第11课 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验（解析版）-2024-2025初升高衔接资料（新高一暑假学习提升）

第11课碳酸钠和碳酸氢钠焰色试验[学习目标]课标要点学科素养碳酸钠、碳酸氢钠的性质通过对“碳酸钠、碳酸氢钠的性质”的学习增强科学探究水平碳酸钠、碳酸氢钠的相互转化通过对“碳酸钠、碳酸氢钠的相互转化”的学习，能建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律1．探究并比较碳酸钠与碳酸氢钠的性质，增强科学探究与创新意识。2．了解焰色试验。[学习过程]知识点一碳酸钠和碳酸氢钠教材学习仔细阅读教材，思考下列问题：[实验1]探究Na2CO3和NaHCO3的溶解性及其水溶液的酸碱性盐1gNa2CO31gNaHCO3(1)观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述白色粉末细小的白色晶体(2)向两支分别装有Na2CO3、NaHCO3的试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计分别插入其中，温度计的示数有何变化加水结块，变成晶体，温度计示数上升，说明有放热现象加水部分溶解，温度计示数下降，说明有吸热现象(3)继续向(2)的试管中分别加入5mL水，用力振荡，有何现象完全溶解固体量减少，部分溶解(4)分别向(3)所得溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象溶液呈红色溶液呈浅红色初步结论Na2CO3加少量水变成碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)；Na2CO3、NaHCO3都能溶于水，Na2CO3溶解度较大；Na2CO3溶解放热，NaHCO3溶解吸热；Na2CO3、NaHCO3溶液都呈碱性，Na2CO3溶液的碱性稍强注意:(1)Na2CO3、Na2HCO3均易溶于水，但相同温度下，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小很多，故向饱和Na2CO3溶液中通入CO2有NaHCO3晶体析出，反应的化学方程式为Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3↓。(2)Na2CO3粉末遇水生成碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)；碳酸钠晶体在干燥空气里逐渐失去结晶水变成Na2CO3粉末。[实验2]探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性实验操作实验现象实验结论澄清石灰水不变浑浊Na2CO3很稳定，受热不易发生分解澄清石灰水变浑浊NaHCO3不稳定，受热容易分解，反应的化学方程式：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O[问题探讨]用套管实验装置可以更好地比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性，其中小试管内有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球，实验装置如图。(1)实验时，小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，说明NaHCO3受热分解生成了H2O，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，说明NaHCO3受热分解生成了CO2。(2)实验时，烧杯A中澄清石灰水不变浑浊，而烧杯B中澄清石灰水变浑浊，由此可得热稳定性Na2CO3>(填“>”或“<”)NaHCO3。(3)若将大小试管中的Na2CO3和NaHCO3位置互换，能否得出相同的实验结论？提示：不能；大试管中加热温度高，而小试管中温度低，如若对换NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的。(4)如何除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3?提示：将固体加热至不再有气体产生，即可除去Na2CO3中混有的NaHCO3。[实验3]探究Na2CO3和NaHCO3与稀盐酸的反应实验步骤在两支试管中分别加入等浓度的3mL稀盐酸，将两个分别装有0.3gNa2CO3和0.3gNaHCO3固体的小气球套在两支试管口，将气球内固体同时倒入试管中，观察现象实验操作实验现象两支试管中都产生无色气泡，气球膨胀，加入碳酸氢钠的试管中产生气泡的速率更快，气球膨胀得更大[问题探讨](1)向稀盐酸中加入Na2CO3，反应的化学方程式：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑，离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑。(2)向稀盐酸中加入NaHCO3，反应的化学方程式：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。(3)Na2CO3、NaHCO3都能和稀盐酸反应产生CO2，但反应速率Na2CO3<(填“>”“<”或“＝”)NaHCO3。(4)能否用稀盐酸鉴别等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液？提示：能用稀盐酸鉴别区分二者。向等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别滴加等浓度的稀盐酸，立即有大量气泡产生的是NaHCO3溶液，开始阶段无气泡，过一会儿才产生气泡的是Na2CO3溶液。向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸，反应分为两个阶段：Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑。知识精讲1.Na2CO3与NaHCO3性质的比较碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱或苏打小苏打色、态白色粉末(Na2CO3·10H2O为晶体)细小、白色粉末溶解性易溶于水在水中溶解度比Na2CO3小溶液的酸碱性显碱性显碱性热稳定性稳定，受热难分解；但结晶碳酸钠(Na2CO3·10H2O)易风化不稳定，受热易分解：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑与酸反应(与HCl)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑(反应速率比Na2CO3快)与碱反应[与Ca(OH)2、NaOH]Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH(Na2CO3与NaOH不反应)2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2ONaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O与可溶性钙盐、钡盐反应(与CaCl2、BaCl2)Na2CO3＋CaCl2=CaCO3↓＋2NaClNa2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl不反应相互转化Na2CO3eq\o(,\s\up7(CO2＋H2O),\s\do5(①固加热，②液NaOH))NaHCO3用途用于玻璃、肥皂、洗涤剂、造纸、纺织等工业制发酵剂、灭火器、医疗上用于治疗胃酸过多2．碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法碳酸钠和碳酸氢钠都能与Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液反应产生沉淀，故不能用Ca(OH)2、Ba(OH)2溶液鉴别。3．互滴法鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸Na2CO3溶液和稀盐酸反应时，滴加顺序不同，反应现象不同。(1)向Na2CO3溶液中滴加盐酸时，开始时无气泡产生，后产生气泡，原因是首先发生反应：Na2CO3＋HCl=NaCl＋NaHCO3，然后发生反应：NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O。(2)向盐酸中滴加Na2CO3溶液时，会立即产生大量气泡，该过程中发生的反应为Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O。4．Na2CO3和NaHCO3的相互转化(1)NaHCO3固体加热可得Na2CO3固体。(2)Na2CO3溶液中不断通入足量CO2气体可得NaHCO3溶液。(3)NaHCO3溶液中滴加适量的NaOH溶液可得Na2CO3溶液。5．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溶液典题例析[例1]下列关于Na2CO3与NaHCO3的性质判断正确的是()A．常温下溶解度：Na2CO3<NaHCO3B．热稳定性：Na2CO3<NaHCO3C．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3>NaHCO3D．与澄清石灰水反应，均有白色沉淀生成[例2]纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法中正确的是()A．分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打B．用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气灯火焰上灼烧，火焰颜色发生明显变化的是小苏打C．在两只小玻璃杯中分别加入少量的两种样品，再加入等体积等浓度的食醋，产生气泡快的是小苏打D．先将两种样品配成溶液，分别加入等量的石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打[例3]下列有关Na2CO3和NaHCO3的说法中，正确的是()A．Na2CO3和NaHCO3溶于水都会放出热量B．等质量的两种固体，分别与等浓度的盐酸完全反应，消耗盐酸的体积一样多C．等质量的两种固体，分别与过量盐酸反应，生成CO2的质量相等D．取相同浓度的两种溶液，分别滴入酚酞，溶液颜色较深的是Na2CO3溶液[例4]可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法是()A．加热时有气体放出B．滴加盐酸时有气泡放出C．溶于水后滴加BaCl2稀溶液，有白色沉淀生成D．溶于水后滴加澄清石灰水，有白色沉淀生成[例5]有两支试管分别装有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是()选项操作判断A.分别加入澄清石灰水产生沉淀的是Na2CO3溶液B.分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈的是Na2CO3溶液C.分别加入CaCl2溶液产生沉淀的为Na2CO3溶液D.逐渐加入等浓度的稀盐酸立即产生气泡的是Na2CO3溶液[例1]【答案】D【解析】在常温下Na2CO3比NaHCO3更容易溶解在水中，所以溶解度：Na2CO3>NaHCO3，A项错误；Na2CO3稳定，受热不分解，而NaHCO3不稳定，受热分解，所以热稳定性：Na2CO3>NaHCO3，B项错误；Na2CO3与盐酸反应分步进行，第一步反应产生NaHCO3和NaCl，无明显现象，而NaHCO3和盐酸混合立即反应产生CO2气体，反应现象明显，所以与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3<NaHCO3，C项错误；Na2CO3和NaHCO3都能与澄清石灰水反应生成难溶于水的CaCO3，因此均有白色沉淀生成，D项正确。[例2]【答案】C【解析】NaHCO3受热分解生成的Na2CO3不再分解或挥发，A项错误；纯碱和小苏打都是钠盐，焰色都呈黄色，B项错误；两者分别和同体积同浓度的食醋反应时，NaHCO3产生气泡快，C项正确；Na2CO3和NaHCO3均能和石灰水反应生成CaCO3沉淀，D项错误。[例3]【答案】D【解析】碳酸钠溶于水放热，碳酸氢钠溶于水吸热，A错误；等质量的两种固体与等浓度的盐酸反应消耗的盐酸体积不同，生成的CO2的质量不相等，B、C错误；相同浓度的两种溶液，碱性较强的是碳酸钠溶液，碳酸钠溶液颜色较深，D正确。[例4]【答案】C【解析】溶于水形成溶液，加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，可确定混有Na2CO3，因为NaHCO3与BaCl2不反应，C项正确。[例5]【答案】C【解析】Na2CO3和NaHCO3均与Ca(OH)2反应产生沉淀，故A错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO3溶液中加入同浓度稀盐酸时，则立即产生气体，反应较剧烈的是NaHCO3溶液，故B、D错误；Na2CO3与CaCl2反应产生CaCO3沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应，故CaCl2溶液可以区分两种溶液，故C正确。知识点二焰色试验教材学习仔细阅读教材，思考下列问题：(1)焰色试验：很多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，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。焰色试验属于__物理__变化，根据焰色试验呈现的特征颜色，可以检验__金属元素__的存在，如钠的焰色为__黄色__、钾的焰色为__紫色__(透过蓝色钴玻璃)。(2)操作步骤：“洗、烧、蘸、烧”①洗：用__稀盐酸__洗涤铂丝或铁丝(不能用玻璃棒)。②烧：将洗净的铂丝或铁丝放在酒精灯(或煤气灯)火焰上灼烧至__与原来的火焰颜色相同__时为止。③蘸：用铂丝蘸取少量待测液或者待测物质。④烧：置于火焰上灼烧，观察火焰的颜色。【小结】焰色试验应用中的注意事项①不是所有的金属都可呈现焰色，金属单质与它的化合物的焰色颜色相同。②焰色试验是物理过程，是元素的特性。③观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃观察，这样可以滤去黄光，避免其中含钠杂质所产生的黄色光的干扰。知识精讲1．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。2．操作步骤3．几种常见金属元素的焰色金属元素锂钠钾钙锶钡铜颜色紫红色黄色紫色(透过蓝色钴玻璃)砖红色洋红色黄绿色绿色4．应用(1)检验金属元素的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。(2)利用焰色试验制节日烟火。注意:(1)焰色试验可用来鉴别一些金属元素，这种鉴别物质的方法属于物理方法，而不是化学方法。(2)清洗铂丝时不能用稀硫酸代替盐酸，因为硫酸的熔沸点较高，难挥发。(3)观察钾的焰色试验时，要透过蓝色钴玻璃观察，这样做的目的是滤去黄光，避免少量钠元素对鉴别钾元素的干扰。典题例析[例1]某物质灼烧时火焰呈黄色，下列判断正确的是()A．该物质一定是钠的化合物B．该物质一定含钠元素C．该物质一定是金属钠D．该物质中一定含钠离子[例2]利用焰色试验既可以制作五彩缤纷的节日烟花，亦可以定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉(ZnS·BaSO4)样品时，钡的焰色为()A．黄色 B．红色C．紫色 D．黄绿色[例3]奥运会闭幕式上，燃放了大量的烟花，五彩缤纷的焰火十分好看。研究表明，焰火颜色的产生与烟花中含有钠、钾、钙、钡、铜、锶等金属元素有关。下列有关说法不正确的是()A．五彩缤纷的焰火的形成是因为上述金属元素产生了不同的焰色B．每次做焰色试验前都要用盐酸洗净铂丝并在火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同C．KCl与KNO3灼烧时火焰的颜色不相同D．观察钾及其化合物的焰色需要透过蓝色钴玻璃[例1]【答案】B【解析】焰色试验是金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现的特征颜色，火焰呈黄色，说明物质中含有钠元素。[例2]【答案】D【解析】钡的焰色试验的颜色是黄绿色。[例3]【答案】C【解析】五彩缤纷的焰火是某些金属元素灼烧时产生的焰色，A项正确；做焰色试验前都要用盐酸洗净铂丝并在火焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同，B项正确；KCl和KNO3都含有K元素，灼烧时透过蓝色钴玻璃都能观察到紫色火焰，C项错误；K元素的焰色需要透过蓝色钴玻璃观察，避免可能含有的微量Na元素的干扰，D项正确。[效果检测]1．下列关于Na2CO3的叙述中，正确的是()A．Na2CO3是治疗胃酸过多的一种药剂B．往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸，可观察到有大量气泡产生C．除去Na2CO3溶液中的Na2SO4，加入适量的Ba(OH)2溶液，过滤D．Na2CO3在不同反应中既能吸收CO2，又能参加反应放出CO22．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是()A．通入二氧化碳气体B．加入氢氧化钡溶液C．加入澄清石灰水D．加入稀盐酸3．ag纯净的碳酸钠和ag碳酸钠与碳酸氢钠的混合物相比，下列描述正确的是()A．分别和盐酸反应时，混合物的耗酸量大B．分别和足量盐酸反应时，混合物放出的CO2多C．分别配制成等体积溶液，混合物碱性强D．分别配制成等体积溶液，混合物溶液中Na＋的浓度大4．五彩缤纷的焰火与化学中“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是()A．焰色试验是化学变化B．用稀硫酸清洗做焰色试验的铂丝C．K的焰色试验应透过蓝色钴玻璃观察D．利用焰色试验可区分NaCl与Na2CO3固体5．有8gNa2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与200g溶质质量分数为3.65%的稀盐酸恰好完全反应，蒸干溶液，最终得固体质量为()A．8gB．15.5gC．11.7gD．无法计算6．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是()A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，加入适量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，通入过量的CO2气体C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热D．Na2CO3溶液(NaCl)，加入适量AgNO3溶液，过滤7．为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中不正确的是()A．①②和③中应依次盛装碱石灰、无水CaCl2和碱石灰B．若将装置①换成盛有NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大C．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止D．实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气8．侯德榜是我国著名的工业化学家，也是一位伟大的爱国者，他所发明的制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献，被誉为“侯氏制碱法”。请你回答以下问题。(1)某同学为了验证NaHCO3和Na2CO3的稳定性，设计了如图1所示实验装置(铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略)：你认为在X中应放的物质是____________(填化学式)。(2)某化学研究性学习小组在老师的指导下，模拟侯德榜制碱原理设计了如图2所示实验装置。①写出有关仪器的名称：a是____，b是____。②实验的操作步骤中，你认为打开旋塞K1、K2的合理顺序应为先打开____，后打开____(填字母)。简述理由：____。③在盛饱和食盐水的装置中发生反应的离子方程式为____；装置中气胆的作用是____。9．(1)焰色试验表现的是离子的化学性质吗？(2)焰色试验的载体为什么用铂丝？能用别的材料代替铂丝吗？(3)如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3？怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3？请结合化学方程式说明。1．【答案】D【解析】Na2CO3碱性较强，不能用于治疗胃酸过多，NaHCO3是治疗胃酸过多的一种药剂，A项错误；往碳酸钠稀溶液中加入少量稀盐酸生成NaHCO3，看不到明显现象，B项错误；反应生成新的杂质NaOH，且Na2CO3也可与Ba(OH)2反应，C项错误；Na2CO3能与CO2反应而吸收CO2，也能与稀盐酸等反应放出CO2，D项正确。2．【答案】A【解析】A项，因为CO2能和Na2CO3溶液发生如下反应：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，故可用于除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而B、C、D项中，Ba(OH)2、Ca(OH)2和稀盐酸都能与NaHCO3、Na2CO3反应。3．【答案】B【解析】碳酸钠和碳酸氢钠分别与盐酸反应的离子方程式：COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H＋=CO2↑＋H2O，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H＋=CO2↑＋H2O，等质量时，纯净的碳酸钠消耗的盐酸多，混合物放出的CO2多，A错误，B正确；碳酸钠与碳酸氢钠相比较，碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠，故碳酸钠溶液的碱性比混合物溶液的碱性强，C错误；碳酸钠含Na＋的个数多，则碳酸钠溶液中的Na＋浓度较大，故D错误。4．【答案】C【解析】焰色试验是金属或它们的化合物在灼烧时电子发生跃迁的结果，在这个过程中没有新物质产生，因此发生的是物理变化，A错误；盐酸可以溶解氧化物等杂质，且易挥发，不会残留痕迹，因此用稀盐酸清洗做焰色试验的铂丝而不是用稀硫酸洗涤，B错误；K的焰色需要透过蓝色的钴玻璃观察，可避免钠的焰色对钾的焰色干扰，C正确；焰色试验是元素的性质，NaCl与Na2CO3中都含有钠元素，因此它们的焰色都为黄色，无法利用焰色试验进行区分，D错误。5．【答案】C【解析】Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH的混合物与稀盐酸恰好完全反应，所得溶液中溶质为NaCl，溶液蒸干所得固体为NaCl，根据氯原子守恒可得：NaCl～HCl，m(HCl)＝200g×3.65%＝7.3g，故m(NaCl)＝eq\f(7.3g×58.5,36.5)＝11.7g；故C正确。6．【答案】D【解析】NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓，虽除去了NaCl，但又增加了新的杂质NaNO3，并且Na2CO3溶液也能与AgNO3溶液反应。7．【答案】B【解析】本实验中需要分别测定反应生成的二氧化碳和水的质量，所以实验前必须将装置中的水蒸气和二氧化碳赶走，避免影响测定结果，装置①用于吸收空气中的二氧化碳和水，可以使用碱石灰，操作方法：关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a