人教版高中化学必修一 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色反应 钠及其化合物

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焰色反应

23自主预习探新知45降低结块变成晶体6碱红色红色碱789101112蓝色钴玻璃黄紫13141516171819核心突破攻重难20碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别与除杂2122232425262728293031当堂达标提素养32333435363738394041Thankyouforwatching!第3课时碳酸钠和碳酸氢钠焰色试验

一、碳酸钠和碳酸氢钠1.物理性质名称碳酸钠碳酸氢钠化学式____________俗名__________________Na2CO3NaHCO3纯碱或苏打小苏打名称碳酸钠碳酸氢钠颜色、状态白色粉末细小白色晶体水溶性易溶于水水中易溶,但比Na2CO3的溶解度___小【微思考】

向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2时,会有什么现象出现?提示:析出白色晶体。①反应消耗溶剂水,②生成NaHCO3质量比Na2CO3大,③NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,故向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时有NaHCO3晶体析出。2.化学性质(1)Na2CO3的性质(2)NaHCO3的性质3.主要用途(1)碳酸钠:用于造纸、制玻璃、制皂、纺织等。(2)碳酸氢钠:用于发酵、制药、灭火剂等。【情境·思考】面包松软可口,深受人们喜爱,这么好吃的食物离不开一种原料——发酵粉。发酵粉主要用作面制品和膨化食品的生产。发酵粉的主要成分为碳酸氢钠和酒石酸。请分析碳酸氢钠在面包制作中的作用是什么?化学反应原理是什么?提示:发酵粉溶于水后,碳酸氢钠与酒石酸和食物里含有的酸性物质发生反应生成水和二氧化碳气体,二氧化碳可以起蓬松食物的作用。【巧判断】(1)苏打是面包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)确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3的方法是取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色浑浊。(

)提示:√。Na2CO3与CaCl2反应生成白色沉淀CaCO3。

(4)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸氢钠溶液。(

)提示:√。碳酸氢钠溶液显碱性,饱和食盐水显中性,可用酚酞溶液鉴别。二、焰色试验1.定义:某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色。2.操作步骤“五字诀”3.几种金属的焰色Na:___色,K:___色(观察时透过蓝色钴玻璃)。4.应用焰色试验在化学上常用于_________________________。黄紫金属单质或金属离子的鉴别【巧判断】(1)灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+,无K+。

(

)提示:×。焰色试验时,钠元素的黄光会干扰钾元素的紫色,可用蓝色钴玻璃滤去钠的黄光。(2)焰色试验是指金属在加热燃烧时火焰呈现特殊的颜色,是物质的化学性质。 (

)提示:×。焰色试验是元素的物理性质。

【情境·思考】重大节日时,人们会燃放五彩缤纷的烟花,漂亮的焰火是如何产生的?淡蓝色的灶火遇到食盐水时,火焰会变黄色,其中的道理是什么?提示:漂亮的焰火产生的原因就是焰色试验,是由于烟花燃放时,不同金属元素受热产生不同的火焰颜色。水中含有钠盐,当遇到淡蓝色的灶火时,发生焰色试验,火焰变为黄色。知识点碳酸钠、碳酸氢钠的鉴别、相互转化与除杂【重点释疑】1.判断类别,用准性质,突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别(1)利用热稳定性不同①鉴别方法②常用装置(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)2.相互转化Na2CO3NaHCO3(1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液。Na2CO3+H2O+CO2====2NaHCO3。(2)NaHCO3→Na2CO3。①2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(固体物质);②NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O(溶液中)。3.除杂混合物(括号内为杂质)除杂方法及试剂Na2CO3固体(NaHCO3)加热NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2气体Na2CO3溶液(NaHCO3)加入适量NaOH溶液【知识拓展】互滴法检验Na2CO3和稀盐酸互滴法是指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程,且这两个过程的实验现象各不相同,则可以通过滴加顺序不同,利用产生的现象不同进行鉴别。如:(1)盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中①现象:开始无明显现象,后有无色气体放出。②原理:C+H+====HC(无明显现象),HC+H+====H2O+CO2↑(无色气体放出)。(2)Na2CO3溶液逐滴加入到稀盐酸中①现象:有无色气体放出。②原理:C+2H+====H2O+CO2↑。【思考·讨论】(1)分别向等浓度的Na2CO3、NaHCO3的稀溶液中滴加同浓度的CaCl2溶液,产生的实验现象相同吗?原因是什么?提示:不相同。Na2CO3中有白色沉淀生成,发生的反应为Na2CO3+CaCl2====CaCO3↓+2NaCl。(2)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除去,因为两种物质均能与盐酸反应,无法控制加入盐酸的量;可向溶液中通入足量CO2气体,发生反应Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3,从而达到除去杂质的目的。

【案例示范】【典例】(2019·济宁高一检测)有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液,下列操作和判断正确的是 (

)选项操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3D逐滴加入等浓度的盐酸立即产生气泡者为Na2CO3【解题指南】解答该题要注意以下三点:(1)结构决定性质,Na2CO3和NaHCO3的性质不同在于阴离子的不同;(2)CaCO3难溶于水,Ca(HCO3)2易溶于水;(3)Na2CO3与酸反应是碳酸根离子逐步结合氢离子的过程。【解析】选C。A项中发生的反应分别为Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,两者现象相同(产生白色沉淀);B项滴加等浓度的稀盐酸时,NaHCO3溶液反应更剧烈;C项Na2CO3与CaCl2发生反应:Na2CO3+CaCl2====CaCO3↓+2NaCl,产生白色沉淀,NaHCO3与CaCl2不反应;D项逐滴加入等浓度的盐酸时,NaHCO3立即产生气泡,Na2CO3开始无气泡产生,过一会儿才产生气泡。【母题追问】(1)若将A项改为氢氧化钡溶液,能否鉴别?提示:不能,因为碳酸钙和碳酸钡均难溶于水,而碳酸氢钙和碳酸氢钡均易溶于水。(2)若NaHCO3溶液中混有Na2CO3,用滴加盐酸的方法可否鉴别?提示:否,因为只要滴入稀盐酸,碳酸氢钠与盐酸立即产生气体,无法检验碳酸钠的存在。

【迁移·应用】(2019·银川高一检测)纯碱和小苏打都是白色晶体,在日常生活中都可以找到。若要在家中将它们区分开来,下面的方法中可行的是 (

)A.分别放在炒锅中加热,观察是否有残留物B.分别用干净铁丝蘸取样品在煤气炉的火焰上灼烧,观察火焰颜色C.将样品溶解,分别加入澄清石灰水,观察是否有白色沉淀生成D.在水杯中各盛相同质量的样品,分别加入等体积、等浓度的白醋,观察反应的剧烈程度【解析】选D。2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,Na2CO3加热不分解,两者都有固体残留物,A不可行;灼烧Na2CO3和NaHCO3均为黄色火焰,B不可行;Na2CO3和NaHCO3溶液中加入澄清石灰水,均有白色沉淀CaCO3生成,C不可行;两水杯中均有气体CO2生成,但Na2CO3不如NaHCO3反应快,D可行。【素养提升】炸黄鱼、鲜虾、鸡排或排骨时,在面粉糊里和上一点小苏打,吃起来又松又脆。你知道其中的道理吗?提示:因为小苏打受热后分解,会产生大量的二氧化碳气体,使油炸面糊里留下许多气孔。【补偿训练】1.出行时被蜂蜇伤时疼痛难忍,是因为蜂会分泌出一种叫蚁酸的酸性物质,这时如果用手将膏状小苏打均匀地涂在被蜂蜇的、感到肿痛的部位,等到膏状的小苏打干了以后,可以将新制的涂上,反复几次,肿痛就会减轻。肥皂水效果也很好。你知道涂抹小苏打或肥皂水的原理是什么吗?提示:涂抹小苏打或肥皂水以中和蚁酸。2.胃酸过多又称作胃酸过高,是胃肠疾病的常见症状之一。适度的胃酸可以帮助消化,但如果胃酸过多就会伤及胃、十二指肠黏膜,造成胃溃疡或十二指肠溃疡等疾病,治疗胃酸过多可以用碳酸氢钠。请用化学方程式解释碳酸氢钠可以治疗胃酸过多的原因。提示:NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O。胃酸的主要成分是盐酸。【备选要点】碳酸钠含量的测定——沉淀法【重点释疑】测定原理Na2CO3+BaCl2====BaCO3↓+2NaCl依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的质量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量实验操作先将mg纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为ng【思考·讨论】(1)如何除去BaCO3表面的BaCl2溶液?提示:BaCO3难溶于水,可直接洗涤除去表面的BaCl2溶液。(2)能否用CaCl2溶液代替BaCl2溶液测定碳酸钠的质量分数?哪个更好?提示:CaCl2溶液与碳酸钠反应生成碳酸钙,可通过测定碳酸钙的质量测定碳酸钠的含量,但等量的碳酸钠生成碳酸钡的质量多于碳酸钙,测定时误差小,故用BaCl2溶液效果更好。

【案例示范】【典例】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5.0g,溶于水中,配成250mL溶液。方案:利用化学反应把HC、C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100mL配制好的溶液于烧杯中,滴加足量沉淀剂,把溶液中HC、C完全转化为沉淀,应选用的试剂是________(填字母)。A.CaCl2溶液B.MgSO4溶液C.NaCl溶液 D.Ba(OH)2溶液(2)将所得沉淀充分干燥,称量沉淀的质量为mg,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C反应生成沉淀,而与HC不能发生反应,A错误;MgSO4溶液只能与C生成沉淀,而与HC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NaHCO3产生的沉淀质量大,因此测得w(Na2CO3)偏小。答案:(1)D

(2)偏小【规律方法】Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数测定思路(1)可选择只使Na2CO3溶液转变生成沉淀的方法,此思路简单且容易操作。(2)可选择使Na2CO3和NaHCO3均生成沉淀的方法,此思路计算需用方程组,计算稍复杂。【迁移·应用】1.侯氏制碱法制取的碳酸钠质量分数不是100%,其中含有少量的碳酸氢钠,为测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的质量分数,设计以下三个方案。

方案1:取a克混合物充分加热,减重b克。方案2:取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,经过过滤、洗涤、烘干,得b克固体。方案3:取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克。以上方案可行的是________。【解析】方案1:根据“差量法”及方程式可求出NaHCO3的质量,从而求出Na2CO3的质量分数,此方案可行。方案2:由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀,由Na2CO3→BaCO3,NaHCO3→BaCO3的转化关系,列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数,此方案可行。方案3:取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克,由于逸出气体中含有H2O(g),故无法求解,此方案不可行。答案:方案1和方案22.Na2CO3纯度的分析:实验装置如图所示,装置B中盛有10.0g的Na2CO3样品[假设杂质不参加反应,原容器中CO2含量可忽略不计,各装置内反应完全。实验室可供选择的试剂和药品还有锌粒、稀硫酸、CaCO3(s)、蒸馏水]。(1)装置A锥形瓶内盛有____________,装置A的作用是________________________。装置B分液漏斗中装有________。(2)若无装置C,实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。装置E的作用是_________。(3)若实验后,装置D的质量增加3.96g,则该Na2CO3样品的纯度为________。

【解题指南】解答本题需要注意以下两个方面:(1)明确碳酸钠质量分数的测定原理。(2)明确各个装置及试剂的作用。【解析】(1)装置A用于制取H2,用的药品是锌粒和稀硫酸,目的是把装置B中产生的CO2都赶到装置D中被碱石灰吸收,使实验数据尽可能准确;装置B中发生的是酸与Na2CO3生成CO2的反应,后面没有除杂装置,所以可用不挥发的稀硫酸。(2)装置C用来吸收CO2中的水蒸气,若无此装置,装置D中的碱石灰不仅会吸收CO2还会吸收水蒸气,使测得的CO2的量偏高,导致Na2CO3的含量偏高;装置E是为了防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D中,对实验造成误差。(3)装置D的质量增加3.96g,增加的质量为Na2CO3和稀硫酸反应生成的CO2的质量,根据转化关系知:Na2CO3～CO2106

44m(Na2CO3)

3.96g

解得m(Na2CO3)=9.54g,

w(Na2CO3)=

×100%=95.4%。答案:(1)锌粒装置A中生成的H2把装置B中产生的CO2气体都赶到装置D中,使装置B中的CO2气体全部被装置D中的碱石灰吸收稀硫酸(2)偏高防止空气中的水蒸气、CO2等气体进入装置D中,使装置D中碱石灰的质量增加(3)95.4%【课堂回眸】【核心整合】1.钠及其化合物之间的相互转化2.实例应用(1)钠在空气中最终生成______。(2)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为____________________________。Na2CO32Na2O2+2H2O====4Na++4OH-+O2↑(3)用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目:_________________________。(4)Na2O2、Na2O中阴、阳离子个数比均为_____。1∶2(5)写出下列除杂的方程式,是离子反应的写离子方程式。①Na2CO3溶液(NaHCO3):___________________________。②NaHCO3溶液(Na2CO3):___________________________。(6)鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液常用的物质:_____、_____、_____等。HC+OH-(适量)====C+H2OC+CO2(过量)+H2O====2HCCaCl2BaCl2盐酸【素养迁移】1.2019年3月21日,某化工有限公司发生特别重大爆炸事故,事故发生后,公司有关人员抓紧处理剩余危化品和污染物,加强空气、土壤、饮用水源等环境监测,严防发生次生事故。钠燃烧也易引发事故。下列现象或性质能体现钠的物理性质的是 (

)①钠燃烧时发出黄色的火焰②钠燃烧时生成过氧化钠③熔点低④密度比水小⑤热和电的良导体⑥钠有很强的还原性A.①③④⑤⑥B.①②③④⑤C.②③④⑤ D.①③④⑤【解析】选D。①钠燃烧时发出黄色的火焰,是钠的焰色试验,属于物理性质;②钠燃烧时生成过氧化钠,生成了新物质,属于化学性质;③熔点低,属于物理性质;④密度比水小,属于物理性质;⑤热和电的良导体,属于物理性质;⑥钠有很强的还原性,在反应中失去电子,属于化学性质。2.(2019·张掖高一检测)向分别含有下列离子的溶液中加入一小块金属钠,引起该离子数目减少的是

(

)A.CB.Cl-C.OH- D.HC【解析】选D。金属钠加入到溶液中时,钠先与H2O反应生成NaOH和H2,NaOH可与HC反应从而使HC的数目减少。3.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是 (

)选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A碳酸钠、碳酸氢钠能用澄清石灰水鉴别Na2CO3能与澄清石灰水反应生成白色沉淀,而NaHCO3不能Ⅰ对,Ⅱ对,有B向Na2O2的水溶液中滴入酚酞溶液变红色Na2O2与水反应生成氢氧化钠Ⅰ对,Ⅱ错,无选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的黄光Ⅰ对,Ⅱ对,有D酚酞溶液在碳酸钠溶液中的颜色比在碳酸氢钠溶液中深C水解程度大于HCⅠ对,Ⅱ对,有【解析】选D。A项,因二者与澄清石灰水反应都会有白色沉淀生成,陈述Ⅰ、Ⅱ均不正确,它们不能用澄清石灰水鉴别;B项,陈述Ⅰ应为先变红后褪色,错,陈述Ⅱ对,两个陈述无因果关系;C项,两个陈述无因果关系。4.超氧化钾(KO2)固体常用作氧气再生剂,主要作为潜艇、宇宙飞船船舱的氧源或用于其他需要人工氧源的地方。用超氧化钾供氧时可发生如下反应:4KO2+□X====2K2CO3+3O2,X是哪种常见气体?其化学计量数是多少?体现了KO2的哪些性质?提示:CO2,2,氧化性和还原性。根据原子守恒,X的化学式为CO2,X的化学计量数为2,体现了KO2的氧化性和还原性。5.老面是指发面的面种子,北方叫面引子,也有的地方叫面头(酵头)。老面就是发面蒸馒头时剩下一小团面,由于里面有很多酵母菌,下次发面的时候可作为菌种用。这种用上次发酵的面做菌种发面蒸的馒头就叫老面馒头。老面在保存过程中往往会同时有乳酸菌存在,发的时间稍长就会有独特的酸味出现,故用老面发面蒸馒头时需要加食用碱来中和其酸味。老面能使馒头变得蓬松多孔,其原理是