《碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验》教案

PAGE基础课时8碳酸钠和碳酸氢钠焰色试验学习任务1．在研究Na2CO3和NaHCO3的性质过程中，能依据实验目的设计探究实验方案，培养学生“实验探究与证据推理”的核心素养。2．通过学习Na2CO3、NaHCO3在生产、生活中的用途，培养学生的“社会责任”的核心素养。3．了解焰色试验及其应用，培养学生“宏观辨识”的核心素养。一、碳酸钠和碳酸氢钠1．Na2CO3与NaHCO3的用途(1)Na2CO3的用途有纺织、制皂、造纸、制玻璃等。(2)NaHCO3的用途有制药、焙制糕点等。2．Na2CO3和NaHCO3的主要性质(1)色态：Na2CO3为白色粉末，NaHCO3为细小的白色晶体。(2)溶解性及溶液的酸碱性①Na2CO3中加少量水后，Na2CO3结块变成晶体，伴有放热现象，其水溶液呈碱性。Na2CO3俗称纯碱或苏打。②NaHCO3中加少量水后，NaHCO3能溶解，并伴有吸热现象，其水溶液呈碱性。NaHCO3俗称小苏打。③Na2CO3粉末遇水生成含结晶水的晶体——水合碳酸钠(Na2CO3·xH2O，x＝1,7,10)；水合碳酸钠在干燥空气里逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末，这一过程叫风化。(3)与足量盐酸反应的离子方程式分别为COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O、HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O。(4)稳定性：Na2CO3很稳定，受热不分解。NaHCO3不稳定，受热易分解，其化学方程式为2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Na2CO3、NaHCO3的水溶液均显碱性，故二者属于盐又属于碱。 ()(2)Na2CO3、NaHCO3均可与酸反应。 ()(3)Na2CO3、NaHCO3均可作为治疗胃酸过多药物的主要有效成分。 ()(4)Na2CO3溶于水放热，NaHCO3溶于水吸热。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)√如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3？怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3？写出有关的化学方程式。[提示]将混合物加热至无气体产生，反应方程式：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△),\s\do10())Na2CO3＋CO2↑＋H2O。往NaHCO3溶液中通入CO2，可除去少量Na2CO3，反应方程式：Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3。二、焰色试验1．定义：某些金属及其化合物灼烧时火焰呈现出特征颜色，根据呈现的特征颜色，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。2．焰色试验的步骤焰色试验一般用铂丝或无锈铁丝。注意：焰色试验检验钾元素时要透过蓝色钴玻璃观察，滤去黄色的光，避免含有微量钠元素的干扰。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[口诀]钠黄(色)钙砖红(色)锂紫红(色)，钾紫色钡黄绿(色)，锶为洋红最美丽。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。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)某物质灼烧时火焰呈黄色，说明物质一定是钠的化合物。 ()(2)焰色试验可以鉴别金属元素的存在，涉及的变化属于化学变化。 ()(3)铂丝可以用无锈的铁丝或铜丝代替作焰色试验。 ()(4)蘸取某溶液做焰色试验，火焰呈黄色，可以说明一定含Na＋，可能含K＋。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√重大节日，人们会燃放五彩缤纷的烟花，漂亮的烟花是如何产生的？淡蓝色的灶火遇到食盐水时，火焰会变黄色，其中的道理是什么？[提示]烟花的火药中含有一些金属元素，灼烧中火焰呈现不同颜色即焰色试验。食盐水中含有钠元素，灼烧时呈现黄色火焰。深化理解Na2CO3和NaHCO3的性质及其鉴别1．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NaHCO3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，气球膨胀的更大请探究下列问题(1)反应的离子方程式分别为______________________________________、________________________________________________________________。(2)Na2CO3、NaHCO3都能和稀盐酸反应产生CO2，但反应速率Na2CO3________(填“>”“<”或“＝”)NaHCO3。[答案](1)HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2OCOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O(2)<2．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。请探究下列问题(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。(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？[答案](1)H2OCO2(2)>(3)不能；因为大试管中加热温度高，而小试管中温度低，NaHCO3受热分解的原因也可能是温度高造成的。1．Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法(1)利用热稳定性不同(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)(3)利用和BaCl2(或CaCl2)溶液混合时现象不同(4)利用两溶液的碱性不同2．相互转化(1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液。Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3。(2)NaHCO3→Na2CO3。①2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑(固体物质)；②NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O(溶液中)。3．Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂混合物(括号内为杂质)除杂方法及试剂Na2CO3固体(NaHCO3)加热至恒重NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2气体Na2CO3溶液(NaHCO3)加入适量NaOH溶液1．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法，正确的是()A．在水中的溶解度：NaHCO3>Na2CO3B．热稳定性：NaHCO3<Na2CO3C．与稀盐酸反应生成CO2的速率：NaHCO3<Na2CO3D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化成Na2CO3B[A项，在水中的溶解度：NaHCO3<Na2CO3；C项，与稀盐酸反应速率NaHCO3>Na2CO3；D项，NaHCO3与Na2CO3之间可以相互转化。]2．为确认碳酸氢钠固体中是否含有碳酸钠，下列实验操作及判断正确的是()A．加热，观察是否放出气体B．滴加盐酸，观察是否放出气体C．溶于水中，滴加澄清石灰水，观察是否有白色沉淀生成D．溶于水中，滴加少量氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成D[A错，无论是否含有碳酸钠，加热时，碳酸氢钠分解都产生气体，不能确定是否含有碳酸钠；B错，碳酸钠和碳酸氢钠加入盐酸都有气体生成，不能确定是否含有碳酸钠；C错，碳酸钠和碳酸氢钠溶于水中，滴加澄清石灰水，都产生碳酸钙沉淀，不能确定是否含有碳酸钠；D对，滴加少量氯化钡溶液，只有碳酸钠产生沉淀，如能观察到白色沉淀生成，说明含有碳酸钠。]3．按如图所示装置进行实验，填写有关现象及化学方程式。ABDE(1)A中现象是______________________________________。(2)B中浓硫酸的作用是_________________________________。(3)C中发生反应的化学方程式为_________________________。(4)D中的现象是_______________________________________。(5)E中收集的气体是__________________________________(填名称)。[解析]NaHCO3受热分解生成的水蒸气在A中的试管口冷凝为水珠，而CO2通过浓硫酸干燥后与C中的Na2O2反应产生O2，未完全反应的CO2会使澄清石灰水变浑浊。[答案](1)试管口有水珠(2)干燥二氧化碳(3)2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2(4)澄清石灰水变浑浊(5)氧气1．近来网络上流传“小苏打能饿死癌细胞”。下列关于小苏打的叙述正确的是()A．化学式为Na2CO3 B．受热不分解C．属于盐 D．与盐酸不反应C[小苏打是碳酸氢钠的俗称，化学式为NaHCO3，A项错误；NaHCO3是可溶性碳酸氢盐，受热易分解，B项错误；NaHCO3是碳酸氢盐，属于盐类，C项正确；NaHCO3能和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，D项错误。]2．下列有关叙述正确的是()A．碳酸氢钠药片，该药是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效B．分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，可比较水和乙醇中氢的活泼性C．钾、钠、镁等活泼金属着火时，可用泡沫灭火器灭火D．灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋B[醋酸能与碳酸氢钠反应产生二氧化碳，降低药效，A错；钠在水中反应的速率比在乙醇中的大，可比较二者氢原子的活泼性，B正确；钠、钾都能与水反应产生氢气，镁能在二氧化碳中燃烧，因而不能用泡沫灭火器灭火，C错误；钠的焰色反应为黄色，可掩盖钾的火焰的紫色，D项错误。]3．(素养题)节日燃放的绚丽焰火与“焰色试验”知识相关。下列说法中正确的是()A．焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同C．焰色试验是化学变化D．焰色试验后金属丝用硫酸清洗并在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取其他样品灼烧B[A错，在观察钾元素焰色试验的焰色时，为了滤去黄色的光应透过蓝色钴玻璃观察，并不是都要透过蓝色钴玻璃观察；B对，NaCl与Na2CO3中都含有钠元素，故灼烧时火焰颜色相同；C错，焰色试验体现了元素的物理性质，不发生化学变化；D错，焰色试验后金属丝用盐酸清洗并在外焰上灼烧至没有颜色，再蘸取其他样品灼烧。]4．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)，选用适量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤D[Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应，不能达到除杂的目的。]5．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，做了如图所示的实验。甲乙丙丁(1)图甲、乙所示实验，能够达到实验目的的是________(填序号)。(2)图丙、丁所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为___________________________________________________；与丙相比，丁所示实验的优点是________(填序号)。A．丁比丙复杂B．丁比丙安全C．丁可以做到用一套装置同时进行两个实验对比，而丙不行(3)若用丁所示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)。[解析](1)Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，但等质量的Na2CO3与NaHCO3跟过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量多，故图甲所示实验不能鉴别Na2CO3与NaHCO3，而图乙所示实验可以。(2)NaHCO3受热易分解：2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Na2CO3受热不易分解，可用加热方法鉴别。与图丙所示实验相比，丁可以同时进行两个实验对比，现象明显。(3)将NaHCO3置于小试管B中，Na2CO3置于大试管A中，加热时D中澄清石灰水不变浑浊，而C中澄清石灰水变浑浊，说明Na2CO3比NaHCO3稳定。[答案](1)乙(2)2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2OC(3)NaHCO3课后训练巩固提升1.下列说法不正确的是()A.Na2O2用作呼吸面具的供氧剂B.NaHCO3的热稳定性比Na2CO3的热稳定性强C.金属钠可与NaOH溶液反应放出氢气D.观察钠元素的焰色时不能透过蓝色钴玻璃答案:B解析:NaHCO3受热易分解而Na2CO3受热不易分解,故Na2CO3的热稳定性比NaHCO3的热稳定性强。2.Na2CO3俗称纯碱,下面的分类不正确的是()A.Na2CO3是碱 B.Na2CO3是正盐C.Na2CO3是钠盐 D.Na2CO3是碳酸盐答案:A解析:Na2CO3属于盐,不属于碱。3.下列物质放置在空气中,因发生氧化还原反应而变质的化合物是()A.Na B.Na2OC.NaOH D.Na2O2答案:D解析:Na2O2可与水或二氧化碳发生氧化还原反应而变质。Na是单质,Na2O和NaOH在空气中变质不发生氧化还原反应。4.除去Na2CO3固体中少量NaHCO3的最佳方法是()A.加入适量盐酸 B.加入NaOH溶液C.加热 D.配成溶液后通入CO2答案:C解析:加入盐酸,会与Na2CO3反应;加入NaOH溶液会引入杂质;配成溶液后通入CO2,CO2与Na2CO3反应,不能除去杂质。5.下列物质露置在空气中,质量会减小的是()A.NaOH B.Na2O2C.无水CaCl2 D.Na2CO3·10H2O答案:D解析:NaOH和Na2O2都会转化为Na2CO3,质量增大;无水CaCl2会吸收水蒸气质量增大;Na2CO3·10H2O会失去结晶水,质量减小。6.木炭、铝粉等还原性物质遇过氧化钠时可燃烧。下列有关说法不正确的是()A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂B.木炭、铝粉与过氧化钠反应时,过氧化钠均表现出强氧化性C.在滴有酚酞溶液的水中加入过氧化钠,酚酞溶液有可能褪色D.过氧化钠与二氧化硫反应时可能只生成硫酸钠答案:A解析:Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,A项错误;木炭、铝粉等还原性物质遇Na2O2时可燃烧,说明Na2O2具有强氧化性,B项正确;Na2O2具有强氧化性,可将酚酞氧化而使其褪色,C项正确;Na2O2具有强氧化性,SO2具有还原性,Na2O2与SO2可能发生氧化还原反应生成Na2SO4,D项正确。7.下列实验操作正确的是()选项实验操作A观察钠与水反应的现象用镊子从煤油中取出金属钠,切下绿豆大的一块,小心放入装满水的烧杯中B除去NaHCO3溶液中的Na2CO3向溶液中滴加适量稀盐酸至刚好有气泡产生C证明Na2O2与CO2反应放出热量Na2O2用棉花包裹,放入充满CO2的集气瓶中,棉花燃烧说明该反应放出热量D检验Na2CO3与K2CO3溶液用铂丝分别蘸取溶液,在酒精灯外焰上灼烧,观察火焰的颜色答案:C解析:应用滤纸吸干钠表面的煤油,烧杯中不能装满水,A项错误;加盐酸引入杂质离子Cl-,B项错误;观察钾元素的焰色时需透过蓝色钴玻璃,D项错误。8.在一密闭容器中有CO、O2、H2共13.6g,用电火花反复引燃,同时用Na2O2充分吸收,最终Na2O2增重7.8g。则原混合气体中O2的质量是()A.5.8g B.6.2gC.6.8g D.7.8g答案:A解析:CO、O2、H2混合物燃烧生成CO2和H2O,CO2、H2O与Na2O2反应的化学方程式为2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2①,2H2O+2Na2O24NaOH+O2↑②。从组成角度看,反应①相当于CO与Na2O2反应生成Na2CO3,反应②相当于H2与Na2O2反应生成NaOH,因此原混合气体中的O2的质量即为剩余气体的质量,即13.6g-7.8g=5.8g,A项正确。9.有四种钠的化合物W、X、Y、Z,它们能发生下列反应:WX+CO2↑+H2O,Z+CO2X+O2,Z+H2OY+O2↑,X+Ca(OH)2Y+CaCO3↓。判断W、X、Y、Z的化学式:W是,X是,Y是,Z是。

答案:NaHCO3Na2CO3NaOHNa2O2解析:W是含钠的化合物并能分解生成CO2,所以W是NaHCO3。Z与H2O、CO2反应时生成O2,所以Z是Na2O2。则X是Na2CO3,Y是NaOH。选考奠基素养提升1.工业上制备过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)的一种流程如下:下列说法不正确的是()A.可以用MnO2做稳定剂B.“结晶”时,加入NaCl的主要作用是增大产品的产率C.“分离”所用的主要玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒D.2Na2CO3·3H2O2受热分解属于氧化还原反应答案:A解析:过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水,不可以用MnO2做稳定剂,A项错误;结晶过程中加入氯化钠、搅拌,能降低过碳酸钠的溶解度,有利于过碳酸钠析出,增大产品的产率,B项正确;“分离”操作为过滤,需要的主要玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒,C项正确;2Na2CO3·3H2O2受热分解生成碳酸钠、水和氧气,氧元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,D项正确。2.一定量的Na2O2与CO2反应,得到固体物质41.8g,与含36.5gHCl的稀盐酸恰好完全反应生成NaCl。下列说法正确的是()A.41.8g固体物质为Na2CO3B.41.8g固体物质为Na2CO3和Na2O2的混合物C.原Na2O2的质量为78gD.41.8g固体物质为NaHCO3和Na2CO3的混合物答案:B解析:Na2O2与CO2反应不生成NaHCO3,D项错误。根据氯原子守恒,HCl~NaCl,可生成NaCl58.5g。根据钠原子守恒,Na2CO3~2NaCl,若Na2O2与CO2反应得到的固体物质全为Na2CO3,其质量应该是53g,所以41.8g应为Na2CO3和Na2O2的混合物,A项错误、B项正确。根据钠原子守恒,Na2O2~2NaCl,原Na2O2的质量为39g,C项错误。3.A、B、C是三种常见的化合物,甲、乙、丙是三种常见的单质,这些单质和化合物之间存在如下的反应关系:回答下列问题:(1)在A、B、C这三种化合物中,必含有的元素是(用元素符号表示)。

(2)单质甲必定是(填“金属”或“非金属”),请写出单质甲与化合物B反应的离子方程式。

(3)化合物A的化学式是,化合物C的化学式是。

答案:(1)O(2)金属2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑(3)Na2O2NaOH解析:化合物A为淡黄色固体,是Na2O2。Na2O2能与化合物B反应生成O2,所以乙是O2,甲为Na。Na、Na2O2都能与H2O生成NaOH,所以B是H2O,C是NaOH。4.某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再进行性质实验探究。(1)分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A受热分解的化学方程式为。

(2)称取两种固体各2g,分别加入两支试管中,再各加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化;待固体充分溶解,恢复至室温,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。①发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,由此得出结论

。

②同学们在实验中还观察到以下现象。其中属于盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象的是(填字母序号)。

A.溶液温度降低B.溶液温度升高C.滴入酚酞溶液后呈无色D.滴入酚酞溶液后呈红色(3)如图所示,在气密性良好的装置Ⅰ和Ⅱ中分别放入药品,将气球内的固体同时倒入试管中。①两试管中均产生气体,(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的反应程度更为剧烈。

②反应结束后,气球均有膨胀,恢复至室温,下列说法正确的是。

A.装置Ⅰ的气球体积较大B.装置Ⅱ的气球体积较大C.Na2CO3和NaHCO3的质量相同,所以装置Ⅰ和装置Ⅱ的气球体积一样大D.气球体积的大小可由生成气体的质量判断答案:(1)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(2)①相同温度下,Na2CO3比NaHCO3易溶于水②BD(3)①Ⅰ②AD解析:(1)Na2CO3热稳定性强,受热不易分解;NaHCO3热稳定性差,受热易分解,故A为NaHCO3。(2)②Na2CO3溶于水放热,溶液温度升高;Na2CO3溶液呈碱性,滴入酚酞溶液后呈红色。(3)①将气球内的固体同时倒入试管中,发生反