04 碳酸钠与碳酸氢钠

碳酸钠与碳酸氢钠比较

物质	碳酸钠 $N{a}_{2}C{O}_3$	碳酸氢钠 $NaHC{O}_3$
俗名	纯碱、苏打（水溶液碱性较强）	小苏打（水溶液碱性较弱）
色、态	白色粉末	细小白色粉末
溶解性	易溶于水	在水中溶解度比 $N{a}_{2}C{O}_3$ 小
热稳定性	稳定，受热难分解	受热易分解。
与 $HCl$ 反应	$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{少}\mathrm{量}\mathrm{HCl}}{\to }\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{再}\mathrm{加}\mathrm{HCl}}{\to }\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$	$\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{HCl}\stackrel{}{=}\mathrm{NaCl}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
与 $C{O}_2$ 反应	$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}2\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3$	不反应

TIP

纯碱不是碱，而是苏打，是盐类。

TIP

相同条件下，碳酸钠水溶液的碱性比碳酸氢钠溶液的碱性强。

小苏打的小，就代表碱性比较弱。

TIP

碳酸钠可以水解出 $O{H}^{-}$ 离子，使得油渍进行水解，所以碳酸钠可以作为清洁剂，去除油污。并且去除效果还挺好的。

而碳酸氢钠也可以清除油污，因为它毕竟也是呈现碱性的，但是由于碱性比较弱，所以去油污能力没有碳酸钠强。

由于小苏打水溶液碱性比较弱，对口腔、胃的腐蚀性较小，所以可以用来做治疗胃酸分泌过多的制酸剂，而 $N{a}_{2}C{O}_3$ 不可以，因为碱性太强，会腐蚀人体的口腔食道。

侯氏制碱法

碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大。

侯氏制碱法的目的是制得纯碱（$N{a}_{2}C{O}_3$）。

过程：

先准备饱和食盐水 $NaCl(aq)$。

然后，必须先通入氨气，后通入二氧化碳。

为什么呢？氨气的水溶解度非常大，1 体积的水可以溶解 700 倍体积的氨气。但是二氧化碳的水溶解度没有氨气大。

先通入氨气后，会使水溶液的碱性逐渐增强，这就可以增大 $C{O}_2$ 的吸收量，进而提高后面获得 $N{a}_{2}C{O}_3$ 的产率。

氨气、二氧化碳通入饱和的食盐水中，此时溶液中含有离子 $\mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+},\mathrm{Cl}{\phantom{A}}^{-},\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-},\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$，因为 $NaHC{O}_3$ 的溶解度最小，所以先沉淀出来

$\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{NaCl}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4\mathrm{Cl}$

然后我们再对 $NaHC{O}_3$ 进行加热，就可以得到 $N{a}_{2}C{O}_3$ 了。

$2\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{\Delta }}{=}\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

二氧化碳和碳酸钠的反应

可以理解为碳酸钠和碳酸反应，碳酸根 $C{O}_3^{2-}$ 把 $H_{2}C{O}_3$ 的一个氢离子抢了过来。

$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3\stackrel{}{=}2\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3$

验证碳酸钠与碳酸氢钠热稳定性的套管实验

物质	碳酸钠 $N{a}_{2}C{O}_3$	碳酸氢钠 $NaHC{O}_3$
与 $NaOH$ 反应	不反应	化学方程式：$NaHC{O}_3+NaOH\stackrel{}{=}N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O$ 离子方程式：$\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}\stackrel{}{=}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
与 $Ca(OH{)}_2$ 反应	$\mathrm{Ca}{\phantom{A}}^{2+}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}\stackrel{}{=}\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\downarrow$	少量 $Ca(OH{)}_2$：$\mathrm{Ca}{\phantom{A}}^{2+}+2\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}+2\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}\stackrel{}{=}\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3\mathrm{Ca}\downarrow +\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ 少量 $NaHC{O}_3$：$\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{Ca}{\phantom{A}}^{2+}\stackrel{}{=}\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
与 $CaC{l}_2$ 反应	$\mathrm{Ca}{\phantom{A}}^{2+}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}\stackrel{}{=}\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\downarrow$	$CaHC{O}_3$ 为可溶的
用途	制肥皂、制玻璃、合成洗涤剂、造纸	膨松剂、发酵粉、灭火剂、制酸剂（除了 $NaHC{O}_3$，$Al(OH{)}_3$ 也可用来制作制酸剂）

相互转换：

$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3\underset{\mathrm{加}\mathrm{热}\mathrm{或}\mathrm{加}\mathrm{氢}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{钠}\mathrm{溶}\mathrm{液}}{\stackrel{\mathrm{通}\mathrm{二}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{碳}\mathrm{或}\mathrm{滴}\mathrm{少}\mathrm{量}\mathrm{酸}}{\stackrel{⟶}{⟵}}}\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3$

TIP

必须是大管里放 $N{a}_{2}C{O}_3$，小管里放 $NaHC{O}_3$。

TIP

干粉灭火器里含有碳酸氢钠，

泡沫灭火器里也含有碳酸氢钠：$A{l}_2(S{O}_4{)}_3+NaHC{O}_3$ 反应形成 $C{O}_2$。

碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别

固体

• 溶解法：室温下，取 1g 固体溶于 5mL 水中
  • 能完全溶解且放热：$N{a}_{2}C{O}_3$
  • 不能完全溶解且吸热：$NaHC{O}_3$
• 加热法
  • 能产生使澄清石灰水变浑浊的气体：$NaHC{O}_3$
  • 适用于固体鉴别，不适用于水溶液鉴别
• 加酸法：与酸反应更剧烈、产生气体速率更快：$NaHC{O}_3$

水溶液

• 沉淀法：加入 $CaC{l}_2$ 或 $BaC{l}_2$ 溶液产生沉淀：$N{a}_{2}C{O}_3$
• 测 $pH$ 法
  • 测相同浓度的两种溶液的 $pH$
    • $pH$ 大：$N{a}_{2}C{O}_3$
    • $pH$ 小：$NaHC{O}_3$
  • 滴加酚酞至相同浓度的两种溶液
    • 红色深：$N{a}_{2}C{O}_3$
    • 红色浅：$NaHC{O}_3$
• 加酸生成气体法：向溶液逐滴加入同浓度盐酸
  • 立即产生气泡：$NaHC{O}_3$
  • 先不产生气泡，一段时间后产生气泡：$N{a}_{2}C{O}_3$

TIP

碳酸钠溶于水是一个放热的过程，会使水溶液温度升高。

而碳酸氢钠溶于水是吸热过程，会使水溶液温度降低。

TIP

不能用 $Ca(OH{)}_2,Ba(OH{)}_2$ 溶液来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。

碳酸钠与碳酸氢钠的除杂

混合物（括号里为杂质）	除杂方法及试剂
$N{a}_{2}C{O}_3$ 固体（$NaHC{O}_3$）	加热
$NaHC{O}_3$ 溶液（$N{a}_{2}C{O}_3$）	通 $C{O}_2$
$N{a}_{2}C{O}_3$ 溶液（$NaHC{O}_3$）	加适量 $NaOH$