2025版高一化學(xué)必修第一冊 第二章 第一節(jié) 第3課時(shí) 碳酸鈉和碳酸氫鈉 焰色試驗(yàn)

第3課時(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉焰色試驗(yàn)課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.通過對碳酸鈉與碳酸氫鈉的學(xué)習(xí),能根據(jù)觀察和實(shí)驗(yàn)獲得的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)概括化學(xué)變化發(fā)生的條件、特征與規(guī)律。(變化觀念與平衡思想)2.通過對鈉鹽性質(zhì)及焰色試驗(yàn)的探究,能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)驗(yàn)操作,對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí))厘清重點(diǎn)從微粒組成和類別的角度認(rèn)識(shí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)突破難點(diǎn)利用變化觀念理解Na2CO3、NaHCO3相互轉(zhuǎn)化的途徑學(xué)習(xí)任務(wù)一:碳酸鈉和碳酸氫鈉焰色試驗(yàn)【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】[引入]發(fā)酵粉的主要成分是碳酸氫鈉,食用面堿的主要成分是碳酸鈉,二者都屬于鈉鹽,它們的性質(zhì)有哪些差異呢?我們在炒菜的時(shí)候,偶有食鹽濺在煤氣火焰上,火焰呈黃色,你知道原因嗎?一、碳酸鈉和碳酸氫鈉1.物理性質(zhì)名稱碳酸鈉碳酸氫鈉化學(xué)式Na2CO3NaHCO3俗稱純堿、蘇打小蘇打溶解性水中易溶水中可溶,比Na2CO3溶解度小溶解時(shí)熱量變化放熱吸熱等濃度溶液堿性較強(qiáng)較弱[注意]向飽和Na2CO3溶液中持續(xù)通入CO2,會(huì)有晶體析出,這是因?yàn)榘l(fā)生了反應(yīng):Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,反應(yīng)消耗了溶劑H2O,且生成的NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度。2.化學(xué)性質(zhì)(1)熱穩(wěn)定性(實(shí)驗(yàn)裝置如圖)①現(xiàn)象:加熱Na2CO3,澄清石灰水無明顯現(xiàn)象;加熱NaHCO3,澄清石灰水變渾濁。②結(jié)論:Na2CO3性質(zhì)穩(wěn)定,NaHCO3不穩(wěn)定,受熱易分解,化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。(2)與酸(足量鹽酸)反應(yīng)(寫出相應(yīng)的離子方程式)①Na2CO3:CO32-+2H+===CO2↑+H②NaHCO3:HCO3-+H+===CO2↑+H2(3)與堿(氫氧化鈉溶液)反應(yīng)①Na2CO3與NaOH不反應(yīng)。②NaHCO3(寫離子方程式):HCO3-+OH-===CO323.應(yīng)用二、焰色試驗(yàn)1.概念很多金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)都會(huì)使火焰呈現(xiàn)出特征顏色。根據(jù)火焰呈現(xiàn)的特征顏色,可以判斷試樣所含的金屬元素,化學(xué)上把這樣的定性分析操作稱為焰色試驗(yàn)。2.操作[思考]為什么用鹽酸洗滌鉑絲而不用硫酸洗滌鉑絲?為什么用鉑絲或鐵絲等蘸取試劑做焰色試驗(yàn),而不采用銅絲?提示:鹽酸鹽沸點(diǎn)比硫酸鹽低,加熱時(shí)易揮發(fā)無殘留。鉑絲或鐵絲做焰色試驗(yàn)時(shí)沒有顏色,而銅在灼燒時(shí)有綠色的焰色。3.幾種金屬的焰色[思考]利用焰色試驗(yàn)檢驗(yàn)鉀元素時(shí),為什么要透過藍(lán)色鈷玻璃進(jìn)行觀察?提示:因?yàn)楹锈浽氐奈镔|(zhì)中往往會(huì)混有少量的鈉元素,灼燒時(shí),鈉元素的黃色光會(huì)掩蓋鉀元素的紫色光,透過藍(lán)色鈷玻璃可以濾去黃色光,便于觀察到鉀元素的紫色光。4.應(yīng)用(1)檢驗(yàn)金屬元素的存在,如鑒別NaCl和KCl溶液。(2)利用焰色試驗(yàn)制節(jié)日煙花。[微提醒]焰色試驗(yàn)表現(xiàn)的既不是單質(zhì)的性質(zhì),也不是化合物的性質(zhì),而是元素的性質(zhì)。焰色試驗(yàn)屬于物理變化。【判對錯(cuò)·通教材】判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)Na2CO3、NaHCO3的水溶液均顯堿性,故二者既屬于鹽又屬于堿。 (×)提示:Na2CO3、NaHCO3是鹽,不屬于堿。(2)碳酸鈉可用于治療胃酸過多。 (×)提示:碳酸鈉腐蝕性較強(qiáng),不可用于治療胃酸過多。(3)HCO3-在強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性溶液中均不能大量共存。 (提示:HCO3-+H+===H2O+CO2↑,HCO3-+OH-===CO(4)Na2CO3固體中的NaHCO3可用加熱法除去。 (√)提示:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。(5)若某無色溶液的焰色試驗(yàn)觀察到焰色為黃色,說明該溶液只含Na+,無K+。 (×)提示:灼燒時(shí),鈉元素的黃色光會(huì)掩蓋鉀元素的紫色光,不能說明無K+。【核心要點(diǎn)·歸納】Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)比較Na2CO3和NaHCO3分別是碳酸的正鹽和酸式鹽,兩者在性質(zhì)上有一定的差異。(1)熱穩(wěn)定性:Na2CO3受熱不易分解,而NaHCO3受熱易分解。但是碳酸鈉晶體(Na2CO3·xH2O)在干燥的空氣里易失水而風(fēng)化。可用加熱法鑒別Na2CO3固體和NaHCO3固體。(2)與酸的反應(yīng):當(dāng)酸的濃度夠大且酸足量時(shí),二者均會(huì)反應(yīng)生成CO2氣體,NaHCO3產(chǎn)生CO2氣體更快,可以用鹽酸鑒別Na2CO3和NaHCO3。(3)與堿溶液的反應(yīng):NaHCO3能與NaOH溶液反應(yīng):HCO3-+OH-===H2O+CO32-,Na2CO3不能。但二者都能與Ca(OH)2溶液反應(yīng):HCO3-+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O,CO32【微點(diǎn)撥·拓教材】侯氏制堿法的原理【學(xué)力診斷·測評】1.下列有關(guān)Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較不正確的是()A.相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)兩溶液的堿性:Na2CO3>NaHCO3B.相同條件下在水中的溶解度:Na2CO3>NaHCO3C.與相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸反應(yīng)放出氣泡的速率:NaHCO3<Na2CO3D.熱穩(wěn)定性:NaHCO3<Na2CO3【解析】選C。根據(jù)相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na2CO3和NaHCO3溶液中,滴加酚酞溶液后的顏色變化,可得出結(jié)論:相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na2CO3和NaHCO3溶液,Na2CO3溶液的堿性較強(qiáng),A項(xiàng)正確;Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度,B項(xiàng)正確;Na2CO3與稀H2SO4反應(yīng)需要2步結(jié)合H+才能放出CO2,而NaHCO3與稀H2SO4反應(yīng)只需要1步結(jié)合H+就能放出CO2,所以Na2CO3和NaHCO3與相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀H2SO4反應(yīng),放出氣泡的速率:NaHCO3>Na2CO3,C項(xiàng)錯(cuò)誤;NaHCO3受熱容易分解,Na2CO3受熱不易分解,所以穩(wěn)定性:Na2CO3>NaHCO3,D項(xiàng)正確。2.(2023·昆明高一檢測)焰色試驗(yàn)過程中鉑絲的清洗和灼燒與鉀的焰色的觀察兩項(xiàng)操作如圖所示:下列敘述不正確的是()A.每次實(shí)驗(yàn)中都要先將鉑絲灼燒至與原來火焰顏色相同,再蘸取被檢驗(yàn)的物質(zhì)B.鉀的焰色要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察C.實(shí)驗(yàn)時(shí)最好選擇本身顏色較深的火焰D.沒有鉑絲可用光潔無銹的鐵絲代替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)【解析】選C。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇本身顏色較淺的火焰,這樣更易觀察被檢驗(yàn)物質(zhì)元素的焰色。3.下圖是侯氏制堿法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的生產(chǎn)流程示意圖,則下列敘述正確的是()A.A氣體是CO2,B氣體是NH3B.第Ⅲ步得到的晶體是Na2CO3·10H2OC.侯氏制堿法的工藝過程中應(yīng)用了物質(zhì)溶解度的差異D.第Ⅳ步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶【解析】選C。侯氏制堿法中應(yīng)先在飽和食鹽水中通入NH3再通入CO2。因?yàn)镃O2在飽和食鹽水中的溶解度很小,先通入NH3使食鹽水顯堿性,能夠吸收大量CO2氣體,產(chǎn)生高濃度的HCO3-,才能析出NaHCO【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2023·北京高一檢測)以不同類別物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化為線索,認(rèn)識(shí)鈉及其化合物。下列分析不正確的是()A.反應(yīng)③表明CO2具有酸性氧化物的性質(zhì)B.反應(yīng)④說明NaHCO3的穩(wěn)定性強(qiáng)于Na2CO3C.反應(yīng)⑤⑥說明Na2O2可用于潛水艇中氧氣的供給D.上述轉(zhuǎn)化中發(fā)生的反應(yīng)有分解反應(yīng)、化合反應(yīng)、置換反應(yīng)等【解析】選B。反應(yīng)③的化學(xué)方程式為2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,NaOH為堿,Na2CO3為鹽,因此CO2具有酸性氧化物的性質(zhì),故A正確;反應(yīng)④是2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,說明Na2CO3比NaHCO3穩(wěn)定,故B錯(cuò)誤;反應(yīng)⑤⑥分別是2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,因此反應(yīng)⑤⑥說明Na2O2可用于潛水艇中氧氣的供給,故C正確;反應(yīng)④為分解反應(yīng),反應(yīng)①為化合反應(yīng),反應(yīng)②為置換反應(yīng),故D正確。學(xué)習(xí)任務(wù)二:Na2CO3和NaHCO3的鑒別及相互轉(zhuǎn)化【必備知識(shí)·探究】[實(shí)驗(yàn)探究][實(shí)驗(yàn)Ⅰ]分別向溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加稀鹽酸[思考]分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是什么?寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。提示:Na2CO3溶液中存在Na+和CO32-,滴加稀鹽酸,CO32-與H+結(jié)合生成HCO3-,HCO3-再與H+結(jié)合生成H2CO3而分解放出CO2,故開始無氣泡,過一段時(shí)間產(chǎn)生氣泡:CO32-+H+===HCO3-、HCO3-+H+===CO2↑+H2O。NaHCO3溶液中存在Na+和HCO3-,滴加稀鹽酸,HCO3-與H+[實(shí)驗(yàn)Ⅱ]分別向溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加澄清石灰水。[思考]分析產(chǎn)生上述相同現(xiàn)象的原因是什么?寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。提示:向Na2CO3溶液中滴加澄清石灰水,CO32-與Ca2+結(jié)合生成CaCO3沉淀:CO32-+Ca2+===CaCO3↓。向NaHCO3溶液中滴加澄清石灰水,HCO3-與OH-結(jié)合生成CO32-和H22HCO3-+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+2H2O+C[實(shí)驗(yàn)Ⅲ]分別向溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴加BaCl2稀溶液。[思考]分析產(chǎn)生上述不同現(xiàn)象的原因是什么?寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。提示:向Na2CO3溶液中滴加BaCl2稀溶液,CO32-與Ba2+結(jié)合生成BaCO3沉淀:CO32-+Ba2+===BaCO3↓。向NaHCO3溶液中滴加BaCl2稀溶液,Na+、HCO3-、Ba【核心要點(diǎn)·歸納】1.Na2CO3、NaHCO3的鑒別(1)利用熱穩(wěn)定性不同①鑒別方法②常用裝置(2)利用和酸反應(yīng)生成氣體的速率不同(相同條件下)(3)利用與BaCl2或CaCl2溶液反應(yīng)(4)利用溶液的堿性強(qiáng)弱2.Na2CO3與NaHCO3的提純混合物(括號內(nèi)的為雜質(zhì))除雜方法及試劑Na2CO3固體(NaHCO3)加熱NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2氣體Na2CO3溶液(NaHCO3)加入適量NaOH溶液3.Na2CO3與NaHCO3的相互轉(zhuǎn)化【學(xué)力診斷·測評】1.為除去括號內(nèi)的雜質(zhì),所選用的試劑或方法不正確的是()A.Na2CO3溶液(NaHCO3),選用適量的NaOH溶液B.NaHCO3溶液(Na2CO3),應(yīng)通入過量的CO2氣體C.Na2CO3固體(NaHCO3),將混合物在空氣中加熱D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入適量Ba(OH)2溶液,過濾【解析】選D。Na2CO3和Na2SO4均能與Ba(OH)2反應(yīng),產(chǎn)生白色沉淀,不能達(dá)到除雜的目的。2.有兩試管分別裝有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作或判斷正確的是()選項(xiàng)操作判斷A分別加入澄清石灰水產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3B分別加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸反應(yīng)較劇烈者為Na2CO3C分別加入CaCl2溶液產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3D逐滴加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸立即產(chǎn)生氣泡者為Na2CO3【解析】選C。A項(xiàng),發(fā)生的反應(yīng)分別為Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,兩者現(xiàn)象相同(產(chǎn)生白色沉淀),錯(cuò)誤;B項(xiàng),滴加相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸,NaHCO3溶液反應(yīng)更劇烈,錯(cuò)誤;C項(xiàng),Na2CO3與CaCl2發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl,產(chǎn)生白色沉淀,NaHCO3與CaCl2不反應(yīng),正確;D項(xiàng),逐滴加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸時(shí),NaHCO3立即產(chǎn)生氣泡,Na2CO3開始無氣泡產(chǎn)生,過一會(huì)兒才產(chǎn)生氣泡,錯(cuò)誤。[知識(shí)小結(jié)]Na2CO3溶液與鹽酸互滴時(shí)反應(yīng)現(xiàn)象的不同點(diǎn)(1)向鹽酸中逐滴加入Na2CO3溶液(開始時(shí)酸過量):2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O。現(xiàn)象:立即產(chǎn)生大量的氣泡。(2)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸(開始時(shí)酸不足):HCl+Na2CO3===NaCl+NaHCO3、HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O?，F(xiàn)象:剛開始無氣泡產(chǎn)生,鹽酸滴到一定量后,有氣泡產(chǎn)生。結(jié)論:不同的滴加順序產(chǎn)生不同的現(xiàn)象,這也是鑒別Na2CO3溶液和鹽酸的一種方法。3.(2023·北京石景山區(qū)高一檢測)某課外小組為了鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種白色固體,設(shè)計(jì)了如下幾種實(shí)驗(yàn)方法。下列說法不正確的是()A.裝置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能與鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生氣體速率快的是NaHCO3B.當(dāng)稀鹽酸足量時(shí),裝置Ⅰ中氣球鼓起體積較小的是NaHCO3C.加熱裝置Ⅱ,澄清石灰水變渾濁一側(cè)的白色固體是NaHCO3D.裝置Ⅲ也可以鑒別Na2CO3和NaHCO3【解析】選B。碳酸鈉和碳酸氫鈉均與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,盛放碳酸氫鈉的氣球鼓得更快,說明產(chǎn)生氣體速率快的是碳酸氫鈉,A正確;等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與足量鹽酸反應(yīng)時(shí),碳酸氫鈉產(chǎn)生的二氧化碳量多,故氣球鼓起體積較大的是碳酸氫鈉,B錯(cuò)誤;碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳,使澄清石灰水變渾濁,而碳酸鈉加熱