第1章 第2节 第1课时 研究物质性质的基本方法（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

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 课程标准要求 学业质量水平 1.了解观察、实验、比较、分类等方法在化学科学研究中的运用。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。 3.能列举、描述、辨识钠及其重要化合物的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式正确表示其典型物质的主要化学性质。 1.能对钠、钠的化合物及其变化进行描述和符号表征；能说明常见物质的性质与应用的关系。(水平1) 2.并能通过实验探究钠及其化合物的性质和变化规律。(水平2) 一、研究物质性质的基本方法 研究物质的性质常用的基本方法有观察、实验、分类、比较等，另外还有假说和模型的方法。 1．观察法 (1)概念：观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法。 (2)途径：通过眼看、耳听、鼻闻、触摸或借助仪器观察等。 2．实验法 (1)概念：实验是根据科学研究目的，尽可能排除外界影响、突出主要因素，并利用一些专门的仪器设备，人为地变革、控制或模拟研究对象，使某一现象或过程发生或再现的研究方法。 (2)应用：在研究物质性质的过程中，可以通过实验验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质。 (3)要领： 3．分类法：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：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。 二．金属钠的性质、用途及保存方法 1．物理性质 颜色 状态 熔点 密度 硬度 银白色 块状固体 较低 比水小，比煤油大 小 2.化学性质 (1)与水反应：化学反应化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 (2)与氧气反应 反应条件 反应现象 化学方程式 常温下放置于空气中 迅速反应，失去金属光泽，生成白色固体 4Na＋O2===2Na2O 在空气中加热 剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体粉末 2Na＋O2Na2O2 3.钠的用途 (1)用于制造高压钠灯，因钠蒸气放电而产生的黄光射程远、透雾能力强，常用做路灯。 (2)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。 (3)钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂。 4．钠的保存：通常保存在煤油或石蜡中。 三．过氧化钠的性质与用途 1．性质：能与H2O和CO2反应生成氧气，其反应的化学方程式为： 与H2O反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑， 与CO2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 2．用途：常用于呼吸面具和潜水艇里的氧气供给。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)观察就是用眼睛看现象，比较就是找物质间的差别(×) (2)钠是金属，不可用小刀切割，放入水中沉于底部(×) (3)Na2O是白色固体，Na2O2是淡黄色固体粉末，都能与水生成NaOH(√) (4) Na2O和Na2O2都能与H2O和CO2发生化合反应(×) (5)Na2O和Na2O2中氧元素的化合价分别为－2价和－1价(√) 2．把一小块钠放入滴有酚酞溶液的水中，下列现象不会出现的是(　　) A．钠熔化成闪亮的小球　 B．钠在水面上四处游动 C．溶液中产生较多的气泡 D．水溶液变成红色 C　[A项，钠与水反应放热，且钠的熔点低，会熔化成一个闪亮的小球；B项，钠的密度比水小，浮在水面上，由于其周围不均匀地有氢气生成，其气泡会推动钠球四处游动；C项，钠与水反应放出气体，是在水面上生成，所以看不到溶液中产生较多的气泡；D项，钠与水反应生成碱，溶液变红色。] 3．根据下面取用钠的操作过程，回答问题。 (1)依据钠的取用过程，可以通过实验法、观察法方法研究钠的颜色、状态、密度和硬度等物理性质。 (2)用化学方程式表示钠保存在煤油中的原因：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、4Na＋O2===2Na2O。 (3)切去钠时，剩余的钠块应放回原试剂瓶，以防引起火灾事故。 学习任务一　钠与水、酸及盐溶液的反应 1．写出钠与水反应的化学方程式，钠与水反应的实质是什么？ 提示　钠与水反应的化学方程式是2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，由此可知，钠与水反应的实质是钠与水中的氢离子发生了置换反应。 2．结合钠的物理性质分析，把一小块钠投入到滴有酚酞溶液的水中可能出现的反应现象是什么？ 提示　由于钠是很活泼的金属，且密度小于水，故可能出现的现象是钠浮在水的表面，剧烈反应，且能使滴有酚酞溶液的水变红色。 3．把钠投入到盐酸中，同钠与水的反应相比，哪一个更剧烈？为什么？ 提示　钠与盐酸的反应比与水的反应更剧烈，因为盐酸中的氢离子浓度比水中的大。 4．将金属钠放入CuSO4溶液中会产生蓝色沉淀，试解释其原因。 提示　钠放入硫酸铜溶液中，钠先与水反应，生成的氢氧化钠再与硫酸铜发生复分解反应生成氢氧化铜。 1．钠与水(滴有酚酞溶液)反应的现象及原因 现象 原因 浮 钠浮在水面上 钠的密度比水小 熔 熔成闪亮的小球 钠的熔点低且反应放热 游 钠在水面上迅速游动 反应产生气体推动钠游动 响 发出“嘶嘶”声响 钠与水反应剧烈 红 溶液变红 反应生成碱性物质 2.钠与酸的反应 钠与酸反应时先与酸中的H＋反应，如2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，如果钠过量，与酸反应后再与水反应。 3．钠与盐反应 (1)与盐溶液反应：钠不能从盐溶液中置换出金属活动顺序表中排在钠后面的金属，钠放入盐溶液中，先与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后考虑生成的氢氧化钠是否再继续与盐发生反应。 (2)与熔融状态的盐反应：在熔融状态下，金属钠能将不活泼金属从熔融态盐中置换出来，如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 1．钠与水反应的现象和钠的下列性质无关的是(　　) A．钠的熔点较低　　　　　 B．钠的密度小于水 C．钠的硬度较小 D．钠很活泼 C　[钠的熔点低可由钠与水反应时能熔成闪亮的小球来证明；钠的密度小可由钠浮在水面上证明；钠的硬度小可在切取钠时证明，与其在水中的反应现象无关；钠球四处游动，反应剧烈，并有“嘶嘶”之声，一说明有气体生成，二说明钠的性质很活泼。] 2．将适量钠投入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是(　　) A．硫酸铜溶液 B．稀硫酸 C．氯化钠溶液 D．饱和石灰水 D　 [A项，钠与水反应产生氢气，而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀；B项，钠与稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，没有沉淀；C项，钠与氯化钠溶液反应相当于与水反应，有氢气生成，没有沉淀生成；D项，钠与氢氧化钙不反应，钠与其中的水反应生成氢氧化钠和氢气，由于水减少了，故饱和石灰水中会析出氢氧化钙白色沉淀。] [思维模板]　钠与水溶液的反应 注意　钠与任何物质的水溶液反应一定有“浮”“游”“熔”“响”四个现象。 某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图所示装置(夹持装置省略)。首先在U型管内加入少量的煤油和几粒钠，再从U形管较高一端加入水(含有酚酞)，赶出空气，过一会加热铜丝。回答下列问题： (1)金属钠的变化现象为___________________________________________________。 (2)U型管中煤油与水的界面处溶液的颜色________________，说明有___________生成。 (3)铜丝的变化现象为_________________________，说明有___________生成。 提示　(1)钠熔化为闪亮的小球，表面有气泡生成，在水和煤油的界面上下跳动，并逐渐减小 (2)由无色变为红色　NaOH　 (3)由黑色变成红色　 H2 学习任务二　氧化钠和过氧化钠的性质 1．从元素化合价和构成微粒方面分析Na2O和Na2O2的结构有什么不同？ 提示　 Na2O中的氧元素是－2价，由Na＋和O2－构成，Na2O2中的氧元素是－1价，由Na＋和O构成。 2．钠着火时能否用水和泡沫灭火器灭火？为什么？ 提示　不能，因为钠着火生成Na2O2，与H2O和CO2均能反应生成助燃的O2，且钠与H2O反应还能生成易燃的H2。 3．试根据Na2O2与H2O的反应，推测其与盐酸的反应并写出化学方程式。 提示　 Na2O2与盐酸的反应可看作是Na2O2先与H2O反应，然后生成的NaOH再与盐酸发生中和反应，由此推知，Na2O2与盐酸反应生成NaCl和O2，其反应的化学方程式为2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑。 化学式 Na2O Na2O2 颜色、状态 白色固体 淡黄色固体粉末 氧元素的化合价 －2价 －1价 阴阳离子及个数比 O2－∶Na＋为1∶2 O∶Na＋为1∶2 生成条件 常温下缓慢氧化 燃烧 化学性质 与H2O反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 与CO2反应 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 与盐酸反应 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑ 主要用途 用于制取Na2O2、NaOH等 用作强氧化剂、漂白剂、消毒剂和供氧剂 转化 2Na2O＋O22Na2O2 1．(双选)对Na2O和Na2O2的下列叙述中，正确的是(　　) A．钠在空气中燃烧生成氧化钠，在纯氧中燃烧生成过氧化钠 B．Na2O2的稳定性大于Na2O C．Na2O和Na2O2跟水的反应均为化合反应 D．在呼吸面具中Na2O2常做供氧剂，而Na2O不能用做供氧剂 BD　[钠在常温下与氧气反应生成Na2O，在加热燃烧条件下与氧气反应生成Na2O2，A 项错误； Na2O在空气中加热生成Na2O2，Na2O2稳定性大于Na2O，B项正确；Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，故不是化合反应，C项错误；Na2O2能与CO2反应生成O2，而Na2O则不能，D项正确。] 2．将一小块金属钠长期露置于空气中发生一系列变化，最终产物是(　　) A．NaOH B．Na2O C．Na2O2 D．Na2CO3 D　[Na的性质活泼，易与空气中的氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3·xH2O，Na2CO3·xH2O风化脱水生成Na2CO3。] 3．CO与H2的混合气体3 g和足量的氧气燃烧后，在150 ℃时将混合气体通过足量的Na2O2后，Na2O2增重的质量为(　　) A．1.5 g B．3 g C．6 g D．无法计算 B　[2CO＋O22CO2　① 2H2＋O22H2O　② 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　③ 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑　④ 将①③合并得：CO＋Na2O2===Na2CO3　⑤ 将②④合并得：H2＋Na2O2===2NaOH　⑥ 由⑤⑥式可以看出Na2O2固体增重的质量就是CO和H2的质量。] [方法技能]　(1)Na2O2与CO2和H2O(气)混合气体反应时，由于Na2O2与H2O反应生成的NaOH能与CO2反应生成Na2CO3，故可视为Na2O2先与CO2反应，再与H2O(气)反应。 (2)对于H2、CO或其混合气体，以及通式符合(CO)n(H2)m的物质完全燃烧后的产物，通过足量的Na2O2后，固体增加的质量为气体物质的质量。 魔术——吹气生火 某班级的晚会上，小明同学表演了一个魔术——吹气生火，老师将一小团棉花放在石棉网上，小明通过细管用嘴向棉花团内慢慢地、连续地吹气，一会棉花燃烧起来。 表演结束后，老师说棉花里包有过氧化钠固体，请思考： (1)该实验的原理是什么？ 提示　过氧化钠能够与呼出的二氧化碳和水蒸气反应生成氧气并放出大量的热，使棉花着火燃烧。 (2)通过该实验说明过氧化钠有什么用途？为什么？ 提示　供氧剂　因为过氧化钠能够与呼出的二氧化碳和水蒸气反应生成氧气。 学科网（北京）股份有限公司 $$