化学必修 第一册第2节 研究物质性质的方法和程序优秀第1课时学案

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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重点学业要求1.基于研究物质性质的方法，探究钠及其化合物的性质，增强探索未知、崇尚真理的意识。2.观察并客观记录物质及其变化的现象，通过分析、推理获得实验结论。1.能列举钠的重要化合物并了解金属钠及其氧化物、过氧化物的性质及其在生产、生活中的应用。2.通过运用实验基本操作实施实验方案；能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。 自主学习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(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，反应的方程式为2Na＋O2Na2O2。(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。课堂探究一、研究物质性质的基本方法在初中化学的学习中，你认识了哪些物质？你是通过什么方法来研究它们的性质的？提示：①认识的物质有H2O、空气、O2、H2O2、H2、Mg、Zn、Cu、Fe、H2SO4、CaCO3、CO2、NaOH、CaO、Ca(OH)2……②观察外观——颜色、状态、气味，借助实验观察其水溶性和与某些物质反应的现象，然后分析归纳出它们的物理性质、化学性质及应用等。　实施实验和观察的程序(1)实施观察的程序(2)实验程序设计实验时，一定要注意安全问题和药品取用量要适宜等。 知识拓展实验室研究物质性质时应注意的问题(1)不能用手直接接触化学药品。(2)严禁品尝化学药品的味道。(3)闻气体气味时要用“飘闻法”，用手在容器口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔。禁止把鼻子凑到容器口去闻气体。操作如下图所示。 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．比较法答案　B解析　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．查阅资料发现，金属钠不仅能与氧气、水反应，还能跟多种其他物质发生反应，其中包括与酒精在常温下的反应。要研究金属钠跟酒精反应的性质以及它与金属钠跟水反应的异同点，下列的研究方法中用不到的是(　　)A．实验法  B．观察法  C．分类法  D．比较法答案　C解析　研究金属钠与酒精反应的性质，必然要用实验法，有实验必有观察。研究金属钠跟酒精、水反应的异同点，必然要通过比较进行。二、钠的物理性质及钠与H2O的反应通过什么方法来研究钠的性质？提示：观察外观——银白色固体；贮存在煤油中——不与煤油反应，密度比煤油大；用小刀切割——实验法，易切下——观察法得出硬度小；再实验观察它能否与水反应。通过实验观察得出钠的性质，与学过的金属Fe、Zn等比较得出结论。1．实验观察钠的物理性质[观察目的]　认识金属钠的状态、颜色、硬度以及密度的相对大小和熔点的相对高低。[观察内容]　观察盛放在试剂瓶中的金属钠——贮存在煤油中，因此钠不与煤油反应，且ρ(钠)>ρ(煤油)。如下图所示：用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将其表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小块钠(黄豆粒大小)，观察钠块的切面。[观察记录]　状态颜色光泽硬度密度固体银白色有金属光泽小，可切割比煤油的大2．实验法、观察法探究钠与水的反应[实验操作]　向培养皿中加适量水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入水中，观察现象。[实验现象、分析及结论] 知识拓展1．观察钠：块状固体药品取用时一般要用镊子(粉末用药匙)，切忌用手；刚切开的金属钠表面呈银白色金属光泽，但迅速变暗——说明钠在空气中易变质，保存在煤油中是为了隔绝空气。2．钠与水的反应(1)由于反应剧烈，因此设计实验时为了安全，钠取用黄豆粒大小的量，且在敞口仪器中进行，剩余的钠要放回原试剂瓶。(2)钠与盐溶液反应时，先与溶液中的水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH可能与溶质再反应，但绝不会置换出盐溶液中的金属，如钠投入到CuSO4溶液中发生的反应为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4。 3．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．②③⑤C．①③④  D．①②③④⑤答案　D解析　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。4．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0.86 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溶液在上层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　C解析　MgCl2溶液的密度大于苯的，分层后MgCl2溶液在下层，A项错误；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两项错误。 三、金属钠与氧气的反应1．金属钠为什么一接触空气表面就迅速变暗？提示：钠极易与空气中的氧气反应而变质。2．钠在空气中加热得到的产物与钠常温下与氧气反应的产物相同吗？提示：不同。钠常温下与O2反应生成Na2O，加热时钠与O2反应生成Na2O2。1．实验法、观察法、比较法研究钠与氧气在不同条件下的反应结论：钠与O2反应时，反应条件不同，产物不同，人们可通过反应条件来控制制备钠与氧气反应的产物。2．Na2O、Na2O2的比较物质氧化钠过氧化钠化学式Na2ONa2O2颜色、状态白色固体淡黄色固体生成条件钠与氧气常温下反应钠与氧气在点燃或加热条件下反应热稳定性不稳定，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与盐酸反应Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑主要用途—用于制取强氧化剂、漂白剂，作为呼吸面具和潜水艇的供氧剂联系加热时可发生反应2Na2O＋O22Na2O2 知识拓展1．钠久置于空气中的现象及最终产物钠表面迅速变暗生成Na2O，接着变白并表面有液珠生成(Na2O＋H2O===NaOH，NaOH潮解变为液珠)，最后变为白色粉末(NaOH吸收空气中的CO2生成Na2CO3粉末)。Na、Na2O、Na2O2、NaOH久置于空气中最终都会变为Na2CO3。2．钠着火时，不能用水或湿布灭火，可用细沙盖灭。5．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气中(常温)充分反应，下列说法正确的是(　　)A．第一块钠消耗的氧气多B．两块钠消耗的氧气一样多C．第二块钠的反应产物质量大D．两块钠的反应产物质量一样大答案　A解析　钠与氧气在加热条件下反应生成Na2O2，在常温下反应生成Na2O，等质量的两块钠在两种条件下反应，第一块钠消耗的氧气多，得到的反应产物质量大。6．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：________________________________。答案　(1)Na2O2　H2O(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑(3)作呼吸面具中的供氧剂(其他合理答案也可)解析　A为淡黄色固体，则A可能为Na2O2，由甲A(Na2O2)可推断出甲可能为Na；由于Na、Na2O2均可与化合物H2O反应，可推知B可能为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。 本课小结