专题3 第二单元 金属钠及钠的化合物 第2课时 碳酸钠和碳酸氢钠

第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠
[核心素养发展目标]　
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。
3.熟悉碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用，了解化学对社会发展的重大贡献。
一、碳酸钠和碳酸氢钠的性质
1．碳酸钠(Na2CO3)
(1)碳酸钠是白色固体，俗称纯碱或苏打，易溶于水。
电离方程式：Na2CO3===2Na＋＋CO。
(2)实验探究——Na2CO3的性质
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
产生白色沉淀
Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH
将氯化钙溶液加入碳酸钠溶液中
产生白色沉淀
CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
测碳酸钠溶液pH
pH>7
碳酸钠溶液呈碱性
将沾有油污的铜片放入热的碳酸钠溶液中
铜片表面变光亮，油污消失
碳酸钠溶液具有去污能力

(3)Na2CO3与酸的反应

2．碳酸氢钠(NaHCO3)
(1)碳酸氢钠是白色固体，俗称小苏打，常温下溶解度小于碳酸钠，水溶液呈碱性。电离方程式为NaHCO3===Na＋＋HCO 。
(2)碳酸氢钠的化学性质




3．Na2CO3和NaHCO3的性质比较
性质
Na2CO3
NaHCO3
性质比较
水溶液
易溶
可溶
Na2CO3溶解度大于NaHCO3
溶液酸碱性
碱性
碱性
物质的量浓度相同时，Na2CO3溶液的pH比NaHCO3溶液大
热稳定性
稳定
不稳定
Na2CO3热稳定性比NaHCO3强
与酸反应
能
能
都放出CO2气体，但NaHCO3与酸反应比Na2CO3更剧烈
相互转化
Na2CO3NaHCO3

4.Na2CO3和NaHCO3的用途
Na2CO3
NaHCO3
作去污剂、制玻璃、制肥皂、造纸、纺织、洗涤剂、冶金等
作发酵剂、作灭火剂、医用(治疗胃酸过多)


(1)碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多(　　)
(2)HCO在强酸性、强碱性溶液中均不能大量共存(　　)
(3)Na2CO3固体中的NaHCO3可加热除去(　　)
(4)Na2CO3、NaHCO3都能与NaOH溶液反应(　　)
(5)Na2CO3俗称纯碱，所以Na2CO3属于碱(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×

1．用与酸反应的剧烈程度区别碳酸钠和碳酸氢钠

(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：
________________________________________________________________________。
碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
答案　(1)①两个气球均膨胀；②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等质量的碳酸钠与盐酸反应产生气体多且剧烈
(3)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
2．用热稳定性区别碳酸钠和碳酸氢钠
(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_________________________________________。
(2)实验结论：Na2CO3受热不分解；NaHCO3受热易分解，生成物中含有______________。由此可知，Na2CO3的热稳定性比NaHCO3______。
(3)鉴别Na2CO3和NaHCO3两种固体的方法是_______________________________________，
有关的化学方程式是_____________________________________________________________；
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)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)CO2和H2O　强　(3)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　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O

碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法




二、侯氏制碱法
1．主要反应
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
2．制法原理
(1)NH3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。
(2)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。
(3)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”。“联合制碱法”还能得到NaHCO3和NH4Cl等副产品。

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
第1步：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；
第2步：NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl；
第3步：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(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NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3可知是多种物质反应生成一种物质，则属于化合反应，由NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl可知属于复分解反应，由2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑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2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑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．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．以下是某兴趣小组根据课本实验设计的一个能说明碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验。请观察如图实验装置并分析实验原理，判断下列说法错误的是(　　)

A．甲为小苏打，乙为纯碱
B．甲为Na2CO3，乙为NaHCO3
C．要证明物质受热能产生水，可在两支试管内塞上沾有无水硫酸铜粉末的棉花球
D．整个实验过程中可以看到丙烧杯的澄清石灰水不变浑浊
答案　B
解析　用酒精灯加热时，外管温度高，内管温度低，NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不易分解，故将Na2CO3放在外管中，温度高却未分解，NaHCO3放在内管中，温度低却分解，证明Na2CO3热稳定性强于NaHCO3，NaHCO3受热分解产生CO2，可使澄清石灰水变浑浊。甲为小苏打(NaHCO3)，乙为纯碱(Na2CO3)，故A项正确，B项错误；NaHCO3分解产生的水可以使无水硫酸铜变蓝色，故C项正确；Na2CO3不会分解产生CO2，故不能使丙中澄清石灰水变浑浊，故D项正确。
3．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。
4．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，反应的化学方程式为____________________________。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)HCl＋NaHCO3===NaCl＋CO2↑＋H2O　<
(3)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

A组　基础对点练
题组一　碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用
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
D．NaHCO3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．在等体积、等物质的量浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液中，分别逐滴滴加相同浓度的盐酸至不再有二氧化碳气体放出，下列说法中正确的是(　　)
A．反应现象完全相同
B．产生二氧化碳的质量相同
C．碳酸钠产生的二氧化碳质量大
D．消耗盐酸的体积相同
答案　B
解析　碳酸钠、碳酸氢钠的物质的量相同，与盐酸完全反应产生的二氧化碳的物质的量(或质量)相同，消耗的盐酸的体积比为2∶1。在碳酸氢钠溶液中滴加盐酸，立即有气体产生；在碳酸钠溶液中滴加盐酸，开始无气体产生，继续滴加盐酸，一段时间后产生气体。
3．(2019·海淀区高一检测)下列物质的溶液，能与小苏打溶液发生化学反应，既无气体生成也无沉淀生成的是(　　)
A．苏打 B．氯化氢
C．熟石灰 D．烧碱
答案　D
解析　A项，不反应，不符合题意；B项，反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，不符合题意；C项，反应为NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O或2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，不符合题意；D项，反应为NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，符合题意。
【考点】　碳酸氢钠的性质
【题点】　碳酸氢钠的性质
4．一天，小影惊奇地发现妈妈蒸馒头时用的不是纯碱，而是小苏打，她好奇地问：“为什么不用纯碱而用小苏打呢？”妈妈说：“面团没发酵，不能用纯碱。”通过查阅资料小影发现小苏打是一种常用的膨松剂，加热后可转化为纯碱。下列有关推断不合理的是(　　)
A．小苏打对人体无害
B．小苏打能用作膨松剂是因为能产生二氧化碳气体
C．吃这种馒头可中和过多的胃酸
D．小苏打能和酸反应，所以小苏打属于碱
答案　D
解析　小苏打是对人体无害的化学物质，故A正确；小苏打受热易分解产生二氧化碳，可用作膨松剂，故B正确；小苏打能与酸反应，故吃加有小苏打的馒头可以中和过多的胃酸，故C正确；小苏打属于盐，不属于碱，故D错误。
5．下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是(　　)
A．Na2CO3比NaHCO3更易溶于水
B．NaHCO3比Na2CO3稳定
C．石灰水能和Na2CO3反应，不能与NaHCO3反应
D．Na2CO3溶液可使酚酞溶液变红，NaHCO3溶液可使紫色石蕊溶液变红
答案　A
解析　Na2CO3加热不分解，而NaHCO3加热完全分解，B项错误；石灰水与Na2CO3、NaHCO3均能反应，C项错误。
6．“NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解，错误的是(　　)
A．甲同学：该条件下NaHCO3的溶解度较小
B．乙同学：NaHCO3不是纯碱
C．丙同学：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵
D．丁同学：该反应是在饱和食盐水中先通入氨，再通入二氧化碳
答案　C
解析　此反应说明该条件下碳酸氢钠的溶解度较小，故A正确；碳酸氢钠是小苏打，纯碱是碳酸钠，故B正确；析出碳酸氢钠，说明剩余的溶液为碳酸氢钠的饱和溶液，还含有氯化铵，故C错误；先通氨气至饱和，再通过量二氧化碳，这样可以保证在碱性条件下生成更多的HCO，故D正确。
7．“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如下：

下列有关说法正确的是(　　)
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C．第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D．在整个流程中可循环利用的物质只有NH3
答案　A
解析　二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故先通入氨气得碱性溶液，再向碱性溶液中通入二氧化碳，可以达到实验目的，A项正确；因为碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，故第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，B项错误；第Ⅳ步为碳酸氢钠晶体的受热分解，用到的主要仪器是酒精灯、坩埚、玻璃棒，C项错误；碳酸氢钠受热分解产生的CO2也可循环使用，D项错误。
题组二　碳酸钠与碳酸氢钠的分离与鉴别
8．除去碳酸氢钠溶液中混有的少量碳酸钠可采用的方法是(　　)
A．通入足量二氧化碳气体 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。溶液中除去NaHCO3中混有的少量Na2CO3可以通入足量CO2：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
9．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pH
B．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。
10．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
答案　D
解析　Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应，不能达到除杂的目的。
【考点】　除杂方法
【题点】　钠盐中除杂方法
11．A、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②⑤的化学方程式：
②________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
答案　(1)Na　Na2O2　NaOH　Na2CO3　NaHCO3
(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
CO2＋H2O＋Na2CO3===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。
B组　综合强化练
1．(不定项)下表中叙述Ⅲ不正确的是(　　)
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
叙述Ⅲ
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，故不能用澄清石灰水鉴别苏打溶液和小苏打溶液。
【考点】　碳酸氢钠与碳酸钠的鉴别
【题点】　碳酸氢钠与碳酸钠的鉴别
2．现加热5 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为(　　)
A．3.38 g B．4.58 g
C．4.16 g D．4.41 g
答案　C
解析　碳酸钠较稳定，加热不分解，只有碳酸氢钠分解，设混合物中含有x g NaHCO3，则
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　　Δm
2×84 g 106 g 62 g
x g 0.31 g
解得：x＝0.84，所以m(Na2CO3)＝5 g－m(NaHCO3)＝5 g－0.84 g＝4.16 g。
3．在10 mL 0.01 mol·L－1的Na2CO3溶液中，逐滴加入1.2 mL 0.05 mol·L－1的盐酸，完全反应后，生成的CO2在标准状况下的体积为 (　　)
A．1.34 mL B．2.24 mL
C．0.672 mL D．0
答案　D
解析　在溶液中，Na2CO3与HCl的反应分两步进行：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===CO2↑＋H2O＋NaCl。由于n(Na2CO3)＝10×10－3×0.01 mol＝10－4 mol，n(HCl)＝1.2×10－3×0.05 mol＝6×10－5 mol，故只能发生第一步反应。
4．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 (　　)
A．Na2O和Na2O2 B．Na2O2和Na2CO3
C．Na2CO3 D．Na2O
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2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O。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。
【考点】　碳酸氢钠的性质
【题点】　碳酸氢钠的热稳定性及分解产物与过氧化钠的反应
5．工业生产的纯碱常含有少量的NaCl等杂质。如图是测定产品中Na2CO3质量分数的实验装置。操作步骤如下：

A．在干燥管内填满碱石灰，质量为m g
B．取n g样品装入广口瓶中
C．检查装置气密性
D．关闭止水夹
E．打开止水夹
F．缓慢鼓入空气数分钟，再称干燥管质量为W g
G．缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止
H．缓缓鼓入空气数分钟
(1)正确的操作顺序是___________________________________________________________。
(2)步骤F中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的目的是___________________________，
装置甲的作用是________________________________________________________________，
装置乙的作用是______________。
(3)计算样品中Na2CO3的质量分数的计算式是______________________________________。
(4)若去掉装置甲，测定结果会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)；若去掉装置乙，测定结果会________。
答案　(1)C→B→E→H→D→A→G→E→F　(2)使广口瓶中产生的CO2气体全部排出　吸收空气中的CO2　吸收CO2中的水蒸气　(3)×100%　(4)偏大　偏大
解析　对于实验题首先应该弄清楚本实验的目的是通过测定碳酸钠与稀硫酸溶液反应产生的二氧化碳的质量，依此求得碳酸钠的质量。为了减少误差应该让产生的二氧化碳全部被本实验中的碱石灰吸收。让空气经过氢氧化钠溶液是除去空气中的二氧化碳，以减小误差；而后让除去二氧化碳的空气把反应产生的二氧化碳全部赶入乙容器中，除去水蒸气，再被碱石灰吸收。碳酸钠的质量分数的计算式：×100%＝×100%。如果去掉装置甲，会使空气中的二氧化碳被碱石灰吸收，导致测得的二氧化碳的质量偏大；若去掉装置乙会使水蒸气被碱石灰吸收，导致测得的二氧化碳的质量偏大。