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第二章　海水中的重要元素——钠和氯
第一节　钠及其化合物
第2课时　碳酸钠和碳酸氢钠　焰色试验
课程标准 核心素养目标
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。
2．了解碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中的应用。 1.科学探究与创新意识：通过实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质。
2．科学态度与社会责任：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。
一、碳酸钠和碳酸氢钠
1．探究Na2CO3和NaHCO3的水溶性
实验步骤 实验现象及表现的性质
Na2CO3 NaHCO3
(1)在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1 g)，观察Na2CO3和NaHCO3的外观并进行描述 粉末 细小的 .晶体
白色
白色
实验步骤 实验现象及表现的性质
Na2CO3 NaHCO3
(2)向上述两支试管中分别滴入几滴水，振荡，观察现象；将温度计分别插入其中，温度计的示数有何变化 Na2CO3 .变成晶体；温度计示数 . NaHCO3部分溶解，温度计示数略有 .
(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 固体量有所减少
结块
上升
下降
实验步骤 实验现象及表现的性质
Na2CO3 NaHCO3
(4)分别向(3)所得溶液中滴入1～2滴酚酞溶液，有何现象 溶液变红(较深) 溶液微红
初步结论：
①Na2CO3加水先变成含结晶水的晶体，溶于水放热，溶液碱性比等浓度的NaHCO3溶液的强；
②NaHCO3加少量水能溶解，溶于水吸热，溶液碱性比等浓度的Na2CO3溶液的弱
2.探究Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
实验装置 实验现象 实验结论
加热碳酸钠，澄清石灰水不变浑浊 碳酸钠 ，受热 发生分解
加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊 碳酸氢钠 ，受热 分解
实验原理(化学方程式)
很稳定
不易
不稳定
容易
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)碳酸氢钠是发酵粉的主要成分，常用于焙制糕点，也可用于治疗胃酸过多症。
制玻璃
二、焰色试验
1．定义
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 。
特征颜色
金属
焰色试验
2．实验步骤
相同
盐酸
相同
3．一些金属元素的焰色
金属元素 锂 钠 钾 铷 钙 锶 钡 铜
焰色 紫红色 . . 紫色 砖红色 洋红色 . 绿色
黄色
紫色
黄绿色
◆特别提醒
碳酸钠的水合及风化
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)。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)。
◆拓展延伸
碳酸氢钠超过100 ℃即开始分解，温度升高，分解加快。
◆名师点拨
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。
(4)某样品的焰色呈黄色，可判断其一定含有钠元素，但不能判断其是否含有钾元素。
探究一 碳酸钠和碳酸氢钠的性质及转化
某研究性小组的同学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溶液中分别逐滴加入稀盐酸，实验现象如图所示。
实验2：向溶质质量分数相等的Na2CO3和NaHCO3溶液中分别逐滴加入澄清石灰水，实验现象如图所示。
[问题设计]
(1)实验1中产生上述现象的原因是什么？试用离子方程式表示其原因。
(2)实验2中产生上述现象的原因是什么？试用离子方程式表示其原因。
Na2CO3和NaHCO3性质的比较
物质 Na2CO3 NaHCO3
溶解性 都能溶于水，但相同条件下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度
热稳定性 很稳定，受热不易分解 不稳定，受热易分解：
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O
△
物质 Na2CO3 NaHCO3
与盐酸
反应 Na2CO3＋HCl(少量)===NaCl＋NaHCO3
Na2CO3＋2HCl(足量)===2NaCl＋CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
与NaOH
溶液反应 — 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 —
相互转化
[例1] 下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的说法正确的是(　　)
A．Na2CO3和NaHCO3均可用于治疗胃酸过多
B．可用加盐酸的方法除去Na2CO3粉末中混有的少量NaHCO3
C．分别向Na2CO3、NaHCO3溶液中加入Ca(OH)2溶液，都产生白色沉淀
D．等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，Na2CO3产生CO2多些
C
解析：
1．下列关于Na2CO3和NaHCO3的叙述不正确的是(　　)
A．Na2CO3是白色粉末，NaHCO3是细小的白色晶体
B．Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，可用作食用碱或工业用碱
C．可以用CaCl2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D．相同条件下，NaHCO3的溶解度大于Na2CO3的
D
Na2CO3是白色粉末，NaHCO3是细小的白色晶体，A正确；Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，可用作食用碱或工业用碱，B正确；Na2CO3与CaCl2反应生成白色沉淀，而NaHCO3与CaCl2不反应，C正确；相同条件下， NaHCO3 的溶解度小于Na2CO3的，D错误。
解析：
探究二 碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别与除杂
纯碱和小苏打是厨房中两种常见用品，它们都是白色固体。小明妈妈将纯碱和小苏打分别盛放在两个相同的瓶子中，忘了贴标签。
[问题设计]
(1)设计实验方案，利用食醋帮助小明妈妈区分纯碱和小苏打。
提示：取两只洁净的小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，加适量水溶解，再逐滴加入食醋，立即产生气泡的是小苏打，开始无明显现象，过一段时间产生气泡的是纯碱。
(2)将相同质量的食用纯碱、食用小苏打应用于相同质量和发酵程度的面团，谁的膨松效果较好？
提示：食用小苏打。
1．Na2CO3和NaHCO3的鉴别
2．Na2CO3和NaHCO3的除杂
混合物(括号内为杂质) 除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3) 充分加热
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加入适量NaOH溶液
[例2] 现有两支试管分别装有1 mL Na2CO3溶液和1 mL NaHCO3溶液，其中溶质的质量均为0.1 g。下列实验操作及结论正确的是(　　)
D
实验操作 实验结论
A 分别向两支试管中滴加Ba(OH)2溶液 产生白色沉淀的是Na2CO3溶液
B 分别逐滴加入质量分数相等的稀硫酸 立即产生气泡的是Na2CO3溶液
C 分别加入过量等浓度、等体积的稀盐酸 反应较剧烈的是Na2CO3溶液
D 分别向两支试管中加几滴酚酞溶液 溶液红色较深的是Na2CO3溶液
解析：
2．某校化学课外小组的同学为了鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体，进行了下图所示实验：
(1)写出实验 Ⅰ 向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸的离子方程式：___________________________________________________________。
(2)实验 Ⅱ 能鉴别Na2CO3和NaHCO3的现象是
___________________________________________________________。
(3)实验 Ⅲ、Ⅳ 均能鉴别这两种物质，加热后，发生反应的化学方程式为
___________________________________________________________，
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填序号)。
盛放碳酸氢钠的气球先鼓起来，而且鼓起的体积大于碳酸钠的
D
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以用一套装置同时进行两个实验，而Ⅲ不行
(4)若用实验Ⅳ验证Na2CO3和NaHCO3的稳定性，则试管B中装入的固体是__________(填化学式)。
NaHCO3
解析：
解析：
探究三 侯氏制碱法的原理及工艺流程
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。侯德榜对原有的制碱方法氨碱法进行改进，将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。侯氏制碱法的工艺流程如下图所示：
[问题设计]
(1)侯氏制碱法以食盐、NH3、CO2和H2O为原料，反应生成NH4Cl并析出NaHCO3晶体，请写出该反应的化学方程式。
提示：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(2)阅读教材“科学史话·侯德榜和侯氏制碱法”，描述侯氏制碱法工艺流程的优点。
提示：侯氏制碱法提高了食盐的转化率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染。
侯氏制碱法的原理及流程
[例3] 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下图。下列说法错误的是(　　)
C
沉淀池中发生反应NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，碳酸氢钠煅烧分解产生碳酸钠、二氧化碳和水，X为CO2，母液中含氯化铵。沉淀池中发生反应的离子方程式为CO2＋NH3＋H2O＋Na＋===NaHCO3↓＋NH4(＋)，A正确；物质X为CO2，B正确；向沉淀池中先通入NH3，再通入CO2，因为氨在水中的溶解度大于二氧化碳的溶解度，C错误；对母液进行分离提纯可以得到副产品NH4Cl，D正确。
解析：
3．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，实验流程如下图所示：
A
解析：
1．节日里的焰火美不胜收。下列物质的焰色试验中火焰呈绿色的是(　　)
A．Na2O2 B．KNO3 C．CuCl2 D．CaCl2
　
C
钠元素焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)，铜元素的焰色为绿色，钙元素的焰色为砖红色。
解析：
2．下列实验装置或操作可以达到实验目的的是(　　)
A
验证金属钠与水反应放热 除去CO2中的HCl气体
A B
用焰色试验检验某物质中是否含有钾元素 比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性
C D
解析：
金属钠与水反应若放热，则大试管内气体升温，压强增大，导管内红墨水呈现左低右高的情况，图示装置可验证金属钠与水反应放热，A正确；二氧化碳和HCl都能与饱和碳酸钠溶液反应，不能用饱和碳酸钠溶液除去二氧化碳中的HCl，B错误；钾元素的焰色需要透过蓝色钴玻璃观察，实验C中缺少蓝色钴玻璃，错误；要比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，大试管内应该放置碳酸钠，小试管内放置碳酸氢钠，D错误。
D
解析：
4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法错误的是(　　)
A．CO2(HCl)——饱和NaHCO3溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)——加入适量盐酸
C．Na2O2粉末(Na2O)——将混合物放在氧气中加热
D．Na2CO3固体(NaHCO3)——加热至不再产生气体
B
饱和NaHCO3溶液可以吸收CO2中的(HCl)杂质并产生CO2，不会引入新的杂质，A正确；加入盐酸会引入杂质，B错误；Na2O放在氧气中加热生成过氧化钠，C正确；NaHCO3受热易分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，不会引入新的杂质，D正确。
解析：
5．Na2CO3和NaHCO3是生活中比较常见的两种物质。某学校化学兴趣小组的同学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________。
Na2CO3
NaHCO3
(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________。
实验Ⅱ：比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
(3)按下图组装好仪器(A为大试管，B为小试管)，试管A中盛放的试剂是________(填化学式)，实验中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：
______________________________________。
Na2CO3
Na2CO3
b
解析：
(2)向两支试管中分别加入10 mL水，充分振荡，由于Na2CO3溶液碱性较强，滴加酚酞溶液后溶液红色较深，而NaHCO3溶液碱性较弱，滴加酚酞溶液后溶液红色较浅。
(3)在用套管实验比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性时，由于玻璃导热性比较差，试管A中温度高，应该盛装Na2CO3固体，试管B中温度较低，应该盛装NaHCO3，A中Na2CO3受热不易分解，B中NaHCO3受热易分解生成二氧化碳使b中澄清石灰水变浑浊。

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