高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第二单元 金属钠及钠的化合物第二课时导学案及答案

第二课时　碳酸钠　碳酸氢钠

1．通过实验，认识碳酸钠、碳酸氢钠的化学变化过程，掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质和用途，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。

2．理解并掌握Na2CO3、NaHCO3相互转化的途径，培养变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。

3．通过阅读科学史话《侯德榜和侯氏制碱法》，了解纯碱的生产历史，认识化学在纯碱生产中的贡献，增强科学探究与创新意识，提升科学态度与社会责任。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．物理性质

2．化学性质

(1)Na2CO3

写出上述序号所表示反应的化学方程式：

①Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑；

②Na2CO3＋Ca(OH)2===2NaOH＋CaCO3↓；

③Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。

(2)NaHCO3

写出上述序号所表示反应的化学方程式：

①NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑；

②Ca(OH)2少量：

Ca(OH)2＋2NaHCO3===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O；

Ca(OH)2过量：

Ca(OH)2＋NaHCO3===CaCO3↓＋H2O＋NaOH；

③NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；

④2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

3．用途

Na2CO3：①日常生活中，用热的纯碱溶液去除物品表面的油污。

②工业上用于纺织、造纸、制肥皂、生产玻璃等。

NaHCO3：医疗上用于治疗胃酸过多，作发酵粉等。

1．下列有关碳酸钠与碳酸氢钠的说法不正确的是(　　)

A．在通常状况下，都是白色的固体

B．它们都易溶于水

C．在通常状况下，受热都易分解

D．都可以和盐酸反应并生成CO2气体

解析：选C　碳酸钠与碳酸氢钠的一个显著区别就是热稳定性，碳酸氢钠受热易分解，而碳酸钠受热不分解。

2．为使以面粉为原料的面包松软可口，通常用碳酸氢钠作发泡剂，因为它(　　)

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．②④   D．③④

解析：选B　NaHCO3不稳定，受热分解产生CO2，可作发泡剂，使面包松软可口，故选B。

3．下列有关Na2CO3和NaHCO3性质的说法中，错误的是(　　)

A．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3

B．相同温度下，在水中Na2CO3的溶解度大于NaHCO3

C．Na2CO3和NaHCO3均可与澄清石灰水反应

D．相同质量的Na2CO3和NaHCO3分别与过量盐酸反应，Na2CO3放出的CO2多

解析：选D　相同质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应，NaHCO3放出的CO2更多。

4．下图中，A为一种常见的单质，B、C、D、E是含有A元素的常见化合物。它们的焰色反应均为黄色。

(1)写出下列物质的化学式：B________；E___________。

(2)以上6个反应中属于氧化还原反应的有________(填编号)。

(3)写出下列反应的化学方程式

B→C：________________________________________；

C→E：________________________________________；

E→D：________________________________________。

(4)加热5.00 g D和E的固体混合物，使E完全分解，固体混合物的质量减少了0.31 g，则原混合物中D的质量为_________。

解析：A为一种常见的单质，B、C、D、E是含有A元素的常见化合物，它们的焰色反应均为黄色，则均为钠的单质或化合物，所以A为Na，结合转化关系可知，B为Na2O2，C为NaOH，D为Na2CO3，E为NaHCO3。

(1)根据上面的分析可知，B为Na2O2，E为NaHCO3。

(2)以上反应中①为钠的燃烧，②为Na与水反应，③为过氧化钠与水反应，④为过氧化钠与二氧化碳反应，均属于氧化还原反应。

(3)B→C的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；C→E的化学方程式为NaOH＋CO2===NaHCO3；E→D的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

(4)碳酸钠较稳定，加热不分解，只有碳酸氢钠分解，设混合物中含有x g NaHCO3，则

2NaHCO3Na2CO3＋ CO2↑＋H2O　Δm

 　2×84　　　　　　　　　　　　　　62

　 x g　　　　　　　　　　　　　　　 0.31 g

2×84∶62＝x g∶0.31 g，解得x＝0.84，所以m(Na2CO3)＝5 g－m(NaHCO3)＝5 g－0.84 g＝4.16 g。

答案：(1)Na2O2　NaHCO3

(2)①②③④

(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　NaOH＋CO2===NaHCO3　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

(4)4.16 g

Na2CO3与NaHCO3的鉴别和相互转化

设计实验方案探究Na2CO3和NaHCO3的性质

[问题探讨]

1．Na2CO3与NaHCO3相比，水溶性、热稳定性有何不同？等质量的Na2CO3、NaHCO3固体与等浓度、等体积的足量盐酸反应时现象有何异同？

提示：Na2CO3与NaHCO3相比，Na2CO3的水溶性、热稳定性均比NaHCO3的强；二者均可以与盐酸反应生成二氧化碳气体，当等质量的二者与等浓度、等体积的足量盐酸反应时，NaHCO3产生的二氧化碳更多，反应速率更快且更剧烈。

2．能否用澄清石灰水鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液？为什么？

提示：否。二者均与澄清石灰水反应生成CaCO3沉淀。

3．Na2CO3与NaHCO3相互转化的条件如何？

4．各取少量的Na2CO3、NaHCO3溶液于两支试管中，分别逐滴加入稀盐酸至过量。两溶液有什么现象？发生的反应有哪些？写出有关化学方程式。

提示：Na2CO3溶液中开始无气体放出，一段时间后有气体放出：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。

NaHCO3溶液中一开始就有气体放出：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。

1．Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法

(1)利用热稳定性不同

①鉴别方法

固体无明显变化的是Na2CO3

②常用装置

(2)利用和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)

(3)利用与BaCl2或CaCl2溶液反应

(4)利用溶液的碱性强弱

2．Na2CO3、NaHCO3的相互转化

NaHCO3Na2CO3。

(1)NaHCO3→Na2CO3

①NaHCO3可以与NaOH反应生成碳酸钠：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。

②碳酸氢钠固体受热分解可以得到碳酸钠。

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

[科学史话]

侯氏制碱法

①原理：将CO2通入氨化的NaCl饱和溶液中，使溶解度小的NaHCO3从溶液中析出；过滤得到的NaHCO3晶体受热分解后生成Na2CO3。

②化学方程式：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

③用途：此方法将氨碱法和合成氨两种工艺联合起来，同时得到纯碱和氯化铵两种产品，提高了食盐的利用率。

(2)Na2CO3―→NaHCO3

①向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2

反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓。

[注意]　该反应能发生的原因有以下三个方面：

a．同温下，NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小；

b．生成的NaHCO3的质量比消耗的Na2CO3的大(即消耗106 g Na2CO3生成168 g NaHCO3)，即溶质增加；

c．反应消耗了水，即溶剂减少。

②Na2CO3与少量HCl反应

反应的化学方程式为Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl。

[注意]　碳酸钠溶液与盐酸反应分两步。

第一步：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3；

第二步：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。所以向碳酸钠溶液中加入适量盐酸，也可以将碳酸钠转化为碳酸氢钠。

3．除杂

[名师点拨]

互滴法

互滴法是指当两种溶液反应时有两个不同的反应过程，且这两个过程的实验现象各不相同，则可以通过滴加顺序不同，利用产生的现象不同进行鉴别。

如：(1)盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中

①现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。

②原理：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl(开始无明显现象)，

NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑(后有无色气体放出)。

(2)Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中

①现象：有无色气体放出。

②原理：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。

1．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。该班同学踊跃提出方法，其中不合理的是(　　)

①取等量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3饱和溶液

②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饱和溶液

③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饱和溶液

④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饱和溶液

A．①②　　　　　　　　            B．①④

C．③④   D．②③

解析：选B　NaHCO3在溶液中时受热不分解，只有NaHCO3固体受热才分解，①不合理；分别向两支试管中

滴加Ba(OH)2溶液，都能出现白色沉淀，化学方程式分别为Na2CO3＋Ba(OH)2===2NaOH＋BaCO3↓、2NaHCO3＋Ba(OH)2===Na2CO3＋BaCO3↓＋2H2O，④不合理。

2．有两支试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作和判断均正确的是(　　)

解析：选C　A项中发生的反应分别为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，两者现象相同(产生白色沉淀)；B项滴加等浓度的稀盐酸时，NaHCO3溶液反应更剧烈；C项Na2CO3与CaCl2发生反应：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，产生白色沉淀，NaHCO3与CaCl2不反应；D项逐滴加入等浓度的盐酸时，NaHCO3立即产生气泡，Na2CO3开始无气泡产生，过一会儿才产生气泡。

3．区别固体Na2CO3和NaHCO3最好的方法是(　　)

A．加热

B．两者分别与同浓度的稀盐酸反应

C．溶于水，比较其溶解性

D．两者分别加入NaOH溶液或石灰水

解析：选B　最好的实验方法是最简便、快速、现象明显的方法。碳酸钠与碳酸氢钠与盐酸反应速率有较大差别，可将它们区分开。

4．下列可用于判断碳酸氢钠粉末中混有碳酸钠的实验方法及现象是(　　)

A．加热时无气体放出

B．滴加盐酸时有气泡放出

C．溶于水后滴加BaCl2稀溶液有白色沉淀生成

D．溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成

解析：选C　碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，而碳酸钠不分解，不能利用加热判断是否混有碳酸钠，故A错误；二者均与盐酸反应生成气体，滴加盐酸时有气泡放出不能判断是否混有碳酸钠，故B错误；碳酸氢钠与氯化钡不反应，而碳酸钠与氯化钡反应生成白色沉淀，则溶于水后滴加BaCl2稀溶液有白色沉淀生成，可判断存在碳酸钠，故C正确；二者均与石灰水反应生成白色沉淀，则溶于水后滴加澄清石灰水有白色沉淀生成，不能判断是否混有碳酸钠，故D错误。

[分级训练·课课过关]________________________________________________________

1．有关NaHCO3和Na2CO3的性质，以下叙述错误的是(　　)

A．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量的盐酸反应，产生CO2的质量：Na2CO3多

B．等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸反应，产生CO2的速率：NaHCO3快

C．CaCl2溶液加入NaHCO3溶液中不产生沉淀，加入Na2CO3溶液中产生白色沉淀

D．除去Na2CO3固体中混有的少量NaHCO3的最好方法是加热

解析：选A　碳酸氢钠中碳的质量分数高于碳酸钠，等质量的碳酸钠和碳酸氢钠分别与足量盐酸反应，碳元素全部转化成CO2，所以碳酸氢钠放出的CO2较多，故A错误；Na2CO3与盐酸反应需经过：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，而NaHCO3可直接与HCl反应生成气体，故等质量的NaHCO3和Na2CO3与盐酸反应，产生CO2的速率：NaHCO3快，故B正确；CaCl2溶液加入NaHCO3溶液中不反应，不产生沉淀，而加入Na2CO3溶液中反应产生CaCO3白色沉淀，故C正确；加热时Na2CO3不分解，NaHCO3受热分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不会引入杂质，故D正确。

2．除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是(　　)

A．通入二氧化碳气体   B．加入氢氧化钡溶液

C．加入澄清石灰水   D．加入稀盐酸

解析：选A　除杂方法要操作简便，效果好，不引入新的杂质，保留非杂质成分。因为反应Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3可以发生，所以A项正确。

3．除去下列物质中所含的杂质(括号内为杂质)，选用试剂或方法正确的是(　　)

A．NaHCO3溶液(Na2CO3)：Ca(OH)2溶液

B．CO2(HCl)：饱和的Na2CO3溶液

C．CO2(HCl)：NaOH溶液

D．Na2O2(Na2O)：与氧气共热

解析：选D　NaHCO3溶液和Na2CO3溶液均能与Ca(OH)2溶液反应，故A错误；CO2能与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，应选用饱和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，故B错误；CO2、HCl都能与NaOH溶液反应，故C错误；氧化钠与氧气发生反应：2Na2O＋O22Na2O2，故D正确。

4．为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是(　　)

A．   B．

C．   D．

解析：选A　根据NaHCO3受热分解的化学方程式，结合反应前后固体的质量差可列式求解：

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑　Δm

2×84 g　　　 106 g　　 18 g　　44 g　　62 g

m(NaHCO3)　　　　　　　　　　 　　 (w1－w2)g

求出m(NaHCO3)，即可得出样品的纯度。