2.1.2 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验课件(共55张PPT)2023-2024学年高一化学人教版必修1
文档属性
| 名称 | 2.1.2 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验课件(共55张PPT)2023-2024学年高一化学人教版必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-10 15:32:34 | ||
图片预览
文档简介
(共55张PPT)
第二章
第一节 第2课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
学以致用·随堂检测全达标
素养 目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠的重要化合物的主要性质,发展科学探究与创新意识的学科核心素养。
2.了解焰色试验的现象及原理。
3.了解与纯碱有关的化学史,感受化学工艺发展中技术进步的重要性,体会建设生态文明的意义,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。
基础落实·必备知识全过关
一、碳酸钠和碳酸氢钠 Na2CO3俗称纯碱,NaHCO3俗称小苏打
1.探究Na2CO3和NaHCO3的水溶性[实验2-4]
盐 Na2CO3 NaHCO3
(1)观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述 粉末 细小的 晶体
(2)在两支分别盛有Na2CO3和NaHCO3(各约1 g)的试管中,滴入几滴水,振荡;将温度计分别插入其中,温度计的示数如何变化 加几滴水后,结块变成晶体;温度计示数 加几滴水后,少部分溶解,温度计示数略有
白色
白色
上升
下降
盐 Na2CO3 NaHCO3
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象 振荡后溶解 有少量固体不溶
(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 (较深) 溶液微红
初步结论 加水先变成含结晶水的晶体,溶于水放热,溶液碱性比NaHCO3的 加水少量溶解,溶于水吸热,溶液碱性比Na2CO3的
变红
强
弱
2.探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性[实验2-5]
实验装置 实验现象 结论
澄清石灰水不变浑浊
碳酸钠很稳定,受热不易发生分解
实验装置 实验现象 结论
试管口有小液滴出现,澄清石灰水 碳酸氢钠不稳定,受热容易分解,化学方程式为
变浑浊
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
3.Na2CO3和NaHCO3的用途
(1)碳酸钠是重要的化工原料,广泛用于纺织、造纸、制皂、 等工业。
(2)碳酸氢钠是 的主要成分,常用于焙制糕点,也可治疗
过多症。
制玻璃
发酵粉
胃酸
二、焰色试验
1.焰色试验 焰色试验是元素的性质,发生物理变化
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,根据火焰呈现的 ,可以判断试样所含的 元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
特征颜色
金属
2.操作步骤
盐酸
相同
相同
3.常见金属的焰色
金属元素 锂 钠 钾 钙 锶 钡 铜
焰色 紫红色 砖红色 洋红色 绿色
黄色
紫色
黄绿色
教材拓展
碳酸钠、碳酸氢钠与酸的反应
(1)Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,先后发生反应:
Na2CO3+HCl ══ NaCl+NaHCO3,NaHCO3+HCl ══ NaCl+CO2↑+H2O。
(2)NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,发生反应:NaHCO3+HCl ══ NaCl+CO2↑+H2O。
(3)利用稀盐酸(或稀硫酸)鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液:向两种溶液中分别滴加稀盐酸(或稀硫酸),立即产生大量气泡的是NaHCO3,开始无明显现象,过一段时间产生大量气泡的是Na2CO3。
概念辨析
碳酸钠的水合及晶体的风化
(1)碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠(Na2CO3·xH2O)。
(2)碳酸钠晶体在干燥空气里逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末(即风化)。
(3)碳酸钠的水合及碳酸钠晶体的风化都是化学变化。
教材拓展
(1)碳酸钠的熔点为851 ℃,当超过其熔点时,碳酸钠才稍稍分解。
(2)碳酸氢钠超过100 ℃即开始分解,温度升高,分解加快。
碳酸氢钠转化为碳酸钠
归纳总结
焰色试验及解读
(1)焰色试验是元素的性质,含有相同金属元素的单质及其化合物的焰色 相同。
(2)焰色试验是物理变化,可用于鉴别一些金属元素,如Na、K等。
(3)观察钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去钠元素的黄光,避免干扰。
深度思考
某样品的焰色试验呈黄色,则该样品中含有Na+,不含K+,该观点是否正确 为什么
提示 否。该样品中含有Na+,未透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,不能判断是否含有K+。
重难探究·能力素养全提升
探究一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化
情境探究
某研究性小组通过实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化。
实验1:向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,实验现象如图所示。
实验2:向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中逐滴加入澄清石灰水,实验现象如图所示。
(1)实验1中产生不同现象的原因是什么 试用离子方程式表述其原因。
(2)实验2中产生相同现象的原因是什么 试用离子方程式表述其原因。
方法突破
1.列表比较Na2CO3和NaHCO3的性质
物质 Na2CO3 NaHCO3
溶解性 易溶于水 能溶于水,比Na2CO3小
与足量 盐酸反应 Na2CO3+2HCl══ 2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O
与NaOH 反应 — NaHCO3+NaOH══Na2CO3+H2O
物质 Na2CO3 NaHCO3
与足量 Ca(OH)2 溶液反应 Na2CO3+Ca(OH)2══ CaCO3↓+2NaOH NaHCO3+Ca(OH)2══
CaCO3↓+NaOH+H2O
与CO2 反应 Na2CO3+CO2+H2O══ 2NaHCO3 —
热稳定性 较稳定,受热不易分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
2.Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂
应用体验
1.[2023福建莆田高一期中]下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的叙述正确的是
( )
A.碳酸钠和碳酸氢钠均可与氢氧化钠溶液反应
B.相同条件下,热稳定性:碳酸钠>碳酸氢钠
C.相同条件下,与酸反应产生二氧化碳气体的速率:碳酸钠>碳酸氢钠
D.一定条件下,碳酸钠不能转化为碳酸氢钠,而碳酸氢钠可以转化为碳酸钠
B
解析 Na2CO3与NaOH溶液不反应,NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和水,A错误;NaHCO3加热发生分解反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,而Na2CO3加热不分解,则相同条件下,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,B正确;Na2CO3与盐酸反应先转化为NaHCO3,NaHCO3再与盐酸反应生成二氧化碳,故相同条件下,与酸反应的速率:Na2CO32.下列实验方案能达到预期目的的是( )
A.加热可除去NaHCO3固体中的少量Na2CO3
B.通入足量CO2气体,除去NaHCO3溶液中少量Na2CO3
C.用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液
D.用Ba(OH)2溶液鉴别Na2SO4和MgCl2溶液
B
解析 加热时NaHCO3分解转化为Na2CO3,不符合除杂要求,A错误;通入足量CO2气体,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O ══ 2NaHCO3,Na2CO3转化为NaHCO3,从而除去杂质,B正确;Na2CO3和NaHCO3溶液均与Ca(OH)2溶液反应生成白色沉淀CaCO3,无法鉴别,C错误;Na2SO4和MgCl2溶液均与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,前者生成BaSO4,后者生成Mg(OH)2,产生现象相同,不能鉴别,D错误。
探究二 钠及其化合物的研究思路和方法的建构
情境探究
从物质类别和元素化合价两个角度进行综合考虑,可以建构起元素的物质家族。基于核心元素认识物质,是研究物质的重要视角,为我们认识物质性质和实现物质转化提供了思路。钠及其化合物的转化关系如下:
(1)前面学习钠、钠的氧化物和钠盐时,运用了哪些具体方法
(2)结合图中钠及其化合物的转化关系,试用四种不同的方法制取NaOH,用化学方程式表示。
提示 预测、对比、类别、实验、分析、解释等方法。
提示 2Na+2H2O ══ 2NaOH+H2↑;Na2O+H2O ══ 2NaOH; 2Na2O2+2H2O ══ 4NaOH+O2↑;Na2CO3+Ca(OH)2 ══ CaCO3↓+2NaOH(其他合理答案均可)。
方法突破 钠及其化合物的研究思路和方法的建构
应用体验
1.以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是( )
A.反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B.反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3
C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D.上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
B
解析 反应③中NaOH与CO2反应生成Na2CO3和H2O,说明CO2是酸性氧化物,A正确;反应④NaHCO3受热分解生成Na2CO3,说明Na2CO3的稳定性强,B错误;反应⑤⑥中Na2O2与H2O、CO2反应均产生O2,故可用于潜水艇中氧气的供给,C正确;④是分解反应,①是化合反应,②是置换反应,D正确。
【变式设问】
若反应①中消耗O2和反应②中生成H2的质量相等,试求反应①和②中消耗金属Na的质量之比。
提示 1∶16;反应①消耗32 g O2同时消耗46 g Na,反应②生成2 g H2同时消耗46 g Na,若反应①中消耗O2和反应②中生成H2的质量相等,则反应①和②中消耗金属钠的质量之比为1∶16。
2.已知A是一种金属单质,B呈淡黄色,相关转化关系如图所示,则下列有关C的说法错误的是( )
A.溶液呈碱性
B.与澄清石灰水反应产生白色沉淀
C.与足量盐酸反应放出气体
D.受热易分解
D
解析 A是一种金属单质,与O2在加热条件下反应生成B,B呈淡黄色,则A是Na,B是Na2O2;B与CO2反应生成C,与H2O反应生成D,则C是Na2CO3,D是NaOH。C是Na2CO3,其水溶液呈碱性,A正确;Na2CO3与澄清石灰水混合,发生复分解反应生成白色沉淀CaCO3和NaOH,B正确;Na2CO3与足量盐酸发生反应:Na2CO3+2HCl ══ 2NaCl+CO2↑+H2O,反应放出CO2气体,C正确;Na2CO3的热稳定性较强,受热不易分解,D错误。
探究三 侯氏制碱法及其原理
情境探究
侯德榜是我国著名科学家、杰出的化工专家、近代化学工业的奠基人之一。侯德榜对氨碱法(以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠,又称索尔维法)进行改进,将氨碱法制取碳酸钠和合成氨联合起来,这就是联合制碱法,也称侯氏制碱法。侯氏制碱法提高了食盐的转化率,将制碱技术发展到一个新水平,赢得了国际化工界的高度评价。
侯氏制碱法有一个过程是从含有NH4Cl和NaCl的滤液中结晶沉淀出NH4Cl晶体。试结合物质的溶解度分析该过程的原理。
提示 低温时,NH4Cl的溶解度比氯化钠小,且NH4Cl在NaCl的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多,故在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使NH4Cl单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
方法突破
侯氏制碱法的反应原理及工艺流程
应用体验
1.侯德榜是我国近代著名的化学家,他提出的联合制碱法得到世界各国的认可,其工业流程如图:
下列说法错误的是( )
A.该工艺流程中发生了复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应
B.应该向“饱和食盐水”中先通入过量CO2,再通入NH3
C.滤渣主要成分为NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
D.最终所得“母液”可循环利用
B
解析 联合制碱法工艺流程中发生的反应主要有:NaCl+NH3+CO2+H2O ══ NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,在这个过程中发生了复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应,A正确;因CO2在水中的溶解度不大,NH3易溶于水,故应该向“饱和食盐水”中先通入过量NH3,再通入CO2,B错误;碳酸氢钠的溶解度小,滤渣的主要成分是NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度,C正确;向滤液中加入食盐并通入氨气,通过降温结晶析出氯化铵,所得母液为氯化钠溶液,可以循环利用,D正确。
2.某化学兴趣小组在实验室中模拟并改造侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.步骤①离子方程式为CO2+NH3·H2O ══ +
B.步骤②为煅烧,产生的气体是CO2
C.食盐水可循环利用
D.纯碱指的是Na2CO3
A
解析 步骤①向饱和氨盐水中通入CO2,生成NaHCO3晶体和NH4Cl,离子方程式为Na++CO2+NH3·H2O ══ +NaHCO3↓,A错误;步骤②煅烧NaHCO3固体,分解生成Na2CO3、CO2和H2O,B正确;步骤③得到的食盐水可加入饱和氨盐水中,作为步骤①的原料循环利用,C正确。
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
5
1.下列关于钠的化合物叙述正确的是( )
A.氧化钠是淡黄色固体
B.侯氏制碱法中的“碱”是碳酸氢钠
C.过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源
D.用碳酸钠溶液做焰色试验时,火焰的颜色呈紫色
C
解析 氧化钠是白色固体,过氧化钠是淡黄色固体,A错误;侯氏制碱法中先制得NaHCO3,再分解得到Na2CO3,故“碱”是指Na2CO3,B错误;用碳酸钠溶液做焰色试验时,火焰的颜色呈黄色,D错误。
1
2
3
4
5
2.节日燃放的绚丽焰火与“焰色试验”知识有关。下列说法正确的是( )
A.焰色试验为黄色,说明该物质中肯定含有钠元素
B.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
C.焰色试验所用的无锈铁丝用稀硫酸清洗
D.焰色试验是化学变化
A
解析 焰色试验检验K元素时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色,其他金属元素则不需要,B错误;焰色试验所用的无锈铁丝用稀盐酸清洗,不能用稀硫酸,C错误;焰色试验是物理变化,是元素的性质,D错误。
1
2
3
4
5
3.Na2CO3和NaHCO3可用作食用碱。下列用来解释事实的方程式不合理的是( )
A
1
2
3
4
5
解析 Na2CO3与食醋混用产生CO2气体: +2CH3COOH ══ CO2↑+H2O+2CH3COO-,A错误;二氧化碳是酸性氧化物,与过量NaOH溶液反应生成碳酸钠,B正确;NaHCO3可治疗胃酸过多,碳酸氢钠与强酸反应生成CO2和H2O,C正确;碳酸氢钠不稳定,受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,故可作发酵粉,D正确。
1
2
3
4
5
4.[2023东北师大附中高一期中]下列实验装置不能达到实验目的的是
( )
A.图甲:验证Na和水反应是否为放热反应
B.图乙:鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体
C.图丙:观察碳酸钾的焰色试验
D.图丁:证明过氧化钠与水反应放热
C
解析 可观察红墨水向哪一侧升高证明Na和水反应是否放热,A正确;相同质量的Na2CO3和NaHCO3生成的气体质量不同,根据气球大小可鉴别,B正确;进行碳酸钾的焰色试验时,可以用光洁无锈的铁丝或铂丝蘸待测溶液,然后在酒精灯的外焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,滤去钠元素的黄光,C错误;滴加2滴水,脱脂棉燃烧,说明该反应放热,使脱脂棉达到着火点,D正确。
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
5.[2023黑龙江大庆实验中学高一期中]Na2CO3和NaHCO3是生活中比较常见的两种物质。某学校的课外化学学习兴趣小组对两者性质进行探究,并测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中各成分的含量。
实验Ⅰ:
(1)取两支试管分别加入各约1 g的碳酸钠和碳酸氢钠固体,再分别加入几滴水振荡试管,用手触摸试管底部,温度升高的是 (填化学式,下同),温度降低的是 。
(2)继续向两支试管中分别加入10 mL水,充分振荡,再分别加入几滴酚酞溶液,溶液红色较深的是 。
1
2
3
4
5
实验Ⅱ:碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较探究
(3)按图组装好仪器(A为大试管,B为小试管),试管A中盛放的药品是 ,澄清石灰水变浑浊的是 (填“a”或“b”),写出固体受热分解的化学方程式: 。
1
2
3
4
5
解析 (2)继续向两支试管中分别加入10 mL水,充分振荡,由于Na2CO3溶液碱性强,而NaHCO3溶液碱性弱,故向二者水溶液中滴加酚酞溶液后,溶液红色较深的是Na2CO3。
(3)在用套管实验比较Na2CO3和NaHCO3的稳定性时,由于玻璃导热性比较差,外管A中温度高,应该盛装Na2CO3固体,内管B中温度较低,应该盛装NaHCO3,A管中Na2CO3受热不分解,B中NaHCO3受热分解生成二氧化碳使b中澄清石灰水变浑浊。
答案 (1)Na2CO3 NaHCO3
(2)Na2CO3
(3)Na2CO3 b 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
本 课 结 束
第二章
第一节 第2课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
学以致用·随堂检测全达标
素养 目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠的重要化合物的主要性质,发展科学探究与创新意识的学科核心素养。
2.了解焰色试验的现象及原理。
3.了解与纯碱有关的化学史,感受化学工艺发展中技术进步的重要性,体会建设生态文明的意义,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。
基础落实·必备知识全过关
一、碳酸钠和碳酸氢钠 Na2CO3俗称纯碱,NaHCO3俗称小苏打
1.探究Na2CO3和NaHCO3的水溶性[实验2-4]
盐 Na2CO3 NaHCO3
(1)观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述 粉末 细小的 晶体
(2)在两支分别盛有Na2CO3和NaHCO3(各约1 g)的试管中,滴入几滴水,振荡;将温度计分别插入其中,温度计的示数如何变化 加几滴水后,结块变成晶体;温度计示数 加几滴水后,少部分溶解,温度计示数略有
白色
白色
上升
下降
盐 Na2CO3 NaHCO3
(3)继续向(2)的试管中分别加入5 mL水,用力振荡,有何现象 振荡后溶解 有少量固体不溶
(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 (较深) 溶液微红
初步结论 加水先变成含结晶水的晶体,溶于水放热,溶液碱性比NaHCO3的 加水少量溶解,溶于水吸热,溶液碱性比Na2CO3的
变红
强
弱
2.探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性[实验2-5]
实验装置 实验现象 结论
澄清石灰水不变浑浊
碳酸钠很稳定,受热不易发生分解
实验装置 实验现象 结论
试管口有小液滴出现,澄清石灰水 碳酸氢钠不稳定,受热容易分解,化学方程式为
变浑浊
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
3.Na2CO3和NaHCO3的用途
(1)碳酸钠是重要的化工原料,广泛用于纺织、造纸、制皂、 等工业。
(2)碳酸氢钠是 的主要成分,常用于焙制糕点,也可治疗
过多症。
制玻璃
发酵粉
胃酸
二、焰色试验
1.焰色试验 焰色试验是元素的性质,发生物理变化
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,根据火焰呈现的 ,可以判断试样所含的 元素,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
特征颜色
金属
2.操作步骤
盐酸
相同
相同
3.常见金属的焰色
金属元素 锂 钠 钾 钙 锶 钡 铜
焰色 紫红色 砖红色 洋红色 绿色
黄色
紫色
黄绿色
教材拓展
碳酸钠、碳酸氢钠与酸的反应
(1)Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,先后发生反应:
Na2CO3+HCl ══ NaCl+NaHCO3,NaHCO3+HCl ══ NaCl+CO2↑+H2O。
(2)NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,发生反应:NaHCO3+HCl ══ NaCl+CO2↑+H2O。
(3)利用稀盐酸(或稀硫酸)鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液:向两种溶液中分别滴加稀盐酸(或稀硫酸),立即产生大量气泡的是NaHCO3,开始无明显现象,过一段时间产生大量气泡的是Na2CO3。
概念辨析
碳酸钠的水合及晶体的风化
(1)碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠(Na2CO3·xH2O)。
(2)碳酸钠晶体在干燥空气里逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末(即风化)。
(3)碳酸钠的水合及碳酸钠晶体的风化都是化学变化。
教材拓展
(1)碳酸钠的熔点为851 ℃,当超过其熔点时,碳酸钠才稍稍分解。
(2)碳酸氢钠超过100 ℃即开始分解,温度升高,分解加快。
碳酸氢钠转化为碳酸钠
归纳总结
焰色试验及解读
(1)焰色试验是元素的性质,含有相同金属元素的单质及其化合物的焰色 相同。
(2)焰色试验是物理变化,可用于鉴别一些金属元素,如Na、K等。
(3)观察钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃,目的是滤去钠元素的黄光,避免干扰。
深度思考
某样品的焰色试验呈黄色,则该样品中含有Na+,不含K+,该观点是否正确 为什么
提示 否。该样品中含有Na+,未透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,不能判断是否含有K+。
重难探究·能力素养全提升
探究一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化
情境探究
某研究性小组通过实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化。
实验1:向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,实验现象如图所示。
实验2:向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中逐滴加入澄清石灰水,实验现象如图所示。
(1)实验1中产生不同现象的原因是什么 试用离子方程式表述其原因。
(2)实验2中产生相同现象的原因是什么 试用离子方程式表述其原因。
方法突破
1.列表比较Na2CO3和NaHCO3的性质
物质 Na2CO3 NaHCO3
溶解性 易溶于水 能溶于水,比Na2CO3小
与足量 盐酸反应 Na2CO3+2HCl══ 2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HCl══NaCl+CO2↑+H2O
与NaOH 反应 — NaHCO3+NaOH══Na2CO3+H2O
物质 Na2CO3 NaHCO3
与足量 Ca(OH)2 溶液反应 Na2CO3+Ca(OH)2══ CaCO3↓+2NaOH NaHCO3+Ca(OH)2══
CaCO3↓+NaOH+H2O
与CO2 反应 Na2CO3+CO2+H2O══ 2NaHCO3 —
热稳定性 较稳定,受热不易分解 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
2.Na2CO3和NaHCO3的鉴别与除杂
应用体验
1.[2023福建莆田高一期中]下列关于碳酸钠和碳酸氢钠的叙述正确的是
( )
A.碳酸钠和碳酸氢钠均可与氢氧化钠溶液反应
B.相同条件下,热稳定性:碳酸钠>碳酸氢钠
C.相同条件下,与酸反应产生二氧化碳气体的速率:碳酸钠>碳酸氢钠
D.一定条件下,碳酸钠不能转化为碳酸氢钠,而碳酸氢钠可以转化为碳酸钠
B
解析 Na2CO3与NaOH溶液不反应,NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和水,A错误;NaHCO3加热发生分解反应2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,而Na2CO3加热不分解,则相同条件下,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,B正确;Na2CO3与盐酸反应先转化为NaHCO3,NaHCO3再与盐酸反应生成二氧化碳,故相同条件下,与酸反应的速率:Na2CO3
A.加热可除去NaHCO3固体中的少量Na2CO3
B.通入足量CO2气体,除去NaHCO3溶液中少量Na2CO3
C.用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液
D.用Ba(OH)2溶液鉴别Na2SO4和MgCl2溶液
B
解析 加热时NaHCO3分解转化为Na2CO3,不符合除杂要求,A错误;通入足量CO2气体,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O ══ 2NaHCO3,Na2CO3转化为NaHCO3,从而除去杂质,B正确;Na2CO3和NaHCO3溶液均与Ca(OH)2溶液反应生成白色沉淀CaCO3,无法鉴别,C错误;Na2SO4和MgCl2溶液均与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,前者生成BaSO4,后者生成Mg(OH)2,产生现象相同,不能鉴别,D错误。
探究二 钠及其化合物的研究思路和方法的建构
情境探究
从物质类别和元素化合价两个角度进行综合考虑,可以建构起元素的物质家族。基于核心元素认识物质,是研究物质的重要视角,为我们认识物质性质和实现物质转化提供了思路。钠及其化合物的转化关系如下:
(1)前面学习钠、钠的氧化物和钠盐时,运用了哪些具体方法
(2)结合图中钠及其化合物的转化关系,试用四种不同的方法制取NaOH,用化学方程式表示。
提示 预测、对比、类别、实验、分析、解释等方法。
提示 2Na+2H2O ══ 2NaOH+H2↑;Na2O+H2O ══ 2NaOH; 2Na2O2+2H2O ══ 4NaOH+O2↑;Na2CO3+Ca(OH)2 ══ CaCO3↓+2NaOH(其他合理答案均可)。
方法突破 钠及其化合物的研究思路和方法的建构
应用体验
1.以不同类别物质间的转化为线索,认识钠及其化合物。
下列分析不正确的是( )
A.反应③表明CO2具有酸性氧化物的性质
B.反应④说明NaHCO3的稳定性强于Na2CO3
C.反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给
D.上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应
B
解析 反应③中NaOH与CO2反应生成Na2CO3和H2O,说明CO2是酸性氧化物,A正确;反应④NaHCO3受热分解生成Na2CO3,说明Na2CO3的稳定性强,B错误;反应⑤⑥中Na2O2与H2O、CO2反应均产生O2,故可用于潜水艇中氧气的供给,C正确;④是分解反应,①是化合反应,②是置换反应,D正确。
【变式设问】
若反应①中消耗O2和反应②中生成H2的质量相等,试求反应①和②中消耗金属Na的质量之比。
提示 1∶16;反应①消耗32 g O2同时消耗46 g Na,反应②生成2 g H2同时消耗46 g Na,若反应①中消耗O2和反应②中生成H2的质量相等,则反应①和②中消耗金属钠的质量之比为1∶16。
2.已知A是一种金属单质,B呈淡黄色,相关转化关系如图所示,则下列有关C的说法错误的是( )
A.溶液呈碱性
B.与澄清石灰水反应产生白色沉淀
C.与足量盐酸反应放出气体
D.受热易分解
D
解析 A是一种金属单质,与O2在加热条件下反应生成B,B呈淡黄色,则A是Na,B是Na2O2;B与CO2反应生成C,与H2O反应生成D,则C是Na2CO3,D是NaOH。C是Na2CO3,其水溶液呈碱性,A正确;Na2CO3与澄清石灰水混合,发生复分解反应生成白色沉淀CaCO3和NaOH,B正确;Na2CO3与足量盐酸发生反应:Na2CO3+2HCl ══ 2NaCl+CO2↑+H2O,反应放出CO2气体,C正确;Na2CO3的热稳定性较强,受热不易分解,D错误。
探究三 侯氏制碱法及其原理
情境探究
侯德榜是我国著名科学家、杰出的化工专家、近代化学工业的奠基人之一。侯德榜对氨碱法(以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠,又称索尔维法)进行改进,将氨碱法制取碳酸钠和合成氨联合起来,这就是联合制碱法,也称侯氏制碱法。侯氏制碱法提高了食盐的转化率,将制碱技术发展到一个新水平,赢得了国际化工界的高度评价。
侯氏制碱法有一个过程是从含有NH4Cl和NaCl的滤液中结晶沉淀出NH4Cl晶体。试结合物质的溶解度分析该过程的原理。
提示 低温时,NH4Cl的溶解度比氯化钠小,且NH4Cl在NaCl的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多,故在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使NH4Cl单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
方法突破
侯氏制碱法的反应原理及工艺流程
应用体验
1.侯德榜是我国近代著名的化学家,他提出的联合制碱法得到世界各国的认可,其工业流程如图:
下列说法错误的是( )
A.该工艺流程中发生了复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应
B.应该向“饱和食盐水”中先通入过量CO2,再通入NH3
C.滤渣主要成分为NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
D.最终所得“母液”可循环利用
B
解析 联合制碱法工艺流程中发生的反应主要有:NaCl+NH3+CO2+H2O ══ NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,在这个过程中发生了复分解反应、分解反应,没有发生氧化还原反应,A正确;因CO2在水中的溶解度不大,NH3易溶于水,故应该向“饱和食盐水”中先通入过量NH3,再通入CO2,B错误;碳酸氢钠的溶解度小,滤渣的主要成分是NaHCO3,在相同温度下碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度,C正确;向滤液中加入食盐并通入氨气,通过降温结晶析出氯化铵,所得母液为氯化钠溶液,可以循环利用,D正确。
2.某化学兴趣小组在实验室中模拟并改造侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.步骤①离子方程式为CO2+NH3·H2O ══ +
B.步骤②为煅烧,产生的气体是CO2
C.食盐水可循环利用
D.纯碱指的是Na2CO3
A
解析 步骤①向饱和氨盐水中通入CO2,生成NaHCO3晶体和NH4Cl,离子方程式为Na++CO2+NH3·H2O ══ +NaHCO3↓,A错误;步骤②煅烧NaHCO3固体,分解生成Na2CO3、CO2和H2O,B正确;步骤③得到的食盐水可加入饱和氨盐水中,作为步骤①的原料循环利用,C正确。
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
5
1.下列关于钠的化合物叙述正确的是( )
A.氧化钠是淡黄色固体
B.侯氏制碱法中的“碱”是碳酸氢钠
C.过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源
D.用碳酸钠溶液做焰色试验时,火焰的颜色呈紫色
C
解析 氧化钠是白色固体,过氧化钠是淡黄色固体,A错误;侯氏制碱法中先制得NaHCO3,再分解得到Na2CO3,故“碱”是指Na2CO3,B错误;用碳酸钠溶液做焰色试验时,火焰的颜色呈黄色,D错误。
1
2
3
4
5
2.节日燃放的绚丽焰火与“焰色试验”知识有关。下列说法正确的是( )
A.焰色试验为黄色,说明该物质中肯定含有钠元素
B.焰色试验均应透过蓝色钴玻璃观察
C.焰色试验所用的无锈铁丝用稀硫酸清洗
D.焰色试验是化学变化
A
解析 焰色试验检验K元素时要透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色,其他金属元素则不需要,B错误;焰色试验所用的无锈铁丝用稀盐酸清洗,不能用稀硫酸,C错误;焰色试验是物理变化,是元素的性质,D错误。
1
2
3
4
5
3.Na2CO3和NaHCO3可用作食用碱。下列用来解释事实的方程式不合理的是( )
A
1
2
3
4
5
解析 Na2CO3与食醋混用产生CO2气体: +2CH3COOH ══ CO2↑+H2O+2CH3COO-,A错误;二氧化碳是酸性氧化物,与过量NaOH溶液反应生成碳酸钠,B正确;NaHCO3可治疗胃酸过多,碳酸氢钠与强酸反应生成CO2和H2O,C正确;碳酸氢钠不稳定,受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,故可作发酵粉,D正确。
1
2
3
4
5
4.[2023东北师大附中高一期中]下列实验装置不能达到实验目的的是
( )
A.图甲:验证Na和水反应是否为放热反应
B.图乙:鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体
C.图丙:观察碳酸钾的焰色试验
D.图丁:证明过氧化钠与水反应放热
C
解析 可观察红墨水向哪一侧升高证明Na和水反应是否放热,A正确;相同质量的Na2CO3和NaHCO3生成的气体质量不同,根据气球大小可鉴别,B正确;进行碳酸钾的焰色试验时,可以用光洁无锈的铁丝或铂丝蘸待测溶液,然后在酒精灯的外焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,滤去钠元素的黄光,C错误;滴加2滴水,脱脂棉燃烧,说明该反应放热,使脱脂棉达到着火点,D正确。
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
5.[2023黑龙江大庆实验中学高一期中]Na2CO3和NaHCO3是生活中比较常见的两种物质。某学校的课外化学学习兴趣小组对两者性质进行探究,并测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中各成分的含量。
实验Ⅰ:
(1)取两支试管分别加入各约1 g的碳酸钠和碳酸氢钠固体,再分别加入几滴水振荡试管,用手触摸试管底部,温度升高的是 (填化学式,下同),温度降低的是 。
(2)继续向两支试管中分别加入10 mL水,充分振荡,再分别加入几滴酚酞溶液,溶液红色较深的是 。
1
2
3
4
5
实验Ⅱ:碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性比较探究
(3)按图组装好仪器(A为大试管,B为小试管),试管A中盛放的药品是 ,澄清石灰水变浑浊的是 (填“a”或“b”),写出固体受热分解的化学方程式: 。
1
2
3
4
5
解析 (2)继续向两支试管中分别加入10 mL水,充分振荡,由于Na2CO3溶液碱性强,而NaHCO3溶液碱性弱,故向二者水溶液中滴加酚酞溶液后,溶液红色较深的是Na2CO3。
(3)在用套管实验比较Na2CO3和NaHCO3的稳定性时,由于玻璃导热性比较差,外管A中温度高,应该盛装Na2CO3固体,内管B中温度较低,应该盛装NaHCO3,A管中Na2CO3受热不分解,B中NaHCO3受热分解生成二氧化碳使b中澄清石灰水变浑浊。
答案 (1)Na2CO3 NaHCO3
(2)Na2CO3
(3)Na2CO3 b 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
本 课 结 束