第1章 第2节 第1课时 研究物质性质的基本方法（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（鲁科版 山东海南专版）

本讲义聚焦研究物质性质的基本方法（观察、实验、分类、比较等）这一核心知识点，以金属钠为案例，系统梳理从方法理论到钠的物理性质、与水及酸、碱、盐溶液反应的探究脉络，构建理论联系实践的学习支架。 该资料亮点在于融合科学探究与实践（如钠与水反应的实验现象观察分析）和科学思维（证据推理、模型认知），通过实验操作图示、思考问题及练习题，引导学生从现象推本质。课中辅助教师演示讲解，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第2节　研究物质性质的方法和程序 第1课时　研究物质性质的基本方法 [核心素养发展目标]　1.了解研究物质性质的基本方法(观察法、实验法、分类法和比较法等)，会用观察法研究钠的物理性质，通过观察分析钠与水的反应，认识钠是一种活泼的金属。2.会分析钠与酸、碱、盐溶液的反应，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 一、研究物质性质的基本方法 1.研究物质性质的方法有观察、实验、分类、比较、假说、模型等。 2.观察法：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。 常见观察法 3.实验法 (1)目的：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)过程 (3)注意的问题：在进行实验时，要注意控制温度、压强、溶液的浓度等条件。 4.分类和比较法 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；运用比较的方法认识各种物质性质之间的异同和内在联系。 5.假说和模型 提出假说可以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； 建构模型可以对物质或物质的变化进行简化模拟。 思考　用如图所示的方法研究某气体的性质，这种方法属于哪一种基本方法？理由是什么？ 提示　观察法。观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法，直接用肉眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻物质的气味，都属于观察法。 1.判断正误 (1)科学家提出的假说一定能成为科学理论(　　) (2)使用模型有助于人们研究物质的性质(　　) (3)运用实验法时，应设计实验方案(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 2.下列关于研究物质性质的方法描述正确的是(　　) A.观察法只能通过视觉来完成 B.将NaCl固体放入水中，从而获取NaCl的某些性质，这只涉及实验法 C.银、铁、铜、锌等均为金属，具有金属光泽和导电性，涉及的是比较法 D.研究物质的性质时，往往同时采用观察、实验、分类、比较等方法中的多种方法 答案　D 解析　观察法可以通过视觉、嗅觉、触觉或实验仪器来完成，A项错误；将NaCl固体放入水中是实验法，还需通过观察才能获取实验现象，B项错误；C项涉及的是分类法，C项错误；研究物质的性质时，往往不单独采用一种方法，而是多种方法综合使用，D项正确。 二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应 1.观察金属钠及其与水反应的现象 (1)观察金属钠 操作 现象及结论 金属钠保存在煤油中，且密度比煤油的大 金属钠有银白色金属光泽，硬度小 (2)观察钠与水的反应 实验操作 实验现象 分析及结论 钠浮在水面上 钠的密度比水小 钠熔成小球 钠熔点低，反应放热 钠在水面上迅速游动 反应产生的氢气推动钠游动 与水反应发出“嘶嘶”的响声，逐渐变小，最后消失 钠与水剧烈反应，产生气体 溶液的颜色逐渐变红 有碱性物质生成 化学方程式 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 特别提醒　①钠性质活泼，需隔绝空气和水保存，实验室里将其保存在煤油或石蜡油中。 ②钠与水反应的实质：钠与水电离出来的H+反应。 思考1　如将H2O换成稀硫酸， 现象有何不同？为什么？ 提示　Na与稀硫酸反应更剧烈。因为钠与水反应的实质是钠与水电离出来的H+反应，硫酸中H+浓度比水中大得多。 思考2　如将H2O换成CuSO4溶液，现象有何不同？写出该反应的化学方程式。 提示　除了浮、熔、游、响外，还会出现蓝色沉淀。金属钠和硫酸铜溶液的反应先是Na和CuSO4溶液中的水反应，生成氢氧化钠和氢气，然后是氢氧化钠和硫酸铜之间发生复分解反应，即2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4，总反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。 思考3　将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是　　(填序号)。 ①MgSO4溶液　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和澄清石灰水 提示　①④　Na投入盐溶液中，钠和水反应生成NaOH和H2，NaOH和部分盐能发生反应。①Na与MgSO4溶液反应能生成H2和Mg(OH)2沉淀，正确；②Na与NaCl溶液反应能生成H2，得不到沉淀，错误；③Na与Na2SO4溶液反应能生成H2，得不到沉淀，错误；④Na与H2O反应生成NaOH和H2，反应放热，Ca(OH)2的溶解度降低，又消耗了溶剂水，故饱和澄清石灰水中有白色沉淀产生，正确。 (1)钠与溶液的反应 (2)巧记忆：钠与水溶液反应的规律 遇水记四点，浮熔游响全，遇酸酸优先，遇盐水在前。 2.钠的用途 (1)高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强，常用作路灯。 (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。 1.判断正误 (1)钠块可以直接用手取用(　　) (2)取用后剩余的钠不能放回原试剂瓶中(　　) (3)探究金属钠与水反应时听到响声，属于观察法(　　) (4)将金属钠放入水中探究其性质，属于实验法(　　) (5)钠投入到NaOH溶液中无明显现象(　　) (6)钠失火时不能用水扑灭，应该用干燥的沙土盖灭(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√ 2.将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛有冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有(　　) ①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面 ②钠立即与水反应，并有气体产生 ③反应后溶液变红 ④钠熔成闪亮的小球 ⑤小球在水面上四处游动 ⑥有“嘶嘶”的响声发出 A.①②③④ B.②③④⑤ C.②④⑤⑥ D.③④⑥ 答案　C 解析　钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应有NaOH生成，使紫色石蕊溶液变蓝色，故①③不正确。 3.(2024·青岛高一月考)已知：苯的密度小于钠的且不与钠反应。某同学按如图所示实验装置进行钠与水反应的实验，下列说法中正确的是(　　) A.拔掉右端软塞，将一小块金属钠加入煤油中，然后塞上软塞，反应前片刻，钠的位置在b处 B.开始反应后，能观察到钠在b处液面以下的水中反应 C.反应一段时间后，U形管左侧液面下降 D.若用苯来代替煤油，可观察到相同的实验现象 答案　AD 解析　钠的密度大于煤油的而小于水的，所以钠会沉在煤油底部且漂浮在水面上，故反应前片刻，钠的位置在b处，A项正确；Na的密度比水的小，反应开始后，钠不可能在b处液面以下的水中反应，B项错误；钠和水反应生成NaOH和氢气，U形管右侧压强增大，导致左侧液面上升，C项错误；钠的密度大于苯的且不与苯反应，所以若用苯来代替煤油可观察到相同的实验现象，D项正确。 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题6分] 题组一　研究物质性质的基本方法 1.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。通过化学实验进行科学探究，是认识物质及其变化的重要方法。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”。就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言，属于科学探究中的(　　) A.实验 B.假设 C.观察 D.做结论 答案　A 解析　磁铁有磁性，铁能被磁铁吸引。“拿磁铁来吸一下”，即用手拿着磁铁去与一元硬币接触。它属于科学探究中的实验。 2.(2024·福建龙岩高一月考)某学生运用所学知识研究物质的性质：将一块金属钠和一块锌片分别放在表面皿上，研究它们在空气中的稳定性。该学生采用的研究方法是(　　) ①假说法　②实验法　③分类法　④比较法 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 答案　D 解析　假说法是以客观事实材料和科学理论为依据，对未知事实或规律所提出的一种推测性说明，题目未提出推测说明，故①不符合题意；两金属暴露于空气中，以实验研究它们在空气中的稳定性，故②符合题意；没有分门别类地对物质及其变化进行研究，故③不符合题意；金属钠和锌片分别放在表面皿上，采用对比的方法来研究它们在空气中的稳定性，故④符合题意。综上所述，D项正确。 题组二　钠的物理性质和钠与水的反应 3.(2024·西安高一检测)下列关于钠的叙述正确的是(　　) A.钠在自然界中存在游离态 B.钠是一种灰色的固体 C.钠可以保存在煤油中 D.钠着火时可以用水扑灭 答案　C 4.钠与水反应的实验过程如图所示，下列有关说法不正确的是(　　) A.图②中钠熔成小球，说明钠与水反应放热且钠的熔点低 B.图②中钠球四处游动，说明钠的密度比水的小 C.图③中滴加酚酞溶液后溶液变红，说明钠与水反应有碱性物质生成 D.钠与水反应的化学方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 答案　B 解析　图②中钠熔成小球所需热量是由钠与水反应放出的，说明钠的熔点低，A项正确；图②中钠球四处游动是因为钠与水反应产生了气体，气体推动钠球运动，B项错误。 5.将绿豆粒大小的钠块放入如图所示的烧杯中，可能出现的现象是(　　) A.钠块只在煤油层中游动，并放出气体 B.钠块只在水层中游动，钠块熔化，水层变红 C.钠块在煤油和水两种液体界面处反应，并上下跳动，水层变红 D.钠块在四氯化碳和水两种液体界面处反应，并上下跳动，水层变红 答案　C 6.下列关于钠的用途的叙述不正确的是(　　) A.钠可用于制造高压钠灯 B.钠可用于制造氢氧化钠等化合物 C.钠和钾组成的合金可作为原子反应堆的导热剂 D.钠可将钛、锆、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来 答案　D 解析　钠发出的黄光射程远、透雾能力强，故钠可用于制造高压钠灯，A正确；钠与水反应生成氢氧化钠，所以钠可用于制造氢氧化钠等化合物，B正确；钠钾合金常温下呈液态，是热的良导体，可作原子反应堆的导热剂，C正确；钠和钛、锆、铌、钽等金属的盐溶液反应的实质是钠先和水反应，不会置换出金属，D错误。 题组三　钠与酸、碱、盐溶液的反应 7.(2024·长春高一月考)已知Fe(OH)3为难溶于水的物质。将一小块钠投入到FeCl3的稀溶液中，下列对该实验现象的描述最恰当的是(　　) A.Na溶解，溶液里有固体析出 B.钠与该溶液剧烈反应，熔成小球，在液面上四处游动，发出嘶嘶声，溶液里有沉淀生成 C.钠在溶液的表面上静静地消失 D.钠迅速消失，溶液里快速地冒出很多气泡 答案　B 解析　钠投入到FeCl3的稀溶液中，可发生反应2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、3NaOH+FeCl3===Fe(OH)3↓+3NaCl，所以其现象有：钠浮在液面上，与溶液剧烈反应，熔成小球，四处游动，发出嘶嘶声，并有沉淀生成。 8.按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析正确的是(　　) A.均有可燃性气体生成 B.反应剧烈程度：甲>乙 C.丙中钠能置换出单质铜 D.乙、丙中钠在液面下反应 答案　A 解析　甲、乙、丙中均有可燃性气体氢气生成，A正确；钠与水或酸反应的实质是钠与氢离子发生置换反应，反应快慢取决于氢离子浓度大小，乙中氢离子的浓度大于甲，B错误；钠与硫酸铜溶液发生反应：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4，生成了蓝色沉淀，不会置换出单质铜，C错误；钠的密度小于水，所以钠浮在液面上发生反应，D错误。 [9~12题，每小题8分，有一个或两个选项符合题目要求] 9.将金属钠分别投入下列溶液中，溶液质量增加的是(　　) A.MgCl2溶液 B.K2SO4溶液 C.CuCl2溶液 D.饱和NaOH溶液 答案　B 解析　A和C项，钠先与水反应生成氢氧化钠，两溶液中分别产生氢氧化镁和氢氧化铜沉淀，溶液质量减少；D项，钠与水反应生成氢氧化钠消耗水，且析出氢氧化钠，溶液质量也减少。 10.为探究钠的部分性质，设计实验操作如下： ①向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.88 g·cm-3，苯不溶于水)； ②按住橡胶塞，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)。 下列说法正确的是(　　) A.把MgCl2溶液加入苯中，MgCl2溶液在上下层 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 答案　AC 解析　MgCl2溶液的密度大于苯，加入MgCl2溶液后，液体分层，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项错误。 11.(2024·枣庄高一检测)在坩埚中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水硫酸铜与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法错误的是(　　) A.上述反应发生了置换反应 B.上述反应说明钠比铜活泼 C.上述反应吸收大量的热 D.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜 答案　CD 解析　钠比铜活泼，在无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu，属于置换反应，故A正确；依据氧化还原反应规律可知，钠与硫酸铜反应生成硫酸钠和铜，钠的活泼性大于铜，故B正确；根据Na可以与CuSO4反应产生耀眼的火花，说明该反应放热，故C错误；钠性质活泼，与盐溶液反应时先与水反应，所以钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜、硫酸钠和氢气，故D错误。 12.(2024·安徽宿州高一期中联考)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及二者间是否具有因果关系的判断都正确的是(　　) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 钠与水接触熔成小球 钠与水反应放热，钠的熔点较低 Ⅰ对，Ⅱ对，有 B 钠放入水中，浮在液面上 钠与水反应生成了气体 Ⅰ对，Ⅱ错，无 C 金属钠具有强还原性 金属钠具有银白色的金属光泽 Ⅰ对，Ⅱ对，有 D 钠钾合金可以作原子反应堆的导热剂 金属钠质软，可以用刀切 Ⅰ对，Ⅱ对，有 答案　A 解析　钠与水反应放热，钠的熔点较低，所以钠与水接触熔成小球，A项正确；钠与水反应有H2生成，Ⅱ正确，B项错误；金属钠具有强还原性，与金属钠具有银白色的金属光泽无关，C项错误；钠钾合金可以作原子反应堆的导热剂，与金属钠质软并可以用刀切无关，D项错误。 13.(12分)如图所示，在烧杯中盛有100 mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定于水的中央)，将10 g金属钠分多次投入水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。回答下列问题： (1)10 g钠要分多次投入的主要原因是　　　　　　　。  (2)将10 g钠全部投入完毕所进行的次数可能是　　　　(填字母)。  A.5次 B.10次 C.大于10次 (3)实验结束后，烧杯内小球位置的变化现象是　　　　　　，出现这种现象的主要原因是　　　　。 (4)实验过程中所发生反应的化学方程式是　　　　　　　。 答案　(1)钠与水反应剧烈，放出的热量多，易发生爆炸　(2)C　(3)小球上升　钠与水反应生成氢氧化钠，导致烧杯中液体的密度增大，故小球受到的浮力增大　(4)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 解析　钠与水反应剧烈，易发生爆炸，投入时要严格控制用量；钠的密度小于1 g·cm-3，绿豆粒大小的一块钠的体积小于1 cm3，则其质量小于1 g，故10 g钠全部投入完毕所进行的次数要大于10次。 14.(16分)某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置(夹持装置省略)。首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水(含有酚酞)，赶出空气，一段时间后加热铜丝。 根据反应中观察到的现象，回答下列问题： (1)金属钠的变化现象：　　　　　　　。 (2)U形管中溶液的颜色：　　　　，说明有　　　　　生成。  (3)铜丝的变化现象：　　　　，说明有　　　生成；若去掉后面的装置，简述检验气体的方法：　　　。 (4)若a g钠与b g水完全反应，则该溶液溶质的质量分数是　　　　　　。  答案　(1)在水和煤油的界面处逐渐变小并上下跳动　(2)右侧从上到下逐渐由无色变为红色　NaOH　(3)由黑色变红色 　H2　在玻璃管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生　(4)×100% 解析　钠位于水和煤油界面处，与水发生反应：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑，生成的H2与CuO发生反应：H2+CuOCu+H2O。 钠与水反应生成NaOH溶液： 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2×23　　　　2×40　2 a g　　　　　 g　　 g 则w(NaOH)=×100% =×100%。 学科网（北京）股份有限公司 $