人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物第3课时学案

第3课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验

[核心素养发展目标]　1.基于实验探究认识Na2CO3、NaHCO3的相关性质，理解并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化的途径。2.了解焰色试验的现象及原理。3.通过阅读科学史话《侯德榜和侯氏制碱法》，认识化学在纯碱生产中的贡献，增强实验探究与创新意识，提升科学精神与社会责任感。

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(各约1 g)，完成下列实验，并将实验现象和相应的结论填入下表。

特别提醒　①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)。碳酸钠晶体在干燥的空气中逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末。

②钠露置在空气中，最终完全转变为Na2CO3粉末，转化过程为NaNa2ONaOHNaOH溶液Na2CO3·xH2ONa2CO3(风化是化学变化)。

2．碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的实验探究

3.碳酸钠、碳酸氢钠与酸、碱的反应

(1)与过量盐酸的反应(写离子方程式，下同)：

①碳酸钠：     ；

②碳酸氢钠：     。

(2)与NaOH溶液的反应：

①碳酸钠：不反应；

②碳酸氢钠：     。

(3)与某些盐溶液的反应(如CaCl2)：

①碳酸钠：     ；

②碳酸氢钠：不反应。

4．碳酸钠和碳酸氢钠的应用

Na2CO3和NaHCO3的水溶液均显碱性，可作为食用碱或工业用碱。Na2CO3的主要用途为纺织、制皂、造纸、制玻璃等；NaHCO3的主要用途为制药、焙制糕点等。

(1)碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多(　　)

(2)HCO在强酸性、强碱性溶液中均不能大量共存(　　)

(3)Na2CO3、NaHCO3都能与NaOH溶液反应(　　)

(4)Na2CO3俗称纯碱，所以Na2CO3属于碱(　　)

1．(1)向Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸并振荡，开始几乎无气泡产生，一段时间后有大量气泡产生，试用离子方程式及必要的文字解释原因。

(2)向盐酸中逐滴滴入Na2CO3溶液的现象呢？试用离子方程式及必要的文字解释原因。

(3)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　

2．根据初中所学CO2通入澄清石灰水中的现象及反应，联系所学Na2CO3、NaHCO3的性质，回答下列问题。

(1)Na2CO3和NaHCO3相互转化的方法。

(2)能否用加BaCl2溶液的方法鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？试用离子方程式及必要的文字说明。

(3)能否用加入Ba(OH)2的方法鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？试用离子方程式及必要的文字说明。

碳酸钠与碳酸氢钠化学性质比较

二、焰色试验

1．概念

很多     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     ，化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。

2．操作

3．几种金属元素的焰色

特别提醒　①铂丝不能用稀硫酸洗涤。②蓝色钴玻璃可以滤去黄光，便于对钾元素焰色的观察。

4．应用

(1)检验     的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。

(2)制作五彩缤纷的烟花。

(1)可利用焰色试验来鉴别Na2CO3溶液和K2SO4溶液(　　)

(2)若某无色溶液的焰色试验观察到焰色为黄色，说明该溶液只含Na＋无K＋(　　)

(3)焰色试验是金属元素的化学性质(　　)

(4)灼烧时，所有金属或金属阳离子均有焰色(　　)

1．利用焰色试验，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法正确的是(　　)

A．非金属单质燃烧时火焰均为无色

B．Na2SO4与NaOH灼烧时火焰颜色相同

C．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察

D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色

2．下列关于焰色试验实验操作注意事项的说法正确的是(　　)

①钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察

②先把铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同，再蘸取被检验的物质

③每次实验后，要用盐酸把铂丝洗净

④实验时最好选择本身颜色较浅的火焰

⑤没有铂丝，也可用光洁无锈的铁丝代替

A．仅有③不正确   B．仅有④不正确

C．仅有⑤不正确   D．全对

1．关于NaHCO3的性质，下列说法正确的是(　　)

A．热稳定性比Na2CO3强

B．相同温度下溶解度比Na2CO3要大

C．NaHCO3只能和酸反应不能和碱反应

D．和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少

2．下列是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图实验装置并分析实验原理，判断下列说法错误的是(　　)

A．甲为小苏打，乙为纯碱

B．甲为Na2CO3，乙为NaHCO3

C．要证明物质受热能产生水，可在两支试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球

D．整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水不变浑浊

3．焰火“脚印”“笑脸”“五环”，让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是(　　)

A．焰色试验是化学变化

B．用稀盐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．利用焰色试验可区分NaCl与Na2CO3固体

4．碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的物质。请回答下列问题：

(1)碳酸氢钠的化学式是________，俗称________，其水溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。

(2)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%～0.4%的盐酸)过多，反应的离子方程式为_____________。等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时生成CO2的量：前者________(填“＞”“＜”或“＝”)后者。

(3)除去碳酸钠固体中碳酸氢钠的反应的化学方程式为________________________________。

题组一　Na2CO3与NaHCO3的性质

1．下列各组物质中，其学名、俗名及化学式不相符合的是(　　)

A．碳酸钠、纯碱、Na2CO3

B．碳酸氢钠、小苏打、NaHCO3

C．氢氧化钠、火碱、NaOH

D．碳酸钙、生石灰、CaCO3

2．碳酸氢钠可直接作为制药工业的原料，用于治疗胃酸过多。还可用于电影制片、鞣革、选矿、冶炼、金属热处理，以及用于纤维、橡胶工业等，用途广泛。下列说法正确的是(　　)

A．Na2CO3、NaHCO3的溶液都呈碱性，所以二者都属于碱

B．碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效

C．向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2有NaHCO3固体析出

D．在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解

3．某同学将金属钠露置于空气中足够长时间，观察到下列现象：银白色→变灰暗→变白色→出现液滴→白色固体→白色粉末。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了Na2O

B．出现液滴的原因是生成的Na2CO3吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液

C．最后白色粉末为碳酸钠粉末

D．最后白色粉末的质量比金属钠的质量大

4．(2021·西安高一月考)下列有关Na2CO3与NaHCO3的说法错误的是(　　)

A．两者均溶于水，但相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度

B．向两者的溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀生成

C．向同浓度的两溶液中分别滴加几滴酚酞溶液，前者溶液红色比后者深

D．NaHCO3是发酵粉的主要成分，Na2CO3可用于治疗胃酸过多

5．下列有关纯碱和小苏打的叙述正确的是(　　)

A．Na2CO3和NaHCO3都既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应

B．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与相同浓度的盐酸反应，NaHCO3消耗的盐酸体积少

C．向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2溶液无沉淀，而向Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2溶液出现白色沉淀

D．106 g Na2CO3和84 g NaHCO3分别与足量稀硫酸反应，NaHCO3产生的CO2多

6．(2021·牡丹江高一月考)侯德榜联合制碱是非常重要的化工生产过程，原理如下：

①NaCl(饱和)＋NH3＋H2O＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓

②2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

下列说法正确的是(　　)

A．该方法最终制得的是碳酸氢钠

B．该制备方法的原理属于氧化还原反应

C．溶解度：碳酸氢钠<碳酸钠

D．热稳定性：碳酸氢钠>碳酸钠

题组二　焰色试验

7．某物质灼烧时，焰色试验为黄色，下列判断正确的是(　　)

A．该物质一定是钠的化合物

B．该物质一定含钠元素

C．该物质一定是金属钠

D．该物质中不含钾元素

8．焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色试验的观察两项操作如图所示：

下列叙述不正确的是(　　)

A．每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来的火焰颜色相同，再蘸取被检验物质

B．钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察

C．实验时最好选择本身颜色较深的火焰

D．没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验

9．某实验小组利用传感器探究Na2CO3和NaHCO3的性质。已知：①pH越大，溶液碱性越强；②所用的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液质量分数相同。下列分析错误的是(　　)

A.①与②的实验数据基本相同，说明②中的OH－未参与反应

B．加入试剂体积相同时，②溶液比③溶液碱性强

C．a点反应的离子方程式为Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋2H2O＋CO

D．Na2CO3和NaHCO3的稀溶液可利用CaCl2溶液鉴别

10．下列反应的离子方程式正确的是(　　)

A．少量的碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合：2HCO＋2OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO＋2H2O

B．向澄清的石灰水中通入过量CO2Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O

C．碳酸氢钠溶液与少量的盐酸混合：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

D．碳酸钙溶于盐酸：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

11．过量的NaHCO3与Na2O2混合，在密闭容器中充分加热后，最后排出气体，残留的物质应是(　　)

A．Na2O和Na2O2

B．Na2O2和Na2CO3

C．Na2CO3

D．Na2O

12．实验室按如图装置测定纯碱(含少量NaCl)的纯度。下列说法不正确的是(　　)

A．滴入盐酸前，应将装置中含有CO2的空气排尽

B．装置①④的作用是防止空气中的CO2进入装置③

C．必须在装置②③间添加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

D．反应结束时，应再通入空气将装置②中的CO2转移到装置③中

13．小明通过学习知道Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应，Na2CO3溶液还会与石灰水反应。

[产生疑问]　NaHCO3溶液也能与石灰水反应吗？如果能反应，生成物可能是什么？

[进行实验]　小明将NaHCO3溶液与石灰水混合，结果产生白色沉淀，已知Ca(HCO3)2能溶于水，碳酸氢盐在碱溶液中会生成碳酸盐。此白色沉淀是________；为了进一步了解生成的含钠化合物有什么，继续探究。

[做出猜想]　①只有NaOH；②有Na2CO3和NaOH；③____________。

[实验设计]　步骤1：取少量上述实验后的上层清液于试管中，再滴加足量的CaCl2溶液(中性)，观察到产生白色沉淀，由此可知生成的含钠化合物一定含有______________________。

步骤2：将步骤1中反应后的混合物过滤，往滤液中先滴加几滴酚酞溶液，再滴加足量的稀盐酸，观察到溶液颜色变化情况为_______________________________________________，整个实验过程中无气泡产生，由此可知猜想②成立。

[拓展提高]　若步骤1中未出现白色沉淀，则此时NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。

14．某学生设计如图所示装置进行NaHCO3的分解实验，并证实产物中有CO2产生。

(1)试管中发生反应的化学方程式是________________________________________________。

(2)指出该学生设计的装置图的错误之处(至少2处)，并改正(文字说明即可)：_____________________________________________________________________________。

(3)烧杯中发生反应的离子方程式是_______________________________________________。

(4)如果将16.8 g NaHCO3加热一段时间，然后将剩余固体溶于水，并加入足量的CaCl2溶液，最终得到白色沉淀5.0 g，则NaHCO3的分解百分率为____________，加入CaCl2溶液后反应的离子方程式为_______________________________________________________。