高中化学 第一章 认识化学科学 第2节 研究物质性质的方法和程序学案（2）鲁科版必修1.doc

第2节 研究物质性质的方法和程序庖丁巧解牛知识巧学升华 一、研究物质性质的基本方法 1研究物质性质的基本方法 研究物质性质常用的基本方法有观察、实验、分类、比较等。一般是多种方法并用，但每种方法的使用关键和目的不同。 （1）观察法：观察 观察法是一种有计划、有目的的用感官考察研究对象的方法。观察后要对现象进行分析和综合，得出结论。 （2）实验法：实验法是人为地再现物质性质的过程。 （3）分类法：分类法主要是对物质及变化进行分类研究，可以得到各类物质的通性和特性。 （4）比较法：比较法是将研究对象和与之相关联的其他已知性质的物质进行比较研究。 2金属钠的物理性质及钠与水的反应 （1）金属钠的物理性质状态颜色密度相对大小熔点相对高低常温下固态光亮的银白色（煤油）（Na）（H2O）熔点低 （2）金属钠跟水的反应现象分析钠浮在水面上说明（Na）（H2O）钠块熔成闪亮的小球钠和水反应放出热量，使钠块熔成了钠球钠球迅速向各个方向游动钠和水反应生成气体，推动钠球游动听到液面上发出嘶嘶的响声钠与水反应放出热量使H2O（g）局部蒸发为气体滴有酚酞的溶液变红色钠与水反应生成了碱点燃试管内气体，听到尖锐的爆鸣声（或轻微的响声）说明钠与水反应，生成了可燃性气体 要点提示 注意此处空半格观察盛放在试剂瓶中的金属钠的状态及在煤油中的位置；观察钠的切面；亲身感觉钠被切割的难易；观察钠在水中的位置；观察钠在水中的状态；观察钠在水中的运动；耳听钠与水的反应发出的声音；将集满气体的试管移近酒精灯的火焰，耳听声音；观察溶液颜色的变化。 钠有强烈腐蚀性，不能用手直接接触，以免灼伤皮肤。放入水中的金属钠只能是黄豆粒大小的一小块；再大，则易发生爆炸，危险！ Na与H2O反应的化学方程式为：2Na+2H2O2NaOH+H2 3金属钠与氧气反应的实验 实验1：切好的金属钠放置在空气中。实验2：将金属钠放在石棉网上加热。实验内容实验现象结论Na在空气中放置光亮的银白色逐渐变暗生成白色固体生成Na2ONa在空气中加热Na在空气中剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体生成Na2O2 4钠的性质和用途外观物理性质（新切开）银白色、不透明、固体其他物理性质熔点低、密度小（比水小，比煤油大）、硬度小、导电、导热化学性质与O2反应常温：4Na+O22Na2O 加热：2Na+O2Na2O2与Cl2反应2Na+Cl22NaCl与H2O反应2Na+2H2O2NaOH+H2与稀H2SO4反应2Na+H2SO4Na2SO4+H2与CuSO4溶液反应2Na+2H2O2NaOH+H22NaOH+CuSO4Cu（OH）2+Na2SO4用途制取Na2O2；制备Na-K合金；作电光源；制取钛、锆、铌、钽等稀有金属存在只以化合态存在于自然界中，常以NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等形式存在保存少量的钠保存在煤油中，大量的金属钠则存放在铁桶中用石蜡密封 5比较Na和Fe的性质性质相同点不同点物理性质都是银白色金属，常温下都是固体密度不同：FeNa，硬度不同：FeNa，熔沸点不同：FeNa化学性质都能跟O2等非金属反应，都能置换出酸中的氢Na跟水反应剧烈，Fe跟水不反应 6金属共性 绝大多数金属是银白色固体；绝大多数金属能跟活泼非金属反应；大部分金属能置换出酸中的氢等等。 2Na+2HCl2NaCl+H2，Fe+2HClFeCl2+H2 二、研究物质性质的基本程序 1研究物质性质的基本程序 第一步，观察物质的外观性质。了解物质的状态、颜色、气味等。 第二步，预测物质性质。运用分类的方法，根据物质所属类别或有关反应规律预测物质性质。 第三步，实验和观察。根据预测进行实验，并观察实验现象，记录实验数据等；如果出现预测之外的特殊现象，则需要进一步分析，提出新的问题和作出新的预测，并再进行实验和观察，验证新的预测。 第四步，解释和结论。需要对实验现象进行分析、综合、推论，概括出结论，一般运用比较的方法归纳出物质的通性及特性。 第五步，整合实验结论。闻氯气的方法 2案例：研究氯气的性质 （1）Cl2的用途：制造盐酸、有机溶剂和杀菌消毒剂。 （2）氯气的物理性质颜色气味状态密度溶解性氯水颜色黄绿色刺激性气味通常是气体比空气大能溶于水黄绿色 （3）预测物质的性质 预测Cl2的化学性质：能跟金属（如Na、Fe、Cu等）反应，能跟非金属（如H2、C、P等）反应。 实验记录：实验内容实验现象生成物铁丝在氯气中燃烧细铁丝在Cl2中燃烧，充满棕褐色烟，生成棕褐色固体；棕褐色固体溶于水，溶液呈黄色FeCl3氢气在氯气中燃烧H2继续燃烧，火焰苍白色，在瓶口处生成大量白雾HCl 归纳总结 Cl2的化学性质 Cl2跟水的反应 a预测：Cl2能跟水反应 b实验设计 要点提示 注意此处空半格简笔画中，、等表示导管，表示密闭容器，表示敞口容器， c实验记录实验内容实验现象结论氯水+Mg生成气体氯水中含酸氯水+石蕊溶液先变红后褪色氯水中含酸，也含有漂白性物质氯水+AgNO3溶液生成白色沉淀氯水中含有Cl-Cl2+干红纸条红纸条不褪色Cl2无漂白作用Cl2+湿红纸条红纸条褪色氯气和水的反应产物有漂白作用 归纳总结 注意此处空半格Cl2+H2OHCl+HClO，次氯酸（HClO）具有漂白作用、杀菌消毒作用。 新的预测：Cl2能跟水反应，则Cl2也能跟碱溶液反应。 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O NaClO+H2O+CO2NaHCO3+HClO。 要点提示 注意此处空半格酸性：H2CO3HClO 3了解化学科学的研究手段 （1）假说：是以已有事实材料和科学理论为依据，面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。 （2）模型：是以客观事实为依据建立起来的对事物及其变化的一种简化的模型。一般可分为两类模型直观的物体模型和抽象的思维模型。 （3）一般的化学仪器：如试管、烧杯等，我们应该熟悉它们的构造特点、用途和使用方法等。 （4）先进的新型仪器：色谱仪、X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等。 （5）计算机系统。问题思路探究 问题1 实验法研究物质性质分为哪几种？ 思路:根据对物质的认知程度，实验分为验证性试验和探究性试验。 探究:实验法有两种情况：一是验证性实验验证对物质性质的预测；二是探究性实验探究物质的未知性质。实验前，要明确实验目的要求、实验用品、实验步骤，甚至可能的安全措施等；实验中，仔细观察现象并及时记录；实验后，认真分析结果，写好实验报告。 问题2 学会研究物质性质的方法和程序对我们有什么实际意义和重要性？ 思路:从化学的研究对象和化学对人类的发展需要上去认识实际意义和重要性。 探究:可以从两个方面来看：一是从化学科学知识的内在联系上看，因为化学科学的任务是研究物质的组成、结构、性质、反应、制备和应用，而组成、结构、性质、反应、制备和应用之间是有一定的内在联系的。因此，研究物质的性质是化学科学的核心任务，也是我们学习掌握化学科学知识的关键。 二是从人类社会的需要上看：只有深入地研究物质的性质，才能更好地利用物质，改善人类的生存条件，提高人类的生存质量，走可持续发展之路。因此，学习化学科学的第一步就是要先学会研究物质性质的方法和程序，才能达到以上目的。典题热题新题 例1用右图所示的方法研究金属钠与水反应的性质，其中A是用带孔的铝箔包着的小钠块。 （1）用小刀切下一小块钠，能用小刀切割，说明金属钠的性质是_。对切下的钠块要用滤纸吸（或擦）一下，这样做的目的是_。 （2）包裹钠块的铝箔上要预先穿上足够多的小孔，若小孔数量较少，可能出现的不良后果是_。假如在实验刚开始时就将镊子松开并拿出水面，会出现的现象是_，原因是_。 （3）根据预测，钠与水反应的方程式是_；可用一种酸碱指示剂证明该反应生成了氢氧化钠，这种指示剂是_；要证明生成气体是氢气，实验方法是_。 解析:本题考查钠的一些基本性质，但形式较新，不是简单地将性质罗列出来，还需要一定的综合思考能力。金属钠硬度小，可以用刀切割，密度小于水，在水中会上浮，钠化学性质活泼，易与O2、H2O反应，并放出大量热。检验酸碱要用酸碱指示剂，但检验碱时最好用酚酞现象更明显。检验氢气的传统方法是利用氢气的易燃性，需注意的是氢气密度小。 答案:（1）硬度小除去钠表面的煤油 （2）发生爆炸浮到水面上并四处游动钠密度比水小，与水反应剧烈，生成H2 （3）2Na2H2O2NaOHH2酚酞试液用试管收集后口向下靠近酒精灯火焰 深化升华 注意此处空半格根据现象推测物质的性质，根据性质可以推测试验现象，根据金属钠的密度、硬度、熔点推测与水反应的现象。回忆试验过程回答问题。 例2已知反应2FeCl2+Cl22FeCl3。现有铁粉、氯气、氧化铁和盐酸等四种物质，试用三种方法制取FeCl3（用化学方程式表示）。 （1）_。 （2）_。 （3）_。 解析:铁与氯气反应生成氯化铁（FeCl3），而铁和盐酸反应生成氯化亚铁（FeCl2）。 答案:（1）2Fe+3Cl22FeCl3（2）Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O （3）Fe+2HClFeCl2+H2，2FeCl2+Cl22FeCl3 深化升华 注意此处空半格首先了解物质的化学性质，凡是能够生成该物质的反应，均可以认为是制备该物质的方法。但是，要注意比较原料、反应条件、污染、成本等，选择合理的制备方案。 例3某生应用下图所示的方法研究物质的性质，其中气体A的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。 回答下列问题： （1）该项研究（实验）的目的是_。 （2）浓H2SO4的作用是_。 与研究目的直接相关的实验现象是_。 （3）从物质的性质方面看，这套设计还存在隐患，事故表现是_。 请在图中的虚线框内以图的形式表明克服事故隐患的措施。 解析:Cl2本身无漂白性，Cl2能漂白是因为Cl2与水反应生成HClO；Cl2有毒，含有Cl2的尾气要经处理后才能排放，Cl2易与NaOH溶液反应，吸收尾气一般用NaOH溶液。 答案:（1）比较Cl2与HClO的漂白性（或验证HClO漂白性） （2）干燥Cl2气体（或吸收A气体中的水）B中布条不褪色，C中布条褪色 （3）Cl2污染空气，使生物中毒 尾气处理装置如图 深化升华 注意此处空半格对物质性质（Cl2）的验证试验，要注意其他物质（水）存在时的干扰，同时，对氯气的污染环境提出治理方法（碱液吸收）。