高中人教版 (2019)钠及其化合物第3课时导学案

这是一份高中人教版 (2019)钠及其化合物第3课时导学案，共13页。
导学设计
1.Na2CO3与NaHCO3的性质比较
在两支试管中分别加入少量Na2CO3和NaHCO3(各约1 g),完成下列实验,并将实验现象和相应的结论填入下表。
2.NaHCO3与Na2CO3热稳定性分析
3.Na2CO3、NaHCO3与酸反应比较
(1)实验过程
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两个气球均膨胀;NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合气球膨胀得快且大。
(2)实验结论
NaHCO3与盐酸反应比等质量的Na2CO3与盐酸反应产生气体多且剧烈。Na2CO3 、NaHCO3分别与盐酸反应的离子方程式为 。
[系统融通知能]
1.Na2CO3和NaHCO3的性质比较与转化
2.Na2CO3与NaHCO3的鉴别方法
3.Na2CO3和NaHCO3混合物的除杂
4.Na2CO3与NaHCO3的用途
(1)Na2CO3的用途有纺织、制皂、造纸、制玻璃等。
(2)NaHCO3的用途有制药、焙制糕点等。
[题点多维训练]
题点(一) Na2CO3与NaHCO3的用途及性质比较
1.下列各组物质与其用途不对应的是( )
A.过氧化钠:供氧剂
B.烧碱:治疗胃酸过多的一种药剂
C.小苏打:发酵粉的主要成分
D.纯碱:除去物品上的油污
2.下列说法不正确的是( )
A.用加热法可除去Na2CO3中的NaHCO3
B.Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3
C.可用石灰水区分Na2CO3与NaHCO3溶液
D.Na2CO3和NaHCO3的水溶液均显碱性
3.(2025·合肥高一期中)小鲁妈妈准备蒸馒头时,发现面团发得不好,于是加入了一些碳酸氢钠,结果蒸的馒头发黄,并略带碱味,在使用碳酸氢钠的同时加入一定量的食醋,效果就理想多了。以下说法中不正确的是( )
A.碳酸氢钠可以作为膨松剂的原因是碳酸氢钠受热可以分解产生气体
B.馒头发黄并略带碱味与Na2CO3有关
C.碳酸钠和碳酸氢钠都可以单独作为蒸馒头的膨松剂
D.加入食醋效果变好的可能原因是NaHCO3+CH3COOH==CH3COONa+H2O+CO2↑
题点(二) Na2CO3与NaHCO3的鉴别
4.两试管中分别装有相同浓度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液,则下列判断正确的是( )
5.某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体,用不同的方法做了以下实验,如图Ⅰ~Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验,能够达到实验目的的是 (填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质,其反应的化学方程式为 ;
与实验Ⅲ相比,实验Ⅳ的优点是 (填字母)。
A.Ⅳ比Ⅲ复杂
B.Ⅳ比Ⅲ安全
C.Ⅳ比Ⅲ操作简便
D.Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验,而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性,则试管B中装入的固体最好是 (填化学式),实验过程中的现象为 。
(4)除了以上方法,请你再举出一例鉴别二者的方法: 。
6.将一定体积的CO2通入一定浓度的NaOH溶液中,为了测定所得溶液的成分,向该溶液中逐滴加入盐酸,所加盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图所示。
(1)溶液中所含溶质为 。
(2)OA段发生反应的离子方程式: 。
AB段发生反应的离子方程式: 。
|思维建模|Na2CO3、NaHCO3溶液中加入盐酸生成CO2的图像分析
Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸反应的离子方程式为CO32-+H+==HCO3-,HCO3-+H+==CO2↑+H2O。
①Na2CO3溶液滴加稀盐酸(如图甲)
②NaHCO3溶液滴加稀盐酸(如图乙)
新知探究(二)——焰色试验
1.焰色试验的定义
很多金属或它们的 在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色。根据火焰呈现的特征颜色,可以判断试样所含的 ,化学上把这样的定性分析操作称为焰色试验。
2.焰色试验的操作步骤
3.常见金属元素的焰色
[微点拨] 焰色试验3个易错点
①观察钾的焰色试验时,要透过蓝色钴玻璃观察,这样做的目的是为了滤去黄光,避免少量钠元素对鉴别钾元素的干扰。②焰色试验中表现的是金属元素的性质,而不是单质或某种化合物的性质。③焰色试验中金属元素颜色的变化属于物理变化,而不是化学变化。
应用化学
2025年春节期间,家家团圆,举国欢庆,璀璨的烟花于夜空绽放。
1.五彩缤纷的烟花产生的原因是什么?
2.除金属的化合物外,金属单质能不能也有同样的焰色试验?
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(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( )
(4)灼烧时,所有金属或金属阳离子均有焰色( )
2.(2025·重庆高一期末)南北朝时期陶弘景所著的《本草经集注》中记载了鉴别硝石(主要成分KNO3)的方法:“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也”。下列说法错误的是( )
A.该方法为焰色试验,利用钾的焰色为紫色进行鉴别
B.实验室中观察钾的焰色时,需要透过蓝色的钴玻璃
C.根据火焰的特征颜色,可判断试样中是否含有铂元素
D.利用不同金属元素五彩缤纷的焰色,可制成节日烟花
3.用洁净的铂丝蘸取某无色溶液,放在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,火焰的颜色呈紫色,下列说法正确的是( )
A.该溶液中阳离子只有钾离子
B.该溶液中一定含有钠离子
C.该溶液中可能含有钠离子,但一定含有钾离子
D.该溶液中可能含有钾离子,但一定含有钠离子
4.(2025·福州期末)鉴别下列各物质,只能采用焰色试验的是( )
A.K2CO3和NaClB.KCl和Na2CO3
C.NaCl和MgCl2D.NaCl和KCl
命题热点——聚焦纯碱生产工业流程,激励探索创新精神
纯碱是一种重要的化工原料,具有非常广泛的用途。对于纯碱的生产,历史上涉及了三种重要的方法,包括路布兰制碱法、索尔维制碱法和侯氏制碱法。其中侯氏制碱法是1943年我国化学工业科学家侯德榜发明创建的联合制碱法,即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。高考常聚焦纯碱的工业生产这一主题,以激励学生的探索、创新精神。

1.路布兰制碱法
1791年法国医生路布兰首先取得专利,以食盐为原料,制得了纯碱,称为路布兰制碱法。其制备流程图如下。
此法分为三步:
①氯化钠与硫酸反应,生成硫酸钠:2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑。
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠:Na2SO4+4CNa2S+4CO↑。
③硫化钠与石灰石反应生成碳酸钠:Na2S+CaCO3==Na2CO3+CaS。
缺点
路布兰制取纯碱,主要生产过程在固相中进行,难以连续生产,又需硫酸作原料,设备腐蚀严重,产品质量不纯,原料利用不充分,价格较贵。
2.索尔维制碱法
1861年,比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料,制得了碳酸钠和氯化钙。其制备流程图如下。
反应步骤为:CaCO3CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO==2NH3↑+CaCl2+H2O
NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。
优缺点
氨碱法实现了连续性生产,食盐的利用率得到提高,产品质量纯净,因而被称为纯碱,但最大的优点还在于成本低廉。索尔维制碱法的缺点,主要在于原料中各有一半的成分没有利用上:只用了食盐中的钠和石灰中的碳酸根,二者结合生成了纯碱;食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成的氯化钙没有利用上。
3.侯氏制碱法
侯氏制碱法又称联合制碱法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳(合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)。其制备流程图如下。
反应原理:①产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
优点
CO2、饱和食盐水能循环使用,体现绿色化学思想,能充分利用食盐中的钠和氯,避免产生大量的氯化钙废液和废渣,并可节省一些设备。
[题点多维训练]
1.下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图,则下列叙述正确的是( )
A.A气体是CO2,B气体是NH3
B.第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2O
C.侯氏制碱法的工艺流程中应用了物质溶解度的差异
D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
2.“索尔维制碱法”工艺流程如图所示,请回答下列问题:
(1)向饱和氯化钠溶液中先通入 ,效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为 。
(2)索尔维制碱法除了得到纯碱外,还会产生一种废渣 。侯氏制碱法在此工艺上改进,不再使用碳酸钙制备CO2,而是在制备NH3的过程中制得CO2,则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了 ,此物质在农业上的用途是 。
3.某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
制备纯碱:先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料,用如图所示装置制取NaHCO3,然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。
(1)装置甲中反应的离子方程式为 ;
装置乙的作用是 ,
反应的化学方程式为 。
(2)反应进行一段时间后,观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出,经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物,分别是NaHCO3和另一种盐,装置丙中反应的化学方程式为 。
(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时,需要进行的实验操作有 、洗涤固体、 ,最后一步发生反应的化学方程式为 。
课下请完成课时跟踪检测(十三)
第3课时 碳酸钠和碳酸氢钠 焰色试验
新知探究(一)
[导学设计]
1.①白色粉末 ②结块变成晶体 升高 部分 降低 ④变红 变浅红
2.变浑浊 Na2CO3+CO2↑+H2O
3.(2)CO32-+2H+==CO2↑+H2O、HCO3-+H+==CO2↑+H2O
[题点多维训练]
1.选B Na2O2与CO2或H2O反应生成O2,故可作为供氧剂,A正确;烧碱(NaOH)为强碱,具有强腐蚀性,不能用于治疗胃酸过多,B错误;小苏打(NaHCO3)受热分解生成CO2,故可用作发酵粉的主要成分,C正确;纯碱(Na2CO3)呈碱性,可用于除油污,D正确。
2.选C Na2CO3和NaHCO3都可以与石灰水反应生成碳酸钙沉淀,所以不能用石灰水区分。
3.选C 碳酸氢钠受热易分解,产生二氧化碳,可以使馒头蓬松,故A正确;Na2CO3显碱性,有苦涩味,故B正确;碳酸钠受热不分解,不能单独使用,故C错误;碳酸氢钠和醋酸反应生成气体,效果更好,故D正确。
4.选C Na2CO3溶液和NaHCO3溶液均能与石灰水反应产生沉淀,A项错误;NaHCO3与稀盐酸反应更剧烈,B项错误;Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸时,先生成碳酸氢钠和氯化钠,D项错误。
5.解析:(1)图Ⅰ不能达到实验目的,因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳,二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊;图Ⅱ可以鉴别,因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应,生成的二氧化碳气体的量不同,可根据气球膨胀程度来判断。(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑、CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O,实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。(3)碳酸钠直接加热不产生气体,而碳酸氢钠不直接加热就产生气体,更能说明碳酸氢钠不稳定,所以试管B中装入的固体最好是碳酸氢钠,观察到的现象为a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水不变浑浊。(4)Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl,NaHCO3与BaCl2不反应,故可选用BaCl2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3。
答案:(1)Ⅱ
(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O D
(3)NaHCO3 a中澄清石灰水变浑浊,b中澄清石灰水不变浑浊
(4)把二者分别配成溶液后滴加BaCl2试剂,有白色沉淀生成的为Na2CO3,无现象的为NaHCO3
6.解析:由图中消耗盐酸的体积与产生CO2的体积可知,该溶液的溶质是NaOH和Na2CO3,碳酸根离子转化为碳酸氢根离子和碳酸氢根离子转化为二氧化碳消耗的盐酸是等量的,OA段碳酸钠消耗20 mL盐酸,所以,前5 mL应该是盐酸与氢氧化钠发生的中和反应;OA段H+先与OH-反应生成H2O,待OH-消耗完,H+再与CO32-反应生成HCO3-。
答案:(1)NaOH、Na2CO3
(2)H++OH-==H2O、H++CO32-==HCO3-
H++HCO3-==CO2↑+H2O
新知探究(二)
1.化合物 金属元素 2.原来的火焰颜色 试样 火焰颜色 盐酸
3.黄 紫 黄绿 绿
[应用化学]
1.提示:烟花燃放时发生化学反应放热,不同的金属元素在加热条件下发生焰色试验,产生不同的火焰颜色。
2.提示:能。因为焰色试验是金属元素的性质,无论是化合物还是单质,只要含有某种金属元素,这种物质就能有这种金属元素的焰色试验。
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)×
2.选C 钾元素的焰色试验需要透过蓝色钴玻璃观察,焰色为紫色,紫青烟起,说明含有钾元素,故A、B正确;铂元素不会出现特征颜色变化,不能根据火焰的特征颜色判断试样中是否含有铂元素,故C错误;不同元素会出现不同的焰色试验,利用不同金属元素五彩缤纷的焰色,可制成节日烟花,故D正确。
3.选C 蓝色钴玻璃可以滤去黄光,所以透过蓝色钴玻璃,火焰的颜色呈紫色,说明该溶液中一定含有钾离子,但不能确定是否含有钠离子。
4.选D 与盐酸反应生成气体的为碳酸钾,无现象的为NaCl,故A错误;与盐酸反应生成气体的为碳酸钠,无现象的为氯化钾,故B错误;与NaOH反应生成白色沉淀的为氯化镁,无现象的为NaCl,故C错误;阴离子相同,Na、K的焰色试验分别为黄色、紫色,只能采用焰色试验鉴别,故D正确。
命题热点
1.选C 侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小,先通入NH3使食盐水显碱性,能够吸收大量CO2气体,产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠。
2.(1)NH3 NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl
(2)CaCl2 NH4Cl 作氮肥
3.解析:(1)装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,反应的离子方程式是CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2O;装置乙的作用是用碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢,反应的化学方程式为NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑。(2)装置丙中氯化钠与二氧化碳、氨气反应可得两种产物,分别是NaHCO3和另一种盐,根据元素守恒,另一种盐是氯化铵,反应的化学方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时,需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧,灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
答案:(1)CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2O 除去CO2中的HCl气体 NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
(2)NH3+CO2+H2O+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl
(3)过滤 灼烧 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
盐
实验步骤
Na2CO3(俗名:苏打或纯碱)
NaHCO3(俗名:小苏打)
①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的外观
细小的白色晶体
②向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
加水后 ,温度计示数
加水后 溶解,温度计示数
③继续向②的试管中分别加入5 mL水,用力振荡
振荡一段时间后可溶解
固体量减少
④分别向③所得溶液中滴入1~2滴酚酞溶液
溶液 ,溶液碱性较强
溶液 ,溶液碱性较弱
实验
装置
实验
现象
①若是NaHCO3,澄清石灰水 。
②若是Na2CO3,澄清石灰水不变浑浊
实验
结论
NaHCO3受热易分解生成CO2气体,化学方程式为2NaHCO3 ;Na2CO3很稳定,受热不易分解
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
溶解性
都易溶于水,Na2CO3的溶解度更大
水溶液酸碱性
都呈碱性,Na2CO3的碱性更强
与足量
盐酸
反应
产生气
体速率
反应都很剧烈,NaHCO3产生气体速率更快
离子
方程式
CO32-+2H+==H2O+CO2↑
HCO3-+H+==H2O+CO2↑
与足量
Ca(OH)2
溶液反应
Na2CO3+Ca(OH)2
==CaCO3↓+2NaOH
Ca(OH)2+NaHCO3
==CaCO3↓+H2O +NaOH
与钙盐
(或钡盐)
溶液反应
Ca2+(Ba2+)+CO32-
==CaCO3(BaCO3)↓
无现象
稳定性
加热不分解
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
相互转化
Na2CO3NaHCO3
固体
溶于少量水
Na2CO3形成晶体,升温
加同浓度盐酸
NaHCO3反应更剧烈
加热
NaHCO3受热分解生成CO2
溶液
沉淀法
加CaCl2或BaCl2溶液,Na2CO3产生沉淀
气体法
逐滴加入盐酸立即产生气体的为NaHCO3
混合物(括号内为杂质)
除杂方法及试剂
Na2CO3固体(NaHCO3)
加热至恒重
NaHCO3溶液(Na2CO3)
通入足量CO2气体
Na2CO3溶液(NaHCO3)
加入适量NaOH溶液
选项
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀者为Na2CO3溶液
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈者为Na2CO3溶液
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀者为Na2CO3溶液
D
逐滴加入等浓度的稀盐酸
立即产生气泡者为Na2CO3溶液
洗
将铂丝(或光洁无锈的铁丝)用盐酸洗净
烧
将洗净的铂丝(或铁丝)在酒精灯(最好用煤气灯)外焰上灼烧,至与 相同时为止
蘸
蘸取
烧
在外焰上灼烧,并观察
洗
再用 洗净铂丝(或铁丝),并在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同
锂
钠
钾
铷
紫红色
色
色
紫色
钙
锶
钡
铜
砖红色
洋红色
色
色