3.2 第2课时 碳酸钠 碳酸氢钠 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第一册

3.2 第2课时　碳酸钠　碳酸氢钠
【学习目标】
1.通过实验探究、对比分析理解碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
2.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化和鉴别方法。
3.了解碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用,赞赏化学对社会发展的重大贡献。
4.通过对侯氏制碱法的学习,培养民族自豪感和科学严谨的实验态度、创新精神。
【合作探究】
【学习情境】
苏打水是碳酸氢钠的水溶液,呈弱碱性,可调节人体酸碱平衡。在面粉发酵或油条制作时常常用到纯碱或小苏打,查阅资料知:碳酸钠、碳酸氢钠均是白色固体,20℃时S(Na2CO3)=21.5g,S(NaHCO3)=9.60g。
任务　探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质
【新知生成】
一、探究碳酸钠的性质
实验 实验现象 结论(或化学方程式)
将澄清石灰水加入碳酸钠溶液中 产生　　　
将氯化钙溶液加入碳酸钠溶液中 产生　　　
测碳酸钠溶液的pH pH　　　　7 碳酸钠溶液呈　　　
将沾有油污的铜片放入热的碳酸钠溶液中 铜片表面变　　　　　　,油污　　　　 热的纯碱溶液可以　　　
二、探究碳酸氢钠的性质
1.碳酸氢钠是　　　　固体,俗称　　　　,常温下溶解度　　　　碳酸钠,水溶液呈　　　　。
2.化学性质:(1)受热易分解,化学方程式为　 ;
(2)与酸反应:　　　　　　　　　　　　。(与Na2CO3相比,反应　　　　)
【答案】一、白色沉淀　Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH　白色沉淀　CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl　>　碱性　光亮　消失　去油污
二、1.白色　小苏打　小于　碱性　2.(1)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O　(2)NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O　更剧烈
【核心突破】
典例1　用如图“套管实验”装置,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,叙述观察到的实验现象,据此你能得到什么结论 写出反应的化学方程式。
【答案】现象:小试管中的棉花球变蓝色,B烧杯中澄清石灰水变浑浊,A中有少量气泡冒出。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;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O。
典例2　1943年,我国科学家侯德榜发明了“侯氏制碱法”,成为世界上生产纯碱的重要方法。该方法可连续生产,原料利用率高,成本低,产品纯净,质量好。原理是将二氧化碳通入氨的氯化钠饱和溶液中,使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液中析出,过滤得到碳酸氢钠晶体,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠。
(1)写出反应的化学方程式。
(2)“侯氏制碱法”应用了NaHCO3的什么性质
(3)氨气、二氧化碳两种气体,氨气先通入氯化钠溶液中,为什么
【答案】(1)NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。　(2)NaHCO3的溶解度较小,受热易分解生成Na2CO3。
(3)氨气在水中的溶解度远远大于二氧化碳,有利于生成更多的产物。
归纳总结
1.Na2CO3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 白色固体 白色晶体
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
2.碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
(1)加热法:利用NaHCO3固体受热易分解,Na2CO3不易分解,将固体置于试管中加热,能产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3。
(2)测气体体积法:取相同质量的固体于试管中,加入足量盐酸,产生气体较多的是NaHCO3。
(3)测pH法:相同物质的量浓度的两种溶液,pH较大的是Na2CO3。
(4)测生成气体快慢法:各取少量固体于试管,加适量水溶解,分别滴加稀盐酸,立刻有气体产生的是NaHCO3,开始无现象,后有气体产生的是Na2CO3。
训练　下列叙述中不正确的是(　　)。
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
D.NaHCO3和Na2CO3不能相互转化
【答案】D
【解析】小苏打的主要用途之一是制作发酵粉,A项正确;侯氏制碱法利用了NaHCO3溶解度小的性质,B项正确;食盐、纯碱溶液分别显中性、碱性,C项正确;NaHCO3和Na2CO3在一定条件下可以相互转化,D项错误。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质叙述中错误的是(　　)。
A.Na2CO3和NaHCO3都是盐,都能与酸反应
B.常温时水溶性:Na2CO3>NaHCO3
C.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与相同浓度的盐酸充分反应时,消耗酸的体积之比是 2∶1
D.将澄清的石灰水分别加入少量Na2CO3和NaHCO3溶液中时,前者产生沉淀,后者不产生沉淀
【答案】D
【解析】由Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑、NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑知,等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应时消耗等浓度盐酸的体积之比为2∶1,C项正确;两者都产生沉淀,D项错误。
2.纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品,且它们都是白色固体。下列区分这两种物质的方法中,正确的是(　　)。
A.分别用砂锅加热两种样品,全部分解挥发,没有残留物的是小苏打
B.用洁净铁丝蘸取两种样品在酒精灯火焰上灼烧,火焰颜色为黄色的是小苏打
C.在两个小玻璃杯中分别加入少量的两种样品,再加入等量的白醋,产生气泡快的是小苏打
D.先将两种样品配成溶液,然后分别加入等量的澄清石灰水,无白色沉淀生成的是小苏打
【答案】C
【解析】NaHCO3受热分解生成的Na2CO3不会再分解或挥发,A项错误;纯碱和小苏打都是钠盐,焰色都呈黄色,B项错误;两者分别和同体积、同浓度的白醋反应时,NaHCO3产生气泡更快且多,C项正确;Na2CO3和NaHCO3均能和石灰水反应生成CaCO3沉淀,D项错误。
3.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法错误的是(　　)。
A.CO2气体(HCl),饱和NaHCO3溶液
B.Na2CO3固体(NaHCO3),加热至不再产生气体
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热
D.NaCl溶液(Na2CO3),加入适量Ca(OH)2溶液,过滤
【答案】D
【解析】A项,CO2难溶于饱和碳酸氢钠溶液,可用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中混有的HCl,正确;B项,NaHCO3加热分解生成Na2CO3,将混合物加热至不再产生气体,可除去Na2CO3固体中混有的NaHCO3,正确;C项,将混合物在氧气中加热,可将Na2O转化为Na2O2,能够达到除杂目的,正确;D项,加入适量Ca(OH)2溶液后,Na2CO3与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀和NaOH,产生了新的杂质NaOH,错误。
4.①0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液、②0.5 mol·L-1 NaHCO3溶液和③0.1 mol·L-1 CaCl2溶液。
(1)①③混合产生了白色沉淀,反应的化学方程式为　 。
(2)②③混合产生了白色沉淀和无色气体,反应的化学方程式为　 。
【答案】(1)CaCl2+Na2CO3CaCO3↓+2NaCl
(2)NaHCO3+CaCl2CaCO3↓+H2O+CO2↑+2NaCl
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