第08讲 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验-【暑假自学课】2022年高一化学暑假精品课（人教版）

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第08讲 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验
【学习目标】
1．通过实验探究，结合盐的通性认识碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质。
2．了解碳酸钠与碳酸氢钠在生产、生活中的应用及与性质的关系。
3．学会用焰色试验鉴别K＋、Na＋等离子。

【基础知识】

碳酸钠属于盐类为何叫纯碱？工业上是如何生产纯碱的？苏打和小苏打的性质有何不同？

碳酸钠、碳酸氢钠的溶解性
在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠(各约1 g)，完成下列实验，并将实验现象和相应结论填入下表：
操作
Na2CO3
NaHCO3
(1)观察外观并进行描述
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
粉末结块变成晶体；放热，温度计的示数明显升高
晶体部分溶解；吸热，温度计的示数降低
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水，用力振荡，有何现象
完全溶解
部分溶解
(4)分别向(3)所得的溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象
溶液变红色
溶液变微红色
初步结论
加水先变成含结晶水的晶体
(Na2CO3·xH2O)，溶液碱性比NaHCO3强
加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3弱
一、物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
颜色状态
白色粉末
细小白色晶体
溶解性
易溶于水
可溶于水，比Na2CO3小


小苏打、苏打的应用与其化学性质有何关系？从盐的通性认识其化学性质。

实验探究一：碳酸钠、碳酸氢钠与盐、碱的反应
物质
盐
碱
操作




现象
产生白色沉淀
产生白色沉淀，有气体生成
产生白色沉淀
产生白色沉淀
实验探究二：碳酸钠、碳酸氢钠的热稳定性
实验操作
实验现象
化学方程式及结论

棉花球沾有白色无水硫酸铜粉末
小试管中棉花球变蓝色，B烧杯中澄清石灰水变浑浊，A中有少量气泡冒出，A烧杯中澄清石灰水不变浑浊。
Na2CO3受热不分解
NaHCO3受热易分解，生成物中含有CO2和H2O。
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
由此可知，Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强
实验探究三：碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较
实验装置
实验操作
实验现象
离子方程式及结论

在两支试管中分别加入3 mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。
两个气球均膨胀；NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合气球膨胀得快且大。
NaHCO3与盐酸反应比等质量的Na2CO3与盐酸反应产生气体多且剧烈。
Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应的离子方程式为CO＋2H＋＝CO2↑＋H2O、HCO＋H＋＝CO2↑＋H2O。
二、化学性质
物质
Na2CO3
NaHCO3
与盐反应
Na2CO3＋CaCl2＝CaCO3↓＋2NaCl
2NaHCO3＋CaCl2＝
CaCO3↓＋CO2↑＋2NaCl＋H2O
与碱反应
NaOH
不反应
NaHCO3＋NaOH＝Na2CO3＋H2O
Ca(OH)2
Na2CO3＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋2NaOH
Ca(OH)2少量：
2NaHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O
Ca(OH)2过量：
NaHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋NaOH＋H2O
与酸反应
盐酸过量：Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋CO2↑＋H2O
盐酸少量：Na2CO3＋HCl＝NaHCO3＋NaCl
NaHCO3＋HCl＝NaCl＋ CO2↑＋H2O
与CO2反应
Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3
不反应
热稳定性
稳定
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
相互转化

用途
制玻璃、造纸、洗涤剂
发酵粉、灭火剂、治胃酸过多
1．在饱和碳酸钠溶液中通入足量CO2，会有沉淀生成：Na2CO3(饱和)＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓。
2．碳酸钠与盐酸反应，滴加顺序不同，反应现象不同：
①向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)：立即产生大量的气泡，反应为Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋CO2↑＋H2O。
②向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)：刚开始无气泡产生，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生。反应为Na2CO3＋HCl＝NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl＝NaCl＋CO2↑＋H2O。
3．HCO3－在强酸与强碱溶液中，均不能存在！Ca2＋与HCO3－只有存在极稀的溶液中。
4．在书写NaHCO3与Ca(OH)2反应时，将量少物质的化学计量数定为1，再配平其他物质的化学计量数。

1．碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别
方法
依据
现象及结论
加热法
是否有_______产生
___________________________________
酸混法
分别加入同浓度盐酸中时，_______不同
__________________________________
滴酸法
分别逐滴加入盐酸，是否立即产生_______
__________________________________
2．碳酸钠、碳酸氢钠的除杂
物质
除杂方法或所用试剂
反应原理
Na2CO3固体(NaHCO3)
_____________
___________________________________
NaHCO3溶液(Na2CO3)
_____________
___________________________________
Na2CO3溶液(NaHCO3)
_____________
___________________________________

Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，不能用Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液鉴别。

工业以水、食盐、氨气和二氧化碳为原料，先制备碳酸氢钠，再加热碳酸氢钠得到碳酸钠固体。
你知道其中制备原理吗？(已知：溶解度——NH3为700，CO2为1)
三、侯氏制碱法
原料
NH3、CO2、饱和食盐水
原理
往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，利用NaHCO3的溶解性小于NH4HCO3的溶解性原理，使NaHCO3从溶液中析出。
NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3、NH4HCO3＋NaCl(饱和)＝NaHCO3↓＋NH4Cl
总反应为：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(饱和)＝NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
生产流程

不能先通入CO2、再通入NH3至饱和。


节日的焰火五颜六色，为何会呈现绚丽的多彩？
实验室我们如何鉴别NaCl、KCl两种无色溶液？



钠焰色试验
钾焰色试验
操作
蘸取碳酸钠溶液做焰色试验

蘸取碳酸钾溶液做焰色试验
现象
火焰呈黄色
透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色
四、焰色试验
定义
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。
用品
铂丝或铁丝、稀盐酸、酒精灯
操作步骤


金属的焰色
Na：黄色，K：紫色(观察时透过蓝色钴玻璃)
应用
①检验金属元素的存在，如：鉴别NaCl和KCl溶液。
②利用焰色反应制节日烟花。
（1）焰色试验产生的火焰颜色与元素的存在状态无关，如灼烧钠的化合物和单质时，火焰颜色均为黄色。
（2）焰色试验属于物理变化，不属于化学变化。
焰色试验与气体物质燃烧时产生的各色火焰有本质的区别。焰色试验是金属的原子或离子的外围电子被激发跃迁而产生各种焰色光的过程，为物理变化。
（3）观察钾元素的焰色反应时，要透过蓝色的钴玻璃，目的是滤去黄色的光，避免少量的钠元素对鉴别钾元素的干扰。
（4）发生焰色试验的物质不一定是盐，也可能是碱。

钾盐的焰色试验需要通过蓝色钴玻璃的原因
（1）K＋、Na＋实现完全分离较难，分离成本高，且使用时在大多数情况下没必要完全分离。因此钾盐中有少量钠盐。
（2）酒精灯的火焰颜色由于受仪器材质影响，会呈现黄色火焰。
（3）自然界的白色光是由各种频率(颜色)的光混合而成的。人眼对于波长为550 nm的光最敏感，对应是黄绿光波的频率。因此少量钠盐的黄色火焰就能对钾元素的焰色观察造成干扰。蓝色钴玻璃能透射蓝紫光，而吸收橙黄光。
因此，进行K元素的焰色试验时，为了滤去黄色的光，避免碳酸钾中所含的微量钠盐造成干扰，需要透过蓝色钴玻璃片观察，火焰呈紫色。

【考点剖析】
考点一：碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性
例1．（2021年湖南省怀化市第五中学期中）某校化学兴趣小组，通过下列装置探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性，设计如图的探究方案，请你参与并完成该探究方案。
提出假设：Na2CO3或NaHCO3加热分解时可能有CO2生成。
（1）设计实验：①利用如图装置分别对一定量的Na2CO3和NaHCO3进行加热；②为了检验CO2的生成，试管B中应加入的物质是________________(填“澄清的石灰水”或“NaOH溶液”)。
（2）现象与结论：同学们发现只有在加热NaHCO3时，试管B中才有气泡产生且有_________沉淀生成(填沉淀的颜色)。
（3）说明Na2CO3和NaHCO3的热稳定性是：Na2CO3_____NaHCO3(填“＞”或“＜”)。

考点二：碳酸钠与碳酸氢钠的性质对比
例2．（2022年江西省九校期中联考）下列有关Na2CO3和NaHCO3比较中，不正确的是
A．相同条件下在水中的溶解度：Na2CO3＞NaHCO3
B．相同条件下与等浓度的盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3＞NaHCO3
C．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
D．等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应生成CO2的质量：Na2CO3＞NaHCO3
考点三：碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
例3．（2021年浙江省镇海中学高一期末）下列鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的方法中，不正确的是
A．分别向等量的白色固体样品中滴入几滴水，触摸试管看是否有温度变化
B．分别在等浓度溶液中滴加澄清石灰水观察是否有沉淀产生
C．分别向等量的白色粉末中加入等体积、等浓度的稀盐酸，比较生成气体的快慢
D．分别取少量的固体试样加热后称量质量变化
考点四：碳酸钠与碳酸氢钠的含量测定
例4．（2022年安徽省池州市贵池区期中）下列实验方案中，不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是
A．取a g混合物充分加热，剩余固体质量为b g
B．取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应，得到b g溶液
C．取a g混合物与足量稀盐酸反应，加热、蒸干、灼烧，得到b g固体
D．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，质量增加b g
考点五：侯氏制碱法
例5．（2022年江苏省徐州市第七中学期中）“侯氏制碱法”是将CO2通入含NH3的饱和NaCl溶液中，结晶，过滤，加热分解NaHCO3制得Na2CO3。实验室模拟制取Na2CO3，使用的装置能达到实验目的的是

A．用图1所示装置制取CO2气体
B．用图2所示装置除去CO2气体中的HCl杂质
C．用图3所示装置从溶液中分离出NaHCO3固体
D．用图4所示装置加热分解制取Na2CO3
考点六：焰色试验
例6．下列说法正确的是
A．（2022年河北省唐山市遵化市期中）用焰色反应鉴别NaCl和Na2SO4
B．（2022年天津市五校联考期中）区别K2CO3溶液和NaCl溶液只能用焰色反应
C．（2022年河南省新乡市期中）用铂丝蘸取某溶液置于酒精灯外焰上灼烧，火焰呈黄色，则该溶液中含Na元素
D．（2022年湖北省期中）做焰色实验时用洁净的铜丝蘸取待测液，放到无色火焰上灼烧，观察火焰颜色

【真题演练】
1．（2022年四川省宜宾市期末）用洁净的铂丝蘸取某无色溶液进行焰色反应，观察到火焰呈黄色。该溶液可能是
A．KCl溶液 B．CaCl2溶液 C．NaCl溶液 D．CuCl2溶液
2．（2022年湖北省期中）为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法错误的是
A．CO2气体(HCl)，饱和NaHCO3溶液
B．Na2CO3固体(NaHCO3)，加热至不再产生气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物放在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(NO3)2溶液，过滤
3．（2022年吉林省洮南市第一中学期中）侯德榜是我国近代化学工业的人之一、他将氨碱法和合成氨工艺联合起来，发明了“联合制碱法”。氨碱法中涉及的反应有：
反应Ⅰ：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl
反应Ⅱ：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
下列制取少量Na2CO3的实验原理和装置不能达到实验目的的是

A．图甲：制取CO2 B．图乙：除去CO2中的HCl
C．图丙：制取Na2CO3 D．图丁：制取NaHCO3
4．（2022年江苏省盐城市响水中学期中）下列关于钠及其化合物的说法不正确的是
A．钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠在空气中长期放置，最终都变成碳酸钠
B．氧化钠、过氧化钠晶体中阳离子与阴离子个数比都为2∶1
C．侯氏制碱法是在饱和食盐水中先通足量二氧化碳，再通入氨气，则析出碳酸氢钠晶体
D．碳酸氢钠做可以治疗胃酸过多药物，但碳酸钠不能
5．（2022年山西省大同市期中）关于Na2CO3和NaHCO3性质的叙述正确的是
A．在水中的溶解度：Na2CO3＜NaHCO3
B．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
C．与酸反应放出气体的速率：Na2CO3＞NaHCO3
D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化为Na2CO3
6．（2022年江苏省无锡市宜兴中学期中改编）有关Na2CO3与NaHCO3性质的比较中不正确的是
A．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
B．常温下在水中的溶解度：Na2CO3＞NaHCO3
C．Na2CO3溶液和NaHCO3溶液均可与澄清石灰水反应产生白色沉淀
D．在碳酸氢钠与碳酸钠的溶液中，分别滴加盐酸均立即产生大量气泡
7．（2022年安徽省池州市贵池区期中）下列实验现象描述正确的是
选项
实验
现象
A
向1克Na2CO3固体中滴入几滴水
碳酸钠结块变成晶体，并伴随吸热现象
B
向碳酸钠溶液中逐滴滴加盐酸
马上产生大量气泡
C
往等体积等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液中分别滴加3滴酚酞试液
NaHCO3溶液红色较深
D
加热放在坩埚中的小块钠
钠先熔化成光亮的小球，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色固体
8．（2022年安徽省池州市贵池区期中）有A、B、C、D四种可溶性盐，其中阴、阳离子分别是Cl－、SO42－、CO32－、NO3－、K＋、Ba2＋、Fe3＋、Ag＋中的某一种。现做以下实验：①将四种盐各取少量，分别溶于盛有6 mL蒸馏水的四支试管中，只有B盐溶液呈黄色。②分别向4支试管中加入1 mL稀盐酸，发现A盐溶液中产生白色沉淀、C盐溶液中有较多气泡产生，而D盐溶液无明显现象。
（1）根据上述事实，写出化学式：A___________B___________C___________D___________。
（2）写出下列反应的离子方程式：
①A＋D→：_______________________。
②C＋HCl→气体：___________________________。
（3）检验钾盐与钡盐可以通过做___________来区别，透过蓝色钴玻璃看，呈现______色火焰的是钾盐

【过关检测】
1．（2022年山西省大同市期中）春节期间，家家户户用燃放烟花爆竹的方式庆贺新春。这与高中化学中“焰色试验”知识相关，下列关于焰色试验说法中错误的是
A．焰色试验是化学变化
B．钠的焰色试验为黄色
C．钾的焰色试验应透过蓝色钴玻璃观察
D．不能利用焰色试验区分NaOH与NaCl固体
2．（2022年河南省新乡市期中改编）下列物质间的转化不能一步实现的是
A．NaCl―→NaHCO3 B．Na2CO3―→NaOH
C．Na―→Na2O2 D．CaCO3―→Ca(OH)2
3．（2022年湖北省期中）某些离子的检验及结论一定正确的是
A．某无色溶液的焰色试验观察到焰色为黄色，则该溶液一定含Na＋，可能含K＋
B．加入稀盐酸产生无色无味气体，将气体通入澄清石灰水中变浑浊，则一定有CO32－
C．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加入盐酸沉淀不消失，一定有SO42－
D．某溶液加入稀盐酸酸化的AgNO3产生白色沉淀，则原溶液中一定含有Cl－
4．（2022年安徽省芜湖市期末）用下列装置或操作进行相应实验，能达到实验目的的是

A．图1：探究Na和水反应是否放热 B．图2：检验化合物中是否含钾元素
C．图3：比较Na2CO3、NaHCO3的稳定性 D．图4：制备氢氧化铁胶体
5．（2022年北京市丰台区期中改编）下列叙述中不正确的是
A．过氧化钠可作为呼吸面具的供氧剂
B．氧化钠和过氧化钠都能与二氧化碳反应，产物完全相同
C．碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠，可用加热的方法除去
D．质量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与足量稀盐酸反应，NaHCO3产生的气体多
6．（2022年江苏省扬州市期末）我国化学家侯德榜提出的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出重要贡献。其方法是将二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液(又称为氨盐水)中，发生：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl，析出碳酸氢钠晶体，过滤并加热使其转化为纯碱，处理后续溶液可得到副产品氯化铵。某化学兴趣小组在实验室中模拟侯氏制碱法进行化学实验，其中能达到实验目的的是




A．制备CO2
B．析出NaHCO3
C．分离出NaHCO3
D．制取Na2CO3
7．（2022年江西省九校期中联考）用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察时看到火焰呈黄色，下列判断正确的是
A．只含Na＋ B．可能含有Na＋，可能还含有K＋
C．既含有Na＋，又含有K＋ D．一定含Na＋，可能含有K＋
8．（2022年北京市房山区期末）以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。

下列分析不正确的是
A．反应①、②均属于氧化还原反应
B．反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
C．反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3
D．反应⑤、⑥可用于潜水艇中氧气的供给
9．（2022年湖北省孝感市期中）某无色透明溶液中可能含有下列离子中的一种或几种：Na＋、Mg2＋、Cu2＋、OH－、Cl－、CO32－、NO3－。现进行如下实验：
①用红色石蕊试纸检验，试纸变为蓝色。
②另取少量溶液逐滴滴加盐酸至过量，无气体放出，再加入BaCl2溶液后，没有沉淀生成。
③另取少量溶液用硝酸酸化后，加入AgNO3溶液有白色沉淀生成。
（1）根据上述实验推断：原溶液中肯定有_______________，肯定没有_______________，不能肯定存在___________。
（2）写出操作③中发生反应的离子方程式：___________________________。
10．（2022年广东省汕头市澄海中学期中）纯碱是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥料、合成洗涤剂等工业中有着广泛的应用。工业上“侯氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2及水等为原料制备纯碱，其主要反应原理为：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl。生产纯碱的工艺流程示意图如下：

请回答下列问题：
（1）①～③所涉及的操作方法中，包含过滤的是___________(填序号)。
（2）该工艺流程中可回收再利用的物质是___________。
（3）析出的NaHCO3固体中可能含有少量氯离子杂质，检验该固体中含有氯离子杂质的操作方法是_________________________________________________________。
（4）若制得的纯碱中只含有杂质NaCl。测定该纯碱的纯度，下列方案中可行的是___________(填字母)。
A．向m g纯碱样品中加入足量CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g
B．向m g纯碱样品中加入足量稀盐酸，用碱石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收产生的气体，碱石灰增重b g
C．向m g纯碱样品中加入足量AgNO3溶液，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g
（5）纯碱、小苏打广泛应用在食品加工。苏打饼干原料中含有小苏打，在烘焙受热过程，小苏打发生分解反应，该反应的化学方程式是_____________________________；苏打饼干可以适当缓解人体胃酸(主要成分盐酸)过多症状，该反应的离子方程式是_______________________________。