高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第二单元 钠、镁及其化合物 第2课时学案 苏教版必修1.doc

第2课时碳酸钠的性质与应用学习目标定位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。一、碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较1碳酸钠、碳酸氢钠的水溶性及酸碱性比较(1)实验探究在两支试管中分别加入少量的碳酸钠和碳酸氢钠(各约1 g)进行比较，它们外观的细小差别是na2co3为白色粉末；nahco3为细小的白色晶体。分别向两支试管中加入约10 ml水，用力振荡，分别滴加23滴酚酞溶液，其现象是na2co3完全溶解，溶液变红色；nahco3部分溶解，溶液变浅红色。(2)实验结论水溶性：na2co3和nahco3都能溶于水，溶解度大小：na2co3溶解度大于nahco3。水溶液酸碱性：na2co3、nahco3水溶液都呈碱性。2碳酸钠、碳酸氢钠与某些碱或盐溶液的反应(1)澄清的石灰水中滴加na2co3溶液的现象为澄清石灰水变浑浊，化学方程式为na2co3ca(oh)2=caco32naoh；na2co3溶液中滴加cacl2溶液的现象为溶液变浑浊，化学方程式为na2co3cacl2=caco32nacl。(2)澄清石灰水中滴加nahco3溶液的现象为澄清石灰水变浑浊，化学方程式为ca(oh)22nahco3=caco3na2co32h2o，nahco3溶液中滴加cacl2溶液现象为无沉淀生成(溶液仍澄清)。3碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应快慢的比较(1)按上图要求完成实验：在两支试管中分别加入3 ml稀盐酸，将两个各装有少量等质量的na2co3、nahco3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的na2co3和 nahco3同时倒入试管中。观察到的实验现象是_。(2)实验结论：_。(3)碳酸钠与盐酸反应的化学方程式是_。碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式是_。答案(1)两个气球均膨胀；碳酸氢钠与盐酸混合比碳酸钠与盐酸混合气球膨胀得快且大(2)碳酸氢钠与盐酸反应产生气体比碳酸钠与盐酸反应产生气体剧烈得多(3)na2co32hcl=2naclco2h2onahco3hcl=naclco2h2o4碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的比较(1)如图所示实验为“套管实验”，小试管内塞有沾有白色无水硫酸铜粉末的棉花球。点燃酒精灯加热，能观察到的实验现象是小试管中棉花球变蓝色，b烧杯中澄清石灰水变浑浊，a中有少量气泡冒出。(2)实验结论：na2co3受热不分解；nahco3受热易分解，生成物中含有co2和h2o。由此可知，na2co3的热稳定性比nahco3强。(3)鉴别na2co3和nahco3两种固体的方法是两种固体分别加热，能生成气体且生成的气体能使澄清石灰水变浑浊的是nahco3，另一固体是na2co3，有关的化学方程式是2nahco3na2co3co2h2o；co2ca(oh)2=caco3h2o。归纳总结1na2co3和nahco3的性质比较名称碳酸钠(纯碱或苏打)碳酸氢钠(小苏打)颜色、状态白色粉末白色细小晶体溶解性易溶易溶，同温下溶解度比na2co3小水溶液的酸碱性碱性碱性，物质的量浓度相同时，na2co3溶液的碱性强于nahco3溶液与酸反应能反应，有气体产生剧烈反应，有气体产生与碱反应能与ca(oh)2、ba(oh)2溶液反应与碱溶液都能反应热稳定性稳定，受热不易分解不稳定，受热易分解可相互转化na2co3nahco3主要用途作去污剂、制玻璃、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂、石油、冶金等发酵剂、灭火剂、医用(治疗胃酸过多)提醒(1)na2co3溶液中逐滴加入稀盐酸实质分两步：na2co3hcl=nahco3naclnahco3hcl=naclh2oco2。(2)相同温度下与相同浓度的稀盐酸反应时，nahco3比na2co3快。2除杂混合物除杂方法及试剂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【例1】下列有关na2co3和nahco3的性质叙述中错误的是()ana2co3和nahco3都是盐，能与酸反应b常温时水溶性：na2co3nahco3c等物质的量的na2co3和nahco3与相同的盐酸充分反应时，消耗酸的体积之比是21d将澄清的石灰水分别加入少量na2co3和nahco3溶液时，前者产生沉淀，后者不产生沉淀答案d解析由na2co32hcl=2naclh2oco2、nahco3hcl=naclh2oco2知，等物质的量的na2co3、nahco3与足量盐酸反应时消耗等浓度盐酸的体积之比为21，c项正确；两者都产生沉淀：na2co3ca(oh)2=2naohcaco3，nahco3ca(oh)2=caco3h2onaoh，d项错误。【例2】有两个无标签的试剂瓶，分别装有na2co3和nahco3固体，有4位同学为鉴别它们采用了以下不同的方法，其中不可行的是 ()a分别配成溶液，再加入澄清石灰水b分别配成溶液，再加入cacl2溶液c分别加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的气体产生d分别取固体样品，滴加同浓度盐酸，观察产生气泡的快慢答案a解析a项中的石灰水与na2co3和nahco3皆能发生反应产生caco3沉淀；b项中cacl2与nahco3不反应，与na2co3反应产生caco3沉淀；c项加热时，只有nahco3受热分解：2nahco3na2co3h2oco2，产生的co2能使澄清石灰水变浑浊，故可用来鉴别；d项，nahco3与盐酸反应速率比na2co3快。易误提醒鉴别na2co3和nahco3溶液，不能用naoh溶液，虽然前者不反应后者能反应，但均无明显现象；也不能用澄清石灰水或ba(oh)2溶液，二者能产生白色沉淀，现象相同无从区分。二、侯氏制碱法1反应原理naclnh3co2h2o=nahco3nh4cl，2nahco3na2co3h2oco2。2nh3通入到饱和nacl溶液中，形成氨水的nacl饱和溶液，然后再通入co2。这样先形成了一个弱碱性的环境以后，可以增大co2在溶液中的溶解度，生成更多的nahco3。3因为nahco3的溶解度小于nh4cl的溶解度，所以是nahco3先从溶液中结晶析出。4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”。5“联合制碱法”时还能得到nahco3和nh4cl等副产品。侯氏制碱法的注意问题(1)利用侯氏制碱法制取nahco3时，在饱和nacl溶液中应先通入nh3，后通入co2。(2)nahco3在水中的溶解度小于nh4hco3和nh4cl、nacl。【例3】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nh3co2h2o=nh4hco3；nh4hco3nacl=nahco3nh4cl；2nahco3na2co3h2oco2。(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)由nh3co2h2o=nh4hco3可知是多种物质反应生成一种物质，则属于化合反应，由nh4hco3nacl=nahco3nh4cl可知是化合物与化合物相互交换成分生成新的化合物与化合物，则属于复分解反应，由2nahco3na2co3h2oco2可知是一种物质反应生成多种物质，则属于分解反应，即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阴离子构成的，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，制取纯碱时同时生成nh4cl，nh4cl是一种氮肥，而2nahco3na2co3h2oco2反应是需要加热的，故选ab。(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碳酸钠与碳酸氢钠性质的“三点差异”(1)溶解度：na2co3大于nahco3。(2)热稳定性：na2co3大于nahco3。(3)与酸反应：nahco3与酸反应比na2co3更剧烈。2“五个反应”(1)2nahco3na2co3h2oco2(2)nahco3hcl=naclh2oco2(3)na2co32hcl=2naclh2oco2(4)nahco3naoh=na2co3h2o(5)na2co3co2h2o=2nahco31下列说法中正确的是()a发酵粉中主要含有氢氧化钠，能使焙制出的糕点疏松多孔b碘盐中的碘可以直接用淀粉检验c碳酸氢钠可以用于治疗胃酸过多d硫酸氢钠属于盐类，其水溶液显中性答案c解析发酵粉的主要成分是小苏打，a错误；碘盐中的碘以碘酸钾形式存在，而不是碘单质，b错误；硫酸氢钠的水溶液呈酸性，d错误。2下列有关na2co3、nahco3的叙述中正确的是()a除去nahco3固体中混有的少量na2co3可用加热法b相同条件下，na2co3在水中的溶解度小于nahco3在水中的溶解度c相同质量的na2co3与nahco3与足量盐酸反应，na2co3放出的二氧化碳气体多且速率快d向物质的量浓度相同的na2co3溶液和nahco3溶液中滴入酚酞，前者的红色明显比后者深答案d解析nahco3受热易分解而na2co3很稳定，除去na2co3固体中混有的少量nahco3可用加热法，a项错误；相同条件下，na2co3在水中的溶解度大于nahco3在水中的溶解度，b项错误；106 g na2co3和84 g nahco3均产生1 mol co2，所以相同质量的na2co3与nahco3与足量盐酸反应，nahco3产生的二氧化碳多，且nahco3与盐酸反应更剧烈，反应速率更快，c项错误；nahco3和na2co3的水溶液均显碱性，在物质的量浓度相同时，na2co3溶液的碱性更强，d项正确。3为了验证nahco3固体中是否含有na2co3，下列实验及判断中正确的是 ()a加热，观察是否有气体放出b溶于水后加bacl2溶液，看有无沉淀c溶于水后加石灰水，看有无沉淀d取固体试样加盐酸，看是否有气泡产生答案b解析对上述物质加热有气体放出，只能证明有nahco3，而不能证明含有na2co3；nahco3与na2co3都能与石灰水反应产生沉淀，都能与盐酸反应产生气泡而无法鉴别。4下列各组中的两物质作用时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是()ana2o与co2 bna2co3与hclcnaoh与co2 dc与o2答案a解析a项中反应只生成na2co3；b项中hcl少量，生成的是nahco3，hcl过量，则生成co2和h2o；c项中由于co2和naoh的量不同可生成na2co3或nahco3，也可同时生成na2co3和nahco3的混合物；d项中在o2充足时生成co2，不足时生成co。5有两支试管分别装有na2co3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者为na2co3b分别加入2滴酚酞红色较浅者为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答案c解析a项，都产生白色沉淀；b项，na2co3溶液中红色深；d项，na2co3溶液中开始时无气泡产生(发生反应：na2co3hcl=naclnahco3)。6x、y、z、w为四种常见化合物，其中x含有四种元素，x、y、z的焰色反应均为黄色，w为无色、无味气体。这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)：请回答：(1)w的化学式是_。(2)x与y在溶液中反应的化学方程式是_。(3)将4.48 l(标准状况)w通入100 ml 3 moll1的y的水溶液后，溶液中的溶质是_。(4)自然界中存在x、z和h2o按一定比例结晶而成的固体。取一定量该固体溶于水配成100 ml溶液，测得溶液中金属阳离子的浓度为0.5 moll1。若取相同质量的固体加热至恒重，剩余固体的质量为_g。答案(1)co2(2)nahco3naoh=na2co3h2o(3)na2co3和nahco3(4)2.65解析焰色反应为黄色，可知x、y、z均含钠元素；已知x含有四种元素，由xz、xyz及w为无色、无味气体，可推测x为nahco3、z为na2co3、y为naoh、w为co2。4.48 l(标准状况)即0.2 mol co2通入含0.3 mol naoh的溶液中，因1n(naoh)/n(co2)2，故溶液中的溶质为na2co3和nahco3。n(na)0.5 moll10.100 l0.05 mol，根据钠元素守恒可知，固体加热后得到的na2co3固体为0.025 mol，其质量为2.65 g。对点训练题组一na2co3和nahco3的性质比较及应用1下列各项叙述中不正确的是()a小苏打是面包发酵粉的主要成分之一b侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异c用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液dnahco3的热稳定性大于na2co3答案d解析a项小苏打的主要用途之一是作发酵粉，正确；b项，侯氏制碱法利用了nahco3溶解度小的性质，正确；c项，食盐、纯碱溶液分别显中性、碱性，正确；d项，nahco3的热稳定性小于na2co3，错误。2过量的nahco3与na2o2混合，在密闭容器中充分加热后，最后排出气体，残留的物质应是 ()ana2o和na2o2 bna2o2和na2co3cna2co3 dna2o答案c解析在题中所给出的两种物质中nahco3是过量的，两种混合物在密闭容器中加热所发生的化学反应为2nahco3na2co3h2oco2，2na2o22co2=2na2co3o2,2na2o22h2o=4naoho2，2naohco2=na2co3h2o。因nahco3是过量的，又充分加热，有足够的co2使na2o2最终全部转化为na2co3，过量的nahco3也完全分解成na2co3，而na2co3稳定，受热不易分解，故最后排出产生的气体后，残留的固体是na2co3。3等物质的量的na2co3和nahco3分别与足量的同浓度盐酸充分反应，其中()ana2co3放出的co2多bnahco3放出的co2多cna2co3放出co2的速率快dnahco3放出co2的速率快答案d解析nahco3与hcl反应时，hco直接与h发生反应生成co2气体；na2co3与hcl反应时，首先发生反应coh=hco，然后发生反应hcoh=co2h2o，故两者放出的co2一样多，且nahco3与盐酸反应放出co2的速率快。题组二na2co3和nahco3的鉴别与除杂4现有一块金属钠露置于空气中一段时间，为检验该固体是否部分变质为碳酸钠，先将固体样品溶解于水得到溶液，并采取下列措施，其中可以实现实验目的的是()a测所得溶液的phb取溶液少量，向其中滴入酚酞观察溶液是否变红c取溶液少量，向其中加入盐酸观察是否有气泡产生d取溶液少量，向其中加入cuso4溶液，观察是否有沉淀产生答案c解析钠溶于水得到的naoh溶液呈碱性，碳酸钠溶于水亦呈碱性，因此a、b项中的措施均无法实现实验目的。cuso4与naoh溶液或na2co3溶液反应均生成蓝色沉淀，故d错误。5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加入稀盐酸答案a解析除杂方法要操作简便、效果好、不引入新的杂质、保留非杂质成分。可采取这样的方法：na2co3h2oco2=2nahco3。6下表中叙述不正确的是()选项叙述叙述叙述a将少量稀硫酸逐滴加入苏打溶液中，并不断振荡无明显现象可用稀硫酸或稀盐酸鉴别苏打溶液和小苏打溶液b向苏打溶液中滴加澄清石灰水产生白色沉淀可用澄清石灰水鉴别苏打溶液和小苏打溶液c加热小苏打固体产生无色气体和水蒸气可用加热法除去苏打中的小苏打d向稀苏打溶液中通入过量二氧化碳气体无明显现象可用二氧化碳除去小苏打溶液中的苏打答案b解析向苏打溶液和小苏打溶液中滴加澄清石灰水，均产生白色沉淀，离子反应如下：coca2=caco3ca22oh2hco=caco3co2h2o故不能用澄清石灰水鉴别苏打溶液和小苏打溶液。题组三侯氏制碱法7如图是模拟“侯氏制碱法”制取nahco3的部分装置。下列操作正确是()aa通入co2，然后b通入nh3，c中放碱石灰ba通入nh3，然后b通入co2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉cb通入nh3，然后a通入co2，c中放碱石灰db通入co2，然后a通入nh3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉答案b解析由于co2在水中的溶解度小，而氨气极易溶于水，因此先通入氨气，然后通入co2；由于氨气极易溶于水需要防止倒吸，因此a通入nh3，b通入co2；氨气是碱性气体需要稀硫酸吸收多余的氨气，答案选b。题组四有关na2co3、nahco3的计算8在10 ml 0.01 moll1的na2co3溶液中，逐滴加入1.2 ml 0.05 moll1的盐酸，完全反应后，生成的co2在标准状况下的体积为 ()a1.34 ml b2.24 mlc0.672 ml d0答案d解析在溶液中，na2co3与hcl的反应分两步进行：na2co3hcl=nahco3nacl，nahco3hcl=co2h2onacl。由于n(na2co3)101030.01 mol104 mol，n(hcl)1.21030.05 mol6105 mol，故只能发生第一步反应。9碳酸氢钠容易分解为碳酸钠。现加热5.00 g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减小了 0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为()a3.38 g b4.58 gc4.16 g d4.41 g答案c解析设混合物中nahco3的质量为x，则2nahco3na2co3co2h2om 284 106 28410662 x 0.31 g x0.84 g，则m(na2co3)5.00 g0.84 g4.16 g。10将0.4 g naoh和1.06 g na2co3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 moll1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成co2的物质的量的关系的是()答案c解析0.01 mol naoh先与0.01 mol h中和；co再与h生成hco，又消耗0.01 mol h；最后0.01 mol hco与h反应生成0.01 mol co2。综合强化11某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。(1)只根据图、所示实验，能够达到实验目的的是_(填序号)。(2)图、所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_；与实验相比，实验的优点是_(填字母)。a比复杂b比安全c比操作简便d可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而不行(3)若用实验验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管b中装入的固体最好是_(填化学式)。答案(1)(2)2nahco3na2co3h2oco2，co2ca(oh)2=caco3h2od(3)nahco3解析(1)图不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊；图可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度判断。(2)图、所涉及的化学方程式为2nahco3na2co3h2oco2，co2ca(oh)2=caco3h2o；实验的优点是可同时做对比实验。(3)试管b装入碳酸氢钠，试管a装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。12a、b、c、d、e五种物质是含钠元素的单质或化合物，其中a为银白色固体，b为淡黄色固体，它们有如图所示的转化关系：(1)推断各符号所代表的物质的化学式：a_，b_，c_，d_，e_。(2)分别写出反应的化学方程式：_；_。答案(1)nana2o2naohna2co3nahco3(2)2na2h2o=2naohh2co2h2ona2co3=2nahco3解析解推断题的关键是找突破口，根据“b为淡黄色固体”可知b为na2o2，前后联系可知其他物质。13向浓度相等、体积均为50 ml的a、b两份naoh溶液中，分别通入一定量的co2后，再稀释到100 ml。(1)在naoh溶液中通入一定量的co2后，溶液中溶质的组成可能是_，_，_，_。(2)在稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol l1的盐酸，产生co2的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如下图所示。a曲线表明，原溶液通入co2后，所得溶质与盐酸反应产生co2的最大体积是_ml(标准状况)。b曲线表明，原溶液通入co2后，所得溶液中溶质的化学式为_。原naoh溶液的物质的量浓度为_。答案(1)naoh、na2co3na2co3na2co3、nahco3nahco3(2)112naoh、na2co30.150 moll1解析(2)分析图中曲线和各个量的关系，a中先加入的25 ml盐酸，含