专题212 碳酸钠和碳酸氢钠

1、匐课堂尸第二章海水中的重要元素-钠和氯第一节钠及其化合物第2课时_碳酸钠和碳酸氢钠了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质，正确书写有关的化学方程式。以碳酸钠和碳酸氢钠知识的学习为线索，初步形成物质转化可通过条件控制实现的化学观念。在研究碳酸钠和碳酸氢钠性质的过程中，能依据研究目的设计探究方案，形成证据推理意识，培养 求实、创新的良好品质。通过学习碳酸钠和碳酸氢钠、焰色试验在生产和生活中的应用，感受化学的魅力，发展社会参与意 识。了解与纯碱有关的化学史，感受化学工业发展中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意义。【内容分析】学生在初中已经学习过碳酸钠和碳酸氢钠的部分知识，可以此展开，继续深入学习碳酸钠和

2、碳酸氢钠 的性质，并完成钠及化合物知识体系构建。在研究时，主要围绕着碳酸钠和碳酸氢钠的已知用途展开，然 后通过实验对两者的物理性质、化学性质进行逐步的探究，最终再回到用途。整个过程紧紧围绕着“性质决 定用途，用途反映性质”这一主线。本节共安排了5个实验、1个视频实验，将碳酸钠和碳酸氢钠的学习融合在其中，给学生以大量的感性 认识，引导学生通过对实验现象的分析，找出规律性的知识，并依据这些规律性知识，进一步对碳酸钠和 碳酸氢钠的性质作出推断和预测。在整个学习过程中，观察法、对比法、类比法、归纳法等各种科学方法 交织运用。这种设计的目的是让学生亲历类比预测-实验-解释-得出结论的过程。通过该过程，让

3、学 生进一步构建金属及其化合物的研究模型，为学生后续学习铁及其化合物等奠定了基础。【教学重点和难点】重点：碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较；钠及其化合物的研究思路和方法的建构。难点：碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化与鉴别方法。【教学流程】【学习任务一】温故知新，发现问题在初中我们就已经知道了碳酸钠，俗称纯碱、苏打，碳酸氢钠俗称小苏打。此外，我们也知道了他们的一些用途。你还记得都有哪些用途吗？制玻璃NaHCO3焙制胜点Na2CO3图2-6 Na2CO,和NaHCO,的主要用途【思考】性质决定用途，你知道碳酸钠和碳酸氢钠有哪些性质吗？上述用途分别利用了碳酸钠和碳酸氢钠 的哪些性质呢？碳酸氢钠可以和盐酸反应，所

4、以碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多。【思考】碳酸钠也可以和盐酸反应，为何不用碳酸钠来治疗胃酸过多？【设计意图】初高中衔接，以真实、有意义的问题来激发学生的学习兴趣，引发学生思考。【学习任务二】实验探究，分析解决问题【实验2-4】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。【问题解决】碳酸钠也可以和盐酸反应，为何不用碳酸钠来治疗胃酸过多？Na2CO3碱性较强，不适宜做胃药。【思考】写出碳酸钠、碳酸氢钠和盐酸的反应，请根据反应思考能不能用该反应鉴别碳酸钠和碳酸氢钠?【知识拓展】仅看产物，我们会发现两者都生成了二氧化碳，所以实验现象

5、似乎完全一样。但如果我们加 入的是同质量的碳酸钠和碳酸氢钠，则后者产生的二氧化碳更多。利用该反应，结合以下实验（视频）， 则可区分两者。现象对比与微观解析NH2CO3NaHC()3反应较剧烈， 有气泡产生反应很剧烈， 有气泡产生co32 + h+=hco3-hco3+h=h2o+co2 tHCO3+H*=H2O+CO2 t现象微观解析通过该实验，我们还发现碳酸氢钠与盐酸反应更快，用它做胃药，见效也更快。【设计意图】通过实验探究，解决实际生活问题。树立性质决定用途，用途反映性质的化学观念。【学习任务三】对比学习，分析解决问题【思考】初中的时候，我们已经知道碳酸钠可以和澄清石灰水反应，写出该反应方

6、程式。类比碳酸钠，你认为碳酸氢钠能与澄清石灰水反应吗？该如何验证？Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3 |+2NaOH【补充实验】向盛有少量碳酸氢钠溶液的试管里滴入澄清石灰水，观察现象，并用方程式进行解析。现象：有白色沉淀生成。【知识拓展】上述反应能不能用于鉴别碳酸钠和碳酸氢钠？是否有其他试剂可以用于鉴别碳酸钠和碳酸氢 钠？不能。可以用氯化钙或氯化钡代替氢氧化钙来鉴别。Na2CO3+BaCl2 =BaCO31 +2NaCl碳酸钠和氯化钡生成白色沉淀；碳酸氢钠与氯化钡不反应。【思考】碳酸钙受热会分解，碳酸钠和碳酸氢钠呢？【实验2-5】如图2-7所示，分别加热Na2CO3和NaHCO3，观察现

7、象，比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性。NaHCOj 或 Na;CO,图 2-7 加热 Na2CO3 或 NaHCOj现象:加热碳酸钠，澄清石灰水不变浑浊;加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 t【设计意图】让学生通过类比学习的方法，亲历预测-实验-解释-得出结论的过程。通过该过程，让 学生进一步构建金属及其化合物的研究模型，为学生后续学习铁及其化合物等奠定基础。【评价任务一】阅读下图2-1，在170180 0C，约经过min,碳酸氢钠即全部分解为碳酸钠。0102030405060焙烧时间/ min图2-1碳酸氢钠转化为碳酸钠【

8、答案】35 【设计意图】通过具体数据表明物质的转化过程，加深学生的印象。且通过图像的阅读，培养学生接受、 吸收和整合化学知识的能力，落实证据推理与模型构建素养。【评价任务二】下图装置为本实验的改进装置“套管实验”，碳酸钠和碳酸氢钠可以对调吗?Na;CO； NaHCOi【答案】不可以。【设计意图】通过实验改进，落实学生科学探究和实验创新素养。【评价任务三】碳酸氢钠干粉灭火剂不能用来灭钠起火。为什么？碳酸氢钠干粉灭火剂是利用受热分解得到的二氧化碳灭火，而钠或钠的燃烧产物过氧化钠都可以和二氧化 碳反应。所以碳酸氢钠干粉灭火剂不能用来灭钠起火。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

9、入发酵粉的面团加热焙烤后体积比原来 大了好多。你知道原因是什么吗？请用化学方程式解析。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 t【设计意图】通过物质在生产和生活中的应用，让学生感受化学的魅力，发展社会参与意识。落实科学态 度与社会责任素养。【知识拓展】实验过程中，若通入二氧化碳时间较长，发现澄清的石灰水先变浑浊然后又变清，你知道为 什么吗？【类比】若将澄清石灰水换成饱和碳酸钠，会有什么现象呢？Ico2-UI饱和Na CO溶液3现象： 溶液变浑浊或有晶体析出Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3生成的碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，所以会析出碳酸氢钠晶体【化学观念构建】通过钠的

10、学习，我们发现条件不同，产物就会不同，如钠和氧气反应；通过碳酸钠和碳酸氢钠的对比学习， 我们发现反应物用量配比不同，产物也会不同，如二氧化碳与澄清石灰水的反应，碳酸氢钠和澄清石灰水的反应。由此可见，我们可根据生产生活的需要，对反应条件进行控制。【设计意图】授之于鱼不如授之于渔，科学的化学观是化学学习过程中必不可少的。【小结】碳酸钠与碳酸氢钠俗名：纯碱或苏打，溶液呈碱性*俗名:小苏打，溶液呈做性，溶解度比Na2CO3zNaHCO3+HCl=NaCl+H2(kCO2tNa2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO21Ca(OH)2 fa(0H)2 过最 溶液，4JC0 汁 OH +Ca2+

11、=CaCO31 +H20NaHCO3-离予反应 |Ca(0H)2 少单茅+qQH =CaCCM +COS+2H2OBaCh溶液无明显现象受热分解A 2NaHCCh 鸟 Na?C03+H?0+C0J【评价任务四】根据上述小结，请用在下列图示的箭头上下方填上合适的试剂，以实现两者的转化。并写出相关的化学反应方程式。+ H2O + CO2 或少量H+Na2CO3 NaHCO3或 NaOHNa2CO3 + H2O + CO22 NaHCO3NaHCO3+NaOH = Na2CO3 + H2O2 NaHCO = Na2CO + H2O + Co【评价任务五】如何除去以下情境中的杂质？如何除去Na2CO3

12、粉末中少量的NaHCO3？【答案】加热如何除去Na2CO3溶液中少量的NaHCO3？【答案】加适量的NaOH如何除去NaHCO3溶液中少量的Na2CO3 ？【答案】通入足量CO2CO2中含有HCl气体？【答案】将混合气通过饱和NaHCO3溶液洗气请设计实验区别Na2CO3和NaHCO3固体溶液a OT1混合液过滤白色沉淀含NaHqC3或盐酸*无色无味气体澄清石灰欠晟水f白色沉淀含Na2CO3变浑浊加热法；产生使澄清石灰水庾辉浊的气体的是N aHCO3沉淀洼:加入BaCh溶液或CaCl2 一溶液产生沉淀的是NaQOj气体法：滴入稀盐酸*立即产 生气泡的是NaHC。%溶波_pH法r用pH试批测其相

13、同浓度 的楠海液，pH大的是Na2CO3溶液3.若某溶液中既有Na2CO3又有NaHCO3，如何检验?【评价任务六】在无色透明溶液中，能大量共存的离子组是A K、g SO2-、Cl-g H+、H&-、NO-K+、Cl-、H+、CO2- 3 - 3_OH、HCq-、Ca2+、Na+【答案】ACO32- + 2H+ = H2O + CO2 t CO3=-能和H反应不能共存HCO3- +H+=H2O+CO21HCOj-能和H反应不能共存HCO3+OH=H2O+CO32- HCOj-能和OH反应不能共存【设计意图】归纳总结，让学生体会不同情境下知识的应用，实现对难点的突破。【学习任务四】模型构建，形成

14、知识体系从元素合价和物质类别两个角度研究物质的性质，是一种行之有效的方法。元素的价-类二维图是我们学习 元素及其化合物相关知识的重要模型和工具。请把钠及其常见化合物填入下图。画出它们之间的转化关系， 并写出相关的化学方程式或离子方程式。（课后完成）价杏*1 源NaOH W斜 NaHCCh0 Na单质筑化物 氛氧化物盐类别【思考】我们发现目前介绍到的钠及其化合物的用途大多与其化学性质有关。哪些用途与它们的物理性质 有关呢？【设计意图】元素化合物的知识比较零散，通过价类二维图进行归纳总结能有效提高学习效率，在学习初 期就应该逐步渗透该学习方法。【实验2-6】把焊在玻璃棒上的伯丝（或用光洁无锈的铁丝

15、）放在酒精灯（最好用煤气灯）外焰上灼烧，至与原来的火焰颜色 相同时为止。用伯丝（或铁丝）蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰的颜色。将伯丝（或铁丝）用盐酸洗 净后，在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同时，再蘸取碳酸钾溶液做同样的实验，此时要透过蓝色钻玻璃 观察火焰的颜色。Na （黄色）K （紫色、透过蓝色钻玻璃）【新概念】焰色试验：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。【知识拓展】（1）因酒精灯火焰略带黄色（因为玻璃中含钠元素），因此本实验中火源最好用酒精喷灯或煤气灯，它们的 火焰无色（不是所有的金属都能发生焰色反应如Fe、Pt，所以本实

16、验采用伯丝，也可采用铁丝，用酒精喷 灯理由也是如此）。（2）做钾元素的焰色试验时，要透过蓝色钻玻璃片进行观察。因为蓝色钻玻璃能吸收黄光，排除钠及其化合 物的焰色干扰。（3）焰色试验属于物理变化。焰色试验的应用：焰火（烟花）节日燃放的五彩缤纷的烟花，就是锂、钠、钾、锶、钡等金属化合物所呈现的各种艳丽色彩。（2）检验金属元素由于钠盐、钾盐易溶于水，在溶液中又无色，无法通过其他反应进行检验Na+和K+，所以常常利用焰色 试验来检验。【评价任务七】焰色反应每次实验都要用试剂洗净伯丝，这种试剂是（）A. Na2CO3 溶液B. K2CO3 溶液C.稀盐酸D.硫酸【答案】C【设计意图】通过实验引入焰色试验

17、，学习更直观，学生感受更深刻。【研究与实践】了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。【研究任务】查阅资料，了解路布兰制碱法、索尔维制碱法、侯氏制碱法的原理。根据所查阅的资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势。从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。【结果与讨论】从科学家对纯碱生产的研究中，你得到什么启示？以纯碱的生产为线索，完成研究报告，并与同学讨论。【设计意图】了解与纯碱有关的化学史，感受化学工业发展中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意 义。

18、一、实验实验2-4 此实验的目的是从外观、在水中的溶解性、水溶液的酸碱性等几个方面比较碳酸钠和碳酸氢钠的性质。实验2-5 在这个实验中，分别加热碳酸钠和碳酸氢钠，目的是让学生了解碳酸钠比较稳定，在这样的实验条件下不 会分解，而碳酸氢钠则容易分解。实验现象:加热碳酸钠，澄清石灰水不变浑浊;加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊。实验材料补充：碳酸钠的熔点是851 oC，当超过熔点时碳酸钠才稍稍分解。而碳酸氢钠超过100 oC即开始分 解，温度升高，分解加快。从图2-1可知，在170180 0C，约经过35 min,碳酸氢钠即全部分解为碳酸钠。实验2-6因酒精灯火焰略带黄色，因此本实验

19、中火源最好用酒精喷灯或煤气灯，它们的火焰无色。做焰色试验前，铂丝(或纯净的铁丝)应灼烧到无色。也可以先用盐酸清洗，再灼烧至无色。实验时，溶 液的浓度大一些效果会较好，或者用铂丝蘸一些蒸馏水后再蘸一些盐的粉末，然后进行灼烧，这样效果 更明显。实验完毕，要把铂丝放在盐酸里浸泡23 min,再用蒸馏水洗净，使它清洁无垢，便于保存。；做钾元素的焰色试验时，要透过蓝色钻玻璃片进行观察。蓝色钻玻璃能吸收黄光，排除钠的化合物的焰 色干扰。实验改进：配制金属盐溶液，装入喷雾器向火焰处喷射。二、科学史话侯德榜为我国化工事业的发展作出了卓越贡献，是我国近代化学工业的奠基人之一。.1890年，侯德榜出生于福建省闽侯

20、县。1921年在美国获博士学位。怀着振兴祖国民族工业的决心，1921年 侯德榜接受爱国实业家范旭东的邀请，毅然回国到永利碱业公司负责技术开发工作。在侯德榜的努力下， 永利碱厂生产出了“红三角”牌纯碱，并在1926年美国费城万国博览会上荣获金奖，永利碱厂也成为当时亚 洲第一大碱厂。抗日战争爆发后，侯德榜率西迁的员工建设永利川西化工厂。川西地区盐卤浓度较低，为 了降低制碱成本，侯德榜开始对原有的制碱方法-氨碱法(以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠，又称 索尔维法)进行改进。经过数百次的试验，侯德榜终于确定了新的工艺流程，将氨碱法制取碳酸钠和合成氨 联合起来，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。侯氏

21、制碱法提高了食盐的转化率，缩短了生产流程，减 少了对环境的污染，将制碱技术发展到一个新的水平，赢得了国际化工界的高度评价。侯德榜热爱祖国、自 强不息和艰苦创业的精神，始终是后人学习的典范！三、科学与实践了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展 过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。【研究任务】查阅资料，了解路布兰制碱法、索尔维制碱法、侯氏制碱法的原理。根据所查阅的资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势。从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。【结果与讨论】从科学家对纯碱生产的研究中，你得到什么启示？以纯碱的生产为线索，完成研究报告，并与同学讨论。四、课后练习(教材P40)1.除去Na2CO3粉末中混有的少量NaHCO3的方法是 涉及的反应的化学方程式为。4.下列物质放置在空气中，因发生氧化还原反应而变质的是()。A. NaB. NaOHC. NaClD. Na2CO3 下列实验方案中，不能测定出Na2CO3和NaHCO