1.2.1 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修1

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第1章認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)第2節(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序第1課時(shí)研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法學(xué)習(xí)目標(biāo)1．以鈉為例了解研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法及其在化學(xué)科學(xué)研究中的應(yīng)用。2．了解鈉及其氧化物的主要性質(zhì)及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。知識(shí)梳理一、研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法研究物質(zhì)的性質(zhì)常用的基本方法有觀察、實(shí)驗(yàn)、分類、比較、假說和模型等。(1)觀察是一種有計(jì)劃、有目的地用考察研究對(duì)象的方法，包括眼看、耳聽、鼻聞、觸摸或借助觀察等。(2)通過實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的或探究物質(zhì)的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意控制反應(yīng)條件，實(shí)驗(yàn)前要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)方案等，實(shí)驗(yàn)中要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、做好實(shí)驗(yàn)記錄，實(shí)驗(yàn)后要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做好分析，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。(3)運(yùn)用分類的方法，可以對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行和研究并總結(jié)出各類物質(zhì)的和。(4)運(yùn)用比較的方法，可以找出各類物質(zhì)性質(zhì)間的，認(rèn)識(shí)各類物質(zhì)性質(zhì)間的內(nèi)在。[即時(shí)訓(xùn)練]查閱資料發(fā)現(xiàn)，金屬鈉不僅能與氧氣和水反應(yīng)，還能與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，其中包括與酒精在常溫下反應(yīng)，要研究金屬鈉與酒精反應(yīng)及與水反應(yīng)的異同點(diǎn)，下列研究方法中用不到的是()A．實(shí)驗(yàn)法 B．比較法C．觀察法 D．分類法二、運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)方法認(rèn)識(shí)鈉的物理性質(zhì)及其與水的反應(yīng)1．實(shí)驗(yàn)探究(1)實(shí)驗(yàn)步驟①鈉的取用：用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，用濾紙吸干表面的煤油，在玻璃片上用小刀切下一小塊金屬鈉，觀察切面色澤。②將鈉塊放入滴有酚酞試液的水中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象并思考原因：現(xiàn)象原因浮鈉浮在水面上鈉的密度比水熔熔成閃亮的小球鈉的熔點(diǎn)且反應(yīng)放熱游鈉在水面上迅速游動(dòng)反應(yīng)產(chǎn)生氣體推動(dòng)鈉游動(dòng)響發(fā)出“嘶嘶”聲響鈉與水反應(yīng)劇烈紅溶液變紅反應(yīng)生成性物質(zhì)(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①物理性質(zhì)：色，具有金屬光澤，硬度，熔點(diǎn)，密度于煤油，于水，通常保存在煤油或石蠟油中。②鈉與水反應(yīng)劇烈，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是。2．鈉的用途(1)高壓鈉燈常用做。(2)金屬鈉還可用于鈦、鋯、鈮、鉭等金屬的。(3)鈉和鉀的合金可用作原子反應(yīng)堆的。[互動(dòng)探究]1．鈉與水反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鈉與水中的氫離子發(fā)生置換反應(yīng)，那么，鈉與鹽酸反應(yīng)時(shí)是先與水反應(yīng)，還是先與HCl反應(yīng)？若鈉過量，又是什么情況？2．鈉與NaOH溶液能發(fā)生反應(yīng)嗎？3．鈉投入硫酸銅溶液中，能否置換出銅，為什么？[歸納升華]1．鈉與酸、堿、鹽溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：物質(zhì)類別反應(yīng)分析酸鈉與酸溶液反應(yīng)時(shí)先與酸反應(yīng)，如2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，如果鈉過量，把酸消耗盡之后，再與水反應(yīng)堿鈉與堿溶液反應(yīng)其實(shí)質(zhì)是鈉與水的反應(yīng)鹽鈉與鹽溶液反應(yīng)時(shí)先與水反應(yīng)，如果鹽能與NaOH反應(yīng)，則會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，如Na與CuSO4溶液的反應(yīng)強(qiáng)調(diào)：鈉與任何物質(zhì)的水溶液反應(yīng)一定有“浮”“熔”“游”“響”四個(gè)現(xiàn)象。2．鈉與熔融狀態(tài)的鹽反應(yīng)在熔融狀態(tài)下，金屬鈉能將不活潑金屬從鹽中置換出來，如：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(熔融),\s\do5())4NaCl＋Ti。[即時(shí)訓(xùn)練]角度一鈉與水的反應(yīng)1．把鈉放入滴有酚酞溶液的水中，下列現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)的是()A．鈉浮在水面上 B．鈉熔化成小球C．溶液中產(chǎn)生較多的氣泡 D．水溶液變成紅色2．將一塊鈉投入到盛有煤油和水的燒杯中(煤油和水均足量多)，可以觀察到的現(xiàn)象是()A．鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng)B．鈉停留在煤油中不發(fā)生反應(yīng)C．鈉在煤油中燃燒起來D．鈉處于水和煤油的界面處，上下跳動(dòng)，最后消失角度二鈉與水溶液的反應(yīng)面面觀3．將一小塊金屬鈉投入盛有5mL飽和澄清石灰水的試管中，不可能觀察到的現(xiàn)象是()A．有氣體產(chǎn)生B．有沉淀產(chǎn)生C．有銀白色金屬產(chǎn)生D．金屬鈉熔化成閃亮的小球在液面上游動(dòng)4．將適量鈉投入下列溶液中，既能產(chǎn)生氣體又能生成白色沉淀的是()A．硫酸銅溶液 B．稀硫酸C．氯化鈉溶液 D．氯化鎂溶液[思維模板]鈉與溶液的反應(yīng)明確溶液的溶質(zhì)成分→考慮反應(yīng)順序(先酸后水)→分析溶液濃度變化和生成氫氧化鈉能否發(fā)生后續(xù)eq\o(反應(yīng)。,\s\do4(,))三、運(yùn)用分類、比較方法認(rèn)識(shí)鈉的氧化物的生成與性質(zhì)1．鈉與氧氣的反應(yīng)條件常溫加熱實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象新切開的鈉具有色的金屬光澤，在空氣中很快鈉先，然后劇烈燃燒，火焰呈，生成固體結(jié)論常溫下緩慢氧化：加熱時(shí)發(fā)生燃燒：點(diǎn)撥：鈉除了與氧氣反應(yīng)外，還能像其它金屬一樣與大多數(shù)非金屬單質(zhì)反應(yīng)，如2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2NaCl,2Na＋Seq\o(=,\s\up7(研磨),\s\do5())Na2S。想一想：鈉為什么保存在石蠟油和煤油中？能否保存在汽油和四氯化碳中？2．過氧化鈉的性質(zhì)與用途(1)性質(zhì)：過氧化鈉是一種淡黃色的固體粉末，能與H2O和CO2反應(yīng)生成氧氣。①與H2O反應(yīng)：。②與CO2反應(yīng)：。(2)用途：用作呼吸面具和潛水艇里的。[互動(dòng)探究]1．試根據(jù)過氧化鈉與水的反應(yīng)，推測(cè)其與鹽酸的反應(yīng)并寫出化學(xué)方程式。2．氧化鈉和過氧化鈉都是堿性氧化物嗎？3．把氧化鈉和過氧化鈉分別加入到盛有少量酚酞溶液的兩支試管中，觀察溶液顏色有什么變化？[歸納升華]化學(xué)式Na2ONa2O2顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色固體陰、陽離子及個(gè)數(shù)比1∶21∶2氧元素的化合價(jià)－2價(jià)－1價(jià)生成條件常溫下緩慢氧化燃燒與H2O反應(yīng)Na2O＋H2O=2NaOH2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑與CO2反應(yīng)Na2O＋CO2=Na2CO32Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2與鹽酸反應(yīng)Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑主要用途用于制取少量Na2O2、燒堿可用作呼吸面具和潛水艇里氧氣的來源，另外還可用作強(qiáng)氧化劑、漂白劑、消毒劑轉(zhuǎn)化2Na2O＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Na2O2[即時(shí)訓(xùn)練]角度一鈉與氧氣的反應(yīng)特點(diǎn)1．金屬鈉是一種活潑金屬，除了具有金屬的一般性質(zhì)外，還具有自己的特性。下列關(guān)于鈉的敘述中，正確的是()A．鈉是銀白色金屬，熔點(diǎn)低，硬度大B．鈉很活潑在空氣中會(huì)自燃C．鈉與氧氣反應(yīng)的生成物取決于反應(yīng)條件D．金屬鈉燃燒時(shí)，氧氣過量時(shí)生成Na2O2，鈉過量時(shí)生成Na2O[易錯(cuò)警示]鈉與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物取決于反應(yīng)條件，與反應(yīng)物的量無關(guān)，也與是否是在空氣中還是在氧氣中反應(yīng)無關(guān)。eq\o(,,\s\do4(,))角度二鈉露置于空氣中的變化2．觀察法是研究物質(zhì)性質(zhì)的一種基本方法，一同學(xué)將一小塊金屬鈉露置于空氣中，觀察到下列現(xiàn)象：銀白色eq\o(→,\s\up7(①),\s\do5())變暗eq\o(→,\s\up7(②),\s\do5())變白色eq\o(→,\s\up7(③),\s\do5())出現(xiàn)液滴eq\o(→,\s\up7(④),\s\do5())白色固體粉末。下列說法正確的是()A．銀白色變暗是因?yàn)樯闪诉^氧化鈉B．出現(xiàn)液滴是因?yàn)镹aOH具有吸水性C．過程④只發(fā)生了物理變化D．最后得到的白色固體是NaOH歸納總結(jié)：鈉露置在空氣中的變化(1)金屬鈉長(zhǎng)期露置于空氣中最終完全轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2CO3粉末，此過程中的主要變化與現(xiàn)象有：eq\x(\a\al(銀白色金,屬鈉Na))eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))eq\x(\a\al(表面變暗,生成Na2O))eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(②))eq\x(\a\al(出現(xiàn)白色固體,生成NaOH))eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(③))eq\x(\a\al(表面變成溶液,NaOH潮解))eq\o(→,\s\up7(CO2),\s\do5(④))eq\x(\a\al(白色塊狀物質(zhì),生成Na2CO3,·10H2O))eq\o(→,\s\up7(風(fēng)化),\s\do5(⑤))eq\x(\a\al(白色粉末狀物質(zhì),生成Na2CO3))(2)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：①4Na＋O2=2Na2O②Na2O＋H2O=2NaOH③2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O④Na2CO3＋10H2O=Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O=Na2CO3＋10H2Oeq\o(,,\s\do4(,))角度三Na2O和Na2O2的辨析3．對(duì)Na2O和Na2O2的下列敘述中，正確的是()A．Na2O和Na2O2均能跟鹽酸反應(yīng)，故兩者均為堿性氧化物B．Na2O和Na2O2中的氧元素都是－2價(jià)C．Na2O和Na2O2跟水的反應(yīng)均為化合反應(yīng)，均生成NaOHD．在呼吸面具中Na2O2常做供氧劑，而Na2O不能用做供氧劑學(xué)習(xí)小結(jié)1．鈉物理性質(zhì)記“四點(diǎn)”：白、亮、軟、低2．鈉化學(xué)性質(zhì)記“兩條”：(1)鈉與氧氣反應(yīng)生成兩種物質(zhì)，條件不同，產(chǎn)物不同。(2)鈉與水反應(yīng)遇水浮熔游響紅，遇酸酸優(yōu)先，遇鹽水在前。3．鈉保存方法記“兩種”：密封保存煤油或石蠟油中。4．氧化物的要點(diǎn)記“區(qū)別”：顏色、狀態(tài)、組成、生成條件、化學(xué)性質(zhì)和用途。當(dāng)堂檢測(cè)1．二氧化碳?xì)怏w可以用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)制取，某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中暫時(shí)沒有稀鹽酸，經(jīng)過思考，他選擇了稀硝酸。僅選擇稀硝酸這一環(huán)節(jié)，該同學(xué)運(yùn)用的方法是()A．實(shí)驗(yàn)法 B．比較法C．觀察法 D．分類法2．鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象和鈉的下列性質(zhì)無關(guān)的是()A．鈉的熔點(diǎn)較低 B．鈉的密度小于水C．鈉的硬度較小 D．鈉很活潑3．下列關(guān)于鈉的說法不正確的是()A．金屬鈉和氧氣反應(yīng)，條件不同，產(chǎn)物不同B．鈉長(zhǎng)期置于空氣中，表面不能形成致密氧化膜C．鈉與水反應(yīng)時(shí)，鈉熔成小球在水面四處游動(dòng)D．由于鈉比較活潑，所以它能從溶液中置換出金屬活動(dòng)性順序表中鈉后面的金屬4．下列關(guān)于Na2O和Na2O2的敘述中正確的是()A．都是白色固體B．陰、陽離子個(gè)數(shù)比不相同C．過氧化鈉和氧化鈉長(zhǎng)期置于空氣中最終所得固體產(chǎn)物相同D．Na2O和Na2O2組成元素相同，與CO2反應(yīng)產(chǎn)物也相同5．在實(shí)驗(yàn)室里為了研究鈉的性質(zhì)，做了如下實(shí)驗(yàn)：(1)取用浸沒在煤油中的金屬鈉的操作方法是____________________________________________________________________________________________。(2)一小塊金屬鈉長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是_________(填序號(hào)，下同)。①變成白色粉末②變暗③變成白色固體④變成液體(3)取一塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱，觀察到下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①金屬先熔化②在空氣中燃燒，放出黃色火花③燃燒后得白色固體④燃燒時(shí)火焰為黃色⑤燃燒后生成淡黃色固體，描述正確的是_________。(4)向一小燒杯中分別加入等體積的水和煤油，片刻后再向該燒杯中輕緩的加入一綠豆大小的金屬鈉，可能觀察到的現(xiàn)象符合圖中的_________。(5)將一小塊鈉投入到FeCl3溶液中，發(fā)生反應(yīng)的有關(guān)化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________。

參考答案知識(shí)梳理一、(1)感官儀器(2)預(yù)測(cè)未知(3)預(yù)測(cè)一般性質(zhì)特性(4)異同聯(lián)系[即時(shí)訓(xùn)練]【答案】D【解析】選擇藥品對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證，用實(shí)驗(yàn)法，A正確；比較鈉與水和酒精反應(yīng)的異同點(diǎn)，用比較法，B正確；通過多種感官才能確定兩者反應(yīng)的異同，用觀察法，C正確；在此過程中沒有涉及到分類的問題，沒有用到分類法，D不正確。二、1.(1)②小低堿(2)①銀白小低大?、?Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2.(1)路燈(2)冶煉(3)導(dǎo)熱劑[互動(dòng)探究]1.【提示】鈉與鹽酸反應(yīng)是先與HCl反應(yīng)；若鈉過量，鈉繼續(xù)與水反應(yīng)。2.【提示】鈉不能與NaOH反應(yīng)，但能與堿溶液中的水反應(yīng)。3.【提示】鈉不能從硫酸銅溶液中置換出銅，而是先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，然后氫氧化鈉再與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅和硫酸鈉。[即時(shí)訓(xùn)練]1.【答案】C【解析】鈉的密度比水小，浮在水面上，A正確。鈉與水反應(yīng)放熱，鈉的熔點(diǎn)低，B正確。鈉與水反應(yīng)放出氣體，是在水面上生成，所以看不到氣泡，C不正確。鈉與水反應(yīng)生成NaOH，溶液變紅色，D正確。2.【答案】D【解析】煤油與水互不相溶出現(xiàn)分層現(xiàn)象，由于鈉的密度比水小、比煤油大，所以鈉應(yīng)處在水和煤油的交界處，鈉與水反應(yīng)生成氫氣但不與煤油反應(yīng)，所以會(huì)看到鈉在界面間上下浮動(dòng)，但由于周圍沒有空氣，所以生成的氫氣不會(huì)燃燒。3.【答案】C【解析】該反應(yīng)中除Na與H2O反應(yīng)現(xiàn)象A、D外，還會(huì)產(chǎn)生Ca(OH)2沉淀，B項(xiàng)所述現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)。4.【答案】D【解析】A項(xiàng)鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，而生成的NaOH與CuSO4溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；B、C項(xiàng)，只能產(chǎn)生氫氣；D項(xiàng)既能產(chǎn)生氫氣，又能生成Mg(OH)2白色沉淀。三、1.條件常溫加熱實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象新切開的鈉具有銀白色的金屬光澤，在空氣中很快變暗鈉先熔化成閃亮的小球，然后劇烈燃燒，火焰呈黃色，生成淡黃色固體結(jié)論常溫下緩慢氧化：4Na＋O2=2Na2O加熱時(shí)發(fā)生燃燒：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2O2想一想：【提示】由于鈉易與空氣中的氧氣和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，而不與石蠟油和煤油反應(yīng)，且鈉的密度比石蠟油、煤油的大，所以把鈉保存在石蠟油或煤油中可以隔絕空氣防止變質(zhì)；由于汽油易揮發(fā)，鈉的密度小于四氯化碳，故不能保存在汽油和四氯化碳中。2.(1)①2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2(2)供氧劑[互動(dòng)探究]1.【提示】過氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)可看作是過氧化鈉先與水反應(yīng)，然后生成的氫氧化鈉再與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，由此可推知，過氧化鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和氧氣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋2H2O＋O2↑。2.【提示】堿性氧化物是指與酸反應(yīng)只生成鹽和水的氧化物。Na2O與酸反應(yīng)生成鹽和水，而Na2O2與酸反應(yīng)除生成鹽和水外還生成O2，如：2Na2O2＋4HCl=4NaCl＋O2↑＋2H2O，所以Na2O是堿性氧化物而Na2O2不是。3.【提示】氧化鈉使酚酞溶液變紅色，過氧化鈉使酚酞溶液先變紅后褪色，氧化鈉沒有漂白性，過氧化鈉有漂白性。[即時(shí)訓(xùn)練]1.【答案】C【解析】鈉的硬度小，可用小刀切割，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鈉在空氣中會(huì)發(fā)生緩慢氧化生成白色Na2O，不會(huì)自燃，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鈉與氧氣反應(yīng)的生成物取決于反應(yīng)條件，與反應(yīng)物的量無關(guān)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.【答案】B【解析】銀白色的鈉變暗是因?yàn)樯闪搜趸c，A項(xiàng)錯(cuò)誤；過程②是氧化鈉與水反應(yīng)生成了NaOH，過程③是NaOH具有吸水性，在空氣中潮解形成NaOH溶液，B項(xiàng)正確；過程④中NaOH溶液與空氣中的CO2反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，最后應(yīng)得到的白色固體是Na2CO3，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。3.【答案】D【解析】Na2O2與鹽酸反應(yīng)生成NaCl、H2O和O2，故不是堿性氧化物，為過氧化物；Na2O中氧元素為－2價(jià)，Na2O2中氧元素為－1價(jià)；Na2O2與H2O反應(yīng)生成NaOH和O2，不是化合反應(yīng)。當(dāng)堂檢測(cè)1.【答案】D【解析】該反應(yīng)為用強(qiáng)酸制取二氧化碳，從物質(zhì)類別及其性質(zhì)規(guī)律的角度來看，可以選擇硝酸代替鹽酸，這個(gè)過程運(yùn)用的是分類法，D正確。2.【答案】C【解析】鈉的熔點(diǎn)低可由鈉與水反應(yīng)時(shí)能熔成閃亮的小球來證明；鈉的密度小可由鈉浮在水面上證明；鈉的硬度小可在切割鈉時(shí)證明，與其在水中反應(yīng)的現(xiàn)象無關(guān)；鈉球四處游動(dòng)，劇烈反應(yīng)，有“嘶嘶”之聲，一說明有氣體生成，二證明鈉的性質(zhì)活潑