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第1章　认识化学科学
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
1.对碳酸氢钠作为膨松剂的作用原理进行科学探究,体会研究物质性质的基本方法和程序的实用价值。2.学习如何在真实情景中探究陌生物质的性质,分析和解决实际问题。
学习目标
项目活动1　探究碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理
知能通关
1.膨松剂及其类别
面胚发起形成多孔组织
生物
化学
单一
复合
2.实验探究
(1)实验用品
碳酸氢钠、盐酸、澄清石灰水;试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)或试管夹,带导管的橡胶塞、药匙、胶头滴管、火柴。
(2)实验方案
①按图1所示装置组装仪器,加入10 g碳酸氢钠,并充分加热,观察现象。
②将充分加热后的物质取下,冷却至室温,更换带有导气管的橡胶塞,如图2所示,向试管中加入足量盐酸,观察现象。
③若向图2中加入10 g碳酸氢钠,再加入足量盐酸,观察现象。
(3)记录实验现象
实验 现象
实验① 加热一段时间后,澄清石灰水变浑浊
实验② 澄清石灰水变浑浊
实验③ 加入盐酸后,澄清石灰水迅速变浑浊,且浑浊程度比实验①、实验②大
3.碳酸钠与碳酸氢钠性质的比较
物质 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗称 苏打 小苏打
色、态 白色粉末 白色细小晶体
溶解性 都易溶于水,且水溶液均呈碱性,但在相同温度下Na2CO3的溶解度更大,碱性更强
热稳定性 稳定 不稳定:2NaHCO3 H2O+Na2CO3+CO2↑
物质 碳酸钠 碳酸氢钠
与足量
盐酸反应 Na2CO3+2HCl===
2NaCl+CO2↑+H2O NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O
与NaOH反应 不反应 NaHCO3+NaOH===Na2CO3+H2O
与Ca(OH)2反应 Ca(OH)2+Na2CO3===
2NaOH+CaCO3↓ Ca(OH)2(少量)+2NaHCO3=== CaCO3↓+Na2CO3+2H2O或Ca(OH)2(足量)+
NaHCO3===CaCO3↓+NaOH+H2O
(1)如果面团没有发酵,能否用加入纯碱的方法使其蓬松 _____________________
____________________________________________________________________。
(2)用单一膨松剂NaHCO3蒸出的馒头松软,但颜色和口感会受到怎样的影响 ___________________________________________。
(3)用复合膨松剂NaHCO3和食醋蒸馒头时,从用量(或物质比例)的角度应注意什么问题 为什么 ______________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
(4)用酵头发面时若产生了酸味,添加Na2CO3是否能减轻酸味、改善口感 若使用了Na2CO3,能否过量 __________________________________________________
____________________________________________________________。
小题对点过
不能。若面团没有发酵,不能生成乳酸等,且碳酸钠受热不分解,故不能产生CO2气体,不能使面团蓬松
颜色发黄,有碱味
尽量使NaHCO3与食醋恰好完全反应;若NaHCO3相对食醋过量过多,过量的NaHCO3受热分解产生Na2CO3,导致馒头发黄、有碱味;若食醋相对NaHCO3过量过多,馒头会有酸味
Na2CO3与面团中的酸反应产生CO2,使馒头更蓬松,能减轻酸味,改善口感;但Na2CO3的用量不宜过多,否则馒头会发黄,有碱味
4.碳酸钠与碳酸氢钠的转化与应用
(2)除杂方法
物质(括号内为杂质) 除杂方法
Na2CO3固体(NaHCO3) 加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3) 通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3) 加适量NaOH溶液
NaHCO3固体(Na2CO3) 溶于水后通入足量CO2,再蒸发结晶
下列说法正确的是________。
①NaHCO3可以作膨松剂,是因为NaHCO3受热和遇酸均能产生气体
②分别加热Na2CO3和NaHCO3固体,试管内壁均有水珠,则说明两种物质受热均分解
③为除去NaHCO3固体中的Na2CO3,可将固体加热至恒重
④食品工业上可用碳酸氢铵做膨松剂
⑤碳酸钠可用于去除餐具的油污
①④⑤
小题对点过
1.为使以面粉为原料的面包松软可口,通常用碳酸氢钠作膨松剂,其原因是(　　)
①热稳定性差　②增加甜味　③产生二氧化碳 ④提供钠离子
A.②③ B.①③ C.①④ D.③④
解析　 为使以面粉为原料的面包松软可口,通常用碳酸氢钠作膨松剂,这是由于碳酸氢钠不稳定,加热会发生分解反应,方程式是2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,分解产生CO2气体从面团中逸出,从而导致面包松软可口,故正确的说法是①③。
B
2.(2024·广西名校联盟联考)钠盐的用途广泛,Na2CO3可用于纺织、造纸、制玻璃,NaHCO3可用于制药、制糕点。下列有关这两种物质的叙述正确的是(　　)
A.同温同压下,碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水,而且碳酸钠溶解时伴随着放热现象
B.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,生成的CO2一样多
C.可用Ba(OH)2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D.Na2CO3可用于治疗胃酸过多,NaHCO3可用于制肥皂
A
解析　相同条件下,碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度,碳酸钠溶解放出热量,碳酸氢钠溶解吸收热量,A项正确;由关系式Na2CO3~2HCl~CO2和NaHCO3~HCl~CO2可知,等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,碳酸氢钠生成的二氧化碳多,B项错误;Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,现象相同,不能鉴别,C项错误;NaHCO3可治疗胃酸过多,Na2CO3可用于制肥皂,D项错误。
3.某小组同学探究Na2CO3和NaHCO3的性质及相互转化,实验如下(夹持装置已略去,气密性已检验)。以下说法错误的是(　　)
实验Ⅰ 实验Ⅱ
A.实验Ⅰ,A中澄清石灰水无明显变化,B中澄清石灰水变浑浊
B.实验Ⅱ,方框中的试剂a为饱和碳酸氢钠溶液
C.实验Ⅱ中,一段时间之后,可观察到烧杯中有细小晶体析出
D.等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应,NaHCO3生成的CO2更多
答案　D
解析　A.实验Ⅰ,A中碳酸钠受热不分解,则A中澄清石灰水无明显变化,B中碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、碳酸钠和水,因此B中澄清石灰水变浑浊,故A正确;B.实验Ⅱ,由于盐酸易挥发,试剂a主要是除掉二氧化碳中的HCl,因此方框中的试剂a为饱和碳酸氢钠溶液,故B正确;C.实验Ⅱ中,烧杯中二氧化碳和碳酸钠、水反应生成碳酸氢钠,由于碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠的溶解度大,因此一段时间之后可观察到烧杯中有细小晶体析出,故C正确;D.等物质的量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量盐酸反应,两者生成的CO2一样多,故D错误。
碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
项目活动2　设计并使用复合膨松剂
知能通关
广泛使用的复合膨松剂的组成及作用原理
NaHCO3
NH4HCO3
淀粉
脂肪酸
均匀
(1)下列说法正确的是________。
①复合膨松剂克服了单一膨松剂会使食品口味不佳、颜色加深等问题
②复合膨松剂遇水会产生CO2气体
③只要是碳酸盐和酸,都可以组合成复合膨松剂
④蒸馒头时,膨松剂使用得越多越好
⑤不管是单一膨松剂还是复合膨松剂,其原理都是产生气体使食品松软
①②⑤
小题对点过
(2)根据表格中信息判断,膨松剂中的酸性物质选择用白醋还是柠檬酸
选用柠檬酸。因为该酸无臭、难挥发;产生等量的CO2时,柠檬酸用量少
酸性物质 化学式 色态 气味 溶解性 挥发性
白醋 CH3COOH 无色液体 刺激性 易溶于水 易挥发
柠檬酸 C6H8O7·H2O 无色晶体 无臭 易溶于水 难挥发
___________________________________________________________________。
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)复合膨松剂为什么应在干燥环境中保存
_____________________________________________________________________。
NH4HCO3更好。因为NH4HCO3用量较多时,在加热过程中分解为两种气体,食
品松软度更优;碳酸钙不具有这种优势,且其过量时口感差
复合膨松剂中的碳酸盐和酸性物质遇水反应产生CO2,故应在干燥的环境中保存
1.在下列膨松剂中,属于复合膨松剂的是(　　)
A.泡打粉 B.碳酸钠
C.碳酸氢钠 D.碳酸氢铵
解析　泡打粉是由碱性物质、酸性物质和填充物按一定比例混合而成的化学复合膨松剂。
A
2.碳酸氢钠用途广泛。可广泛应用于医疗、生活、生产中。回答下列问题:
(1)碳酸氢钠能中和胃酸,碳酸氢钠属于________(填“酸”“碱”“盐”)。
(2)碳酸氢钠能与醋酸配制复合膨松剂。其膨松原理是____________________________________________。(用化学方程式说明)
(3)生活中可用碳酸氢钠蒸馒头,用化学方程式解释其原理________________________________。
将碳酸氢钠加入面团中,若理论上生成二氧化碳0.1 mol,需
要碳酸氢钠的质量是________ g。
盐
NaHCO3+CH3COOH===CO2↑+H2O+CH3COONa
16.8
(4)碳酸钠和碳酸氢钠是厨房中常见用品,为鉴别它们,取等质量的样
品分别加入如图所示装置的气囊中做对比实验,依据_____________
现象推断哪种样品为碳酸氢钠;写出该反应的化学方程式____________________________________________________________________。
气囊体积大小
NaHCO3+HCl===CO2↑+H2O+NaCl、Na2CO3+2HCl===CO2↑+H2O+2NaCl
解析　(4)等质量的碳酸钠和碳酸氢钠,碳酸氢钠的物质的量比碳酸钠大,与足量盐酸反应生成的二氧化碳的体积大,则依据气囊体积大小现象可推断哪种样品为碳酸氢钠;该反应的化学方程式:NaHCO3+HCl===CO2↑+H2O+NaCl、Na2CO3+2HCl===CO2↑+H2O+2NaCl。
课堂 达标训练
1.(2024·山东枣庄高一月考)某复合膨松剂的主要成分是小苏打和柠檬酸,可用于制作面食。下列有关该膨松剂的说法正确的是(　　)
A.火碱也能与柠檬酸反应,故火碱也可以用作膨松剂
B.小苏打用作单一膨松剂,效果更好
C.任何受热分解能产生气体的物质都可以作食品膨松剂
D.使用该膨松剂前不需要将面进行发酵
解析　火碱是指NaOH,NaOH不能作膨松剂,A项错误;小苏打作单一膨松剂,没有与柠檬酸反应放出气体的速率快,B项错误;NH4Cl受热能够分解产生气体,但其产生的NH3有毒,不可以作食品膨松剂,C项错误;小苏打与柠檬酸反应产生大量二氧化碳气体,使用该膨松剂前不需要将面进行发酵,D项正确。
D
2.有甲、乙两个完全相同的装置,分别在装置甲、乙中加入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3,然后再分别注入相同体积的过量盐酸,下列有关叙述正确的是(　　)
A.若两装置中的气球都会膨胀,则甲装置中
的气球膨胀得更快
B.装置甲中消耗的HCl更多
C.若忽略溶液体积变化,则最终两试管中
Na+的物质的量浓度相等
D.两个装置中产生的气体体积相同,均为0.224 L
B
解析　甲装置中依次发生反应:Na2CO3+HCl===NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,乙装置中发生反应NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,两装置中都有气体产生,气球都会膨胀,甲装置反应一段时间后产生气体,乙装置中立即产生气体,因此乙装置中的气球膨胀得更快,A错误;碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量都是0.01 mol,根据选项A的分析可知,碳酸钠消耗的HCl更多一些,B正确;n(Na2CO3)=0.01 mol,甲装置中n(Na+)=0.02 mol,n(NaHCO3)=0.01 mol,乙装置中n(Na+)=0.01 mol,溶液体积变化忽略不计,则反应后两份溶液体积相等,故最终两试管中Na+的物质的量浓度不相等,C错误;没有给出气体所在状况,无法根据气体摩尔体积计算气体的体积,D错误。
3.膨松剂是一种食品添加剂。它在面包制作过程中发生反应产生气体,使面包变得松软,膨松剂产生气体的量是检验膨松剂品质的一项重要指标。已知某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵(受热分解NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑)中的一种或两种,某化学兴趣小组对该膨松剂进行了探究。
探究Ⅰ:检验膨松剂的成分
在硬质玻璃管中加入该膨松剂,按图甲所示连接好装置(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________(填名称)。
(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。
二氧化碳
酚酞溶液变红
有
解析　(1)碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解都能产生二氧化碳,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。(2)如果有氨气生成,则氨气进入酚酞溶液中会和水反应生成一水合氨,一水合氨显碱性,能使酚酞溶液变红。(3)由结论可知该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2、H2O,故硬质玻璃管中仍有固体剩余。
[实验结论]该膨松剂是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物。
探究Ⅱ:测定该膨松剂受热产生气体的质量
用图乙所示装置测定该膨松剂样品产生的二氧化碳和氨气的质量(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”“偏小”或“不变”)。
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B中产生的CO2全部赶入装置D中
DCE
解析　(4)浓硫酸具有吸水性,能除去气体中的水蒸气,硫酸能与氨气反应生成硫酸铵,也可除去氨气;装置D中碱石灰的作用是吸收二氧化碳气体;装置E的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D中,如果没有装置E,空气中的二氧化碳和水蒸气会进入装置D,造成测定结果偏大。(5)装置A中NaOH溶液的作用是除去空气中的二氧化碳;停止加热后,继续通入空气一段时间,目的是将装置B中产生的二氧化碳全部赶入装置D中,否则会影响测定结果。(6)先将气体通入装置D中,将水蒸气、二氧化碳除去,再通入装置C中,装置C质量的增加量就是氨气的质量,装置E的作用是防止空气中的水蒸气进入装置C中。
4.[任务一]某小组研究Na2CO3和NaHCO3的性质,实验如下:
步骤 实验操作 观察到的实验现象
Na2CO3 NaHCO3
① 在两支试管中分别加入1.0 g Na2CO3、1.0 g NaHCO3固体,再加入5 mL蒸馏水,振荡;将温度计分别插入其中 放置至室温时, 全部溶解,得到透明溶液 放置至室温时,部分溶解,试管底部有少许固体
② 将步骤①的试管中溶液分别分成两份,其中1份溶液中各滴加2滴酚酞溶液 溶液变红色 溶液变浅红色
③ 在步骤②的另两份溶液中各滴加2滴10%盐酸,振荡 没有气泡产生 产生少量气泡
(1)室温时,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的实验证据是_______________________
______________________________________________________。
(2)该实验________(填“能”或“不能”)说明Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液,若不能,请说明理由____________________________________________________。
(3)实验③中Na2CO3溶液没有气泡产生,学生甲得出结论:溶液与盐酸不反应。学生乙认为甲的结论不正确,支持学生乙观点的客观事实是____________________________________________(用化学方程式说明)。
相同温度下,1 g Na2CO3在5 mL水中完全溶解,1 g NaHCO3在5 mL水中有少量固体残留
不能
Na2CO3与NaHCO3的物质的量浓度不同,无法比较碱性强弱
Na2CO3+HCl===NaHCO3+H2O
解析　(1)室温下,在两支试管中加入1 g Na2CO3或1 g NaHCO3固体,再加入5 mL水,振荡,Na2CO3完全溶解,NaHCO3有少量固体残留,说明NaHCO3在水中溶解度小,已经达到饱和。(2)在所得溶液中分别滴入2滴酚酞溶液,Na2CO3溶液呈红色,NaHCO3溶液呈浅红色,前者碱性强,但二者的物质的量浓度不相同,无法比较碱性强弱。(3)由于碳酸钠和盐酸反应分步进行,首先变为碳酸氢钠,所以不产生气体,方程式为Na2CO3+HCl===NaHCO3+H2O。
[任务二]为进一步探究Na2CO3和NaHCO3的性质,利用传感器继续做如下实验:
编号 实验操作 实验数据
④ 测量下面实验过程中温度的变化
编号 实验操作 实验数据
⑤ 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
信息提示:溶液pH越小,OH-的浓度越小,溶液碱性越弱。
(4)实验④中,溶解时吸收热量的物质是___________(填化学式)。
(5)实验⑤中,Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的化学方程式为____________________________________________,OH-未参与该反应的实验证据是__________________________________________________。
NaHCO3
Na2CO3+Ca(OH)2===2NaOH+CaCO3↓
加入Na2CO3溶液和加入蒸馏水的pH变化曲线相似
解析　(4)观察所给图示温度的变化,可以发现Na2CO3固体和NaHCO3固体分别溶于水,温度分别升高和降低,说明Na2CO3固体的溶解是放热过程,NaHCO3固体的溶解是吸热过程。(5)Na2CO3溶液和澄清石灰水反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2===2NaOH+CaCO3↓,观察所给图像可知,将碳酸钠溶液滴加到澄清石灰水中,溶液pH值变化与加入蒸馏水稀释时的pH变化曲线相似,这说明氢氧根离子未参与该反应。
[任务三]探究NaHCO3和Na2CO3的热稳定性。
观察到的实验现象如下表所示:
物质 装置B中现象 装置C中现象
Na2CO3 无明显变化 开始断断续续产生气泡,一会儿后,没有气泡,溶液保持澄清
NaHCO3 白色粉末变蓝色 开始断断续续产生气泡,一会儿后,产生连续气泡,溶液变浑浊
根据上述实验现象,回答下列问题:
(6)加热Na2CO3时,装置C中产生气泡的原因是____________________________。
(7)该实验所得结论是______________________________。
加热时排出了装置内部分空气
Na2CO3的热稳定性比NaHCO3强
解析　(6)“断断续续产生气泡”说明气流成分是装置内空气,加热时排出了装置内部分空气。(7)碳酸钠受热不分解,因为澄清石灰水没有变浑浊;碳酸氢钠受热分解,根据B装置中白色粉末变蓝色,说明有水生成;C装置中石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成,即相同条件下碳酸氢钠受热分解,稳定性较碳酸钠差。

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