鲁科版 (2019)必修 第一册第1章 认识化学科学第2节 研究物质性质的方法和程序学案设计

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

学习任务一 探究碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理

　下面两种蒸馒头的方法，均用到了碳酸氢钠，①蒸出的馒头色泽发黄并略带碱味，②蒸出的馒头色泽洁白，味道松软可口。为什么效果会不同？

碳酸氢钠受热分解，生成气体

(1)实验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)实验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。

碳酸氢钠与酸反应，生成气体

实验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。

1．Na2CO3与NaHCO3的物理性质：

2．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

2NaHCO3Na2CO3＋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

②与石灰水(足量)

3．Na2CO3与NaHCO3的相互转化：

【思考讨论】

(1)如果面团没有发酵，能否利用加入碳酸钠的方法使其膨松？

提示：碳酸钠受热一般不分解，与酸反应比较缓慢。所以不能加入碳酸钠使面团发酵。

(2)NaHCO3和Na2CO3相比，哪种物质用作膨松剂的效果更好？为什么？

提示：NaHCO3的效果更好。NaHCO3受热分解可以产生CO2气体，而Na2CO3受热难分解；相同质量的NaHCO3和Na2CO3相比，NaHCO3与酸反应产生的CO2气体更多。

【典例】(2021·莆田高一检测)关于Na2CO3和NaHCO3，下列说法不正确的是(　　)

A．Na2CO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应

B．Na2CO3比NaHCO3稳定

C．NaHCO3既可与CaCl2溶液反应，也可与石灰水反应

D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消耗HCl的物质的量之比为2∶1

【解析】选C。A正确，Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH；B正确，Na2CO3加热不分解，NaHCO3受热分解；C不正确，NaHCO3与CaCl2溶液不反应，与石灰水反应生成CaCO3沉淀；D正确，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。

　(1)如何除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3?

提示：将混合物加热至无气体产生，反应方程式：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

(2)怎样除去NaHCO3溶液中的少量Na2CO3?

提示：往NaHCO3溶液中通入CO2，可除去少量Na2CO3，反应方程式：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。

【备选例题】

(2021·济南高一检测)在课堂上老师出示了两瓶失去标签的Na2CO3和NaHCO3无色饱和溶液，希望班里同学提出简便的鉴别方法，该班同学踊跃提出看法，其中不合理的是(　　)

①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3

②取等量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3　③取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3　④取等量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3　⑤取等量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3　⑥取等量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3

A．①②　　B．③⑥　　C．④⑤　　D．②⑤

【解析】选B。③中因为NaHCO3溶液受热时不分解，只有NaHCO3固体受热才分解；⑥中分别向两支试管中滴加Ba(OH)2溶液，都能出现白色沉淀，化学方程式为Na2CO3＋Ba(OH)2===2NaOH＋BaCO3↓，2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O。

　(2021·徐州高一检测)下列有关Na2CO3 和 NaHCO3的比较中，正确的是(　　)

A．碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠强

B．可用澄清石灰水鉴别两种物质的溶液

C．足量的Na2CO3 、NaHCO3分别与等物质的量的盐酸反应，后者产生的CO2多

D．等质量的Na2CO3 、NaHCO3分别与足量盐酸反应，前者产生的CO2多

【解析】选C。碳酸氢钠受热分解，碳酸钠受热稳定， A错误；向碳酸钠和碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钙溶液，都会生成碳酸钙沉淀，无法鉴别， B错误；过量碳酸钠与盐酸反应，实际得到碳酸氢钠，根本不会有气体生成，而盐酸和碳酸氢钠反应一定有二氧化碳生成， C正确；等质量的Na2CO3 、NaHCO3分别与足量盐酸反应，后者产生的CO2多， D错误。

【拔高题组】

1．(2021·南宁高一检测)现有两瓶无标签的无色溶液，分别装有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液，用下列试剂或方法能将两者区分的是(　　)

①Ca(OH)2　②盐酸　③CaCl2　④NaOH　⑤加热

A．①③　　B．①④　　C．②③　　D．②⑤

【解析】选C。①④都是碱，加入Na2CO3、NaHCO3中，现象相同(①都有沉淀、④都无明显现象)，所以①④不能区分。向Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中加盐酸，产生气泡速率快的是NaHCO3溶液，产生气泡速率慢的是Na2CO3溶液，可以区分。加入CaCl2时，Na2CO3溶液中有沉淀生成，而NaHCO3溶液中无沉淀生成，可以区分。⑤加热，因两者都是溶液，加热都不分解，故无法区分。

2．(2021·宿迁高一检测)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(　　)

A．取a克混合物充分加热，减重b克

B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体

C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克

D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体

【解析】选C。C项混合物与稀硫酸反应的产物被碱石灰吸收的不仅是二氧化碳，还有水蒸气，所以无法准确地计算。其他几个选项的方法都可以通过计算得出结果。

3．(2021·白银高一检测)为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　　)

　A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液

B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体

C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热

D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤

【解析】选D。Na2CO3和Na2SO4均能与Ba(OH)2反应，不能达到除杂的目的。

　油炸面拖黄鱼、鲜虾、鸡排或排骨时，在面粉糊里和上一点小苏打，吃起来又松又脆。你知道其中的道理吗？

提示：因为小苏打受热后分解，会产生大量的二氧化碳气体，使油炸面糊里留下许多气孔。

学习任务二 设计并使用复合膨松剂

　用碳酸氢钠蒸的馒头呈淡黄色，碳酸氢钠作为单一膨松剂，可能造成食品口味不纯，颜色加深等问题。

探究活动．认识复合膨松剂

1．实验用品

白醋或柠檬酸、食用碳酸氢钠，蒸馒头用的器具。

2．实验步骤

(1)制作馒头：

①和面时只加入食用碳酸氢钠；

②和面时加入食用碳酸氢钠和白醋；

③和面时加入食用碳酸氢钠和柠檬酸。

(2)观察馒头的色泽，并趁热闻一下气味，品尝一下馒头的味道，并记录下来。

1．碳酸氢铵的不稳定性：

NH4HCO3CO2↑＋NH3↑＋H2O

2．复合膨松剂的组成：

【思考讨论】

(1)如果用碳酸氢钠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。常温下柠檬酸是固体，白醋是液体，白醋和碳酸氢钠混合会直接反应，故柠檬酸更合适。

(2)如果用碳酸氢钠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二氧化碳。

【典例】(2021·广雅高一检测)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。NaHCO3受热后发生分解反应生成CO2、H2O和Na2CO3，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CO2，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作食品膨松剂

B．碳酸氢钠受热分解的化学方程式：NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑

C．碳酸氢钠作膨松剂时，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

【解析】选D。A项，受热分解产生无毒气体的物质才可以作食品膨松剂，错误；B项，未配平，应为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，错误；C项，NaHCO3作膨松剂时，也可以与有机酸混合使用，错误；D项，复合膨松剂遇水产生CO2，所以应在干燥的环境中保存，正确。

1．(2021·泰安高一检测)复合膨松剂的组成成分不包括(　　)

A．碳酸盐　　　　　 B．酵母

C．酸性物质      D．助剂

【解析】选B。酵母本身就是一种膨松剂，复合膨松剂一般包括碳酸盐、酸性物质和助剂三部分。

2．(2021·信阳高一检测)在下列膨松剂中，常用的复合膨松剂是(　　)

A．泡打粉    B．碳酸氢钠

C．碳酸钠    D．碳酸氢铵

【解析】选A。B、C、D选项是单一膨松剂，泡打粉是复合膨松剂。

1．(水平1)如图所示，是某膨松剂的说明书。图中配料溶于水后显酸性的物质是(　　)

A．碳酸氢钠     B．焦磷酸二氢二钠

C．碳酸钙      D．淀粉

【解析】选B。碳酸氢钠显碱性，焦磷酸二氢二钠显酸性，碳酸钙不溶于水，淀粉溶于水显中性。

2．(水平1)胃酸的主要成分是盐酸，在医疗上用以治疗胃酸过多的一种药剂是(　　)

A．小苏打　　　　　 B．纯碱

C．烧碱        D．石膏

【解析】选A。能与盐酸反应且生成物也无酸性的反应物，同时又不能对人体产生强烈刺激的物质是符合本题要求的答案。

3．(水平1)近来网络上流传“小苏打能饿死癌细胞”。下列关于小苏打的叙述正确的是(　　)

A．化学式为Na2CO3     B．受热不分解

C．属于盐        D．与盐酸不反应

【解析】选C。小苏打是碳酸氢钠的俗称，化学式为NaHCO3，A项错误；NaHCO3是可溶性碳酸氢盐，受热易分解，B项错误；NaHCO3是碳酸氢盐，属于盐类，C项正确；NaHCO3能和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，D项错误。

4．(水平1)下列有关Na2CO3和NaHCO3的性质比较中正确的是(　　)

A．热稳定性：Na2CO3<NaHCO3

B．常温时水溶液中溶解度：Na2CO3<NaHCO3

C．相同条件下，与稀盐酸反应快慢：Na2CO3<NaHCO3

D．质量相同时，消耗盐酸的量：Na2CO3<NaHCO3

【解析】选C。热稳定性：Na2CO3>NaHCO3，A错；常温时水溶液中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3，B错；质量相同时，消耗盐酸的量：Na2CO3>NaHCO3，D错。

【补偿训练】

除去NaHCO3溶液中混有的Na2CO3，应采用下列方法中的(　　)

A．加入过量的HCl溶液

B．加入过量的Ca(HCO3)2溶液

C．通入过量的CO2气体

D．将溶液进行加热

【解析】选C。NaHCO3、Na2CO3均能与盐酸反应，无法控制加入盐酸的量，A错误；加入过量的Ca(HCO3)2溶液，虽然可以除去Na2CO3但又引入新的杂质Ca(HCO3)2，B错误；通入过量的CO2气体发生反应Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，达到除去杂质的目的，C正确；加热适用于除去固体Na2CO3中混有的NaHCO3，D错误。

5．(水平2)有两份质量相同的NaHCO3，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸，充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为(　　)

A．2∶1　　　B．1∶1　　　C．1∶2　　　D．4∶1

【解析】选B。本题可从Na＋守恒角度考虑。无论NaHCO3是直接与盐酸反应，还是先加热分解后再与盐酸反应，Na＋的量不变，生成的NaCl的量相等，则消耗盐酸的量相等。

6．(水平2)将NaHCO3置于干燥的试管中加热，并使放出的气体依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，最后得到的气体有(　　)

A．CO2、H2O      B．H2O、O2

 C．CO2、O2      D．O2

【解析】选D。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，所以分解产生CO2和水蒸气，依次通过盛有足量过氧化钠和碱石灰的干燥管，CO2与水蒸气都与足量过氧化钠反应产生氧气，故最终是氧气。

7．(水平2)有下列六种物质：①Na2O，②Na2O2，③NaCl，④Na2CO3溶液，⑤NaOH溶液，⑥NaHCO3溶液。其中不能与CO2反应的是(　　)

A．①④　　B．②③　　C．③⑥　　D．⑤⑥

【解析】选C。①Na2O与CO2反应生成碳酸钠；②Na2O2与CO2反应生成碳酸钠和氧气；③NaCl不能与CO2反应；④Na2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钠；⑤NaOH溶液与CO2反应生成碳酸钠或碳酸氢钠；⑥NaHCO3溶液不能与CO2反应。

8．(水平2)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________(填选项序号)。

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)。

【解析】(1)Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，但等质量的Na2CO3与NaHCO3跟过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量多，故实验Ⅰ不能鉴别Na2CO3与NaHCO3，而实验Ⅱ可以。

(2)NaHCO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，Na2CO3受热不分解，可用加热方法鉴别，对比实验Ⅲ，实验Ⅳ可以同时进行两个对比实验，现象明显。

(3)将NaHCO3置于小试管B中，Na2CO3置于大试管A中，加热时D中澄清石灰水不变浑浊，C中变浑浊，说明Na2CO3比NaHCO3稳定。

答案：(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　D　(3)NaHCO3