难处理 成分? 纯碱的生产历史 2.索尔维制碱法 2.索尔维制碱法 1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。 制取原理与步骤 (1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠： NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品： (3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热： 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。 2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的氨气循环使用。 3.侯氏制碱法 1.根据所阅读资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势是什么？ 氨碱法(索尔维制碱法)相比于路布兰制碱法的优点是：原料(食盐和石灰石)便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。 侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。 思考 NH4Cl（副产物）能做什么？ 做氮肥，所以侯氏制碱法又称联合制碱法（氮肥工业和制碱工业）. 2.侯氏制碱法的原理反应能发生的原因是什么？ 碳酸氢钠溶解度小，在此条件下可以生成沉淀，从而使反应发生。 3.侯氏制碱法中先通氨气至饱和再通二氧化碳的优点是什么？ NH₃在NaCl中的溶解度很大，先通入NH₃使食盐水显碱性，能够吸收大量CO₂气体，产生高浓度的HCO₃－，才能析出NaHCO₃晶体。 4.从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。 减少了对环境的污染，有助于环境保护和生态文明建设，利用率高，产率高，降低了成本，减少了资源的浪费和能源的消耗。 例题：下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述错误的是（ ） A．A气体是CO2，B气体是NH3 B．侯氏制碱法的工艺流程应用了物质溶解度的差异 C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒，第Ⅳ步操作是灼烧 D．侯氏制碱法的最终产品是Na2CO3和NH4Cl A Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.30.100 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn HCO $