第1章 第2节 第1课时 研究物质性质的基本方法-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第一册五维课堂同步课件PPT（鲁科版2019）

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第二节　研究物质的方法和程序 第1课时　研究物质性质的基本方法 学业水平目标 学科核心素养 1.认识化学实验是探究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径 2.理解从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理等对于科学探究的重要性 3.能列举、描述、辨识：钠、氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的重要物理性质、化学性质及实验现象 4.能说明碳酸钠、碳酸氢钠之间的相互转化 5.能说明钠及其化合物的应用 1.能根据钠和水反应的实验现象辨识钠和水反应的实质，以培养学生宏观辨识与微观辨析的素养水平 2.根据氧化钠是碱性氧化物和碱性氧化物的通性预测氧化钠的性质，以培养学生证据推理与模型认知的素养水平 [知识梳理] 1．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eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(直接观察：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,间接观察：借助一些仪器来进行观察)) (2) 实验是　根据科学研究的目的，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。 ①在研究物质性质的过程中，可通过　实验　来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质。 ②利用实验方法研究物质性质时，实验前要　明确实验目的、实验用品和实验方案　等；实验中要　仔细观察实验现象，并做好实验记录　；实验后要　对实验结果进行分析，并写好实验报告　。实验过程中，要注意控制　温度、压强、溶液的浓度　等条件，这是因为同样的反应物在不同的条件下可能会发生不同的反应。 (3)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　；可以运用比较的方法，认识　各类物质性质之间的异同，以及各类物质性质之间的内在联系　。 (4)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。在科学研究中，随着研究的深入，往往是旧的假说或模型被推翻，而建立起新的假说或模型。 2．钠的性质、用途及保存 (1)钠的物理性质 常温状态 颜色 密度相对大小 硬度 熔、沸点相对高低 　固　态 　银白　色，有金属光泽 ρ(煤油)　<　ρ(钠) < ρ(水) 小 较　低　 (2)钠的化学性质 ① 钠与水的反应：常温下与冷水剧烈反应，反应的化学方程式为　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　。 ②钠与氧气的反应 常温下，金属钠与空气中的O2迅速反应，使其表面失去金属光泽，反应的化学方程式为　4Na＋O2===2Na2O　；加热或点燃时，金属钠和O2剧烈反应，生成　淡黄　色固体粉末，反应的化学方程式为　2Na＋O2 Na2O2　。 (3)钠的保存 因为金属钠与空气中的氧气及水蒸气能发生反应，所以少量的金属钠保存在　煤油　中，大量的金属钠可密封保存。 (4)钠的用途 ①钠和钾的合金可用做原子反应堆的　导热　剂。 ②高压钠灯发出的黄光　射程远、透雾能力强　，常用做路灯。 ③金属钠还可以用于　钛、锆、铌、钽　等金属的冶炼。 3．Na2O2的性质及用途 (1)Na2O2与H2O反应：　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 　。 Na2O2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。 [预习质检] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)观察法研究物质的性质只能通过视觉来进行。( × ) (2)钠与水反应时浮在水面上剧烈燃烧，火焰呈黄色。( × ) (3)钠与水反应时，沉在水底，并有气泡产生。( × ) (4)钠是银白色金属，放置在空气中表面变暗是由于生成了Na2O2。( × ) (5)钠的性质活泼，钠元素只能以化合物的形式存在于自然界中。( √ ) 2．研究物质的物理性质时，最常用到的方法是(　　) A．观察法　　　　　 B．实验法 C．假说法 D．模型法 解析：A　[研究物质的物理性质(色、态、味、密、熔)常用观察法。] 3．下列关于钠的说法不正确的是(　　) A．金属钠与O2反应，条件不同，产物不同 B．钠通常情况下是固体，密度比水的小 C．钠的化学性质活泼，少量的钠可保存在煤油中 D．将金属钠投入水中，生成氢氧化钠，同时放出O2 解析：D　[金属钠与O2反应，常温下生成氧化钠，加热条件下生成过氧化钠，A项正确；钠通常情况下是固体，密度比水小，是钠的物理性质，B项正确；钠的化学性质很活泼，可与空气中的水蒸气和氧气反应，少量的钠可保存在煤油中，以隔绝空气，C项正确；将金属钠投入水中，生成氢氧化钠，同时放出氢气，D项错误。] 钠与溶液的反应 反应类别 反应分析 与酸溶液反应 钠投入酸中时，钠先与酸中的H＋反应，当酸反应完时，钠再与水反应，即反应顺序是“先酸后水”。钠与盐酸反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。钠与酸溶液的反应比钠与水的反应更剧烈，因为酸中的H＋浓度大 与碱溶液反应 将钠加入碱溶液中，实质是钠与水发生反应 与盐溶 液反应 钠与盐溶液反应，一般分两步考虑，先考虑Na与 水反应生成NaOH，再考 虑NaOH是否与盐反应 ①将钠投入NaCl溶液中，发生反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ②将钠投入饱和NaCl溶液中，有H2放出，还有NaCl晶体析出(温度不变) 与盐溶 液反应 钠与盐溶液反应，一般分两步考虑，先考虑Na与 水反应生成NaOH，再考 虑NaOH是否与盐反应 ③将钠投入CuSO4溶液中，有H2放出，同时有蓝色沉淀生成(注意Na不能从CuSO4溶液中置换出Cu)：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ CuSO4＋NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 将上面两个化学方程式叠加可得总反应：2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ [典例剖析] [例1]　在实验室里做钠与水反应的实验时，用到的仪器及用品有(　　) a．试管夹b．镊子　c．小刀　d．冷凝管　e．滤纸　f．研钵　g．烧杯　h．坩埚　i．石棉网　j．玻璃片　k．药匙　l．燃烧匙 A．abdi　　　　　 B．cefj C．fghl D．bcegj [解析]　D　[根据在实验室进行钠与水反应的实验可知，该实验需要用到的仪器及用品有镊子、小刀、滤纸、烧杯、玻璃片，故D正确。] [易错警示]　实验室取用钠时应注意的问题 ①取出的钠要用滤纸吸干表面的煤油； ②切金属钠时，切不可用手接触； ③未用完的钠应放回试剂瓶中，不能乱扔。 [变式训练] 1．下列关于钠与水反应的说法，不正确的有(　　) ①将小块的钠投入滴有紫色石蕊溶液的水中，反应后溶液变红 ②将钠投入稀盐酸中，钠先与水反应，后与HCl反应 ③钠在水蒸气中反应(密闭容器)时因温度高会发生燃烧现象 ④钠跟CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜 A．1项 B．2项 C．3项 D．4项 解析：D　[①金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠能使紫色石蕊溶液显示蓝色，故①错误；②金属钠与酸的反应比与水的反应剧烈，将钠投入稀盐酸中，钠先与HCl反应，后与水反应，故②错误；③钠在水蒸气中反应时，因缺少氧气而不会发生燃烧，故③错误；④Na与H2O反应生成NaOH，NaOH再与Cu2＋反应生成Cu(OH)2，因Na与H2O发生的反应是放热反应，可导致生成的Cu(OH)2表面部分分解生成CuO(黑色)，故④错误。] Na2O2的性质 1．Na2O2与Na2O性质的比较 化学式 Na2O Na2O2 颜色 白色 淡黄色 状态 固体 固体 氧元素的化合价 －2价 －1价 生成条件 常温 燃烧或加热 热稳定性 不稳定，加热易转化为Na2O2 较稳定 与H2O反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 与CO2反应 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 主要用途 用于制取Na2CO3 漂白剂、供氧剂 转化 2Na2O＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))2Na2O2 2.Na2O2与CO2、H2O反应的规律 (1)从质量的角度分析 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑① 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2② 对于反应①，反应后Na2O2固体增加的质量实际相当于水中H元素的质量，该过程可以认为是Na2O2eq \o(――→,\s\up7(H2O))2NaOH＋O；对于反应②，反应后Na2O2固体增加的质量实际上相当于CO2中碳元素和一半氧元素的质量，该过程可以认为是Na2O2eq \o(――→,\s\up7(CO2))Na2CO3＋O。进一步分析还可得出关系式Na2O2＋H2===2NaOH，Na2O2＋CO===Na2CO3。实际上这两个反应均不能发生，只是从质量的角度可看作Na2O2只吸收了H2和CO，Na2O2增加的质量等于H2和CO的质量。这样在分析H2和CO在氧气中燃烧的产物被Na2O2完全吸收后固体质量的变化时会变得很方便。 凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，W g该物质在O2中完全燃烧后的产物(CO2和水蒸气)与足量的Na2O2固体反应后，固体增加的质量为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质，只要该物质中C、O原子个数比为1∶1，也可满足该变化。 (2)先后顺序关系。 当CO2、H2O(g)与足量的Na2O2同时接触时，由于Na2O2与H2O反应生成的NaOH能与CO2反应生成Na2CO3，所以可以视为Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)反应。 [典例剖析] [例2]　下列叙述不正确的是(　　) A．Na2O2是淡黄色固体，Na2O是白色固体，二者都能与水反应生成NaOH B．Na和O2在加热时反应生成Na2O2，在常温下反应生成Na2O C．Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2 D．2 g H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收，Na2O2固体增重2 g [解析]　C　[Na2O2与CO2反应生成O2：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，该反应不是置换反应，C项错误；2 g H2充分燃烧后生成18 g水，完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，由质量守恒可知，固体由Na2O2―→NaOH，其质量增加的量等于H2O―→O2的质量减少量，18 g水被吸收后生成16 g O2，即Na2O2固体增重2 g。] [易错警示]　(1)不可忽视过氧化钠的漂白性，过氧化钠投入含有酚酞(或石蕊)的溶液中，溶液先变红(或蓝)色，后褪色。 (2)过氧化钠中的阴离子是Oeq \o\al(2－,2)，而不是O2－或Oeq \o\al(－,2)。 (3)过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时，一般是先与水反应，然后生成的碱再与盐反应。 (4)实验室中，钠着火时不能用CO2或水灭火，应该用细沙盖灭。 [方法规律]　氢气、一氧化碳或二者的混合气体完全燃烧后的产物，通过足量的过氧化钠，完全反应后固体增加的质量为燃烧前可燃物气体的质量。 2．下列说法正确的是(　　) ①钠燃烧时发出黄色的火焰②过氧化钠能与酸反应生成盐和水，所以过氧化钠是一种碱③过氧化钠能与水反应，所以过氧化钠可以作为气体的干燥剂④过氧化钠中阴阳离子个数比为1∶1 ⑤钠可以从锆、铌等金属的卤化物的水溶液中置换出相应的金属单质⑥Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等⑦可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 ⑧将足量的Na2O2、Na2O分别加到含酚酞的溶液中，最终溶液均为红色 A．①②⑤⑦ B．①⑦ C．①②⑤⑧ D．①⑧ 解析：B　[钠燃烧时火焰呈黄色，①正确；过氧化钠是一种氧化物，②错误；Na2O2与水反应生成O2，会引入新杂质，③错误；Na2O2中含有Na＋和Oeq \o\al(2－,2)，所以过氧化钠中阴阳离子个数比为1∶2，④错误；钠能够与水反应，故钠不能从锆、铌等金属的卤化物的水溶液中置换出金属单质，⑤错误；根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑可知，Na2O2分别与CO2和水反应产生相同量的O2时，需要CO2和水的质量不相等，⑥错误； Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，故可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2，⑦正确；将足量的Na2O2、Na2O分别加到含酚酞的溶液中，二者都生成NaOH，因为Na2O2具有漂白性而能使有色物质褪色，所以最终加Na2O的酚酞溶液为红色，而加Na2O2的酚酞溶液变无色，⑧错误。] 1．如下图所示的方法研究某气体的性质，这种方法属于(　　) A．实验法　　　　　 B．观察法 C．分类法 D．比较法 解析：B　[该方法是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法，属于观察法。直接用肉眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻物质的气味等，都属于观察法。] 2．下列有关钠的物理性质叙述正确的是(　　 ) ①银白色金属　②质软，可以用小刀切割　③熔点较低　④密度比水小　⑤热和电的良导体 A．①②④　　　　　 B．②③⑤ C．①③④ D．①②③④⑤ 解析：D　[将钠放入水中，钠会熔成小球，说明钠的熔点低，钠能浮在水面上，说明其密度比水小，钠是金属，是热和电的良导体，D项正确。] 3．关于钠的叙述中，正确的是(　　) A．钠是银白色金属，硬度很大 B．将金属钠放在石棉网上用酒精灯加热后，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．金属钠的熔点很高 解析：B　[钠是银白色的固体，硬度小，密度也小，熔点很低，分析各选项，只有B正确。] 4．用脱脂棉包住0.2 g Na2O2粉末，放在石棉网上，在脱脂棉上滴加几滴水，可以观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。由实验现象所得出的结论正确的是(　　) A．Na2O2与H2O反应是一个放热反应 B．Na2O2具有强烈的腐蚀性 C．Na2O2与H2O反应中有氢氧化钠生成 D．Na2O2与H2O反应中有中间产物H2O2生成 解析：A　[根据题述反应的现象可知反应过程中产生了助燃物氧气，同时由于脱脂棉燃烧起来，说明上述反应为放热反应。] 5．在实验室里为了研究钠的性质，做了如下实验： (1)取用浸没在煤油中的金属钠的操作方法是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)一小块金属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　________　(填序号，下同)。 ①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色固体 ④变成液体 A．①②③④ B．②③④① C．②③①④ D．③②④① (3)取一块金属钠放在燃烧匙里加热，观察到下列实验现象：①金属先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体，描述正确的是　________　。 A．①② B．①②③ C．①③ D．①④⑤ (4)将一小块钠投入到FeCl3溶液中，发生反应的有关化学方程式为_______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)取用金属钠必须用镊子，剩余的金属钠包括碎屑都必须放入原试剂瓶中。(2)Na在空气中放置的变化过程为Naeq \o(――→,\s\up7(O2))Na2O(变暗)eq \o(――→,\s\up7(H2O))NaOH(白色固体)eq \o(――→,\s\up7(H2O),\s\do5(潮解))表面形成溶液eq \o(――→,\s\up7(CO2))Na2CO3·10H2O(白色固体)eq \o(――→,\s\up7(风化))Na2CO3(白色粉末)。 (3)钠的熔点只有97.8 ℃，加热立即熔化。钠是一种很活泼的金属，加热时与氧气化合生成过氧化钠，呈淡黄色。钠在空气中燃烧的火焰为黄色。(4)钠与盐溶液反应为两个过程，一是钠与水反应，二是NaOH与盐的反应。 答案：(1)用镊子取出钠块，用滤纸吸干钠块表面的煤油，在玻璃片上用小刀切去表面的氧化层，再切下一小粒备用，余下的钠全部放回试剂瓶中 (2)B　(3)D (4)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3===Fe(OH)3↓＋3NaCl[或2FeCl3＋6H2O＋6Na===2Fe(OH)3↓＋3H2↑＋6NaCl] [课堂小结] $$