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第一章走进化学科学
微项目：探秘膨松剂
——体会研究物质性质的方法和程序的实用价值
项目学习目标
1.科学探究与创新意识：运用研究物质性质的基本方法(观察、实验、分类、比较等)和基本程序，对碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理进行实验探究。
2.科学态度与社会责任：了解复合膨松剂的组成，学会在真实情境中分析、解决实际问题，探究陌生物质的性质。
3.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质及两者的相互转化。
南米北面
“盖蛮地人头祭神，武侯以面为人头以祭，谓之蛮头。今讹而为馒头也”
古人如何蒸馒头呢？
《南乔书》中记载：“入酵面中，令松松然也。”
酵头（面引子、老面）：生物膨松剂，提前发酵好的面团
酵头
酵头是前一次发面蒸馒头时留下的一小团面。酵头的发酵原理是面团在酵母菌以及一定种类和数量的其他微生物的共同作用下发生反应，生成二氧化碳、乳酸、醋酸、乙醇等物质，其中二氧化碳能使面团内部形成海绵状结构，变得疏松；为减轻酸味、改善口感，常在面团中加入碱性物质（如碳酸钠溶液，俗称碱水）中和乳酸、醋酸等，这个过程也会产生二氧化碳，使面团变得更加松软。不过，碳酸钠加入的量过多会使蒸出的馒头发黄、带有碱味。
膨松剂
在食品加工过程中加入的，能使面胚发起形成多孔组织，从而使食品具有松软或酥脆特点的一类物质。
概念
分类
生物膨松剂
化学膨松剂
单一膨松剂
复合膨松剂
加发酵粉
小苏打＋食醋
不添加膨松剂 不蓬松
NaHCO3 蓬松，但是发黄有碱味
NaHCO3+CH3COOH 最蓬松，白，无碱味
化学膨松剂碳酸氢钠
无添加
小苏打
推测的具体依据 预测NaHCO3的性质
NaHCO3+CH3COOH 最蓬松，白，无碱味
不添加膨松剂 不蓬松
NaHCO3 蓬松，但是发黄有碱味
不加NaHCO3不蓬松，加了NaHCO3才蓬松
不加NaHCO3不蓬松，加了NaHCO3才蓬松 NaHCO3受热可能产生CO2
NaHCO3蒸的馒头有碱味 NaHCO3或其反应的产物可能呈碱性
NaHCO3+CH3COOH蒸的馒头最蓬松，没有碱味 NaHCO3可能和酸反应，产生CO2
预测碳酸氢钠的性质
小苏打＋食醋
无添加
小苏打
设计实验进行验证
预测的NaHCO3性质 设计的实验
NaHCO3受热可能产生CO2
NaHCO3可能呈碱性
NaHCO3可能和酸反应，产生CO2
NaHCO3受热可能产生CO2 加热NaHCO3，检验是否有二氧化碳
NaHCO3蒸的馒头有碱味 向溶液中滴加酚酞，看是否变红
NaHCO3+CH3COOH蒸的馒头最蓬松，没有碱味 向NaHCO3固体中加入盐酸溶液，检验是否有CO2产生
实验方案 实验现象 结论或有关反应的化学方程式
加热适量NaHCO3固体至不再产生气体为止，用澄清石灰水检验产生的气体 试管口附近有较多的水珠，生成的气体使澄清石灰水变浑浊
补充实验：取出剩余的白色固体中加入盐酸，用
澄清石灰水检验产生的气体
现象：澄清石灰水变浑浊
实验和观察
2NaHCO3 H2O + CO2 ↑ + Na2CO3
△
实验方案 实验现象 结论或有关反应的化学方程式
加热适量NaHCO3固体至不再产生气体为止，用澄清石灰水检验产生的气体 试管口附近有较多的水珠，生成的气体使澄清石灰水变浑浊 碳酸氢钠受热分解产生水、CO2
NaHCO3 ——→ H2O+CO2↑+
管内剩余白色固体是什么？
发现特殊现象，提出新的问题
能不能在面团里直接加入纯碱做膨松剂？为什么？
但Na2CO3受热难以分解，加之碱性较强，因而不能单独用作膨松剂
复合膨松剂
实验方案 实验现象 结论或有关反应的化学方程式
向适量NaHCO3溶液中加入盐酸，用澄清石灰水检验产生的气体 生成的气体使澄清石灰水变浑浊
实验和观察
实验方案 实验现象 结论或有关反应的化学方程式
向适量NaHCO3溶液中加入盐酸，用澄清石灰水检验产生的气体 生成的气体使澄清石灰水变浑浊 NaHCO3 +HCl = H2O+CO2↑+NaCl
①碳酸氢钠受热易分解
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
△
②碳酸氢钠能与酸反应
NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 ↑
碳酸氢钠的性质
③碳酸氢钠溶液显碱性
实验结论
依据NaHCO3的性质，解释馒头制作过程中发生的现象
利用结论解释现象
利用NaHCO3受热分解产生CO2使馒头松软，但NaHCO3受热分解生成的Na2CO3或可能剩余的NaHCO3使馒头发黄，并略带碱味。
利用NaHCO3与酸的反应，可调节面团酸度，去除碱味。
同时二者反应会放出二氧化碳，也会使馒头更蓬松。
用NaHCO3，还是Na2CO3
复合膨松剂的设计
→
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
△
NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 ↑
Na2CO3 +2HCl 2NaCl + H2O + CO2 ↑
但Na2CO3受热难以分解
产生等量的二氧化碳，碳酸钠需要消耗更多的酸
复合膨松剂的组成
复合膨松剂的组成
碳酸盐类 如碳酸氢钠通常用量30%～50% 作用是反应产生二氧化碳
酸性物质 如柠檬酸通常用量30%～40% 作用是与碳酸盐反应,控制反应速率和提升膨松剂的作用效果,调节产品酸碱度
助剂 指的是淀粉、脂肪酸等,通常用量10%～30% 作用是防止膨松剂吸潮结块而失效,调节气体产生速率或使气体均匀产生
二、设计并运用复合膨松剂
探究总结
设计并使用复合膨松剂
NaHCO3单独做膨松剂不是很好，怎么解决？
加酸调节
酸性物质 化学式 色态 气味 溶解性 挥发性
醋酸 CH3COOH 无色液体 刺激味 易溶于水 易挥发
柠檬酸 C6H8O7 无色固体 无味 易溶于水 难挥发
综合来看，使用柠檬酸更好
某品牌复合膨松剂的说明书
广泛使用的复合膨松剂
一般由三部分组成：
1.碳酸盐类
2.酸性物质
3.助剂（淀粉、食盐等）
微胶囊技术在膨松剂中的应用
微胶囊技术是利用可形成胶囊壁的物质，将核心物质包嵌起来制成直径为2~1000um的微小胶囊的技术。它可使核心物质与外界环境隔绝，从而达到保护核心物质和延长其有效使用期限的目的。
利用微胶囊技术可以避免复合膨松剂中碳酸盐类和酸性物质在储存过程中过早接触反应而使膨松剂的蓬松效果减弱或失效，使它们在需要时再接触而发生反应产生气体。另外，利用微胶囊技术包埋碳酸氢钠，还可以控制其在达到适当的温度时才被释放，然后与酸性物质作用，达到更佳的蓬松效果。
微胶囊技术是当今一项用途广泛而又发展迅速的新技术，其应用于食品工业中，极大地推动了食品工业由低级产业向高级产业的转变。
化学与
技术
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式
俗名
外观
水溶性
用途
Na2CO3
纯碱或苏打（碱面）
白色粉末(易结块)
NaHCO3
小苏打
细小白色晶体
易溶于水，S(Na2CO3) > S(NaHCO3)
水溶液均呈碱性(统称为食用碱)
玻璃、造纸
焙制糕点的发酵粉，治疗胃酸过多，泡沫灭火器
1. 物理性质
Na2CO3与NaHCO3性质比较
2.化学性质
⑴热稳定性：
NaHCO3不稳定， 受热易分解；Na2CO3受热难分解，较稳定。
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O
实验设计1：分别加热碳酸氢钠、碳酸钠；现象怎样？有人设计如右图装置，可以一次实验，对比二者性质，试分析其装置原理。
思考：
能否鉴别？
思考：试管A、B应分别放入哪种试剂？能否颠倒？
⑵与酸反应
Na2CO3＋2HCl===2NaCl ＋ CO2↑＋H2O
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
①向Na2CO3或NaHCO3的溶液(固体)中加入足量盐酸：
现象：立即生成大量无色气泡，后者耗酸少，产气要迅速、剧烈得多。
NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
Na2CO3：Na2CO3＋HCl===NaCl ＋NaHCO3
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
开始无气泡后来有气泡
立即生成大量无色气泡
②向Na2CO3或NaHCO3的溶液中逐滴加入盐酸：
思考：
能否鉴别？
实验设计2：分别在气球中加碳酸氢钠、碳酸钠；试管中加入等体积、等浓度的盐酸，同时提起气球使反应同时发生。
现象：碳酸氢钠的气球膨胀速率快且气球的体积。
思考：①盐酸能否鉴别Na2CO3 与NaHCO3 溶液？
②两瓶失去标签无色溶液是碳酸钠溶液和盐酸，如何鉴别？
(3)Na2CO3或NaHCO3溶液中通入CO2气体：
回顾：CaCO3＋CO2＋H2O === Ca(HCO3)2 白色固体消失
规律：溶液中， 碳酸正盐 ＋ CO2＋H2O → 碳酸酸式盐
② Na2CO3溶液中通入CO2气体
①NaHCO3不反应
(应用：用饱和NaHCO3溶液除CO2中的HCl杂质)
思考：向饱和的碳酸钠溶液中通入CO2，有何现象？反应化学方程式？
有白色晶体析出：Na2CO3+H2O+CO2 = 2NaHCO3 ↓
Na2CO3＋CO2＋H2O === 2NaHCO3
⑷与碱溶液的反应：
①NaOH溶液：
Na2CO3 不反应
NaHCO3 + NaOH＝ Na2CO3+ H2O
②石灰水：
Na2CO3+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+ 2NaOH
NaHCO3+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+ NaOH+H2O
无明显现象
有白色沉淀
有白色沉淀
NaHCO3 不反应
⑸与CaCl2 或 BaCl2溶液的反应
Na2CO3+CaCl2＝ CaCO3↓+2 NaCl
Na2CO3+BaCl2＝ BaCO3↓+2 NaCl
有白色沉淀
有白色沉淀
思考：
能否鉴别？
思考：Na2CO3是不是与所有的碱溶液都不反应？
3、Na2CO3与NaHCO3的相互转化
Na2CO3 NaHCO3
①CO2、H2O
②H+
③固体(加热)
④NaOH溶液
4. 除杂方法：（ ）内为杂质
⑶ Na2CO3固体(NaHCO3固体)
NaHCO3+NaOH＝ Na2CO3+H2O
加热至恒重
加适量NaOH
⑴ NaHCO3溶液(Na2CO3)
Na2CO3+CO2+H2O ＝ 2NaHCO3
通足量CO2
⑵Na2CO3溶液(NaHCO3)
⑷ NaHCO3固体(Na2CO3)
加水溶解成饱和溶液，通入足量的CO2，蒸发结晶
Na2CO3+CO2+H2O ＝ 2NaHCO3↓
2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑
5. Na2CO3的制备方法——侯氏制碱法
NaCl ＋ CO2＋ NH3＋ H2O ＝ NaHCO3 ＋ NH4Cl
饱和食盐水
先通NH3饱和
通CO2饱和
碳酸氢钠
碳酸钠
煅烧
2NaHCO3 Na2CO3＋ H2O ＋ CO2↑
1、⑴如图表示往Na2CO3溶液中滴入稀盐酸产
生CO2的过程：①写出 a 点前发生反应的反应方程式：___________________________。②写出 a 点到 b 点发生反应的离子反应方程式：______________________________________。
⑵将 0.01mol NaOH 和 0.01molNa2CO3 混合并
配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1的稀盐酸。
请在坐标系中画出加入盐酸的体积与生成 CO2
物质的量的关系曲线，及相应方程式。
Na2CO3＋HCl ＝ NaHCO3＋NaCl
NaHCO3＋HCl ＝ CO2↑＋NaCl＋H2O
随堂练习
2、探究Ⅰ：已知某膨松剂含碳酸
氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，
在硬质玻璃管中加入该膨松剂，
按如图1所示连接好装置(整套装置
气密性良好，且装置内空气已排尽)。
[观察与分析Ⅰ]　点燃酒精灯。
(1)关闭止水夹2，打开止水夹1，澄清石灰水变浑浊，说明产物中有二氧化碳，该反应的化学方程式为________________________________。
(2)打开止水夹2，关闭止水夹1，观察到的现象是__________________，说明产物中有氨气。
(3)充分加热后，硬质玻璃管中______(填“有”或“无”)固体剩余。
Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
无色酚酞溶液变红
有
探究Ⅱ：测定该膨松剂样品产
生的二氧化碳和氨气的质量(整
套装置气密性良好，各装置中
气体吸收剂足量)。
【观察与分析Ⅱ】
(4)通过测定实验前后装置D的质量，其质量差即为样品产生二氧化碳的质量，装置C的作用是_______________________，装置D的作用
是_________________，若没有装置E，会造成测定结果__________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
除去氨气和水蒸气
吸收二氧化碳
偏大
(5)实验过程中必须向
装置内通入空气，装
置A的作用是除去空气
中的________(填名称)。
停止加热后，继续通入
空气一段时间，目的是_____________________________。
(6)若对装置C、D、E连接顺序进行调整，即可用于测定另一份同质量的相同样品受热分解产生的氨气的质量。则装置C、D、E连接顺序为_________，通过测定实验前后装置C的质量，其质量差即为样品产生氨气的质量。
二氧化碳
将装置中残留的CO2全部鼓入装置D中
DCE
(7)若将产生的氨气通过灼热的氧化铜会生成红色固体、无色液体和气体单质三种物质，则该反应的化学方程式为____________________________________________。
2NH3＋3CuO 3Cu＋3H2O＋N2
3、实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na2CO3)，称取此混合物5.0 g，溶于水中，配成溶液与足量稀硫酸反应，测定生成气体在通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)的体积，换算成标况下体积 V L，由此计算混合物中w(Na2CO3)。
⑶根据所给的数据，计算碳酸钠的质量分数w(Na2CO3)。
①平衡气压，使液体能够顺利滴下②防止向容器中加入的液体的体积影响对生成气体的体积测量
(1)装置中导管a的作用是什么？若没有a管对结果有何影响？
(2)若反应结束后在c管处读取气体体积V＝v末－v初，
读数时b、c两处的液面必须相平，如不相平怎样操作？
上下移动c管，是两边液面相平。
没有a管，会使体积V偏大。
配置好的溶液
Na2CO3
NaHCO3
CO2
CO2

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