新教材2021-2022学年鲁科版化学必修第一册学案：第1章 第2节 基础课时2　研究物质性质的基本方法

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www.ks5u.com第2节　研究物质性质的方法和程序基础课时2　研究物质性质的基本方法学 习 任 务1．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，形成实验探究与创新意识的化学核心素养。2．在归纳金属钠的性质的过程中，体验分类、比较等研究方法在研究和学习物质性质过程中的重要应用，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。3．根据氧化钠是碱性氧化物和具有碱性氧化物通性，预测氧化钠、过氧化钠的性质，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。一、研究物质基本性质的四种方法1．研究物质的方法，通常有观察、实验、分类、比较等方法。2．观察法(1)定义：有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法。(2)方式：用肉眼看、用鼻子闻、借助仪器观察等。3．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。(3)实验的步骤4．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。5．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。　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。二、金属钠的性质、用途及保存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，比煤油大质软2．化学性质(1)钠与水的反应观察并记录结果，分析得出结论：实验操作实验现象解释①钠浮在水面上钠的密度比水小②钠与水反应发出嘶嘶响声钠与水反应剧烈③钠熔化成闪亮的小球钠熔点低，反应放热④小球在水面上迅速游动，逐渐变小，最后消失反应产生的气体推动小球游动⑤反应后溶液的颜色逐渐变红有碱生成结论钠与水剧烈反应，生成NaOH和H2，化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(2)钠与氧气的反应实验内容实验现象金属钠放置在空气中钠块的切面变暗，失去金属光泽金属钠在空气中加热钠受热熔化为银白色的小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体3．用途(1)钠和钾的合金可用作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，常用作路灯。(3)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。4．保存实验室中少量的金属钠保存在煤油或石蜡油中。　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)金属钠着火时，可以用水灭火 (　　)(2)取用金属钠时，剩余的钠放入废液缸 (　　)(3)钠与皮肤接触会腐蚀皮肤，应用干燥的镊子夹取，不能用手直接接触 (　　)[答案]　(1)×　(2)×　(3)√三、过氧化钠的性质及用途1．物理性质：淡黄色的固体。2．化学性质：(1)与CO2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。(2)与H2O反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。3．用途：作为呼吸面具和潜水艇里的供氧剂，也可作漂白剂。　 某同学设计了一个“滴水点火，水火相容”的魔术实验，他用脱脂棉包住一些过氧化钠粉末放在石棉网上，向脱脂棉上滴几滴蒸馏水，结果脱脂棉竟然剧烈燃烧起来。我们知道水能灭火，为什么滴水生火？[提示]　可燃物燃烧需要满足两个条件：有氧气、温度达到着火点。因此说明过氧化钠与水反应生成氧气且是放热反应。钠与酸、碱、盐溶液的反应1807年，戴维发现了金属钠。戴维把这种金属颗粒投入水中，发现它浮在水面上，在水面上急速奔跃，并发出“嘶嘶”的声音。[问题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。[问题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？[提示]　现象：浮、熔、游、响、蓝(沉淀)。涉及反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH=== Cu(OH)2↓＋Na2SO4。[问题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，所以还会观察到石灰水变浑浊。1．钠与酸溶液反应2．钠与碱溶液反应：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。3．钠与盐溶液反应速记口诀：遇酸酸优先，遇碱消耗水，遇盐水优先，遇氧看条件。1．将一块金属钠投入足量的下列溶液中，既能生成气体，又能生成白色沉淀的是(　　)A．稀硫酸    B．Ba(OH)2稀溶液C．MgCl2溶液   D．CuSO4溶液C　[Na投入稀硫酸、Ba(OH)2稀溶液中，只有气体产生；Na投入MgCl2溶液中，发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，Mg(OH)2为白色沉淀；Na投入CuSO4溶液中，发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，Cu(OH)2为蓝色沉淀。]2．将一小块钠投入盛有5 mL饱和澄清石灰水的试管中，不可能观察到的现象是(　　)A．钠熔化成闪亮的小球B．钠在液面上四处游动C．溶液底部有银白色物质生成D．溶液变浑浊C　[钠与水反应放出大量的热，使钠熔成小球，故A正确；钠的密度小于水的密度，故一定小于饱和澄清石灰水的密度，所以会浮在液面上，钠与水反应生成的氢气使钠球在液面上四处游动，故B正确；钙的金属活动性强于钠，且钠、钙都易与水反应，所以钠不可能置换出钙，故C错误；因为反应消耗了水，且反应放热，所以饱和澄清石灰水中会有部分溶质析出而导致溶液变浑浊，故D正确。]3．将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，不可能观察到的现象是(　　)A．溶液中有蓝色沉淀生成 B．有气体生成C．有红色物质析出   D．钠在液面上熔成小球C　[钠投入硫酸铜溶液中，钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，钠的密度比水小，浮在液面上，反应放热使金属钠熔化，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，故不能看到红色物质析出。]钠露置在空气中的变化[问题1]　金属钠露置空气中，能和哪些物质发生化学反应？[提示]　能和H2O、O2等物质反应。[问题2]　钠单质暴露在空气中会不会有Na2O2生成？[提示]　钠只有在加热条件下才会与O2反应生成Na2O2，故钠单质暴露在空气中不会有Na2O2生成。1．变化过程2．发生主要变化的化学方程式①4Na＋O2===2Na2O②Na2O＋H2O===2NaOH④2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2ONa2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O⑤Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2ONaCO3·10H2O风化生成Na2CO3属于化学变化1．钠露置在空气中，其变质过程中不可能产生的物质是(　　)A．Na2O  B．NaOH  C．NaHCO3  D．Na2CO3C　[钠露置在空气中的变化过程为Na→Na2O→NaOH→ Na2CO3·10H2O→Na2CO3，不可能会有NaHCO3生成。]2．某同学将一小块金属钠置于表面皿上，并露置于空气中，观察到下列现象：银白色变灰暗变白表面出现液滴白色固体白色粉末，下列说法正确的是(　　)A．过程①钠转化为过氧化钠B．过程③是碳酸钠吸收空气中的水蒸气形成溶液C．过程④只发生了物理变化D．如果时间足够长，最后得到的白色粉末是Na2CO3D　[钠露置于空气中，发生的反应如下：①4Na＋O2===2Na2O，生成的不是过氧化钠；②Na2O＋H2O===2NaOH，生成的不是碳酸钠；③氢氧化钠吸收空气中的水蒸气，表面出现液滴；④2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O，发生的是化学变化；⑤Na2CO3·10H2O风化为Na2CO3。]氧化钠和过氧化钠[问题1]　过氧化钠的组成微粒是什么？其个数比为多少？[提示]　Na＋和O；个数比为2∶1。[问题2]　氧化钠和过氧化钠性质有何不同？[提示]　过氧化钠在反应中常表现出氧化性，与多种物质反应能产生O2。Na2O可与O2反应生成Na2O2，所以Na2O2的稳定性大于Na2O。1．Na2O2与Na2O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价属类碱性氧化物非碱性氧化物生成条件常温下缓慢氧化燃烧或加热热稳定性不稳定，易转化为Na2O2较稳定与H2O反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2=== Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2主要用途用于制取Na2CO3强氧化剂、漂白剂、供氧剂转化：2Na2O＋O22Na2O22．Na2O2与H2O、CO2反应后固体质量的变化相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、Na2O2＋H2===2NaOH(实际上两反应不能发生)。1不可忽视过氧化钠的漂白性，过氧化钠投入到含有酚酞或石蕊的水中，溶液先变红或蓝色，后褪色。2过氧化钠中的阴离子是O，而不是O2－或O。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。【例题】　下列叙述中不正确的是(　　)A．Na2O2是淡黄色固体，Na2O是白色固体，二者都能与水反应生成NaOHB．Na和O2在加热时反应生成Na2O2，在常温下反应生成Na2OC．Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2D．2 g H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收，Na2O2固体增重2 gC　[Na2O2与CO2反应生成O2：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，该反应不是置换反应。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↑，由质量守恒定律可知，固体由2Na2O2→4NaOH，其质量增加的量等于2H2O→O2质量减少的量，18 g水被吸收后生成16 g O2，即Na2O2固体增重为2 g。]【变式旁通】　(1)Na2O粉末中若混有少量的Na2O2，如何进行检验？(2)将一定量的Na2O2、Na2O分别加入滴有酚酞溶液的水中，二者现象是否相同？(3)若将D项中的H2改为CO，此选项是否正确？为什么？[提示]　(1)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。(2)不同。Na2O2加入滴有酚酞溶液的水中可以观察到有气体生成，溶液先变为红色后褪色；而Na2O加入滴有酚酞溶液的水中只观察到溶液变为红色。(3)正确。因为CO完全燃烧生成CO2，然后和Na2O2反应后，固体增加的质量即为CO的质量。1．下列对Na2O2的叙述不正确的是(　　)A．Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中变成白色B．Na2O2的稳定性比Na2O差C．用Na2O2和水反应制取氧气D．Na2O2放入饱和NaOH溶液中有O2放出，恢复常温后有晶体析出B　[Na2O2是淡黄色固体，久置于空气中会与空气中的水和二氧化碳发生反应，最终变成白色的碳酸钠；Na2O加热时可与O2反应生成Na2O2，故Na2O2更稳定；Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气，所以可以用Na2O2和水反应制取氧气；Na2O2放入饱和NaOH溶液中会与水反应，有O2放出，此过程中不只生成了氢氧化钠，而且还消耗了大量的溶剂水，所以恢复常温后溶液过饱和，会有晶体析出。]2．下列关于钠的氧化物的叙述正确的是(　　)A．氧化钠和过氧化钠都是白色固体，都能和冷水反应B．过氧化钠与水反应后的溶液中滴加紫色石蕊试液，溶液变红色C．Na2O和Na2O2都能由金属钠和O2化合生成D．氧化钠和过氧化钠都能与CO2发生化合反应C　[Na2O2为淡黄色固体，A项错误；Na2O2具有强氧化性，向其水溶液中滴加紫色石蕊试液，溶液先变蓝后褪色，B项错误；Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，不属于化合反应，D项错误。]1．下列关于钠的叙述中，不正确的是(　　)A．钠燃烧时发出黄色的火焰B．钠燃烧时生成氧化钠C．钠具有很强的还原性D．钠原子的最外电子层上只有1个电子B　[钠燃烧生成Na2O2。]2．对一小块钠跟水反应的现象叙述完全正确的是(　　)A．钠浮在水面上，反应很快停止B．钠浮在水面上剧烈燃烧，火焰呈黄色C．钠熔化成闪亮小球浮在水面上，不断游动，嘶嘶作响D．钠熔化成闪亮小球，沉在水底，并有气泡产生C　[钠与水反应时，反应剧烈，不会立即停止，不会在水面上燃烧，由于钠的密度比水小，故不会沉在水底。]3．关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是(　　)A．都是白色固体B．都是碱性氧化物C．都能与水反应形成强碱溶液D．只有Na2O2可以与CO2反应C　[Na2O2为淡黄色固体，Na2O2不是碱性氧化物，Na2O能与CO2反应。]4．下列说法正确的是(　　)A．将一小块钠放入水中，钠将沉在水底B．将一小块钠放在稀盐酸中，钠先与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与HCl反应生成NaCl和H2OC．将一小块钠放在CuSO4溶液中发生如下反应：2Na＋CuSO4===Na2SO4＋CuD．钠可用于冶炼金属D　[钠密度比水小，且与水反应放出H2，放入水中会浮在水面上，并不停地游动，故A错；钠在酸溶液中先与酸反应，钠在盐溶液中先与水反应，故B、C错；金属钠可以从熔融的化合物中置换出钛、钽、铌、锆等金属，故D正确。]5．A、B、C是三种常见的化合物，A为淡黄色固体。它们之间的转化关系如图所示：(1)A的化学式是________，B的化学式是________。(2)写出甲＋B―→C＋丙的化学方程式：_____________。(3)写出A的一种重要用途：______________。[解析]　A为淡黄色固体，则A为Na2O2，由甲A(Na2O2)可推断出甲为Na；由于Na、Na2O2均可与化合物H2O反应，可推知B为H2O，则C为NaOH，乙为O2，丙为H2，经丙(H2)＋乙(O2)B(H2O)验证，上述推断合理。所以A、B、C分别为Na2O2、H2O、NaOH，甲、乙、丙分别为Na、O2、H2。[答案]　(1)Na2O2　H2O(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(3)呼吸面具中的供氧剂(其他合理答案也可)