1、第3课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验 概念认知自主学习一、碳酸钠和碳酸氢钠1用途：2物理性质：(1)碳酸钠俗名_，为_色粉末，_溶于水，水溶液显_性，遇少量水变成晶体(水合碳酸钠，化学式为Na2CO3xH2O)。(2)碳酸氢钠俗名_，为细小_，水中易溶，但比Na2CO3的溶解度_。加少量水溶解吸热，溶液呈_性。纯碱白易碱小苏打白色晶体小碱3化学性质：(1)装置(如图)(2)现象加热碳酸氢钠时澄清石灰水_，加热碳酸钠时澄清石灰水_。变浑浊不变浑浊【小结】(1)碳酸钠很_，受热_发生分解；碳酸氢钠_，受热_分解，化学方程式：_。(2)可利用_的方法来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。稳定不易不稳定容易2NaH
2、CO3 Na2CO3CO2H2O=加热二、焰色试验(操作步骤)(1)烧：将洗净的铂丝(或光洁无锈的铁丝)在火焰上灼烧至与_相同。(2)蘸：蘸取碳酸钠或碳酸钾溶液。(3)烧：在无色的外焰上灼烧，并观察_。(4)洗：再用_洗净铂丝(或铁丝)。(5)烧：在无色的外焰上烧至_。原来的火焰颜色火焰颜色盐酸无色【小结】(1)某些金属及其化合物灼烧时火焰呈现出特征_，根据呈现的特征颜色，判断试样所含的_元素，化学上把这样的_分析操作称为焰色试验。(2)常见元素的焰色实验：钠_色，钾_色(要透过_观察，避免钠的黄色光干扰)，钡黄绿色，钙砖红色。颜色金属定性黄紫蓝色钴玻璃1判断下列说法是否正确：(1)苏打是面包
3、发酵粉的主要成分之一。()提示：发酵粉的主要成分之一是小苏打碳酸氢钠。(2)Na2CO3、NaHCO3 都能与盐酸、氢氧化钠溶液反应。()提示：NaHCO3 与盐酸、氢氧化钠溶液都能反应，Na2CO3 只能与盐酸反应，不与氢氧化钠溶液反应。(3)Na2CO3 的稳定性比 NaHCO3 的弱。()提示：Na2CO3 受热不分解，NaHCO3 受热易分解。(4)Na2CO3、Na2O、Na 的焰色试验中焰色相同，均为黄色。()提示：焰色试验是元素的性质，只要都含有钠元素，灼烧火焰就为黄色。2教材中描述“碳酸钠晶体在干燥空气里逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末”，该变化是物理变化还是化学变化？提示：化学变
4、化。3碳酸氢钠注射液的功能有：(1)治疗代谢性酸中毒。治疗轻至中度代谢性酸中毒，以口服为宜。(2)碱化尿液。用于尿酸性肾结石的预防，减少磺胺类药物的肾毒性，及急性溶血防止血红蛋白沉积在肾小管。(3)作为制酸药，治疗胃酸过多引起的症状。(4)静脉滴注对某些药物中毒有非特异性的治疗作用，如巴比妥类、水杨酸类药物及甲醇等中毒。但碳酸氢钠注射液禁用于吞食强酸中毒时的洗胃，化学反应原理是什么？提示：因碳酸氢钠与强酸反应产生大量二氧化碳，导致急性胃扩张甚至胃破裂。能力形成合作探究学习任务一 碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较及相互转化 苏打和小苏打是日常生活中的必需品，在生活和生产中有非常重要的应用。以下是 Na
5、HCO3 及碳酸盐的一些用途及现象：(1)碳酸氢钠是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一，我们发现，加入发酵粉的面团加热焙烤后体积比原来大了好多。(2)碳酸氢钠干粉灭火器不能用来灭钠起火。碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较及相互转化(1)你知道“加入发酵粉的面团加热焙烤后体积比原来大”的原因是什么吗？提示：加热时碳酸氢钠发生反应为 2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2，产生大量气体，从而使面包体积增大。(2)为什么“碳酸氢钠干粉灭火器不能用来灭钠起火”？提示：碳酸氢钠干粉灭火器是利用受热分解得到的二氧化碳灭火，而钠的燃烧产物过氧化钠可以和二氧化碳反应。所以碳酸氢钠干粉灭火器不能用来灭钠起火。碳酸钠、
6、碳酸氢钠与常见物质的反应(1)与盐酸反应碳酸钠少量盐酸：Na2CO3 HCl=NaHCO3 NaCl；过量盐酸：Na2CO3 2HCl=2NaClH2OCO2。碳酸氢钠：NaHCO3 HCl=NaClH2OCO2。(2)与 NaOH 反应碳酸钠不与 NaOH 反应；碳酸氢钠：NaHCO3NaOH=Na2CO3 H2O。(3)与 Ca(OH)2 反应碳酸钠：Na2CO3 Ca(OH)2=CaCO3 2NaOH。碳酸氢钠：NaHCO3(少量)Ca(OH)2=NaOH CaCO3 H2O。(4)与 CO2 反应碳酸钠：Na2CO3 CO2 H2O=2NaHCO3。碳酸氢钠不与 CO2 反应。(5)与
7、 BaCl2 反应碳酸钠：Na2CO3 BaCl2=BaCO3 2NaCl。碳酸氢钠不与 BaCl2 反应。【思考讨论】(1)若碳酸钠固体中混有少量碳酸氢钠，如何除去？提示：可采用加热的方法，碳酸氢钠分解生成碳酸钠。(2)Na2CO3 溶液中混有 NaHCO3，应该如何除去？提示：加入适量 NaOH 溶液。发生反应为 NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O。(3)碳酸氢钠溶液中混有少量碳酸钠，能否向溶液中滴加盐酸而除去？最好的方法是什么？提示：不能用滴加盐酸的方法，因为两种物质均能与盐酸反应，无法控制加入盐酸的量；可向溶液中通入 CO2 气体，发生反应 Na2CO3CO2H2O=2NaHCO
8、3，达到除去杂质的目的。【典例】制得的碳酸钠样品中往往含有少量 NaCl，现欲测定样品中 Na2CO3 的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。(1)方案一：用如图所示方法和步骤进行实验：操作涉及的实验名称有_、洗涤；操作涉及的实验名称有干燥、_。该方案测得的样品中 Na2CO3 质量分数的计算式为_。(2)方案二：利用图示装置来测定纯碱样品中 Na2CO3 的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：a按图连接装置，并检查气密性；b准确称得盛有碱石灰的干燥管 D 的质量为 83.4 g；c准确称得 6.0 g 纯碱样品放入容器中；d打开分液漏斗的旋塞，缓缓滴入稀硫酸
9、，至不再产生气泡为止；e打开弹簧夹，往试管 A 中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管 D 的总质量为 85.6 g。若 d、e 两步的实验操作太快，则会导致测定结果_(填“偏大”或“偏小”)。装置 A 中试剂 X 应选用_。E 装置的作用是_。根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品中 Na2CO3 的质量分数为_(结果保留到小数点后一位)。【解题指南】解答本题应该注意以下 2 点：(1)通过吸收气体测量气体的质量时，应该保证试剂能完全吸收装置内产生气体并且不吸收其他外来气体。(2)测量气体的实验应该采用赶气体的方法保证产生的气体被完全吸收。【解析】(1)生成沉淀 A，故操作需要涉及过滤操作。要
10、知道固体的质量需要称重；由反应方程关系式得：Na2CO3BaCO3106 197m y，m106y197 g，样品中 Na2CO3 质量分数的计算式为 mx g 100%106y197x 100%。(2)反应过快会使产生的 CO2 气体不能完全被 D 装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留 CO2 不能被 D 装置中碱石灰完全吸收，则测得的 CO2 质量偏小，测定结果偏小；鼓入空气，可把残留在装置 B、C 中的 CO2 赶出由 D 中碱石灰吸收，因为空气中含有 CO2，因此应把鼓入空气中的 CO2 吸收处理，所以装置 A 应放入 NaOH 溶液；如果 D 装置直接与外界空气相连通，则
11、空气中的H2O 和 CO2 会对测定结果带来影响，所以装置 E 的作用是防止空气中 H2O 和 CO2进入装置 D 中；反应中放出 CO2 气体的质量85.6 g83.4 g2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为 x，Na2CO3CO2106 44x 2.2 g解得 x5.3 g纯碱样品中 Na2CO3 的质量分数5.3 g6.0 g 100%88.3%。答案：(1)过滤 称量 106y197x 100%(2)偏小 NaOH 溶液 防止空气中 CO2 和水蒸气进入装置 D 中 88.3%(1)若上题为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，利用方案一，能否测得碳酸钠的质量分数？(关键能力分析与推测)提示：能。得到
12、的 y g 固体的质量为碳酸钠和碳酸氢钠分别与 Ba(OH)2溶液反应生成的碳酸钡的质量之和，结合样品质量 x g，根据化学方程式列方程组，即可求解。(2)某同学阅读上题方案二的实验步骤后，认为即使所有操作都无误，测定结果也偏高，为什么？如何改正？(关键能力探究与创新)提示：原装置中的 CO2 会被装置 D 吸收，使测得的 CO2 的质量偏大。在连接装置D、E 之前通一段时间的空气，排尽装置中的 CO2。【规律方法】测定纯碱纯度的两种常见方法气体法发生反应 Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2，依据 CO2的体积确定 Na2CO3 的物质的量，进而确定纯碱中 Na2CO3 的纯度。
13、但要注意 CO2 中杂质的干扰。沉淀法发生反应 Na2CO3BaCl2=BaCO32NaCl，依据 BaCO3沉淀的质量，确定 Na2CO3 的物质的量，进而确定纯碱中 Na2CO3的纯度。【备选例题】实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数 w(Na2CO3)，称取此混合物 5.0 g，溶于水中，配成 250 mL 溶液。方案：利用化学反应把 HCO3、CO23完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中 w(Na2CO3)。(1)量取 100 mL 配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中 HCO3、CO23完全转化为沉淀，应选用的试剂是_(填字母)。ACaCl2
14、 溶液 BMgSO4 溶液CNaCl 溶液DBa(OH)2 溶液(2)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为 m g，由此可以计算 w(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得 w(Na2CO3)_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。【解析】(1)CaCl2 溶液只能与 CO23反应生成沉淀，而与 HCO3不能发生反应，A 错误；MgSO4 溶液只能与 CO23生成沉淀，而与 HCO3不能发生反应，B 错误；NaCl 溶液与两种离子都不能生成沉淀，C 错误；Ba(OH)2 溶液可以与两种离子都形成沉淀，D 正确。(2)将所得沉淀未干燥充分就称量，则产生的沉淀质量偏大。由于等质量时
15、 NaHCO3 产生的沉淀质量大，因此测得 w(Na2CO3)偏小。答案：(1)D(2)偏小 下列物质既能与盐酸反应，又能与 NaOH 反应的是()ANa2CO3 BNaHSO4 CNaHCO3 DNa2SO4【解析】选 C。Na2CO3 只能与盐酸反应；NaHSO4 只能和 NaOH 反应，与盐酸不能发生反应；Na2SO4 既不能与盐酸也不能与 NaOH 反应；NaHCO3 符合题意，与NaOH 和盐酸反应的方程式分别为 NaOHNaHCO3=Na2CO3H2O，NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。【补偿训练】比较是学习中最好用的方法之一。下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的比较中，说法错误的是
16、()A热稳定性：碳酸钠大于碳酸氢钠B在其溶液中滴加澄清石灰水：它们都有白色沉淀生成C.做焰色试验：它们的火焰都呈黄色D与相同浓度的盐酸反应产生 CO2 的速率：碳酸钠大于碳酸氢钠【解析】选 D。碳酸氢钠加热发生分解反应 2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O，而碳酸钠加热不分解，故 A 正确；Ca(OH)2Na2CO3=CaCO32NaOH，2NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3Na2CO32H2O(NaHCO3 足量)，所以在其溶液中滴加澄清石灰水：它们都有白色沉淀生成，故 B 正确；钠元素的焰色试验呈黄色，两种物质都是钠盐，所以焰色试验呈黄色，故 C 正确；碳酸钠与盐酸反应先转化为碳酸
17、氢钠，碳酸氢钠再与盐酸反应生成二氧化碳，故相同条件下，与相同浓度的酸反应的速率为碳酸钠碳酸氢钠，故 D 错误。有同学利用如图装置鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性。点燃酒精灯，加热盛有固体药品的部位。请结合实验现象，完成下面的填空。(1)实验现象加热开始后，很快可以看到，盛有碳酸氢钠的长柄 V 形玻璃管内的石灰水_，且固体附近的玻璃管内壁上附有大量的_。(2)实验结论该实验现象充分说明，碳酸氢钠受热易分解，并且分解的产物有_。而盛有碳酸钠的长柄 V 形玻璃管里的石灰水_。【解析】加热开始后，很快可以看到，盛有碳酸氢钠的长柄 V 形玻璃管内的石灰水变浑浊，且固体附近的玻璃管内壁上附有大量的小液滴；该实
18、验现象充分说明，碳酸氢钠受热易分解，并且分解的产物有二氧化碳和水。而盛有碳酸钠的长柄 V形玻璃管里的石灰水不变浑浊。答案：(1)变浑浊 小液滴(2)二氧化碳和水 不变浑浊焰色试验 2020 年 10 月 1 日的国庆节亦为中秋佳节，璀璨的烟花于夜空绽放。探究焰色试验的操作与应用(1)五彩缤纷的烟花产生的原因是什么？提示：烟花燃放时发生化学反应放热，不同的金属元素在加热条件下发生焰色试验，产生不同的火焰颜色。(2)除金属的化合物外，单质金属能不能也有同样的焰色试验？提示：能。因为焰色试验是金属元素的性质，无论是化合物还是单质，只要含有某种金属元素，这种物质就能有这种金属元素的焰色试验。(3)是不
19、是所有的金属都有焰色试验？提示：不是。并非所有金属都有焰色试验(Pt、Fe、Al、Ni、Cr、W 等就没有)。焰色试验的操作步骤 蘸取碳酸钠溶液做焰色试验：火焰呈黄色；蘸取碳酸钾溶液做焰色试验：透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色。【思考讨论】(1)用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察时火焰呈黄色，该无色溶液中一定不含 K吗？提示：不一定。观察钾的焰色时需要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄色光。(2)如何利用物理方法鉴别 K2CO3 溶液和 Na2CO3 溶液？提示：先用铂丝分别蘸取少量上述溶液，放到酒精灯上灼烧，看火焰颜色。若为黄色，为 Na2CO3 溶液；若透过蓝色钴玻璃观察为紫色，则为
20、 K2CO3 溶液。【典例】(双选)下列有关焰色试验叙述正确的是()A氯化钠在火焰上灼烧时，火焰呈黄色B焰色试验是金属单质的特性C连续做两个样品时，应将铂丝用硫酸洗净并灼烧至无色D.可用洁净的铁丝代替铂丝做焰色试验【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)焰色试验的实验步骤及用品。(2)焰色试验为元素的性质，是物理变化。【解析】选 A、D。钠元素的焰色试验为黄色，A 正确；焰色试验是元素的性质(单质和化合物均可以)，B 错误；在焰色试验操作中洗净铂丝的是盐酸，不是硫酸，C 错误；在实验室中可以用铁丝代替铂丝，D 正确。(1)焰色试验中使用铂丝的原因是什么？(关键能力理解与辨析)提示：金属铂不存
21、在焰色试验。(2)灼烧氯化钠和碳酸钠的火焰颜色是否相同？(关键能力分析与推测)提示：相同。焰色试验是元素的性质，只要含有钠元素灼烧时火焰颜色就为黄色。(2021临沂高一检测)小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液在酒精灯外焰上灼烧，火焰呈黄色，通过该实验现象，下列四位同学对该溶液中存在的金属离子判断正确的是()【解析】选 D。钠元素的焰色试验为黄色，钾元素的焰色试验为紫色，观察钾元素的焰色试验时必须透过蓝色钴玻璃。根据题中现象只能确定有 Na，而不能确定 K的存在。【补偿训练】能证明某溶液中含有氯化钠的是()A焰色试验是黄色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既出现 A 项中的现象，又出现 C 项中的现象【解析】选 D。证明某溶液中含有NaCl，则由焰色试验是黄色可知含钠离子，由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，故选 D。本草经集注中记载了区别硝石(KNO3)和芒硝(Na2SO410H2O)：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”，这是运用了硝石的什么性质？提示：焰色试验。钾的焰色试验是紫色，用火烧硝石(KNO3)，是钾的焰色试验，体现了元素的性质，属于物理变化。
