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第2节研究物质性质的方法和程序第1课时研究物质性质的基本方法,一、研究物质性质的基本方法1.研究物质的性质有_、实验、分类、比较等方法。2.观察法。(1)定义:有目的、有计划地用_考察研究对象的方法。(2)范围:用肉眼看、用鼻子闻、借助仪器观察等。【微点拨】观察法并不只是用肉眼去看或观察。,观察,感官,二、金属钠的性质和保存1.物理性质:,银白,低,小,小,2.化学性质:(1)钠与水(含酚酞)反应。现象分析。,小,低,放热,剧烈,反应的化学方程式:_。,2Na+2H2O=2NaOH+H2,(2)与氧气的反应。,银白色,变暗,4Na+O2=2Na2O,淡黄色,2Na+O2Na2O2,【微点拨】钠在空气中燃烧时,由于钠的熔点比着火点低,所以钠先熔化后燃烧。,3.钠的用途和保存:(1)钠的用途。工业上用钠冶炼金属;_合金(液态)用作原子反应堆的导热剂;制作高压钠灯。(2)钠的保存。实验室中少量钠保存在_中。,Na-K,煤油,三、过氧化钠的性质和用途1.物理性质:_的固体。2.化学性质“两大”性质:(1)与CO2反应:_。(2)与H2O反应:_。3.用途:作为呼吸面具和潜水艇里的_剂,也可作漂白剂。,淡黄色,2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,供氧,【自我小测】1.思考辨析:(1)研究钠与水的反应时,用到了多种研究物质性质的方法。()分析:。研究钠与水反应时,用到了实验、观察等方法进行研究。(2)钠着火时可以用CO2、H2O进行灭火。()分析:。由于钠能与水反应,且钠着火产生的过氧化钠能与水和二氧化碳反应生成氧气,所以钠着火时不能用水和二氧化碳灭火,应该用沙子灭火。,(3)Na2O和Na2O2与CO2反应的产物相同。()分析:。Na2O与CO2反应只生成Na2CO3,Na2O2与CO2反应既生成Na2CO3又生成O2。(4)Na2O2能与水反应,所以过氧化钠可以作气体干燥剂。()分析:。Na2O2在与水反应的过程中除了生成氢氧化钠之外还会生成氧气,所以不能用作气体的干燥剂。,2.金属钠着火时,应选用的灭火剂是()A.水B.泡沫灭火器C.沙土D.煤油【解析】选C。钠着火时生成Na2O2,而Na2O2能与水和CO2反应生成O2,故不能用含水的物质来灭火;煤油为有机物,本身可燃烧,故C项正确。,3.钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是()A.钠的熔点低B.钠的密度小C.钠的硬度小D.很活泼【解析】选C。金属钠投入水中,钠浮在水面上,熔化成一个闪亮的小球,小球在水面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,体积不断变小,并有气体产生。这些实验现象反映了钠是密度小、熔点低的金属。反应剧烈,说明钠很活泼。,4.下列物质中最适合用于宇航员出舱时的供氧剂的是()A.HNO3B.H2O2C.KClO3D.Na2O2【解析】选D。根据题给物质的性质可知,Na2O2与H2O或CO2反应产生O2,则宇航员呼吸面具中的供氧剂应选用Na2O2;硝酸不能产生氧气;过氧化氢在催化剂存在的条件下能放出氧气;氯酸钾和二氧化锰混合加热产生氧气。,5.(LK必修1P28改编)将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化:表面迅速变暗“出汗”变成白色固体(粉末),下列有关叙述正确的是()A.表面迅速变暗是因为生成了过氧化钠B.“出汗”是因为NaOH具有吸湿性C.从“出汗”变成白色固体(粉末)的过程只发生了物理变化D.最后得到的白色固体是NaOH,【解析】选B。A项,钠与O2在常温下生成Na2O;C项,该过程发生的反应为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;D项,最后得到的白色固体为Na2CO3。,6.(LK必修1P18改编)关于钠的叙述中,不正确的是()A.钠是银白色金属,硬度很小,可以用小刀切割B.加热时,金属钠剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成过氧化钠C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠D.金属钠的熔点较低【解析】选C。钠的硬度很小,熔点较低,在空气中燃烧生成过氧化钠。,一、钠与酸、盐溶液的反应典题探究:1.(2015西安高一检测)某研究小组为研究钠与盐溶液的反应,将钠粒投入氯化铜稀溶液中,下列有关说法错误的是()A.钠在液面上到处游动B.钠熔成小球C.溶液中可能产生蓝色和黑色沉淀D.溶液中产生红色固体,【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)钠与盐溶液(部分酸式盐除外)反应时钠与水先反应;(2)要看生成的氢氧化钠能不能与盐溶液中的溶质发生反应。,【解析】选D。金属钠和水反应,现象是钠浮在液面上,熔化成小球并在液面上四处游动,有气体生成,故A、B正确;反应过程中氢氧化钠和铜离子反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,反应过程中放热,氢氧化铜可能分解生成黑色氧化铜,故C正确;溶液中无红色固体生成,故D错误。,2.(2015泉州高一检测)将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,有气体放出,且溶液质量减轻的是()A.HClB.NaOHC.K2SO4D.CuSO4【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)钠与酸和盐溶液的反应均是钠置换出氢气的过程;(2)溶液质量的变化等于进入溶液的质量与从溶液中出来的质量的差值。,【解析】选D。将少量钠投入上述四种物质的水溶液中,均有H2产生,故都满足题目的第一个条件“有气体放出”,而反应后“溶液质量减轻”是指投入的金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量。在A、B、C三个选项中只有H2放出,故溶液质量是增加的。D选项中由于Na与H2O反应生成的NaOH还能继续与CuSO4反应析出Cu(OH)2沉淀:2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H2,反应后溶液质量减轻。,【归纳总结】一般情况下,钠与任何物质的水溶液反应,都是钠与溶液中H+发生置换反应,产生H2。(1)与酸溶液反应。钠与酸反应时,钠与酸中的H+先反应,如2Na+2HCl=2NaCl+H2。如果钠过量,钠把酸消耗尽之后,再与水反应。,(2)与盐溶液(部分酸式盐除外)反应。先发生反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2。再看盐溶液中溶质是否与NaOH发生反应。如a.钠与NaCl稀溶液反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2,现象:浮、熔、游、响。b.钠与CuCl2溶液反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2,CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2+2NaCl,总化学方程式:2Na+CuCl2+2H2O=Cu(OH)2+2NaCl+H2。现象:浮、熔、游、响、有蓝色沉淀生成。,【点拨】钠的取用(1)钠具有强腐蚀性,取用钠时应用镊子,不能用手直接接触。待用的钠要用滤纸吸净表面的煤油,用小刀切下。(2)取出来未用完的钠要及时放回试剂瓶,一般药品不能这样操作。(3)因钠的性质活泼,与水反应剧烈,所以做实验时取用的钠粒一般为黄豆粒大小。,【对点训练】(2015淄博高一检测)将一小块金属钠投入足量的下列溶液,既能生成气体,又能生成蓝色沉淀的是()A.MgCl2溶液B.Ba(OH)2稀溶液C.CuSO4溶液D.CaCl2溶液,【解析】选C。A项,将一小块金属钠投入MgCl2溶液中,有白色沉淀生成,不符合题意;B项,将一小块金属钠投入Ba(OH)2稀溶液中,无蓝色沉淀生成,不符合题意;C项,将一小块金属钠投入CuSO4溶液中,Na先与水反应,生成NaOH和H2,NaOH再与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,符合题意;D项,将一小块金属钠投入CaCl2溶液中,无蓝色沉淀生成,不符合题意。,【补偿训练】(2015哈尔滨高一检测)将一小块钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是()A.钠熔成小球并在液面上到处游动B.有气体生成C.溶液中有银白色金属析出D.溶液变浑浊,【解析】选C。钠投入饱和石灰水中,钠除具有与水反应的现象外,由于溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度减小,同时反应消耗部分水,从而析出部分Ca(OH)2,所以溶液还会变浑浊,但不会置换出金属单质。,二、氧化钠与过氧化钠的比较思考探究:Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2根据以上两个方程式分析:(1)Na2O和Na2O2在性质上有什么区别?(2)二者之间可以相互转化吗?,【归纳总结】,【警示】(1)Na2O2中阴离子与阳离子数目之比是12而不是11。(2)Na2O2具有漂白性,可使酸碱指示剂褪色,如将Na2O2投入滴有酚酞的水中,溶液先变红后又褪色。,【典题训练】(2015广州高一检测)下列对Na2O2的叙述不正确的是()A.Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中变成白色B.Na2O2的稳定性比Na2O差C.用Na2O2和水反应可以制取氧气D.Na2O2放入饱和NaOH溶液中有O2放出,恢复常温后有晶体析出,【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)知道过氧化钠的颜色;(2)知道氧化钠和过氧化钠化学性质上的不同。,【解析】选B。Na2O2是淡黄色固体,久置于空气中会与空气中的水和二氧化碳发生反应,最终变成白色的碳酸钠;Na2O加热时可与O2反应生成Na2O2,故Na2O2更稳定;Na2O2和水反应可以生成氢氧化钠和氧气,所以可以用Na2O2和水反应制取氧气;Na2O2放入饱和NaOH溶液中会与水反应有O2放出,此过程中不只生成了氢氧化钠,而且还消耗了大量的溶剂水,所以恢复常温后溶液过饱和,会有晶体析出。,【互动探究】选项C中的H2O变成CO2,可否选择?为什么?提示:不可选。因Na2O2和CO2反应也可以生成氧气。,【补偿训练】1.(2015济南高一检测)下列关于Na2O2的叙述正确的是()A.将过量Na2O2粉末加入紫色石蕊溶液中并振荡,溶液变为蓝色,且有气泡产生B.将过量Na2O2粉末加入FeCl3溶液中并振荡,溶液中产生红褐色沉淀,且有气泡产生C.钠在常温下缓慢氧化生成Na2O2D.Na2O2粉末在空气中长期放置不变质,【解析】选B。Na2O2与水反应生成氢氧化钠与氧气,溶液呈碱性,遇石蕊溶液变蓝色后使之褪色,与FeCl3进一步反应生成氢氧化铁沉淀,A错误,B正确;钠缓慢氧化生成Na2O,燃烧生成Na2O2,C错误;Na2O2与空气中CO2、H2O反应会变质,D错误。,2.(双选)下面是比较过氧化钠和氧化钠性质异同点的有关叙述,其中错误的是()A.过氧化钠和氧化钠长期置于空气中最终产物相同B.过氧化钠和氧化钠都能与二氧化碳或水发生化合反应C.过氧化钠和氧化钠与水反应都有氢氧化钠生成D.过氧化钠和氧化钠加入CuSO4溶液中均生成白色沉淀,【解析】选B、D。过氧化钠和氧化钠长期置于空气中,最终都生成碳酸钠,故A正确;过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,不是化合反应,故B错误;过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,氧化钠和水反应生成氢氧化钠,故C正确;过氧化钠和氧化钠均能与CuSO4溶液中的水反应,生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀,故D错误。,钠与水反应的实验改进,【合作探究】分析上述钠与水反应的两套装置,回答下列相关问题。1.甲装置中发生反应的具体现象和反应的化学方程式分别是什么?提示:甲装置中发生反应的现象是“浮”“熔”“游”“响”“红”;反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2。,2.某同学为了更好地探究钠与水反应的实验,对实验装置进行了改装(如图乙),据此回答下列问题:(1)该同学认为这种装置可以通过点燃的方式验证生成的气体是H2,在点燃H2之前需要进行的操作是什么?提示:用向下排空气法收集一试管氢气,用拇指堵住,移近火焰,移开拇指点火。若听到轻微的爆鸣声,则表明H2纯净。,(2)该同学在点燃用上述装置制得的H2时,实验却失败了。他失败的原因可能是什么?提示:Na与H2O在这种情况下的反应速率慢,Na的用量太少。(答案合理即可),(3)该同学查得钠、苯、水的密度分别为0.97gmL-1、0.88gmL-1、1.00gmL-1,据此分析乙装置中的实验现象是什么?提示:钠的密度比水小,比苯大,落在苯与水的交界处。钠与H2O反应产生的H2附着在钠的表面使钠浮起,脱离水面,反应停止;当钠表面的H2逸出后,钠又落回水中,与水反应,如此反复。,(4)乙装置与甲装置相比有什么优点(答两点即可)?提示:乙装置现象明显、反应速率慢、安全系数高。(答案合理即可),【探究总结】1.甲装置在一个敞开体系中进行,钠与水反应非常剧烈,容易产生安全隐患,且对于生成气体的成分无法进行验证。2.乙装置在一个试管中进行该反应,使用钠的量少,可以收集气体验证气体的成分,且钠的用量少,钠与水反应的速率慢,可以清楚地观察钠与水的具体反应过程,实验不是在一个敞开体系中进行,实验的安全性高。,3.化学实验的改进必须从实际出发,充分体现装置简单、操作方便、现象明显、节省试剂、对环境污染小、安全性能高等特点。,
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