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1、 第1章 认识化学科学第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课标定向1通过观察、分析实验现象，体会怎样科学、合理地运用观察方法。(宏观辨识与微观探析)2通过对金属钠性质研究等一系列科学探究活动，认识钠是一种非常活泼的金属单质，了解钠的物理性质、主要化学性质。(科学探究与创新意识)情境导入某化学老师在上课时做了一个叫“滴水点灯”的小魔术，引起了学生的好奇心。只见老师将水滴在酒精灯灯芯上，酒精灯便开始燃烧。原来老师在灯芯上放了一块钠。为什么放上钠就会燃烧呢？钠有哪些性质呢？教学建议本节研究方法的教学重点在于让学生通过各种学习活动，体验其中的内涵，不要让学生死记硬背，灵活运
2、用各种研究方法需要学生经过长时间学习才能实现，学习中不要操之过急。本节内容在引入时，不必局限于目前教材中所举的事例，可以让学生从学习、科研、生产、生活等不同角度举例说明研究物质性质的必要性。金属钠的性质是本节的知识重点，不可忽视。学习任务一研究物质性质的基本方法 研究物质性质的基本方法研究物质的性质，常常运用观察、实验、分类、比较等方法。1观察法(1)含义观察是一种有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法。(2)方法a.直接观察法：直接用肉眼观察物质的颜色、状态以及用鼻子闻物质的气味等。b.间接观察法：借助一些仪器来进行更为细致的观察。(3)实施观察的程序观察前：要有明确而具体的计划和目的观
3、察时：要积极思考并及时储存和处理所搜集的信息观察后：对观察到的现象进行分析和综合，得出结论2实验法(1)含义：通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。(2)注意：在进行实验时，要注意控制温度、压强、溶液的浓度等条件。(3)实验的步骤3分类法除了观察和实验外，分类和比较也是研究物质性质时的常用方法。在研究物质的性质时，可以运用分类的方法总结各类物质的一般性质，并根据物质所属的类别对物质及其变化进行预测。4比较法可以运用比较的方法，认识各种物质性质之间的异同与内在联系。5研究物质性质的其他方法除了研究物质性质的基本方法外，在进行化学研究时还会用到假说和模型的方法。在已有事实和科学
4、理论的基础上，科学工作者往往通过提出假说对有关现象或规律的本质以及未知物质或现象进行推测性说明，通过建构模型对物质或物质的变化进行简化模拟。假说和模型具有解释性功能和预见性功能，但是所做的预测或说明是否正确还需要通过实验来验证。某同学将一小块金属钠和一块铁分别放在表面皿中，研究它们在空气中的稳定性，该学生采用的研究方法是()假说法实验法分类法比较法A.BCD解析:选D。此研究过程中采用了实验法和比较法。学习任务二金属钠的性质 1观察法认识钠的物理性质(1)观察目的：认识金属钠的状态、颜色、硬度，密度的相对大小及熔点的相对高低。(2)观察内容：试剂瓶中的金属钠及钠块切面。(3)观察记录状态颜色光
5、泽硬度密度熔点固体银白色有金属光泽小，可切割比水的小，比煤油的大熔点较低2实验法、观察法、推理法的应用金属钠与水的反应实验步骤实验现象现象分析钠浮在水面上钠的密度比水小钠熔化成光亮的小球钠的熔点低,反应放出热量小球在水面上四处游动,最后完全消失反应产生的气体推动小球运动与水反应发出“嘶嘶”响声钠与水反应产生气体反应后溶液变为红色反应生成碱性物质实验结论常温下,钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2,反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2闪问金属钠与水的反应属于四种基本反应类型中的哪种反应？提示：属于置换反应。3实验法的应用钠与氧气反应【实验】金属钠与氧气的反应实验(1)实验目的a.探
6、究金属钠与氧气的反应。b.认识条件控制对于实验研究的意义。(2)实验用品金属钠、酒精灯、坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、镊子、小刀、玻璃片、滤纸、火柴。(3)实验方案a.将切好的金属钠放置在空气中，观察现象。b.将一小块金属钠放入坩埚中加热，观察现象。(4)实验过程步骤1：金属钠放置在空气中实验现象：新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很快变暗。实验结论：在常温下，4NaO2=2Na2O(白色固体)。步骤2：金属钠在空气中加热实验现象：钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体。实验结论：在加热条件下，2NaO2Na2O2(淡黄色固体)。4钠的用途1思考：取用金属钠时，应如何操
7、作？提示：取用金属钠时，不能用手拿，应该用镊子夹取。2探索：金属钠长久放置在空气中会发生怎样的变化？并写出其中发生反应的化学方程式。提示：金属钠放置在空气中还发生如下变化：发生反应的化学方程式如下：4NaO2=2Na2ONa2OH2O=2NaOH2NaOHCO2=Na2CO3H2ONa2CO310H2O=Na2CO310H2ONa2CO310H2O=Na2CO310H2O3质疑：(1)取一小块金属钠放入一定量稀盐酸中，能否反应？与水相比剧烈程度如何？提示：能反应。在酸溶液中H浓度比水中大，所以钠在酸溶液中反应更剧烈。(2)钠与CuSO4溶液反应，能观察到哪些现象？涉及反应的化学方程式有哪些？提
8、示：现象：浮、熔、游、响、蓝(沉淀)。涉及反应：2Na2H2O=2NaOHH2、CuSO42NaOH=Cu(OH)2Na2SO4。(3)已知Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。试分析把一小块钠放入饱和石灰水中时会发生什么现象？提示：钠浮在水面上，熔化成银白色的小球并四处游动，同时发出“嘶嘶”的响声。由于Na与水反应消耗水，且该反应放热，会使溶液温度升高，从而使Ca(OH)2因溶解度降低和溶剂减少而析出，所以还会观察到饱和石灰水变浑浊。1钠与水(滴有酚酞)的反应现象原因解释浮浮在水面上钠的密度比水小熔熔成光亮的小球钠熔点低,反应放热游钠球在水面游动反应有气体生成响发出“嘶嘶”的响声红溶液变红
9、反应有碱生成2.与酸溶液反应3与碱溶液反应：其实质是钠与水的反应。如钠与氢氧化钠溶液的反应，即钠与水的反应。4与盐溶液反应 特别提醒(1)将钠投入饱和溶液，如饱和NaCl溶液、饱和NaOH溶液中，虽然钠与水反应生成的NaOH不与溶质反应，但由于反应消耗了水，故会有溶质析出，溶液也会变浑浊。(2)由于钠能够与水剧烈反应，所以不能从溶液中置换出比它不活泼的金属。【典例】(双选)为探究钠的部分性质，设计实验操作如图：向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.86 gcm3，苯不溶于水)；拔出大头针，使Na(密度为0.97 gcm3)落入苯中(钠与苯不反应)；从长颈漏斗中加入MgCl2溶液(密度约为
10、1 gcm3)。下列说法中正确的是()A.把MgCl2溶液加入苯中，MgCl2溶液在下层B.钠一直停留在苯层不发生反应C.Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应，并上下跳动直至消失，下层有白色沉淀产生D.Na在MgCl2溶液底部四处游动，MgCl2溶液中有白色沉淀产生【思维建模】解答钠与水溶液反应的思路如下：解析:选A、C。MgCl2溶液的密度大于苯的，分层后MgCl2溶液在下层，A项正确；Na的密度介于苯和MgCl2溶液之间，故Na在MgCl2溶液与苯的界面处与水反应，生成的H2附着在Na表面，在H2逸出的过程中带动Na上浮至苯层，H2逸出后，Na在重力作用下又回到界面处，故可观察到Na上下跳
11、动直至消失，又因为钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2，故下层有白色沉淀产生，C项正确，B、D两项错误。借题发挥(1)改变情境：如果将金属钠直接放入MgCl2溶液中会发生哪些现象？写出反应的化学方程式。提示：钠块会浮在溶液的表面、熔化成一光亮的小球并四处游动且发出“嘶嘶”的响声、溶液中产生白色沉淀。反应的化学方程式为2Na2H2O=2NaOHH2，MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl。(2)改变物质：如果将MgCl2溶液改为饱和NaCl溶液，发生的现象一样吗？发生的反应相同吗？提示：现象是相同的，但是反应不同。因为Na与水反应的过程中消耗水，溶液中溶剂水的减少会
12、导致溶液中析出NaCl晶体，因此在溶液中同样会观察到有白色沉淀生成。解题感悟金属钠与水、酸、盐溶液反应现象分析的思维模板(1)共性：浮钠浮在液面上；熔：钠熔化成光亮的小球；游在液面上不停地游动直至反应完；响反应中不停地发出“嘶嘶”的响声。(2)差异性与酸溶液反应时，由于溶液中H浓度较大，反应比钠与水的反应剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，可能会生成沉淀(如难溶性碱)、气体(如NH3)等。1将一小块钠投入下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是()A.稀硫酸B氢氧化钠稀溶液C.硫酸铜溶液 D氯化镁溶液解析:选D。钠与稀硫酸、氢氧化钠稀溶液、硫酸铜溶液、氯化镁溶液反应的化学方程
13、式分别如下：2NaH2SO4=Na2SO4H2、2Na2H2O=2NaOHH2、CuSO42Na2H2O=Cu(OH)2Na2SO4H2、MgCl22H2O2Na=Mg(OH)22NaClH2。四个选项均有气体生成，A、B项没有沉淀生成；C项生成的是蓝色沉淀，D项既有白色沉淀出现又有气体生成，故D项符合题意。2将一小块钠投入盛50 mL饱和澄清石灰水的烧杯里，不可能观察到的现象是()A.钠熔化成小球并在液面上游动B.有气体生成C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊解析:选C。钠投入饱和澄清石灰水中时先与水反应，不能置换出金属单质，所以C错误。【补偿训练】下列关于钠的叙述正确的是()A.钠单
14、质与氯化亚铁溶液反应生成氯化钠和铁单质B.钠与水反应的现象能说明钠的熔点低，且与水反应放热C钠与酸溶液反应产生氢气，实质是钠与H2O的反应D.将4.6 g金属钠投入95.4 g水中，所得溶液中溶质的质量分数等于8%解析:选B。钠单质与氯化亚铁溶液反应时，先与水反应生成氢氧化钠，后生成氢氧化亚铁，不能置换出铁；钠与酸反应时直接与酸中的H反应；将4.6 g金属钠投入95.4 g水中，所得氢氧化钠的质量是8 g，但因为放出氢气，溶液的质量小于100 g，故溶质的质量分数大于8%。学习任务三氧化钠和过氧化钠的性质 1科技艺术节晚会上小明表演了一个魔术吹气生火、滴水生火。表演结束后，小明说棉花团包有过氧
15、化钠固体。(1)棉花燃烧起来，说明什么问题？提示：过氧化钠与CO2、H2O反应生成O2，同时放出大量的热，使温度达到棉花团的着火点而燃烧。(2)过氧化钠有什么用途？提示：做供氧剂、漂白剂等。2(1)金属钠着火时，能否用CO2或H2O灭火？为什么？提示：不能，因为钠着火产生Na2O2，Na2O2与CO2或H2O都会发生反应生成具有助燃性的O2。(2)如何判断Na2O2与H2O反应所得的气体是氢气还是氧气？提示：用排水法收集Na2O2与H2O反应所得的气体，然后利用检验两种气体的方法检验。若是H2，点燃时会燃烧，并听到爆鸣声；若是O2，则可以使带火星的木条复燃。(3)将过氧化钠加入紫色石蕊试液中有
16、什么现象？并说明理由。提示：试液先变蓝后褪色。过氧化钠与水反应生成碱，使紫色石蕊试液变蓝，过氧化钠有漂白性，故褪色。Na2O与Na2O2性质的比较化学式Na2ONa2O2颜色白色淡黄色状态固体固体氧元素的化合价2价1价与H2O反应Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2与CO2反应Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2与酸反应Na2O2HCl=2NaClH2O2Na2O24HCl=4NaCl2H2OO2主要用途用于制取Na2CO3等强氧化剂、漂白剂、供氧剂等转化2Na2OO2=2Na2O2特别提醒(1)Na2O和Na2O2都能与二氧化碳、水发
17、生反应生成碳酸钠、氢氧化钠，不同的是Na2O2与二氧化碳、水的反应，生成Na2CO3、NaOH的同时生成氧气。(2)Na2O2的稳定性比Na2O强。(3)Na2O和Na2O2长期置于空气中最终产物都是碳酸钠。(4)有关过氧化钠的几点说明：过氧化钠投入含有酚酞(石蕊)的溶液中，不可忽视过氧化钠的漂白性，溶液先变红(蓝)色，后褪色。过氧化钠中的阴离子是O，而不是O2或O，Na2O2中阴、阳离子个数比为12，而不是11。【典例】2022年3月23日，神舟十三号飞行乘组圆满完成了“天宫课堂”第二课授课活动。为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2颗粒的装置。下
18、列关于Na2O2的叙述不正确的是()A.Na2O2为白色的固体粉末B.Na2O2中阴、阳离子的个数比为12C.Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2D.Na2O2和Na2O在空气中久置都会变质解析:选A。A.过氧化钠为淡黄色固体粉末，故A错误；B.过氧化钠中阴离子为过氧根离子，Na2O2中阴、阳离子的个数比为12，故B正确；C.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，所以Na2O2与H2O或CO2反应都能产生O2，故C正确；D.Na2O2与Na2O在空气中久置都会与空气中的CO2、H2O反应而变质，故D正确。借题发挥改变物质：Na2O粉末中若混有少量的N
19、a2O2，如何进行检验？提示：取少量粉末于试管中，滴加少量水，若有气体生成，则说明含有Na2O2。易错警示不可忽视的Na2O2的几点性质(1)过氧化钠的漂白性，过氧化钠投入含有酚酞(或石蕊)的水中，溶液先变为红(或蓝)色，后褪色。(2)过氧化钠中的阴离子是O。(3)过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时，一般先与水反应，然后生成的碱再与盐反应。(2022青岛高一检测)Na2O和Na2O2在下列哪些方面是相同的()A.Na2O和Na2O2中氧元素化合价B.与盐酸反应所观察到的现象C.长期放置在空气中的最终产物D.与水反应后滴加酚酞溶液所观察到的现象解析:选C。Na2O中O的化合价为2价，Na
20、2O2中O的化合价为1价，氧元素化合价不同，故A不选。氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、水，没有气体放出；过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠、水和氧气，产生气泡，现象不相同，故B不选。氧化钠和过氧化钠长期放置在空气中，都会变质，最终都生成碳酸钠，最终产物相同，故C选。氧化钠和水反应生成氢氧化钠，滴加酚酞溶液后，溶液变红；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，滴加酚酞溶液后，溶液变红随后又褪色，现象不同，故D不选。1一小块钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是()变成白色粉末变暗变成白色固体固体表面出现液体A.BC. D解析:选B。钠在空气中发生如下变化：NaNa2ONaOHNa2CO3
21、10H2ONa2CO3，反应现象为银白色变暗之后变成白色固体(NaOH)，白色固体逐渐潮湿，与空气中CO2、H2O结合生成白色晶体(Na2CO310H2O)，最后晶体风化脱水，变成白色粉末(Na2CO3)。2下列关于钠及其化合物的叙述，正确的是()A.Na2O、Na2O2与水反应的实验现象相同B.钠在空气中燃烧时，生成产物的阴、阳离子个数之比为12C.钠投入盐酸中，钠先与水反应，生成NaOH再与HCl反应D.长距离运输鱼苗，最好在水中加入一定量的Na2O2，以起到供氧和杀菌的作用解析:选B。Na2O、Na2O2与水反应的实验现象不同，后者有气体产生，故A错误；钠的燃烧产物过氧化钠的阴、阳离子个数之比为12，故B正确；钠与水反应实质是与H反应，钠投入盐酸中反应更剧烈，直接与H反应生成氢气，即生成氢气和氯化钠，故C错误；过氧化钠与水反应生成具有强烈腐蚀性的氢氧化钠，会杀死鱼苗，故D错误。3将钠投入滴有紫色石蕊溶液的水中，会产生哪些现象呢？提示：钠浮在水面上，钠熔化成小球并在水面上游动，发出“嘶嘶”的响声，有无色无味的气体产生，溶液变成蓝色，因为生成了氢氧化钠。学科网（北京）股份有限公司