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第二章 海水中的重要元素
第一節(jié) 鈉及其化合物
第三課時(shí) 碳酸鈉和碳酸氫鈉
焰色試驗(yàn)
1、掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)。
2、了解與純堿有關(guān)的化學(xué)史和制備方法。
3、掌握焰色試驗(yàn)的知識(shí)。
教學(xué)目標(biāo)
課前導(dǎo)入
碳酸鈉(Na2CO3)
俗稱：純堿、蘇打
用途：去油污(堿性強(qiáng))、面食的制作(中和酸，二次醒發(fā))
碳酸氫鈉 (NaHCO3)
俗稱：小蘇打
用途：治療胃酸過多、膨松劑、發(fā)酵粉(面粉的醒發(fā))
廚房中的 “蘇式倆兄弟”
一、碳酸鈉和碳酸氫鈉的組成
物質(zhì) Na2CO3 NaHCO3
類別
構(gòu)成粒子
Na+、CO32—
Na+、HCO3—
鈉鹽
碳酸鹽
正鹽
鈉鹽
碳酸氫鹽
酸式鹽
操作 Na2CO3 NaHCO3
(1) 觀察Na2CO3和NaHCO3外觀并進(jìn)行描述。
(2) 向以上兩支試管中分別滴入幾滴水，振蕩，觀察現(xiàn)象；將溫度計(jì)分別插入其中，溫度計(jì)的示數(shù)有何變化。
(3) 繼續(xù)向(2)的試管中分別加入5 mL水，用力振蕩，有何現(xiàn)象。
(4) 分別向(3)所得的溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何現(xiàn)象。
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
[實(shí)驗(yàn)2-4]
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
操作 Na2CO3 NaHCO3
(1) 觀察Na2CO3和NaHCO3外觀并進(jìn)行描述。
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
[實(shí)驗(yàn)2-4]
白色粉末
細(xì)小白色晶體
操作 Na2CO3 NaHCO3
(2) 向以上兩支試管中分別滴入幾滴水，振蕩，觀察現(xiàn)象；將溫度計(jì)分別插入其中，溫度計(jì)的示數(shù)有何變化。
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
[實(shí)驗(yàn)2-4]
加幾滴水后，粉末結(jié)塊變成晶體；溫度上升。
加幾滴水后，晶體部分溶解；溫度下降。
Na2CO3遇水生成有結(jié)晶水的碳酸鈉晶體(Na2CO3·xH2O)，并伴
隨放熱現(xiàn)象。碳酸氫鈉能溶于水，并伴隨吸熱現(xiàn)象。
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
Na2CO3 · xH2O
(白色晶體)
Na2CO3
(白色粉末)
風(fēng)化，失去結(jié)晶水
吸水潮解
操作 Na2CO3 NaHCO3
(3) 繼續(xù)向(2)的試管中分別加入5mL水，用力振蕩有何現(xiàn)象
(4) 分別向(3)所得的溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何現(xiàn)象
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
[實(shí)驗(yàn)2-4]
振蕩后完全溶解
振蕩后部分溶解
相同溫度下在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3
Na2CO3 、NaHCO3的水溶液堿性：Na2CO3>NaHCO3
溶液變深紅色
溶液變成淺紅色
二、碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較
名稱 碳酸鈉 碳酸氫鈉
俗稱
化學(xué)式
外觀
水溶性
水溶液酸堿性
蘇打、純堿
小蘇打
Na2CO3
NaHCO3
白色粉末
細(xì)小白色晶體
易溶于水
(20℃，20g/100g水)
溶解時(shí)放熱
可溶于水
(20℃，9.6g/100g水)
溶解時(shí)吸熱
堿性(較強(qiáng))
堿性(較弱)
三、碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性比較
碳酸鈉和碳酸氫鈉的外觀相似，如何鑒別？
[實(shí)驗(yàn)2-5] 如圖2-7所示，分別加熱Na2CO3和NaHCO3，觀察現(xiàn)象，比較Na2CO3和NaHCO3的熱穩(wěn)定性。
三、碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性比較
名稱 Na2CO3 NaHCO3
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論
化學(xué)方程式
2NaHCO3 ══ Na2CO3 + CO2↑ + H2O
△
無明顯現(xiàn)象
澄清石灰水變渾濁，試管口有水珠
碳酸鈉受熱不易分解
碳酸氫鈉受熱易分解，生成二氧化碳和水
\
可以利用碳酸氫鈉受熱分解的化學(xué)性質(zhì)，來除去碳酸鈉中含有的碳酸
氫鈉雜質(zhì)。
三、碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性比較
裝置改進(jìn)——套管實(shí)驗(yàn)
碳酸氫鈉
碳酸鈉
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]
A燒杯中澄清石灰水不變渾濁，
B燒杯中澄清石灰水變渾濁。
[改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)]
操作簡便、節(jié)約原料、易于對(duì)比。
A B
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
[典例1] 下列是某興趣小組根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)能說明碳酸鈉與碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性的套管實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)觀察如下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，分析實(shí)驗(yàn)原理，并判斷下列說法和做法，其中不正確的是( )
A．甲為小蘇打，乙為純堿
B．要證明碳酸氫鈉受熱產(chǎn)生水，可在小試
管內(nèi)塞上沾有無水硫酸銅粉末的棉花球
C．加熱不久就能看到丙燒杯石灰水變渾濁
D．整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都沒有發(fā)現(xiàn)丙燒杯的澄清石灰水變渾濁
C
四、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)
與酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)
四、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn) 向碳酸鈉溶液中逐滴加入鹽酸 向碳酸氫鈉溶液中逐滴加入鹽酸
現(xiàn)象
原因
開始時(shí)無氣泡，后產(chǎn)生氣泡
立即有氣泡產(chǎn)生
先發(fā)生反應(yīng)：
Na2CO3+HCl═NaHCO3+NaCl
后發(fā)生反應(yīng)：
NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O
直接發(fā)生反應(yīng)：
NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O
CO32—
HCO3—
CO2
H+
2H+
H+
四、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)
1. 若向稀鹽酸中分別逐滴加入碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液，又會(huì)有什么現(xiàn)象？
此時(shí)，無論是對(duì)于碳酸鈉還是碳酸氫鈉來說，稀鹽酸都是過量的，所以都立即產(chǎn)生氣泡。
Na2CO3 + 2HCl ══ 2NaCl + CO2↑ + H2O
NaHCO3 + HCl ══ NaCl + CO2↑ + H2O
四、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)
2. 現(xiàn)有兩瓶沒有標(biāo)簽的無色溶液，分別為稀鹽酸和碳酸鈉溶液，在不使用其他任何試劑的前提下，如何將兩種溶液鑒別出來？簡述實(shí)驗(yàn)方法。
將兩種溶液分別編號(hào)為A溶液和B溶液，取適量A溶液于試管中，逐滴加入B溶液，若立即有氣泡產(chǎn)生，則A溶液為稀鹽酸，B溶液為碳酸鈉溶液；若開始時(shí)無氣泡，后產(chǎn)生氣泡，則A溶液為碳酸鈉溶液，B溶液為稀鹽酸。
四、碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)
3. 在兩支試管中分別加入足量相同的稀鹽酸，將氣球中等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3倒入足量的鹽酸中，預(yù)測現(xiàn)象。
藥品同時(shí)
倒入試管
快 慢
五、碳酸鈉和碳酸氫鈉與堿、鹽反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論或解釋
(用離子方程式表示)
① 向盛有Na2CO3溶液的試管中滴加澄清石灰水
② 向盛有Na2CO3溶液的試管中滴加CaCl2溶液
產(chǎn)生白色沉淀
Ca2++CO32— = CaCO3↓
Ca2++CO32— = CaCO3↓
產(chǎn)生白色沉淀
五、碳酸鈉和碳酸氫鈉與堿、鹽反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論或解釋 (用離子方程式表示)
① 向盛有NaHCO3溶液的試管中滴加澄清石灰水
② 向盛有NaHCO3溶液的試管中滴加CaCl2溶液
產(chǎn)生白色沉淀
Ca(OH)2足量：
Ca2++OH—+HCO3— =CaCO3↓+H2O
Ca(OH)2少量：
Ca2++2OH— + 2HCO3— = CO32— + CaCO3↓+ 2H2O
稀溶液
不反應(yīng)
\
知識(shí)拓展
[思考] CO32—、HCO3—、CO2之間有什么轉(zhuǎn)化關(guān)系？
CO32—
HCO3—
CO2
H+
2H+
H+
OH—
OH—
2OH—
六、碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別和除雜
加熱法：產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體是NaHCO3固體。
氣體法：分別向等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3中加入足量的稀鹽酸，產(chǎn)生氣體體積大、速度快、現(xiàn)象更劇烈的是NaHCO3。
測pH法：分別用pH試紙測等濃度的Na2CO3和NaHCO3稀溶液的pH，pH大的是Na2CO3溶液。
酚酞法：向等濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中滴入幾滴酚酞，溶液明顯變紅的是Na2CO3溶液。
沉淀法：加入BaCl2(CaCl2)溶液，產(chǎn)生沉淀的是Na2CO3。
一、鑒別
選擇適當(dāng)?shù)脑噭┗蚍椒ǔルs質(zhì)，并完成轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式，“[　]”內(nèi)為雜質(zhì)。
(1)Na2CO3(s)[NaHCO3]___________，__________________________。
(2)NaHCO3(aq)[Na2CO3]_____________，________________________。
(3)Na2CO3(aq)[NaHCO3]__________________，_________________________________。
(4) CO2(HCl)_________________________________。
六、碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別和除雜
二、除雜
灼燒至恒重
通入足量CO2
Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3
滴加適量NaOH溶液
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
2NaHCO3 ══ Na2CO3 + CO2↑ + H2O
△
將混合氣通過飽和NaHCO3溶液洗氣
七、碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途
(1) 碳酸鈉可用于廚房去油污，為什么不用碳酸氫鈉？
(2) 治療胃酸過多選用碳酸氫鈉，為什么不用碳酸鈉？
(3) 用碳酸氫鈉煮的饅頭，為什么更蓬松？
胃痛類型很多，胃潰瘍型胃穿孔不能吃含有小蘇打的藥物進(jìn)行治療，反而會(huì)加重病情，可以用氫氧化鋁等治療。
七、碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途
Na2CO3可用于玻璃、造紙、紡織、去除油污等。
NaHCO3可用于滅火劑、發(fā)酵劑、醫(yī)藥等。
名稱及化學(xué)式
顏色狀態(tài)
俗稱
水溶性
水溶液酸堿性
熱穩(wěn)定性
與二氧化碳反應(yīng)
與鹽酸反應(yīng)
不反應(yīng)
穩(wěn)定、受熱不易分解
NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑
2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O
碳酸鈉(Na2CO3)
碳酸氫鈉(NaHCO3)
白色粉末
細(xì)小白色晶體
純堿、蘇打
小蘇打
易溶于水(溶解時(shí)放熱)
可溶于水(溶解時(shí)吸熱)
較強(qiáng)堿性
較弱堿性
△
Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3
與滴加順序有關(guān)
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
C
[典例2]
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例3]
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例4] 有兩個(gè)無標(biāo)簽的試劑瓶，分別盛有Na2CO3、NaHCO3固體，有四位同學(xué)為鑒別它們采用了以下方法，其中不可行的是( 　　)
A. 分別將它們配制成溶液，再加入澄清石灰水
B. 分別將它們配制成溶液，再加入CaCl2溶液
C. 分別加熱，再檢驗(yàn)是否有使澄清石灰水變渾濁的氣體產(chǎn)生
D. 分別取固體樣品，滴加同濃度鹽酸，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢
A
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例5] 下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能測定出NaHCO3和Na2CO3的混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的( )
A．取 ag 混合物充分加熱，質(zhì)量減少 bg
B．取 ag 混合物與足量稀鹽酸反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得到 bg 固體
C．取 ag 混合物與足量 NaOH 溶液充分反應(yīng)，得到 bg 溶液
D．取 ag 混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體經(jīng)干燥后用堿石灰吸收，質(zhì)量增加 bg
C
八、侯氏制堿法
侯德榜把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了對(duì)環(huán)境的污染，降低了純堿的成本。
八、侯氏制堿法
沉淀池：NaCl + NH3 + CO2 + H2O ══ NaHCO3↓ + NH4Cl
煅燒爐：2NaHCO3 ══ Na2CO3 + CO2↑ + H2O
△
①NaCl溶液需要飽和，便于NaHCO3析出，溶解度：NaCl > NaHCO3
②NH3 和CO2加入順序：先通入NH3 ，再通入CO2 [因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，先通入氨氣有利于后續(xù)二氧化碳的吸收]，可循環(huán)的物質(zhì)為CO2、NaCl。
八、侯氏制堿法
1、為什么先通入氨氣？
2、為什么用長導(dǎo)管導(dǎo)二氧化碳？
3、為什么要用冷水和飽和食鹽水？
4、c中可能是什么？
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例6] “NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制堿法”的重要反應(yīng)。下面是4位同學(xué)對(duì)該反應(yīng)涉及的有關(guān)知識(shí)發(fā)表的部分見解。其中不正確的是( )
C
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例7] 下圖是侯氏制堿法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的生產(chǎn)流程示意圖，則下列敘述正確的是( )
A.A氣體是CO2，B氣體是NH3
B.第Ⅲ步得到的晶體是Na2CO3·10H2O
C.侯氏制堿法的工藝過程中應(yīng)用了物質(zhì)溶解度的差異
D.第Ⅳ步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶
C
很多金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)都會(huì)使火焰呈現(xiàn)出特征顏色，根據(jù)火焰的特征顏色，可以判斷試樣所含的金屬元素，化學(xué)上把這樣的定性分析操作稱為焰色試驗(yàn)(火焰顏色與元素存在狀態(tài)無關(guān))。
九、焰色試驗(yàn)
一、含義
物理變化
(電子躍遷原理)
九、焰色試驗(yàn)
二、試驗(yàn)步驟
不能用玻璃棒
(含有Na元素)
觀察鉀的焰色時(shí)，要通過藍(lán)色鈷玻璃觀察，目的是過濾掉鈉的黃色火焰。
九、焰色試驗(yàn)
九、焰色試驗(yàn)
三、注意事項(xiàng)
1、若沒有鉑絲，可以用光潔無銹的鐵絲代替。
因?yàn)樗鼈冊(cè)诨鹧嫔献茻裏o顏色，同時(shí)熔點(diǎn)高，不易被氧化。
2、洗滌鉑絲用鹽酸而不能用硫酸。
用稀鹽酸清洗的原因：生成金屬氯化物，而金屬氯化物在高溫時(shí)可揮發(fā)。
3、焰色反應(yīng)是物理變化，不是化學(xué)變化，是金屬元素的性質(zhì)。
不管是單質(zhì)還是含有該金屬的化合物灼燒時(shí)都具有同樣的顏色。
4、不是所有金屬灼燒時(shí)都有顏色。
九、焰色試驗(yàn)
四、常見金屬的焰色
九、焰色試驗(yàn)
五、焰色試驗(yàn)的應(yīng)用
①煙花 ②檢驗(yàn)金屬元素 ③照明或其他
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例8] 有關(guān)焰色反應(yīng)的說法正確的是( )
A.焰色反應(yīng)是金屬單質(zhì)表現(xiàn)的性質(zhì)
B.焰色反應(yīng)是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)變化而產(chǎn)生的
C.焰色反應(yīng)看到黃色火焰并不能確定該物質(zhì)一定不含鉀元素
D.洗滌焰色反應(yīng)中用到的鉑絲可用稀硫酸代替稀鹽酸
C
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例9] 下列有關(guān)焰色反應(yīng)試驗(yàn)操作注意事項(xiàng)正確的是 ( 　　 )
① 鉀的火焰顏色要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察
② 先將鉑絲灼燒到與原來火焰的顏色相同，再蘸取被檢驗(yàn)的物質(zhì)
③ 每次實(shí)驗(yàn)后，要將鉑絲用鹽酸洗凈
④ 實(shí)驗(yàn)時(shí)最好選擇本身顏色較淺的火焰
⑤ 沒有鉑絲時(shí)，也可以用光潔無銹的鐵絲代替
A ．僅有③不正確 B ．僅有④不正確
C ．僅有⑤不正確 D ．全對(duì)
D
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
D
[典例10] 2022年北京冬奧會(huì)開幕式璀璨奪目的焰火與化學(xué)的焰色試驗(yàn)有關(guān)，關(guān)于焰色試驗(yàn)說法正確的是( )
A．做焰色試驗(yàn)時(shí)可用銅絲代替鉑絲
B．Na2O 和 NaOH 的焰色均為黃色
C．需用稀硫酸清洗鉑絲并在火焰上灼燒至與原來火焰顏色相同 D．檢驗(yàn) Na2CO3 中混有的少量 K2CO3可在火焰上灼燒直接觀察焰色
B
對(duì)應(yīng)訓(xùn)練
[典例11] 下列說法正確的有 。
①Na2O、Fe2O3、Al2O3屬于堿性氧化物
②Na2O2中陰陽離子個(gè)數(shù)比是1：1
③銅絲能導(dǎo)電，所以銅屬于電解質(zhì)
④非金屬氧化物不一定是酸性氧化物
⑤區(qū)別NaHCO3與Na2CO3溶液，可以用Ca(OH)2溶液
⑥實(shí)驗(yàn)室將鈉保存在煤油中
⑦實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH)3膠體：將FeCl3飽和溶液逐滴加入熱NaOH溶液中，繼續(xù)加熱至呈紅褐色
⑧鈉或氯化鈉固體的焰色試驗(yàn)，透過藍(lán)色鈷玻璃都可以看到黃色火焰
④⑥

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