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第3课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验
[学习目标]　1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解Na2CO3、NaHCO3的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。　2.了解焰色试验的操作与应用。
任务一　碳酸钠和碳酸氢钠
1．主要用途
(1)碳酸钠：用于纺织、制皂、造纸、制玻璃、制药、食用碱、工业用碱等。
(2)碳酸氢钠：可用于发酵粉、胃酸中和剂、食用碱、工业用碱等。
2．物理性质实验探究
在两支试管中分别加入少量Na2CO3和 NaHCO3(各约1 g)，实验现象如下：
盐 Na2CO3 NaHCO3
①观察碳酸钠、碳酸氢钠的外观 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 结块变为晶体，温度计示数升高 部分溶解，温度计示数降低
③继续向②的试管中分别加5 mL水，用力振荡 全部溶解 固体量减少
④分别向③所得溶液中滴加 1～2滴酚酞溶液 溶液显碱性 溶液显碱性
实验结论 俗名纯碱，为白色粉末，易溶于水，溶解时放出热量，水溶液呈碱性，遇少量水变成晶体(水合碳酸钠，化学式为 Na2CO3·xH2O) 俗名小苏打，为细小的白色晶体，易溶于水，溶解时吸收热量，水溶液呈碱性，比碳酸钠溶解度小
[交流研讨1]　(1)已知Na2CO3粉末遇水生成碳酸钠晶体(Na2CO3·xH2O)，碳酸钠晶体在干燥空气中失去结晶水变成碳酸钠粉末。请思考：钠长期露置在空气中，先后发生了哪些变化？用流程图表示。
提示：NaNa2ONaOHNaOH溶液Na2CO3·xH2ONa2CO3。
(2)已知反应Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2，预测会产生什么现象？ 说出你预测的依据。
提示：有晶体析出。CO2与饱和Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，所得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。
3．化学性质实验探究
(1)热稳定性实验探究
实验操作
实验现象 加热碳酸氢钠时澄清石灰水变浑浊
加热碳酸钠时澄清石灰水不变浑浊
实验结论 ①NaHCO3不稳定，受热易分解，化学方程式：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O ②Na2CO3很稳定，受热不易分解
[交流研讨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。
①实验时小试管中应放 ，实验结果更具有说服力。
②通过什么现象说明稳定性Na2CO3大于NaHCO3。
提示：① NaHCO3　②小试管内棉花球上的无水硫酸铜由白色变为蓝色，烧杯B中澄清石灰水变浑浊，烧杯A中澄清石灰水不变浑浊。
(2)与酸反应的实验探究
实验 步骤 在两个试管中分别加入3 mL同一浓度稀盐酸，将两个分别装有0.3 g Na2CO3和0.3 g 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 两支试管中都产生气泡，气球膨胀，加入碳酸氢钠的试管中产生气泡更快，气球膨胀得更大
实验 结论 ①反应离子方程式：CO＋ 2H＋===CO2↑＋H2O、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O； ②相同条件下，碳酸氢钠与酸反应产生CO2的速率更快
[交流研讨3]　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和盐酸反应先后分两步进行：①CO＋ H＋=== HCO；② HCO＋H＋=== CO2↑＋H2O。故开始无明显现象，后来产生气泡。
(3)与CaCl2、Ca(OH)2溶液反应的实验探究
CaCl2 Ca(OH)2
实验 操作
实验 现象 加入稀 Na2CO3溶液，立即产生白色沉淀，加入少量稀NaHCO3溶液，无明显现象 两支试管中都产生白色沉淀
续表
CaCl2 Ca(OH)2
实验 结论 ①Na2CO3溶液与CaCl2、Ca(OH)2溶液均反应，离子方程式均为Ca2＋＋CO=== CaCO3↓； ②NaHCO3溶液与CaCl2溶液不反应；与Ca(OH)2溶液反应，其离子方程式为HCO＋OH－＋Ca2＋=== CaCO3↓＋H2O
[交流研讨4]　试写出过量的NaHCO3溶液和Ca(OH)2溶液反应的离子方程式。
提示：2HCO＋2OH－＋Ca2＋===CO＋CaCO3↓＋H2O。
1．碳酸钠的化学性质图示如下，试写出反应①～③的化学方程式。
答案：①Na2CO3 ＋ 2HCl=== 2NaCl＋H2O＋CO2↑；
②Na2CO3＋ BaCl2=== BaCO3↓＋ 2NaCl；
③Na2CO3＋ Ca(OH)2=== CaCO3↓＋ 2NaOH。
2．碳酸氢钠的化学性质图示如下，试写出反应①～③的化学方程式。
答案：①NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑；
②2NaHCO3＋ Ca(OH)2=== CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O；
NaHCO3＋ NaOH === Na2CO3＋ H2O；
④2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
1．NaHCO3既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应，表示为
CO＋H2OHCOH2O＋CO2↑
2．Na2CO3与NaHCO3的相互转化关系表示如下：
Na2CO3NaHCO3　　
任务二　焰色试验
1．定义
根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，这样的定性分析操作称为焰色试验。
2．操作
(1)洗：用盐酸洗净铂丝(或铁丝)。
(2)烧：将洗净的铂丝(或光洁无锈的铁丝)在火焰上灼烧至与原火焰颜色相同。
(3)蘸：蘸取试样。
(4)烧：在无色的外焰上灼烧，并观察火焰的颜色。
3．几种常见元素的焰色
钠：黄色；钾：紫色(透过蓝色钴玻璃观察，避免钠的黄色光干扰)；钡：黄绿色；钙：砖红色；铜：绿色。
[交流研讨]　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。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)可利用焰色试验来鉴别Na2CO3溶液和K2SO4溶液： 。
(2)若某无色溶液的焰色试验观察到焰色为黄色，说明该溶液只含Na＋无K＋： 。
(3)焰色试验是金属元素的化学性质： 。
答案：(1)正确。
(2)错误。说明溶液含Na＋或者同时含有Na＋和K＋
(3)错误。焰色试验属于金属元素的物理性质。
2．对焰色试验实验操作注意事项的下列说明，正确的是(　　)
①钾的火焰颜色，要透过蓝色钴玻璃观察
②先把铂丝灼烧到与原来火焰颜色相同，再蘸被检物质
③每次实验后，要用盐酸把铂丝洗净
④实验时最好选用本身颜色较浅的火焰
⑤没有铂丝，也可以用光洁无锈的铁丝代替
A．仅有③不正确 B．仅有④不正确
C．仅有⑤不正确 D．全对
答案：D
解析：焰色试验是靠观察火焰颜色来鉴别物质的，成功与否的关键是避免杂质和其他颜色的干扰。①是为了滤去黄光；②、③是为了除去铂丝上的杂质；④本身颜色越浅的火焰，焰色试验时干扰越小，被检物质的火焰颜色越明显；⑤焰色试验可用铂丝，也可用光洁无锈的铁丝代替。
1．小明同学用洁净的铂丝蘸取某无色溶液在酒精灯外焰上灼烧，火焰呈黄色，通过该实验现象，下列四位同学对该溶液中存在的金属离子判断正确的是(　　)
答案：D
解析：钠元素的焰色试验为黄色，钾元素的焰色试验为紫色，观察钾元素的焰色试验时必须透过蓝色钴玻璃。根据题中现象只能确定有Na＋，而不能确定K＋的存在。
2．Na2CO3是一种重要的化工原料。下列关于Na2CO3的说法，错误的是(　　)
A．它的俗名是纯碱 B．它是一种碱
C．它的水溶液呈碱性 D．它是一种盐
答案：B
解析：碳酸钠的俗名是纯碱，A正确；碳酸钠是一种盐，不是碱，B错误；碳酸钠是由碳酸根离子和钠离子组成的一种盐，D正确。
3．(2023·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。
4．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>Na2CO3
B．热稳定性：NaHCO3C．滴加少量稀盐酸均有气泡产生
D．Na2CO3不能转化成NaHCO3，而NaHCO3能转化成Na2CO3
答案：B
解析：A项，在水中的溶解度：NaHCO35．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。
答案：(1)小苏打　碱
(2)H＋＋HCO===H2O＋CO2↑　<
课时测评13　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
题点一　碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质与用途
1．可用于治疗胃酸过多的物质是(　　)
A．氢氧化钠 B．氯化钠
C．氯化钾 D．碳酸氢钠
答案：D
2．我国医学家通过研究发现小苏打可去除肿瘤内的氢离子，从而快速有效地杀死处于葡萄糖饥饿或缺乏状态的肿瘤细胞，为治疗原发性肝癌开辟了新路径。下列有关小苏打的说法错误的是(　　)
A．可用于制备苏打
B．可用于糕点生产中
C．与H＋作用易产生CO2
D．可用饱和食盐水与CO2反应制得
答案：D
解析：NaHCO3俗称小苏打，碳酸钠俗称苏打，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则可用于制备苏打，故A正确；碳酸氢钠能与H＋反应生成二氧化碳，用于制发酵粉，可用于糕点生产中，故B、C正确；饱和食盐水与CO2不反应，所以不能用饱和食盐水与CO2反应制得小苏打，故D错误。
3．下列关于碳酸氢钠的叙述正确的是(　　)
A．可用于焙制糕点 B．不溶于水
C．不能与盐酸反应 D．加热不易分解
答案：A
4．物质的标准名称、俗名和化学式三者相一致的是(　　)
A．乙酸、醋酸、C2H6O
B．碳酸钠、烧碱、Na2CO3
C．碳酸氢钠、小苏打、NaHCO3
D．氢氧化钙、生石灰、CaO
答案：C
题点二　碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质
5．下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法中，不正确的是(　　)
A．均为钠盐 B．受热均易分解
C．焰色试验均为黄色 D．均能与盐酸反应
答案：B
解析：Na2CO3受热不易分解。
6．下列物质中，最宜除去CO2气体中混有的少量HCl气体的是(　　)
A．NaOH溶液 B．Ca(OH)2溶液
C．NaHCO3溶液 D．浓H2SO4
答案：C
解析：NaOH溶液能够与二氧化碳反应，不能用来除去CO2气体中混有的少量HCl气体，故A不选；Ca(OH)2溶液能够与二氧化碳反应，不能用来除去CO2气体中混有的少量HCl气体，故B不选；二氧化碳不与碳酸氢钠反应，氯化氢能够与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳气体和水，可将混合气体通入饱和碳酸氢钠溶液洗气，故C选；二氧化碳和氯化氢与浓H2SO4均不反应，不能用来除去CO2气体中混有的少量HCl气体，故D不选。
7．下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质的说法正确的是(　　)
A．相同浓度的Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液强
B．NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3大
C．Na2CO3与盐酸反应比NaHCO3剧烈
D．NaHCO3比Na2CO3稳定
答案： A
8．某溶液中含有HCO、Na＋、Ba2＋、NO等4种离子，若向其中加入少量的Na2O2固体后，溶液中离子数目基本保持不变的是(　　)
A．HCO B．Na＋
C．Ba2＋ D．NO
答案：D
解析：过氧化钠与水反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，溶液中Na＋浓度增大；由于发生反应HCO＋OH－===H2O＋CO，所以溶液中HCO浓度减小；由于发生反应Ba2＋＋CO===BaCO3↓，所以溶液中Ba2＋浓度减小；NO浓度基本不变，D正确。
题点三　焰色试验
9．人们利用焰色试验制造了绚丽多彩的烟花，下列物质的焰色为黄色的是(　　)
A．Na2CO3 B．KCl
C．CaCl2 D．CuSO4
答案：A
10．焰色试验实验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示：
下列叙述中不正确的是(　　)
A．每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来的火焰颜色相同，再蘸取被检验物质
B．钾的焰色试验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．没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验
答案：C
解析：A项，如果不这样做，会给待测元素火焰颜色带来干扰，正确；B项，观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃，滤去黄光再观察，正确；C项，焰色试验应选择本身颜色较浅的火焰，错误；D项，铁丝与铂丝灼烧时都没有特殊焰色，可以进行焰色试验的实验，正确。
11．下列反应的离子方程式错误的是(　　)
A．碳酸氢钠溶液与氢氧化钠溶液混合：HCO＋OH－=== CO＋H2O
B．碳酸氢钠溶液与少量澄清石灰水混合：HCO＋OH－=== CO＋H2O
C．碳酸钠溶液与澄清石灰水混合：Ca2＋＋CO=== CaCO3↓
D．碳酸钠溶液与氯化钡溶液混合：Ba2＋＋CO=== BaCO3↓
答案：B
解析：碳酸氢钠溶液与少量澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水；碳酸钠溶液与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠。
12．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。
13．下列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。
14．A、B、C、D、E五种物质的焰色试验都呈黄色，A、B与水反应都有气体放出，A与水反应放出的气体具有还原性，同时都生成C，C与适量的CO2反应生成D，D溶液与过量的CO2反应生成E，E加热能变成D。
(1)写出下列物质的化学式：B ；D 。
(2)E加热生成D的化学方程式为
。
(3)写出C溶液和CO2反应生成D的离子方程式： 。
答案：(1)Na2O2　Na2CO3　
(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)CO2 ＋2OH－===CO＋H2O
解析：首先根据五种物质的焰色试验都呈黄色，可以推断出五种物质都含有钠元素；A、B与水反应都有气体放出，可以推断出A和B是过氧化钠和金属钠中的一种，二者生成的气体分别是氧气和氢气，氢气具有还原性，故A是钠，B是过氧化钠，生成的C则是氢氧化钠；再由题意可以推断出D是碳酸钠，E是碳酸氢钠。
15．为探究Na2CO3和NaHCO3的性质，利用传感器做如下实验：
序号 操作 数据
① 测量下面实验过程中温度的变化
续表
序号 操作 数据
② 测量下面实验过程中溶液pH的变化 注：Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的浓度相等
提示：溶液pH越小，OH－的浓度越小，溶液碱性越弱。
(1)澄清石灰水显碱性，用电离方程式表示其原因是 。
(2)实验①中，溶解时吸收热量的物质是 (填化学式)。
(3)实验②中，Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的离子方程式为 ，OH－未参与该反应的实验证据是 。
(4)实验②中，滴加NaHCO3溶液的烧杯中溶液pH的变化与滴加Na2CO3溶液的pH有明显差异，原因是滴加NaHCO3溶液的烧杯中 (填离子符号)参与了反应，写出反应初期的离子方程式： 。
答案：(1)Ca(OH)2===Ca2＋＋2OH－
(2)NaHCO3
(3) CO＋Ca2＋===CaCO3↓　加入Na2CO3溶液和加入蒸馏水的pH变化曲线相似
(4) OH－　 HCO＋OH－===H2O＋CO
解析：(1)澄清石灰水显碱性，是因为氢氧化钙发生了电离；(2)由实验①中图像可知，溶解时吸收热量的物质是NaHCO3；(3)Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的离子方程式为CO＋Ca2＋===CaCO3↓，通过实验②图像可知加入Na2CO3溶液和加入蒸馏水的pH变化曲线相似，故OH－未参与该反应；(4)HCO能与OH－反应生成H2O和CO，离子方程式为HCO＋OH－===H2O＋CO，故实验②中，滴加NaHCO3溶液的烧杯中溶液pH的变化与滴加Na2CO3溶液的pH有明显差异。
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