3.2.2 碳酸钠和碳酸氢钠学案2023-2024学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册

新苏教版高中化学必修1PAGEPAGE1第2课时碳酸钠和碳酸氢钠[核心素养发展目标]1.理解碳酸钠和碳酸氢钠的性质和应用。2.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化和鉴别方法。3.熟悉碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用，了解化学对社会发展的重大贡献。一、碳酸钠和碳酸氢钠的性质1．碳酸钠(Na2CO3)(1)碳酸钠是白色固体，俗称纯碱或苏打，易溶于水，电离方程式：Na2CO3=2Na＋＋COeq\o\al(2－,3)。(2)实验探究Na2CO3的性质实验现象结论(或化学方程式)将碳酸钠溶液加入澄清石灰水中产生白色沉淀Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH将碳酸钠溶液加入氯化钙溶液中产生白色沉淀CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl测碳酸钠溶液的pHpH＞7碳酸钠溶液呈碱性将沾有油污的铜片放入热的碳酸钠溶液中铜片表面变光亮，油污消失碳酸钠溶液具有去污能力(3)Na2CO3与酸的反应2．碳酸氢钠(NaHCO3)(1)碳酸氢钠是白色固体，俗称小苏打，常温下溶解度小于碳酸钠，水溶液呈碱性，电离方程式为NaHCO3=Na＋＋HCOeq\o\al(－,3)。(2)碳酸氢钠的化学性质3．Na2CO3和NaHCO3的性质比较性质Na2CO3NaHCO3性质比较水溶性易溶可溶Na2CO3的溶解度大于NaHCO3溶液的酸碱性碱性碱性物质的量浓度相同时，Na2CO3溶液的pH比NaHCO3溶液的pH大热稳定性稳定不稳定Na2CO3的热稳定性比NaHCO3的强与酸反应能能都放出CO2气体，但NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈相互转化Na2CO3eq\o(,\s\up7(CO2＋H2O),\s\do5(①加热②加NaOH))NaHCO34.Na2CO3和NaHCO3的用途Na2CO3NaHCO3作去污剂、制玻璃、制肥皂、造纸、纺织、洗涤剂、冶金等作发酵剂、作灭火剂、医用(治疗胃酸过多)特别提醒钠露置在空气中，最终完全转变为Na2CO3固体。Naeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(氧化))Na2Oeq\o(→,\s\up7(H2O))NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(潮解))NaOH溶液eq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3·xH2Oeq\o(→,\s\up7(失水))Na2CO3。(1)碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多()(2)钠露置在空气中，最终完全转变为Na2CO3()(3)Na2CO3固体中的NaHCO3可加热除去()(4)Na2CO3、NaHCO3都能与NaOH溶液反应()(5)Na2CO3俗称纯碱，所以Na2CO3属于碱()答案(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×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，试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。提示开始盐酸量少，发生反应Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl，无气泡，一段时间后当Na2CO3完全转变成NaHCO3后，再滴加盐酸，发生反应NaHCO3＋HCl=H2O＋CO2↑＋NaCl，产生大量气泡。(2)向盐酸中逐滴滴入Na2CO3溶液的现象呢？试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。提示开始即有大量气泡，由于盐酸量多，直接发生反应Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O。(3)试着利用图像粗略描述上述两种情况：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)请写出Na2CO3和NaHCO3相互转化的化学方程式。Na2CO3eq\o(,\s\up7(①溶液中通入CO2),\s\do5(②固体加热分解③加NaOH溶液))NaHCO3①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。答案①Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3②2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O③NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O(2)能否用加BaCl2溶液的方法鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。提示能。Na2CO3溶液中有白色沉淀生成：BaCl2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaCl，NaHCO3溶液无现象。(3)能否用加Ba(OH)2溶液的方法鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？试用化学方程式及必要的文字说明解释原因。提示均有白色沉淀生成，所以不能鉴别。Na2CO3：Ba(OH)2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaOHNaHCO3eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(足量BaOH2：NaHCO3＋BaOH2,=BaCO3↓＋H2O＋NaOH,少量BaOH2：BaOH2＋2NaHCO3,=BaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3))碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法二、侯氏制碱法1．制取原理NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。2．制取步骤(1)先把NH3通入饱和NaCl溶液中，形成氨化的NaCl饱和溶液，然后再通入CO2。这样先形成一个弱碱性的环境，可以增大CO2在溶液中的溶解度，生成更多的NaHCO3。(2)因为NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度，所以NaHCO3先从溶液中结晶析出。加热使NaHCO3分解得到Na2CO3，生成的CO2可循环使用。(3)在制碱工业上，所用原料CO2和NH3是由合成氨厂提供的，所以工业生产上常将侯氏制碱和合成氨联合在一起，称为“联合制碱法”。“联合制碱法”还能得到NaHCO3和NH4Cl等副产品。我国著名化学家侯德榜发明的“联合制碱法”的反应原理用化学方程式可简要表示为第1步：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3；第2步：NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl；第3步：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。(1)以上过程中没有涉及的基本反应类型是__________，纯碱属于______(填“酸”“碱”或“盐”)。(2)有人认为“联合制碱法”有以下优点，你认为正确的是________(填字母)。A．生产过程中部分产物可作为原料使用B．副产品是一种氮肥C．反应均不需要加热，可节约能源(3)第2步反应中需加入磨细的食盐粉，将食盐磨细的目的是___________________________。(4)将第2步反应的滤液(氯化铵)与剩余氯化钠的混合溶液降温，氯化铵晶体大量析出，而大部分氯化钠仍留在溶液中，据图分析氯化铵能大量结晶析出的原因是___________________。答案(1)置换反应盐(2)AB(3)加快反应速率，并使食盐反应充分(4)氯化铵溶解度受温度影响比氯化钠大解析(1)NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3属于化合反应，NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl属于复分解反应，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑属于分解反应，故以上反应不涉及置换反应；纯碱的化学式为Na2CO3，是由金属阳离子和酸根离子构成的，属于盐。(2)由以上三个反应可知，水和二氧化碳等物质可以循环使用，制取纯碱同时生成NH4Cl，NH4Cl是一种氮肥，而第3步反应是需要加热的。(3)因增大反应物的接触面积可以加快反应速率，反应中加入磨细的食盐粉，能使其充分反应且反应速率加快。(4)根据溶解度曲线可知，氯化铵的溶解度受温度影响大，降低温度时溶解度变小且变化趋势大，而氯化钠的溶解度受温度影响不大，降低温度时溶解度变化很小，则氯化铵与剩余氯化钠的混合溶液降温，氯化铵晶体大量析出。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少答案D解析NaHCO3不稳定，加热易分解，碳酸钠稳定，受热不分解；常温下，向饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体，有碳酸氢钠晶体析出，可知常温时溶解度：Na2CO3＞NaHCO3；NaHCO3可与酸反应生成二氧化碳气体，也可与碱反应，如与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水；分别滴加盐酸，反应的化学方程式为Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，可见和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸NaHCO3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NaHCO3C．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答案B解析用酒精灯加热时，外管温度高，内管温度低，NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不易分解，故将Na2CO3放在外管中，温度高却未分解，NaHCO3放在内管中，温度低却分解，证明Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3，NaHCO3受热分解产生CO2，可使澄清石灰水变浑浊。甲为小苏打(NaHCO3)，乙为纯碱(Na2CO3)，故A项正确、B项错误；NaHCO3分解产生的水可以使无水硫酸铜变蓝色，故C项正确；Na2CO3不会分解产生CO2，故不能使丙中澄清石灰水变浑浊，故D项正确。3．下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是()A．A气体是CO2，B气体是NH3B．第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2OC．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶答案C解析侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2，因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶体。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，