2025年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第1节　第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验

第2课时碳酸钠和碳酸氢钠焰色试验[核心素养发展目标]1.通过实验认识Na2CO3、NaHCO3的性质,培养科学探究意识。2.了解焰色试验的操作与应用。一、碳酸钠和碳酸氢钠1.Na2CO3、NaHCO3性质探究(1)探究Na2CO3、NaHCO3的溶解性及水溶液的酸碱性在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1g),完成下列实验,并将实验现象和相应的结论填入表中。盐Na2CO3NaHCO3①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的形态白色粉末细小的白色晶体②加几滴水并将温度计伸入其中加水后结块变成晶体,温度计示数升高加水后部分溶解,温度计示数降低③继续向②的试管中分别加5mL水,用力振荡振荡一段时间后可溶解固体量减少④分别向③所得溶液中滴加1~2滴酚酞溶液溶液变红,溶液碱性较强溶液变浅红,溶液碱性较弱初步结论碳酸钠、碳酸氢钠均易溶于水,水溶液均呈碱性,但Na2CO3的溶解度更大,碱性更强思考1Na2CO3粉末遇水生成碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O),且在干燥空气中失去结晶水变成碳酸钠粉末,那么钠露置在空气中,最终会完全转变成什么?提示钠露置在空气中,最终完全转变为Na2CO3粉末。NaNa2ONaOHNaOH溶液Na2CO3·xH2ONa2CO3(风化是化学变化)。思考2向饱和的Na2CO3溶液中通入过量的CO2,会有什么现象?试分析其原因?提示有晶体析出。CO2与饱和Na2CO3溶液反应生成NaHCO3,生成的NaHCO3的质量比参加反应的Na2CO3的质量大,又由于常温下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3,且反应过程中消耗了水,故会有NaHCO3晶体从溶液中析出。(2)碳酸钠、碳酸氢钠热稳定性的实验探究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;化学方程式:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O思考3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,烧杯B中澄清石灰水变浑浊,说明NaHCO3受热分解生成了。

(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。

答案(1)H2OCO2(2)>(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3mL同一稀盐酸,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及结论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气泡产生得更快,气球膨胀得更大,离子方程式分别为HCO3-+H+CO2↑+H2O、CO32-+2H+CO2↑+H思考4某课外小组在实验中,将盐酸滴加到碳酸钠溶液中,开始无气泡产生,一段时间后产生气泡。试分析其原因?提示Na2CO3和盐酸反应分两步进行:①CO32-+H+HCO②HCO3-+H+H2O+CO2↑故开始无明显现象,后来产生气泡。(4)探究Na2CO3、NaHCO3和盐(CaCl2)及碱[Ca(OH)2]的反应盐(CaCl2)碱[Ca(OH)2]实验操作及步骤现象及结论①加入稀Na2CO3溶液,立即产生白色沉淀,离子方程式:Ca2++CO32-CaCO3↓②加入少量稀NaHCO3溶液,无明显现象,说明稀CaCl2溶液和少量稀NaHCO3溶液不反应两支试管中都产生白色沉淀。离子方程式分别为Ca2++CO32-CaCO3↓HCO3-+Ca2++OH-CaCO3↓+H2思考5(1)试写出足量的NaHCO3溶液和少量Ca(OH)2反应的离子方程式。提示2HCO3-+Ca2++2OH-CaCO3↓+2H2O+C(2)试写出用适量的NaOH溶液除去Na2CO3溶液中少量NaHCO3的反应原理。提示NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O或OH-+HCO3-H2O+CO2.重要用途(1)碳酸钠:纺织、制皂、造纸、制玻璃、食用碱或工业用碱等。(2)碳酸氢钠:发酵粉、胃酸中和剂、食用碱或工业用碱等。1.判断正误(1)碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多 ()(2)HCO3-在强酸性、强碱性溶液中均不能大量存在 ((3)Na2CO3、NaHCO3都能与NaOH溶液反应 ()(4)Na2CO3俗称纯碱,所以Na2CO3属于碱 ()(5)只用盐酸无法鉴别等浓度的NaHCO3和Na2CO3溶液 ()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×2.(2024·江苏红桥高中高一月考)下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法不正确的是 ()A.分别向Na2CO3和NaHCO3固体中加入少量水,温度变化不同B.相同温度下,溶解度:Na2CO3>NaHCO3C.可以用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质D.将澄清石灰水加入NaHCO3溶液中不产生白色沉淀,而加入Na2CO3溶液中则产生白色沉淀答案D解析Na2CO3固体溶于水,溶液温度升高,NaHCO3固体溶于水,溶液温度降低,A正确;相同温度下,在水中的溶解度:NaHCO3<Na2CO3,B正确;NaHCO3受热易分解生成Na2CO3,可以用加热的方法除去Na2CO3固体中的NaHCO3杂质,C正确;Na2CO3和NaHCO3的溶液中加入澄清石灰水都能产生碳酸钙白色沉淀,D错误。3.为鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,有4位同学分别设计了下列四种不同的方案,其中不可行的是 ()A.分别加入等量水中,看溶解能力差异B.分别取样在试管中加热,将可能产生的气体通入澄清石灰水,观察澄清石灰水是否变浑浊C.分别取样配成溶液,滴加Ba(OH)2溶液,观察有无白色沉淀D.分别取样配成稀溶液,滴加BaCl2稀溶液,观察有无白色沉淀答案C解析NaHCO3不稳定,加热易分解生成二氧化碳,而Na2CO3加热时不易分解,故可将两种试样加热后可能产生的气体通入澄清石灰水,观察是否变浑浊,B可行;Na2CO3、NaHCO3均可与氢氧化钡溶液反应生成白色沉淀,不能鉴别,C不可行。Na2CO3和NaHCO3的三种鉴别方法(1)(2)(3)二、焰色试验1.定义利用很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色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。焰色试验是元素的物理性质。2.操作3.一些金属元素的焰色金属元素锂钠钾铷钙锶钡铜焰色紫红色黄色紫色紫色砖红色洋红色黄绿色绿色思考1为什么用盐酸洗涤铂丝而不用硫酸洗涤铂丝?为什么用铂丝或铁丝等蘸取试剂做焰色试验,而不采用铜丝?提示盐酸沸点比硫酸低,加热时易挥发无残留。铂丝或铁丝做焰色试验时没有颜色,而铜在灼烧时有绿色的焰色。思考2利用焰色试验检验钾元素时,为什么要透过蓝色钴玻璃进行观察?提示因为含有钾元素的物质中往往会混有少量的钠元素,灼烧时,钠元素的黄色光会掩盖钾元素的紫色光,透过蓝色钴玻璃可以滤去黄色光,便于观察到钾元素的紫色光。4.应用(1)检验金属元素的存在。(2)利用焰色试验制节日烟花。1.判断正误(1)焰色试验是物质在灼烧时发生了化学反应而呈现不同的焰色 ()(2)焰色试验的铂丝可用稀硫酸洗净 ()(3)可利用焰色试验来鉴别Na2CO3溶液和K2CO3溶液 ()(4)用洁净的铂丝蘸取某溶液在火焰上灼烧,火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃),则该溶液一定含有钾盐 ()答案(1)×(2)×(3)√(4)×2.用洁净的铂丝蘸取某无色溶液,放在火焰上灼烧,火焰的颜色呈黄色,下列说法错误的是 ()A.该溶液中可能含有钠离子,一定没有钾离子B.该溶液中一定含有钠离子C.该溶液中一定没有铜离子D.该溶液中可能含有钾离子答案A解析焰色试验火焰呈黄色,可确定溶液中含Na+,无色溶液中一定没有Cu2+,不能确定是否含有钾离子,因为钠元素黄色的光可掩盖钾元素的紫色光,故选A。1.(2023·桂林高一检测)在做面包、蛋糕等面食点心时需要加入一定量的发酵粉,下列物质是发酵粉的主要成分之一的是 ()A.氯化钠 B.碳酸钠C.硫酸钠 D.碳酸氢钠答案D解析碳酸氢钠可以和某些酸性物质反应产生CO2,故可作发酵粉成分。2.用焰色试验检验K+时的操作有①蘸取待测液;②置于酒精灯火焰上灼烧;③透过蓝色钴玻璃观察;④用稀盐酸洗净铂丝。正确的操作顺序为 ()A.①②③④ B.④②①②③C.④①② D.①③②④答案B解析根据焰色试验的操作步骤:洗、烧、蘸、烧、观,可知B项正确。应特别注意:检验K+时必须透过蓝色钴玻璃观察,以滤去黄光。3.(2023·福建闽侯一中高一月考)为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法错误的是 ()A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液B.NaHCO3溶液(Na2CO3),应通入过量的CO2气体后微热C.CO2气体(HCl),饱和NaHCO3溶液D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤答案D解析NaHCO3和适量NaOH反应生成Na2CO3和水,A正确;Na2CO3可以和CO2、H2O反应生成NaHCO3,微热可除去溶解的CO2,B正确;HCl与NaHCO3反应生成CO2,洗气可分离,C正确;Na2CO3和Na2SO4都与Ba(OH)2反应,生成沉淀和NaOH,D错误。4.CO2、Na2CO3、NaHCO3三者的转化关系如图所示,下列说法错误的是 ()A.①转化时所加试剂可以是稀硫酸B.向NaOH溶液中通入少量CO2可实现②转化C.⑤转化时溶液中一定出现沉淀D.⑥的转化条件可以是加热答案C解析①的反应可以是Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑,①所加试剂可以是稀硫酸,A项正确;向NaOH溶液中通入少量CO2,生成Na2CO3,B项正确;NaHCO3的溶解度小于Na2CO3,向饱和Na2CO3溶液中通入CO2时,生成的NaHCO3以沉淀的形式析出,其他情况不一定有沉淀生成,C项错误;加热NaHCO3固体时可生成Na2CO3,⑥的转化条件可以是加热,D项正确。5.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,反应的离子方程式为。等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时生成CO2的量:前者(填“>”“<”或“=”)后者。

(3)除去碳酸钠固体中碳酸氢钠的反应的化学方程式为。

答案(1)NaHCO3小苏打碱(2)H++HCO3-H2O+CO2↑(3)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑课时对点练[分值:100分](选择题1~9题,每小题6分,10~11题,每小题8分,共70分)题组一Na2CO3与NaHCO3的性质、用途1.(2024·四川遂宁高一期末)烘焙糕点常用NaHCO3做膨松剂。下列关于NaHCO3的性质说法正确的是 ()A.焰色试验呈紫色 B.水溶液显酸性C.淡黄色固体 D.受热易分解答案D解析钠元素的焰色试验应该呈黄色,A错误;NaHCO3水溶液显碱性,B错误;NaHCO3为细小的白色晶体,C错误。2.下列叙述不正确的是 ()A.NaHCO3的热稳定性弱于Na2CO3B.向Na2CO3固体中加几滴水,Na2CO3凝结成块并伴随吸热现象C.Na、Na2O、NaOH长期放置在空气中,最终都变成Na2CO3D.保持温度不变,向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2,有NaHCO3晶体析出答案B解析碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠、二氧化碳和水,稳定性弱于碳酸钠,故A正确;向Na2CO3固体中加几滴水,Na2CO3凝结成块,生成水合碳酸钠,并伴随放热现象,故B错误;Na与空气中的氧气、二氧化碳和水作用生成碳酸钠,氧化钠与空气中的二氧化碳和水作用生成碳酸钠,NaOH与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠,故C正确;保持温度不变,向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2,碳酸钠、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠,相同温度下,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,有NaHCO3晶体析出,故D正确。3.下列离子方程式书写正确的是 ()A.NaHCO3溶液中加入稀盐酸:CO32-+2H+CO2↑+HB.碳酸钠溶液与硫酸反应:CO32-+2H+CO2↑+HC.碳酸氢钠溶液中滴入少量氢氧化钡溶液:Ba2++HCO3-+OH-BaCO3↓+H2D.碳酸氢钠溶液中滴入足量氢氧化钙溶液:Ca2++2HCO3-+2OH-CaCO3↓+CO32-答案B解析NaHCO3由Na+和HCO3-构成,写离子方程式时拆成Na+和HCO3-,则正确的离子方程式为HCO3-+H+CO2↑+H2O,故A错误;碳酸钠和硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水,离子方程式为CO32-+2H+CO2↑+H2O,故B正确;碳酸氢钠溶液中滴入少量氢氧化钡溶液,正确的离子方程式为Ba2++2HCO3-+2OH-BaCO3↓+2H2O+CO32-,故C错误;碳酸氢钠溶液中滴入足量氢氧化钙溶液,反应生成碳酸钙、氢氧化钠和水,反应的离子方程式为Ca2+4.(2023·江苏无锡一中高一期中)Na2CO3和NaHCO3都是重要的化工原料。下列说法正确的是 ()A.碳酸钠俗名小苏打,碳酸氢钠俗名纯碱B.同浓度的两溶液碱性:Na2CO3<NaHCO3C.热稳定性:Na2CO3<NaHCO3D.碳酸氢钠溶液中加入适量氢氧化钠,便可转化为碳酸钠溶液答案D解析Na2CO3俗名为苏打或者纯碱,NaHCO3俗名为小苏打,A错误;同浓度的两溶液碱性:Na2CO3>NaHCO3,B错误;NaHCO3受热易分解为Na2CO3、CO2和H2O,而碳酸钠受热不分解,即热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,C错误。题组二Na2CO3与NaHCO3性质比较及实验探究5.某课外小组为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体,设计了如图几种实验方法。下列说法不正确的是 ()A.装置Ⅰ中的Na2CO3和NaHCO3均能与盐酸反应,产生气体速率快的是NaHCO3B.当稀盐酸足量时,装置Ⅰ中气球鼓起体积较小的是NaHCO3C.加热装置Ⅱ,使澄清石灰水变浑浊一侧的白色固体是NaHCO3D.装置Ⅲ也可以鉴别Na2CO3和NaHCO3答案B解析碳酸钠和碳酸氢钠均与盐酸反应生成二氧化碳气体,盛放碳酸氢钠的气球鼓得更快,说明产生气体速率快的是碳酸氢钠,A正确;等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸反应时,碳酸氢钠产生的二氧化碳的量多,故气球鼓起体积较大的是碳酸氢钠,B错误;碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,使澄清石灰水变浑浊,而碳酸钠加热不反应,C、D正确。6.(2024·湖南常德一中高一段考)按如图装置通入X气体,并在管口P处点燃,实验结果是澄清石灰水变浑浊,则X、Y可能是 ()A.H2和NaHCO3 B.H2和CuOC.H2和Fe2O3 D.CO和Na2CO3答案A解析A项,氢气能燃烧,NaHCO3受热分解生成二氧化碳,会看到澄清石灰水变浑浊;B项,H2和CuO反应生成水和Cu,不会看到澄清石灰水变浑浊;C项,H2和Fe2O3反应生成水和Fe,不会看到澄清石灰水变浑浊;D项,CO能燃烧,但是碳酸钠受热不会分解,不会看到澄清石灰水变浑浊。7.下列有关Na2CO3与NaHCO3叙述错误的是 ()A.相同状况下,等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,Na2CO3产生的CO2气体体积小于NaHCO3B.反应放出等量的CO2所消耗的酸:NaHCO3<Na2CO3C.选用NaHCO3而不选择Na2CO3治疗胃酸过多,其原因为Na2CO3的碱性太强D.NaHCO3能转化为Na2CO3,但Na2CO3不能转化为NaHCO3答案D解析根据反应:NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O,Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O,相同质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,Na2CO3产生的CO2气体少,A正确;碳酸钠碱性较强,具有腐蚀性,不能用于治疗胃酸过多,可以用碳酸氢钠,C正确。题组三焰色试验8.(2023·安徽淮南四中高一段考)每看到绽放的美丽焰火,很容易联想到化学中的焰色试验,下列关于焰色试验的说法不正确的是 ()A.焰色试验是金属元素在灼烧时火焰所呈现的颜色B.应该用稀盐酸清洗做过焰色试验的铂丝C.K2CO3在酒精灯上灼烧时透过蓝色钴玻璃能观察到紫色火焰D.焰色试验的本质是元素发生了化学变化答案D解析焰色试验是元素的性质,实验时没有新物质生成,属于物理变化,故选D。9.焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧、钾的焰色的观察两项操作如图所示:下列叙述不正确的是 ()A.每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来火焰颜色相同,再蘸取被检验的物质B.钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察C.实验时最好选择本身颜色较深的火焰D.没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验答案C解析实验时应选择本身颜色较浅的火焰,这样更易观察被检验物质元素的焰色。10.(2023·重庆实验中学高一期中)下列有关物质的除杂所选试剂和方法都正确的是 ()A.除去Na2CO3溶液中少量的NaHCO3加入足量的澄清石灰水B.除去NaHCO3溶液中少量的Na2CO3通入足量的HCl气体C.除去CO2中的CO气体:通入O2点燃转化D.除去Na2O2中的Na2O:将混合物在氧气中加热答案D解析Na2CO3和NaHCO3溶液均能与氢氧化钙溶液反应生成CaCO3沉淀,A错误;Na2CO3和NaHCO3溶液均能与HCl气体反应生成CO2,则通入足量的氯化氢气体不能除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3杂质,B错误。11.(2024·石家庄高一统考期末)某同学设计如图所示装置,测定Na2CO3和NaHCO3混合样品中Na2CO3的质量分数。下列说法正确的是 ()A.气体X为空气,反应前和反应后均需通一段时间气体XB.装置A、B之间必须加干燥装置C.a装置内试剂可选用无水氯化钙D.缺少a装置会导致所测碳酸钠的质量分数偏低答案D解析X不能为空气,空气含CO2和水蒸气,影响生成的CO2质量的测定,A错误;装置B中的碱石灰吸收生成的CO2和水,可知固体的质量差,装置A、B之间可以不加干燥装置,B错误;a装置内应装碱石灰,目的是防止空气中的CO2、水蒸气进入装置B影响测定结果,C错误;没有a装置,测定CO2和H2O的质量偏大,NaHCO3的质量分数偏高,会导致所测Na2CO3的质量分数偏低,D正确。12.(6分)Na2CO3、NaHCO3是生活中常见的盐,某实验小组通过以下实验探究这两种物质的性质。(1)某学生设计如图所示装置进行NaHCO3的分解实验,并证实产物中有CO2产生。指出该学生设计的装置图的错误之处:

。

(2)测定Na2CO3样品(含氯化钠杂质)中Na2CO3的质量分数:①称取mg样品放入烧杯内加水溶解。②加入过量的氯化钙溶液充分反应,反应的化学方程式为。

③过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量为ng。则样品中Na2CO3的质量分数为。

答案(1)试管口没有略向下倾斜,伸入试管的导管伸得太长(2)②CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl③106nm解析(1)加热NaHCO3会产生水蒸气,为防止水蒸气冷凝回流使试管炸裂,需要试管口略向下倾斜,伸入试管的导管管口应靠近试管口方便气体流出。(2)碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,化学方程式为CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl。设碳酸钠样品中碳酸钠的质量为x,则Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl106100xng106x=100ng,解得x=106n100g,样品中Na2CO3的质量分数为13.(12分)(2024·河北沧州高一月考)膨松剂是在食品加工过程中加入的,能使面坯发起形成多孔组织的,使食品具有松软和酥脆特点的一类物质,其有效物质为NaHCO3。某兴趣小组为研究某膨松剂的性质,设计了如下实验:已知:①碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物。装置气密性良好,且各装置中试剂皆过量。②在加热情况下的产气量(CO2)是检验膨松剂品质的一项重要指标。(1)装置A中NaOH溶液的作用为,装置E中碱石灰的作用为。

(2)将一定质量的膨松剂置于B中,B中发生的反应为。

(3)实验时先连接好装置A、B和C,通入一段时间空气,再连接上装置D、E;点燃酒精灯开始实验;充分反应后停止加热,应继续通入一段时间空气,这样做的目的是

。

(4)实验结束后称量装置的质量差即为膨松剂的产气量。

(5)如果取5g膨松剂样品,测得产气量为0.44g,则该膨松剂的有效成分的百分含量为。

答案(1)除去空气中的二氧化碳防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入到装置D被