第1章 第2节 第1课时 研究物质的基本方法（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦研究物质性质的基本方法及钠及其化合物性质，先系统介绍观察、实验、分类、比较等方法，再以钠为案例，从物理性质观察到化学性质实验（与水、氧气反应），延伸至氧化钠与过氧化钠的对比研究，构建递进式知识支架。 资料通过实验探究（如钠与水反应现象分析）、比较分类（氧化钠与过氧化钠性质对比）培养科学思维与探究能力，课中实验活动助教师直观教学，课后练习题与思考题帮学生巩固，有效提升证据推理与知识应用能力。

第2节　研究物质性质的方法和程序 第1课时　研究物质的基本方法 [学习目标]　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。 知识点一　研究物质的基本方法 1．观察法 (1)含义：有计划、有目的地运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。 (3)程序 →→ 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，可以找出各类物质性质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设和模型的方法。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设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。 1．一元硬币的外观有银白色的金属光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出：“我们可以先拿磁铁来吸一下。” 同学们在探讨的过程中应用了研究物质性质的哪些方法？ 提示　同学通过磁铁验证硬币是否属于铁，这属于用实验验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。这一过程属于实验法，还应用了观察法。 2．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。 试问该同学采用的研究方法是什么？ 提示　实验法、比较法 研究物质性质的基本方法的“要点” 1．下列对研究物质性质的常用方法的理解中正确的是(　　) A．研究物质性质的常用方法只有观察法、实验法、分类法、比较法 B．观察法只能通过视觉来进行感知 C．观察的目的是对实验现象进行分析、对比、综合，并得出结论 D．观察是用感官来研究物质的性质，无法借助仪器 解析　研究物质性质的常用方法除了观察法、实验法、分类法、比较法外，还有其他的方法，A项错误； 观察时可以通过视觉、触觉、听觉、嗅觉等进行感知，不只是通过视觉来进行感知，B项错误；观察的目的是通过实验现象得出一定的结论，C项正确；观察也可以借助仪器进行，从而提高观察的灵敏度，D项错误。 答案　C 2.按右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　观察是一种有计划、有目的、用感官考察研究对象的方法。闻气体的气味属于观察法。 答案　B 3．二氧化碳气体可以用石灰石与稀盐酸反应制取，某同学在做该实验时，发现实验室中暂时没有稀盐酸，经过思考，他选择了稀硝酸。仅选择稀硝酸这一环节，该同学运用的方法是(　　) A．实验法 B．比较法 C．观察法 D．分类法 解析　该反应是用强酸和石灰石反应制取二氧化碳，从物质类别及其性质的角度来看，选择硝酸代替盐酸是运用的分类法，D项正确。 答案　D 知识点二　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、观察法的应用 (1)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 钠球在水面上四处游动 反应产生的气体推动小球运动 与水反应发出“嘶嘶”响声 钠与水反应剧烈 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↑ (2)钠与氧气反应 实验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，4Na＋O2===2Na2O(白色固体)。 实验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，2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)。 3．钠的用途 1．将金属钠投入稀盐酸中，写出可能发生的反应的化学方程式。 提示　钠不足时，只发生反应：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，钠过量时，还能发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 2．钠能否从硫酸铜溶液中置换出铜？写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式。 提示　不能。　虽然Na的性质比Cu活泼，但是当将Na放入CuSO4溶液中时，Na首先与水反应生成NaOH，故无法置换出Cu。钠与盐溶液反应的实质是钠先与水反应，生成的NaOH再与盐溶液发生反应，化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，总反应为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。 3．分别取一块绿豆粒大小的金属钠投入到饱和食盐水和饱和的烧碱溶液中，会观察到什么现象？ 提示　二者反应现象均为：钠浮在水面上，熔成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶”响声，溶液中有白色固体析出。 4．金属钠是怎样保存的？为什么？ 提示　少量的金属钠通常保存在煤油中，大量的金属钠可保存在石蜡油中。由于金属钠易与空气中的氧气、水反应，可以隔绝空气和水。煤油的密度比钠的小，也可将钠保存在煤油中。 5．反应物相同，其化学反应的产物是否一定相同？请举例说明。 提示　反应物相同，化学反应的温度、溶液的浓度等条件不同时，反应产物可能不同。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。例如钠与氧气反应，常温下生成氧化钠，加热或点燃条件下生成过氧化钠。 1．钠与酸、碱、盐溶液反应的规律 (1)钠与酸溶液的反应——先酸后水 (2)钠与碱溶液的反应——实质是钠与水的反应 (3)钠与盐溶液的反应——先(Na)水后(NaOH)盐 2．金属钠露置于空气中的变化过程 (1)变化过程 (2)发生主要变化的化学方程式 ①4Na＋O2===2Na2O ②Na2O＋H2O===2NaOH ④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O ⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O 题组一　钠与各种溶液的反应 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个 B．2个 C．3个 D．4个 解析　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蓝色，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，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，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)，④错误。 答案　D 2.(双选)为探究钠的部分性质，设计实验操作如图： ①向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.86 g·cm－3，苯不溶于水)； ②拔出大头针，使Na(密度为0.97 g·cm－3)落入苯中(钠与苯不反应)； ③从长颈漏斗中加入MgCl2溶液(密度约为1 g·cm－3)。 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 解析　MgCl2溶液的密度大于苯的密度，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，故可观察到在两液体的界面处Na上下跳动直至消失，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。 答案　AC 题组二　钠与空气的反应 3．将一小块金属钠久置于空气中，有下列现象：①生成白色粉末；②变暗；③生成白色固体；④表面变湿，这些现象的先后顺序是(　　) A．①②③④ B．④③②① C．②③④① D．①③④② 解析　金属钠在空气中的变化过程及现象如下：Na(银白色)Na2O(变暗)NaOH(白色固体)NaOH溶液(表面变湿)Na2CO3溶液(表面变湿)Na2CO3·10H2O(白色晶体)Na2CO3(白色粉末)。 答案　C 4．观察是研究物质性质的一种基本方法。一同学将一小块金属钠露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白色出现液滴白色固体，则下列说法正确的是(　　) A．①发生反应生成了过氧化钠 B．②变白色主要是因为生成了氢氧化钠 C．③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成了溶液 D．④只发生物理变化 解析　Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成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Na2CO3，①发生反应生成了氧化钠，A错误；②变白色主要是因为生成了氢氧化钠，Na2O＋H2O===2NaOH，B正确；③是氢氧化钠潮解，吸收水蒸气形成氢氧化钠溶液，C错误；④是二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠固体，发生了化学反应，D错误。 答案　B 知识点三　氧化钠和过氧化钠的对比研究 1．氧化钠的性质 氧化钠能与水、酸、二氧化碳等发生反应。请写出反应的化学方程式： (1)氧化钠与水反应：Na2O＋H2O===2NaOH。 (2)氧化钠溶于盐酸：Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。 (3)氧化钠与CO2反应：Na2O＋CO2===Na2CO3。 2．过氧化钠的性质 (1)过氧化钠与水反应的化学方程式： 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应后的溶液中滴入酚酞溶液先变红后褪色，说明Na2O2具有漂白性。 (2)过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，由此说明Na2O2可作为呼吸面具和潜水艇里的供氧剂。 3．氧化钠与过氧化钠的比较 名称 氧化钠 过氧化钠 化学式 Na2O Na2O2 氧的化合价 －2 －1 颜色状态 白色固体 淡黄色固体 阴、阳离子及个数比 O2－∶Na＋为1∶2 O∶Na＋为1∶2 化学性质 相同点 都能与H2O反应生成NaOH，都能与CO2反应生成Na2CO3 不同点 Na2O2与H2O、CO2反应有O2产生 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都会发生反应生成助燃性的O2。 2．将适量过氧化钠投入硫酸铜溶液中，有什么现象？写出相关反应的化学方程式。 提示　有气泡放出，同时有蓝色沉淀生成，溶液颜色变浅。2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 3．向紫色的石蕊试液中加入过氧化钠有什么现象？ 提示　溶液先变蓝后褪色，并有气泡产生。 Na2O和Na2O2的性质小结 (1)Na2O2与指示剂中的水反应生成NaOH，能使指示剂变色，同时Na2O2又具有漂白性，而使指示剂褪色。 (2)Na2O可与氧气反应生成Na2O2，即： 2Na2O＋O22Na2O2，而Na2O2不与氧气反应。Na2O2比Na2O热稳定性强。 1．(2024·哈尔滨高一期中)下列关于Na2O和Na2O2的说法正确的是(　　) A．Na2O与Na2O2中阴、阳离子个数比分别为1∶2、1∶1 B．与稀盐酸反应所观察到的现象相同 C．Na2O和Na2O2中氧元素化合价相同 D．长期放置在空气中的最终产物相同 解析　Na2O与Na2O2中阴、阳离子个数比都为1∶2，A错误；Na2O与稀盐酸反应的现象是白色固体溶解，得到无色溶液，Na2O2与稀盐酸反应的现象是淡黄色固体溶解，得到无色溶液并产生无色气体，B错误；Na2O中氧元素显－2价，Na2O2中氧元素显－1价，C错误；Na2O和Na2O2长期放置在空气中，反应的最终产物都是碳酸钠，D正确。 答案　D 2．下列判断正确的是(　　) A．可用水和带火星的木条来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 C．可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2 D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，最终溶液均为红色 解析　CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应，与Na2O2反应时都能产生气体，因氧气是无色无味的气体且CO2也是气体，故CO2与Na2O2的反应无明显的现象产生，水与Na2O2反应则会产生使带火星木条复燃的气体，有明显的现象，A正确，B错误；在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物，Na2O会转化为Na2O2，C错误；两种氧化物加到酚酞溶液中后，均先与溶液中的水反应生成碱而使酚酞变为红色，但因Na2O2具有漂白性，会将变成红色的溶液漂白，D错误。 答案　A 3．(2024·四平检测)将Na2O2投入FeCl3溶液中，可观察到的现象是：①生成白色沉淀；②生成红褐色沉淀；③有气泡产生；④因为Na2O2具有漂白性，所以FeCl3溶液褪色(　　) A．①④ B．②③ C．①③ D．② 解析　将Na2O2投入FeCl3溶液中，依次发生如下两个反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl，所以该反应的现象是有气泡产生，并且生成红褐色沉淀；FeCl3溶液褪色是因为FeCl3生成了Fe(OH)3沉淀，而不是因为Na2O2具有漂白性。 答案　B 4．如图所示的两个实验中，CuSO4溶液和FeCl3溶液较少，Na2O和Na2O2稍微过量。则下列关于实验现象或反应原理的描述不正确的是(　　) A．两支试管中均发生两个化学反应 B．两支试管中均产生有颜色的沉淀 C．两支试管中均有无色气体生成 D．反应后，过滤所得溶液均为无色 解析　两支试管中分别发生Na2O、Na2O2与水的反应，均有NaOH生成，继而发生NaOH与盐的反应，均生成沉淀，A正确；两支试管中分别有Cu(OH)2蓝色沉淀和Fe(OH)3红褐色沉淀生成，B正确；Na2O与水反应只生成NaOH，无气体生成，C错误；与NaOH反应时FeCl3、CuSO4均被消耗完，故反应后过滤所得的溶液均为无色，D正确。 答案　C 1．(2024·浙江台州期末)“钠与水反应”这一实验中，下列安全提示与本实验无关的是(　　) 解析　钠与水反应剧烈，为防止液体溅入眼睛，需戴护目镜，故不选A；钠与水反应，用小刀切一小块金属钠，需防止划伤，故不选B；氢氧化钠具有腐蚀性，试验后要洗手，故不选C；钠与水反应，不需要用电器，D符合题意，故选D。 答案　D 2．下列关于钠的叙述中，不正确的是(　　) A．钠有很强的还原性 B．钠保存在煤油或石蜡油中，以隔绝空气 C．钠燃烧时发出黄色的火焰 D．Na与CuSO4溶液反应，有红色固体析出 解析　钠原子易失去最外层的1个电子，具有很强的还原性，A项正确；钠能够与空气中水、氧气反应，保存在煤油或石蜡油中，以隔绝空气，B项正确；钠的焰色呈黄色，含钠元素的物质灼烧时发出黄色火焰，即钠燃烧时也发出黄色的火焰，C项正确；钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜、硫酸钠和氢气，不会置换出铜，D项错误。 答案　D 3．(2024·中山高一期末)为探究Na2O2与H2O的反应，某学习小组将1～2 mL水滴入盛有1～2 g过氧化钠固体的试管中，下列有关说法不正确的是(　　) A．该实验可以用带火星的木条来检验生成的气体是否为氧气 B．该实验可以直接用手轻轻触摸试管外壁来感受反应的热效应 C．该实验可以用pH试纸来检验生成的溶液是否显碱性 D．该实验可以说明过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源 解析　若带火星的木条复燃，可说明Na2O2与H2O反应生成的气体为氧气，A正确；Na2O2与H2O反应放出热量，用手轻轻触摸试管外壁可感受反应的热效应，B正确；Na2O2与H2O反应生成过氧化物，具有漂白性，pH试纸会被漂白，不能检验溶液的酸碱性，C错误；Na2O2与H2O反应生成氧气，可在潜水艇中作为氧气的来源，D正确。 答案　C 4．(2024·河北承德联考)下列有关Na2O和Na2O2的叙述中，正确的是(　　) A．Na2O比Na2O2稳定 B．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2 C．Na2O、Na2O2都属于碱性氧化物 D．可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2 解析　Na2O在空气中加热时会转化为Na2O2，故Na2O2比Na2O稳定，A项错误；Na2O2与水反应会产生气泡，有明显的现象，因此可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2，B项正确；Na2O2不是碱性氧化物，C项错误；CO2与Na2O2反应时无明显现象，不能确定Na2O粉末中是否含有Na2O2，D项错误。 答案　B 5．某校兴趣小组探究二氧化碳与过氧化钠反应有氧气生成，设计了如图的实验装置。B有饱和碳酸氢钠溶液，目的是除去二氧化碳混有的氯化氢气体，E为收集氧气的装置。 (1)写出装置A中发生反应的化学方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)C中盛有________，作用是________________________。 (3)写出装置D中发生反应的化学方程式：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)指出装置E的错误：___________________________________________________。 (5)写出过氧化钠与水反应的化学方程式：______________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　根据题意及图示可知，装置A用于制备CO2；装置B盛有饱和碳酸氢钠溶液，作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢气体；装置C用于干燥CO2；装置D中二氧化碳与过氧化钠发生反应；E为收集氧气的装置，据此解答。 (1)装置A中盐酸和碳酸钙发生反应生成二氧化碳、水和氯化钙，化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。 (2)进入C的气体中混有水蒸气，为防止Na2O2与水发生反应，C中盛装的试剂需除去水蒸气且同时不与CO2发生反应，则应选择浓硫酸。 (3)装置D中过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠，发生反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。 (4)装置E采用排水法收集氧气，气体应从短管进入，将水压入F瓶，故E中的错误是E中导管没有短进长出。 答案　(1)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ (2)浓硫酸　除去二氧化碳中混有的水蒸气 (3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (4)E中导管没有短进长出 (5)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 学科网（北京）股份有限公司 $$