213碳酸鈉和碳酸氫鈉焰色試驗(yàn)-2021-2022學(xué)年高一化學(xué)（新人教版）

2.1.3碳酸鈉和碳酸氫鈉焰色試驗(yàn)考點(diǎn)精講考點(diǎn)1：碳酸鈉與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)1．碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別方法【點(diǎn)撥】證明Na2CO3、NaHCO3熱穩(wěn)定性的套管實(shí)驗(yàn)裝置。2．相互轉(zhuǎn)化(1)Na2CO3溶液→NaHCO3溶液。Na2CO3＋H2O＋CO2=2NaHCO3。(2)NaHCO3→Na2CO3。①2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑(固體物質(zhì))；②NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O(溶液中)。3．Na2CO3和NaHCO3混合物的除雜混合物(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))除雜方法及試劑Na2CO3固體(NaHCO3)加熱至恒重NaHCO3溶液(Na2CO3)通入足量CO2氣體Na2CO3溶液(NaHCO3)加入適量NaOH溶液4.利用數(shù)形結(jié)合理解碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)HCl(少量)＋Na2CO3=NaCl＋NaHCO3；2HCl(足量)＋Na2CO3=2NaCl＋CO2↑＋H2O；HCl＋NaHCO3=NaCl＋CO2↑＋H2O。(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖甲所示。(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸，消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖乙所示。甲乙【典例】向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴滴加鹽酸，所得氣體的體積與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示：(1)OA段、AB段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為____________、________________。(2)B點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)所得溶液中溶質(zhì)是________?！窘馕觥?1)Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加鹽酸，Na2CO3先發(fā)生第一步反應(yīng)Na2CO3＋HCl=NaCl＋NaHCO3，反應(yīng)完全后NaHCO3發(fā)生第二步反應(yīng)NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O。(2)B點(diǎn)表明Na2CO3、NaHCO3恰好完全反應(yīng)生成NaCl。【答案】(1)COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O(2)NaCl【舉一反三】將題中的NaHCO3改為NaOH時(shí)，請(qǐng)畫出V(CO2)－V(HCl)的大致圖像?！窘馕觥俊炯记膳c方法】V(CO2)－V[HCl(aq)]的圖像理解?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(OA＝AB時(shí)：溶質(zhì)為Na2CO3,OA＜AB時(shí)：溶質(zhì)為Na2CO3、NaHCO3,OA＞AB時(shí)：溶質(zhì)為Na2CO3、NaOH,OA＝O時(shí)：溶質(zhì)為NaHCO3))【針對(duì)訓(xùn)練】1．下列有關(guān)Na2CO3與NaHCO3的性質(zhì)比較中不正確的是()A．相同濃度兩溶液的堿性：Na2CO3>NaHCO3B．相同條件下在水中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3C．與相同濃度的稀硫酸反應(yīng)放出氣泡的速率：NaHCO3<Na2CO3D．熱穩(wěn)定性：NaHCO3<Na2CO3【解析】C根據(jù)相同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，滴加酚酞溶液后的顏色變化，可得出結(jié)論：相同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液，Na2CO3溶液的堿性較強(qiáng)，A項(xiàng)正確；常溫下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，B項(xiàng)正確；Na2CO3與稀H2SO4反應(yīng)需要結(jié)合2個(gè)H＋才能放出CO2，而NaHCO3與稀H2SO4反應(yīng)只需要結(jié)合1個(gè)H＋就能放出CO2，所以Na2CO3和NaHCO3與相同濃度的稀H2SO4反應(yīng)，放出氣泡的速率：NaHCO3>Na2CO3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；NaHCO3受熱容易分解，Na2CO3受熱不易分解，所以穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3，D項(xiàng)正確。2．現(xiàn)有兩瓶無標(biāo)簽的無色溶液，分別裝有Na2CO3和NaHCO3，用下列試劑或方法能將兩者區(qū)分的是()①Ca(OH)2②鹽酸③CaCl2④NaOH⑤加熱A．②③B．①③C．③④D．②⑤【解析】A①二者均與石灰水反應(yīng)生成白色沉淀，現(xiàn)象相同，不能鑒別。②加入鹽酸，碳酸鈉開始不生成氣體，而碳酸氫鈉立即生成氣體，現(xiàn)象不同，可鑒別。③碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成沉淀，而碳酸氫鈉與氯化鈣不反應(yīng)，現(xiàn)象不同，可以鑒別。④碳酸氫鈉與NaOH反應(yīng)生成碳酸鈉和水，現(xiàn)象不明顯，而碳酸鈉與NaOH不反應(yīng)，不能鑒別。⑤在溶液中加熱，都不分解，沒有明顯現(xiàn)象，不能鑒別。3．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?xì)怏w B．加入氫氧化鋇溶液C．加入澄清石灰水 D．加入稀鹽酸【解析】AA項(xiàng)，因?yàn)镃O2能和Na2CO3溶液發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，故可用來除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3。而Ba(OH)2、Ca(OH)2和鹽酸都能與NaHCO3、Na2CO3反應(yīng)。4．過量的NaHCO3與Na2O2混合，在密閉容器中充分加熱后，最后排出氣體，殘留的物質(zhì)應(yīng)是()A．Na2O和Na2O2 B．Na2O2和Na2CO3C．Na2CO3 D．Na2O【解析】C題中所給出的兩種物質(zhì)中NaHCO3是過量的，兩種混合物在密閉容器中加熱所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑，2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O。因NaHCO3是過量的，又充分加熱，有足夠的CO2使Na2O2最終全部轉(zhuǎn)化為Na2CO3，過量的NaHCO3也完全分解成Na2CO3，而Na2CO3穩(wěn)定，受熱不易分解，故最后排出產(chǎn)生的氣體后，殘留的固體是Na2CO3?？键c(diǎn)2：焰色試驗(yàn)1．定義：某些金屬及其化合物灼燒時(shí)火焰呈現(xiàn)出特征顏色，根據(jù)呈現(xiàn)的特征顏色，判斷試樣所含的金屬元素，化學(xué)上把這樣的定性分析操作稱為焰色試驗(yàn)。2．焰色試驗(yàn)的一般操作步驟3．幾種常見金屬元素的焰色鈉：黃色，鋰紫紅色，鈣磚紅色，鋇黃綠色，銅綠色，鉀紫色(觀察時(shí)透過藍(lán)色鈷玻璃，防止鈉焰色的干擾。)【記憶口訣】鈉黃(色)鈣磚紅(色)鋰紫紅(色)，鉀紫色鋇黃綠(色)，鍶為洋紅最美麗?！镜淅抗?jié)日燃放的絢麗焰火與“焰色試驗(yàn)”知識(shí)相關(guān)。下列說法中正確的是()A．焰色試驗(yàn)均應(yīng)透過藍(lán)色鈷玻璃觀察B．NaCl與Na2CO3灼燒時(shí)火焰顏色相同C．焰色試驗(yàn)是化學(xué)變化D．焰色試驗(yàn)后金屬絲用硫酸清洗并在外焰上灼燒至沒有顏色，再蘸取其他樣品灼燒【解析】BA錯(cuò)，在觀察鉀元素焰色試驗(yàn)的焰色時(shí)，為了濾去黃色的光應(yīng)透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，并不是都要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察。B對(duì)，NaCl與Na2CO3中都含有鈉元素，故灼燒時(shí)火焰顏色相同。C錯(cuò)，焰色試驗(yàn)體現(xiàn)了元素的物理性質(zhì)，不發(fā)生化學(xué)變化。D錯(cuò)，焰色試驗(yàn)后金屬絲用鹽酸清洗并在外焰上灼燒至沒有顏色，再蘸取其他樣品灼燒。【學(xué)科素養(yǎng)】了解純堿的生產(chǎn)歷史素材1路布蘭制堿法1783年，法國科學(xué)院以1200法郎高額獎(jiǎng)金懸賞征求制造純堿的方法。1789年，法國奧爾良地區(qū)封建主公爵的侍從醫(yī)生路布蘭成功地創(chuàng)造了一種制堿的方法，1791年獲得專利，建立起日產(chǎn)250～300kg的堿廠。路布蘭制堿法所用的原料除食鹽外，還有濃硫酸、木炭和石灰石。其生產(chǎn)工藝如下：①第一步：利用濃硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c：2NaCl＋H2SO4(濃)=Na2SO4＋2HCl↑。②第二步：將硫酸鈉與木炭、石灰石在爐中共熱。爐中硫酸鈉與木炭作用后生成硫化鈉和一氧化碳：Na2SO4＋4Ceq\o(=,\s\up10(高溫))Na2S＋4CO↑。③第三步：硫化鈉與石灰石進(jìn)行反應(yīng)，生成碳酸鈉和硫化鈣：Na2S＋CaCO3eq\o(=,\s\up10(高溫))Na2CO3＋CaS。素材2索爾維制堿法1861年，比利時(shí)人索爾維以食鹽、石灰石和氨為原料，制得了碳酸鈉和氯化鈣，此為氨堿法。其反應(yīng)步驟如下：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl，CaCO3eq\o(=,\s\up10(高溫))CaO＋CO2↑，2NH4Cl＋CaO=2NH3↑＋CaCl2＋H2O，2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(高溫))Na2CO3＋CO2＋H2O。反應(yīng)生成的CO2和NH3可重新作為原料使用?？偡磻?yīng)式為CaCO3＋2NaCleq\o(=,\s\up10(高溫))CaCl2＋Na2CO3這種制堿法的原料利用率低，并產(chǎn)生大量使用價(jià)值不高的副產(chǎn)物CaCl2。素材3侯氏制堿法聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法，用于在工業(yè)上制取純堿(Na2CO3)，由侯德榜于1943年發(fā)明，是世界上廣泛采用的制純堿法。具體過程為：在飽和氨鹽水中(氨氣、氯化鈉都達(dá)到飽和的溶液)通入二氧化碳從而發(fā)生如下反應(yīng)：反應(yīng)化學(xué)方程式為：(1)NH3＋H2O＋CO2=NH4HCO3。(2)NH4HCO3＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3↓。(3)2NaHCO3eq\o(=,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。反應(yīng)中的碳酸氫鈉由于溶解度低而析出，可以進(jìn)一步煅燒分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，其中二氧化碳可以再次進(jìn)入反應(yīng)重復(fù)利用。問題探究：(1)從環(huán)境污染和對(duì)設(shè)備的腐蝕角度分析索爾維制堿法比路布蘭制堿法的優(yōu)點(diǎn)是什么？【解析】路布蘭制堿法生產(chǎn)過程中有CO有毒氣體生成，硫酸對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重，而索爾維制堿法無污染氣體，并且原料對(duì)設(shè)備的腐蝕較輕。(2)索爾維制堿法的缺點(diǎn)是什么？【解析】原料利用率低，產(chǎn)生大量價(jià)值不高的副產(chǎn)物CaCl2。(3)相對(duì)于索爾維制堿法，侯氏制堿法做了哪些改進(jìn)？【解析】氨廠和堿廠建在一起，聯(lián)合生產(chǎn)。由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化銨用加入食鹽的辦法使它結(jié)晶出來，作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。(4)侯氏制堿法優(yōu)點(diǎn)主要有哪些？【解析】該法將合成氨工業(yè)與制堿工業(yè)組合在一起，利用了生產(chǎn)氨時(shí)的副產(chǎn)品CO2，革除了用石灰石分解來生產(chǎn)，簡化了生產(chǎn)設(shè)備。此外，聯(lián)合制堿法也避免了生產(chǎn)氨堿法中用處不大的副產(chǎn)物氯化鈣，而用可作化肥的氯化銨來回收，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了對(duì)環(huán)境的污染，降低了純堿的成本。(5)在飽和食鹽水中先通入NH3形成飽和氨的飽和食鹽水，而不是先通入足量CO2，其理由是什么？【解析】NH3易溶于飽和食鹽水，而CO2在飽和食鹽水溶解度很小，不能得到大量的HCOeq\o\al(－,3)，無法使NaHCO3結(jié)晶析出?？键c(diǎn)達(dá)標(biāo)1．Na2CO3又稱純堿，蘇打，是一種重要的化工原料。下列關(guān)于Na2CO3的說法，錯(cuò)誤的是()A．它的俗名是純堿 B．它是一種堿C．它的水溶液呈堿性 D．它是一種鹽【解析】B碳酸鈉的俗名是純堿，A正確；碳酸鈉是一種鹽，不是堿，B錯(cuò)誤；碳酸鈉溶于水，碳酸根離子水解，它的水溶液呈堿性，C正確；碳酸鈉是由碳酸根離子和鈉離子組成的一種鹽，D正確。2．下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的說法，正確的是()A．在水中的溶解度：NaHCO3>Na2CO3B．熱穩(wěn)定性：NaHCO3<Na2CO3C．與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2的速率：NaHCO3<Na2CO3D．Na2CO3不能轉(zhuǎn)化成NaHCO3，而NaHCO3能轉(zhuǎn)化成Na2CO3【解析】BA項(xiàng)，在水中的溶解度：NaHCO3<Na2CO3；C項(xiàng)，與稀鹽酸反應(yīng)速率NaHCO3>Na2CO3；D項(xiàng)，NaHCO3與Na2CO3之間可以相互轉(zhuǎn)化。3．依據(jù)已有知識(shí)，下列各組溶液只能用焰色反應(yīng)來鑒別的是()A．NaCl、KCl B．Na2CO3、KClC．CaCl2、NaCl D．K2CO3、CaCl2【解析】ANaCl、KCl的陰離子均為氯離子，故只能通過陽離子來鑒別，而鈉離子和鉀離子只能利用焰色反應(yīng)檢驗(yàn)，焰色反應(yīng)為黃色的為NaCl，焰色反應(yīng)為紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)的為KCl，A項(xiàng)正確；Na2CO3、KCl的陰離子不同，故可以通過陰離子的不同來鑒別兩者，如加入鹽酸，有氣體生成的是Na2CO3，無明顯現(xiàn)象的是KCl，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CaCl2、NaCl的陽離子不同，但鈣離子和鈉離子不一定非得通過焰色反應(yīng)鑒別，還可以通過加入Na2CO3溶液來鑒別，如果有沉淀生成，則為CaCl2，無明顯現(xiàn)象的是NaCl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；K2CO3、CaCl2的陰離子不同，故可以通過陰離子來鑒別，如加入鹽酸，有氣體生成的是K2CO3，無明顯現(xiàn)象的是CaCl2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中鉑絲的清洗和灼燒與鉀焰色反應(yīng)的觀察兩項(xiàng)操作如圖所示：鉑絲的清洗和灼燒觀察鉀的焰色反應(yīng)下列敘述中不正確的是()A．每次實(shí)驗(yàn)中都要先將鉑絲灼燒到火焰無色，再蘸取被檢驗(yàn)物質(zhì)B．鉀的焰色反應(yīng)要透過藍(lán)色鈷玻璃觀察C．實(shí)驗(yàn)時(shí)最好選擇本身顏色較深的火焰D．沒有鉑絲可用無銹鐵絲代替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)【解析】CA項(xiàng)，如果不這樣做，會(huì)給樣品火焰顏色帶來干擾，正確；B項(xiàng)，觀察鉀的焰色時(shí)要透過藍(lán)色鈷玻璃，濾去黃光再觀察，正確；C項(xiàng)，焰色反應(yīng)應(yīng)選擇本身顏色較淺的火焰，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鐵絲與鉑絲灼燒時(shí)都沒有焰色，可以進(jìn)行焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，正確。5．在溶液中能大量共存，加入OH－有沉淀析出，加入H＋能放出氣體的是()A．Na＋、H＋、NOeq\o\al(－,3)、Cl－B．Ca2＋、NOeq\o\al(－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、Cl－C．K＋、H＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)D．Ca2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)【解析】BA.該組離子能共存，但加入OH－沒有沉淀析出，加入H＋不能放出氣體，錯(cuò)誤；B．該組離子能共存，加入OH－有CaCO3沉淀析出，加入H＋能放出CO2氣體，正確；C．該組離子能共存，但加入OH－沒有沉淀析出，加入H＋不能放出氣體，錯(cuò)誤；D．該組離子中Ca2＋與SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀而不能大量共存，錯(cuò)誤。6．按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，填寫有關(guān)現(xiàn)象及化學(xué)方程式。ABDE(1)A中現(xiàn)象是___________________________________________________。(2)B中濃硫酸的作用是_____________________________________________________。(3)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。(4)D中的現(xiàn)象是_________________________________________________。(5)E中收集的氣體是_____________________________________________________(填名稱)?！窘馕觥縉aHCO3受熱分解生成的水蒸氣在A中的試管口冷凝為水珠，而CO2通過濃硫酸干燥后與C中的Na2O2反應(yīng)產(chǎn)生O2，未完全反應(yīng)的CO2會(huì)使澄清石灰水變渾濁?！敬鸢浮?1)試管口有水珠(2)干燥二氧化碳(3)2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2(4)澄清石灰水變渾濁(5)氧氣提升鞏固7．為除去括號(hào)內(nèi)的雜質(zhì)，所選用的試劑或方法不正確的是()A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，選用適量的NaOH溶液B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，應(yīng)通入過量的CO2氣體C．Na2O2粉末(Na2O)，將混合物在氧氣中加熱D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入適量Ba(OH)2溶液，過濾【解析】DNa2CO3和Na2SO4均能與Ba(OH)2反應(yīng)，不能達(dá)到除雜的目的。8．在課堂上老師出示了兩瓶失去標(biāo)簽的Na2CO3和NaHCO3無色飽和溶液，希望班里同學(xué)提出簡便的鑒別方法，該班同學(xué)踴躍提出看法，其中不合理的是()①用干燥的pH試紙檢驗(yàn)，pH大的是Na2CO3②取等量的溶液于兩支試管中，各滴入酚酞溶液，紅色較深的是Na2CO3③取等量的溶液于兩支試管中，加熱，有氣泡產(chǎn)生的是NaHCO3④取等量的溶液于兩支試管中，逐滴加入稀鹽酸，開始就有氣體放出的是NaHCO3⑤取等量的溶液于兩支試管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3⑥取等量的溶液于兩支試管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3A．①②B．③⑥C．④⑤D．②⑤【解析】B③中NaHCO3溶液受熱時(shí)NaHCO3不分解，只有NaHCO3固體受熱才分解；⑥中分別向兩支試管中滴Ba(OH)2溶液，都能出現(xiàn)白色沉淀，化學(xué)方