化学必修 第一册微项目 探秘蓬松剂——体会研究物质性质的方法和程序的实用价值导学案

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——体会研究物质性质的方法和程序的实用价值
【素养解读】
1．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，促使“科学探究与创新意识”核心素养的发展。
2．了解复合膨松剂的组成，学会在真实情景中分析、解决实际问题，探究陌生物质的性质，促进“科学态度与社会责任”核心素养的发展。
项目活动1 探究碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理
[项目情境]
观察不同方法蒸出的馒头
用不同方法蒸出的馒头
[探究问题]
1．馒头最离不开的就是小苏打用来发面了！家庭经常用小苏打当发酵粉做馒头。但蒸熟的馒头往往不太暄软，如果在小苏打中加入一定量的醋酸，发出的馒头会非常松软，这是为什么？
[提示] 这是因为小苏打遇热放出的二氧化碳气体不多，馒头中产生的小气孔少，面发的不好。另一方面小苏打本身是碱性物质，如用量稍多，馒头就会产生碱味，色泽发黄，维生素被破坏，效果很不理想。如果在小苏打中加入一定量的醋酸(食醋)就可弥补以上的不足。不仅可产生大量的二氧化碳气体，而且也不会有很大的碱味。
2．当酵头发面面团发的不够好，为什么不用碳酸钠，而是添加了碳酸氢钠进行调节？
[提示] 碳酸氢钠分解产生CO2，从而可作膨松剂，但是碳酸钠受热不分解，故不用碳酸钠。
3．如果面团发酵过头，会有酸味，可以加入碱性物质，如碳酸钠，为什么？
[提示] 面团发酵时产生的乳酸、醋酸等与Na2CO3反应，可以减轻酸味，产生的CO2还可以使面团变得更加松软。
[反思归纳]
1．Na2CO3与NaHCO3的化学性质
(1)热稳定性
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为
2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应
①Na2CO3：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。
②NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
(3)碱性：Na2CO3与NaHCO3溶液均显碱性，且相同情况下前者碱性大。
(4)与碱反应
①与NaOH溶液eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Na2CO3不反应,NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O))
②与石灰水(足量)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Na2CO3＋CaOH2===CaCO3↓＋2NaOH,NaHCO3＋CaOH2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O))
2．Na2CO3与NaHCO3的相互转化

[能力达成]
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
B [碳酸氢钠不稳定，加热易分解生成二氧化碳气体，不能增加甜味，与是否提供钠离子无关，可使面包疏松多孔而导致松软可口。故选B。]
2．纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中很常见。若要在家中将它们区分开来，下面的方法中可行的是( )
A．分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物
B．分别向纯碱溶液和小苏打溶液中加入食盐水
C．分别向纯碱溶液和小苏打溶液中加入石灰水
D．在水杯中各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应的剧烈程度
D [NaHCO3不稳定，受热易分解：2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，但分解后仍有固体剩余；Na2CO3稳定性好，不分解，A错误。Na2CO3溶液、NaHCO3溶液与NaCl溶液均不反应，B错误。澄清石灰水与NaHCO3、Na2CO3溶液均能生成白色沉淀，C错误。相同质量的NaHCO3与Na2CO3分别与白醋反应，反应较剧烈的是NaHCO3，D正确。]
3．胃酸过多又称作胃酸过高，是胃肠疾病的常见症状之一。适度的胃酸可以帮助消化，但如果胃酸过多就会伤及胃、十二指肠黏膜，造成胃溃疡或十二指肠溃疡等疾病，治疗胃酸过多可以用碳酸氢钠。
请用化学方程式解释碳酸氢钠可以治疗胃酸过多的原因。
[答案] NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
项目活动2 设计并使用复合膨松剂
[项目情境]
用碳酸氢钠蒸的馒头呈淡黄色，口感差一些，如何使馒头又白又松软，口味更好呢？
[探究问题]
1．如果用碳酸氢钠制作复合膨松剂的主材料，另一种主材料需具有什么性质？
[提示] 酸性。所选材料必须能与碳酸氢钠反应产生CO2。
2．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？
[提示] 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。
3．如果用碳酸氢钠制作复合膨松剂的主材料，另一种主材料用白醋和柠檬酸哪一个更合适？并说出你的理由。
[提示] 柠檬酸。常温下柠檬酸为固体，白醋是液体，白醋和碳酸氢钠混合会直接发生反应，故柠檬酸更合适。
[反思归纳]
复合膨松剂的组成
[能力达成]
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
A [泡打粉是由碱性物质、酸式盐和填充物按一定比例混合而成的化学复合膨松剂。]
2．膨松剂是一种食品添加剂，它受热分解产生的气体，能使面胚在焙烤过程中变得松软、多孔。碳酸氢钠(NaHCO3)受热后发生分解反应生成二氧化碳、水和碳酸钠，是常用的膨松剂之一。它既可以作为碱性膨松剂单独使用，也可以与酒石酸氢钾、淀粉按一定比例混合制成复合膨松剂。复合膨松剂遇水会产生二氧化碳，起到膨松作用。下列说法正确的是( )
A．任何受热分解能产生气体的物质都可以做食品膨松剂
B．碳酸氢钠受热分解的化学方程式为NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))CO2↑＋H2O＋Na2CO3
C．碳酸氢钠做膨松剂时，必须与酒石酸氢钾、淀粉混合使用
D．复合膨松剂应在干燥的环境中保存
D [碳酸氢钠在加热的条件下会生成碳酸钠、水和二氧化碳，碳酸氢钠与酸反应也会生成二氧化碳，二氧化碳可以使食品变得松软、多孔。任何受热分解能产生无毒气体的物质才可以做食品膨松剂，故A错误；碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))CO2↑＋H2O＋Na2CO3，故B错误；碳酸氢钠做膨松剂时，也可以与有机酸反应，故C错误；复合膨松剂遇水会产生二氧化碳，起到膨松作用，所以复合膨松剂应在干燥的环境中保存，故D正确。]
3．已知：NH4HCO3eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑，Na2CO3比较稳定，加热不分解；碱石灰不与氨反应，常用于吸收水蒸气和二氧化碳。现有某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，某化学兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：
在玻璃管中加入该膨松剂，按如图连接好装置(气密性良好，铁架台略去)，点燃酒精灯。
(1)关闭止水夹2，打开止水夹1，观察到现象_____________________________________________________________________________________________________________________，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：_____________________________________________________________________________________________________________________，说明产物中有氨。
(3)若想确定该膨松剂的成分是碳酸氢钠和碳酸氢铵的混合物，在上述实验的基础上(不添加其他仪器和试剂)应该继续完成的实验是_____________________________________________________________________________________________________________________(具体实验操作及现象)。
[解析] (1)碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解都能够生成二氧化碳，关闭止水夹2，打开止水夹1，观察到的现象是澄清石灰水变浑浊，氢氧化钙和二氧化碳反应的化学方程式为Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。
(2)如果有氨生成，则氨进入酚酞溶液中时，能和水反应生成氨水，氨水显碱性，能使酚酞溶液变红色。
(3)应该继续完成的实验是：打开止水夹1，关闭止水夹2，继续加热至石灰水中不再有气泡产生，玻璃管中仍有固体剩余。
[答案] (1)澄清石灰水变浑浊 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
(2)无色酚酞溶液变为红色
(3)打开止水夹1，关闭止水夹2，继续加热至石灰水中不再有气泡产生，玻璃管中仍有固体剩余
1．下列不属于化学膨松剂的是( )
A．碳酸氢钠 B．碳酸氢铵 C．干酵母 D．泡打粉
C [碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和碳酸钠，碳酸氢铵受热分解生成水、氨、二氧化碳，且二者都与酸反应生成二氧化碳，故都可做膨松剂；干酵母属于一种生物膨松剂。]
2．下列化合物与小苏打溶液混合，既没有气体又没有沉淀生成的是( )
A．烧碱 B．硫酸 C．氢氧化钡 D．过氧化钠
A [A项，NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O；B项，2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O＋2CO2↑；C项，Ba(OH)2＋2NaHCO3===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O或Ba(OH)2＋NaHCO3=== BaCO3↓＋NaOH＋H2O；D项，2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O。]
3．除去混在Na2CO3粉末中的少量NaHCO3，最合理的方法是( )
A．加热
B．加过量氢氧化钠溶液，再蒸发结晶
C．加盐酸
D．加氢氧化钙溶液
A [将固体加热到质量不变，NaHCO3受热易分解生成Na2CO3，A项合理；加入过量NaOH溶液，会引入新杂质NaOH，B项不合理；加入适量盐酸，与两者均反应，C项不合理；加入适量氢氧化钙溶液，与两者均反应，D项不合理。]
4．下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法正确的是( )
A．Na2CO3比NaHCO3更易溶于水
B．NaHCO3比Na2CO3稳定
C．石灰水能和Na2CO3反应，不能与NaHCO3反应
D．等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应，产生CO2的物质的量相等
A [20 ℃时，Na2CO3的溶解度为21.5 g，NaHCO3的溶解度为9.6 g，A项正确；Na2CO3加热不分解，而NaHCO3加热完全分解，B项错误；石灰水与Na2CO3、NaHCO3的均能反应，C项错误。]
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。
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
(1)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：__________________________________________________________________。
[答案] (1)Ⅱ
(2)2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))Na2CO3＋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
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