第二节 研究物质性质的方法和程序
第二节 研究物质性质的方法和程序
[课程目标]
1. 熟悉研究物质性质的方法和程序;
2.运用研究物质性质的方法来掌握钠的物理、化学性质,了解金属钠的保存以及用途;
3.运用研究物质性质的程序来掌握氯气的物理、化学性质,知道氯气的毒性以及应用漂白、杀菌消毒的原理;
4.熟悉金属钠、氯的相关化合物。
【基础知识】
一、研究物质性质的方法
【质疑激趣】: 依据化学科学的含义可知:认识物质的性质是化学研究的一种重要任务。则怎样才能更科学的认识物质的性质呢?
【自主研学】 :
研究物质的性质,常常运用 、 、 、 等方法。
1的方法。
(1).要求:观察时,要有 的目的,要对观察到的现象进行 和 。
(2).【观察探究】:金属钠的物理性质及钠与水反应的现象
阅读教材P8“观察思考”、图1-2-2,完成下列填空
【观察目的】:①.认识金属钠的状态、颜色、硬度和密度的相对大小、熔点的相对高低。
②.认识金属钠与水的反应。
【观察内容】:①.观察盛放在试剂瓶中的金属钠。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(注意:钠存放在煤油中),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。(注意:金属钠有强烈的腐蚀性,千万不要用手直接接触它)其余的钠要迅速放回原瓶中。(注意:一般取用后剩余的试剂不能放回原瓶)
②.向培养皿中加适量的水,滴入1―2滴酚酞溶液,将切好的钠投入到水中,观察现象。
【观察结论】:①.金属钠的物理性质: 色有 的固体,质软(比铁软),密度小(比水小、比煤油大),熔点(高或低)。
②.金属钠与水的反应现象:
Ⅰ.钠浮在水面上,说明 。 .
Ⅱ.钠块熔成闪亮的小球,说明 。 .
Ⅲ.钠球迅速向各个方向游动,说明 。验证得知:气体为 。 .
Ⅳ.听到液面上发出嘶嘶的响声,说明 。 .
Ⅴ.滴有酚酞的溶液变红色,说明 。 .
因此:钠与水反应的化学方程式: 。
【互动探究】:
(1).金属钠是怎样保存的?为什么?如何从试剂瓶中取用?
(2).金属钠能置换出硫酸铜溶液中的铜吗?
【质疑激趣】:
在研究钠的性质过程中,通过观察钠的外观(颜色、状态),借助仪器(小刀切割)测其硬度以及做钠与水的实验等,这实质上也运用了实验的方法,对物质性质进行预测和探究,则实验法对物质的性质是怎样预测和探究的?
2或的过程。
(1).实验的要求:
实验前,;
实验中,;
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实验后,。
(2).实验进行时,要注意控制、等条件,这是因
为 。
(3).实验探究:金属钠与氧气的反应
【实验目的】:
①. 探究金属钠与氧气反应;
②.认识条件控制在实验研究中的意义。
【实验仪器和试剂】:金属钠、酒精灯、石棉网、铁架台、铁圈
【实验步骤】:
①.将切好的金属钠放置在空气中,使其与氧气反应。
②.将金属钠放在石棉网上加热,使其与氧气反应。
【实验现象与记录】:
、生成一种 色固体( )。
②.在空气中加热,先熔化成闪亮的小球,然后剧烈反应,发出 火焰,生成一种 色固体( )。 ........
【实验结论】:钠很容易被氧化,在常温下能跟空气中氧气化合而生成没有金属光泽的Na 2O ,
反应的化学方程式: ;而钠在受热时,剧烈反应生成淡黄色的Na 2O 2
固体,反应的化学方程式: 。
特别提示:
(1).许多化学反应若使反应物按不同的量比或采用不同的条件,则可能得到不同的产物。如:钠与氧气
的发应,常温下生成氧化钠、受热时生成过氧化钠;炭与氧气的反应,在足量的氧气中燃烧生成CO 2,不
足量的氧气中燃烧时生成CO 。除此以外,在今后的学习中还要学到许多这样的反应,以后的学习中要注
意归纳总结。
(2).Na
的比较
【互动探究】:
(1).钠放置在空气中会经过怎样的一系列变化?最后生成什么产物?
(2).实验室中由钠着火了,能用水或泡沫灭火器灭火吗?
【质疑激趣】:
研究钠及其化合物的性质时,除运用了观察法、实验法,还运用了分类与比较的方法,它们具体有是怎样?
1.分类法与比较法
【自主研学】 :在研究物质的性质时,运用 的方法,分门别类的对物质及其变化进行研究,可
以总结出各类物质间的 和 ;运用 的方法,可以找出物质间的异同,认识
物质性质间的 。
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【互动探究】:(1).运用所学知识,比较金属钠与金属铁的性质。
(3).在研究金属钠的性质的过程中,你运用了哪些研究方法?
【概括总结】
物理性质
钠 化学性质 二、研究物质性质的基本程序
【质疑激趣】:人们对物质性质的研究就是一种科学探究的过程,在探究物质性质时,运用基本方法的同
时,也运用了研究物质性质的基本程序,基本程序有是怎样?
【自主研学】 :
1.物质的外观性质。了解物质存在的、等。
2运用的方法,根据或预测物质的性质。
3.实验和观察。根据预测进行并然后通过对实验现象的, 出与预测一致的性质;如果实验中出现预测以外的特殊现象,则需要进一步 ,提出 和做出 ,并再进行
,验证。
4.解释及结论。需要对实验现象进行 、推论,概括出一般运用 的方法,归纳出物质的 及 ,并 实验结论。
1. 研究氯气的性质(——基本程序的应用)
【质疑激趣】:研究物质性质的基本程序,怎样应用到具体物质上?
1.认识氯气的物理性质
【操作探究】:(1).取一只盛满氯气的集气瓶,观察氯气的颜色;
稍打开玻璃片,用手轻轻地在瓶口煽动,仅使极少量的氯气飘 ............
进鼻孔,闻氯气的气味(如图2—1)。
(2).取一支盛满氯气的试管,将其倒扣在水槽中, 图2—1 图2—2
静置一段时间后,观察现象。(如图2—2)
【实验结论】:氯气是 色,具有 气味的
体,具有 性,密度比空气 (填大或小),
溶解性 (填能或否)溶于水。
2.预测氯气的化学性质
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【自主研学】:
氯气是一种非常 的非金属单质,它可以与 、 等金属反应,还可以与非金属单
质 反应。
3.实验探究氯气的化学性质
(1).与金属的反应
【操作探究】:把烧得红热的一束细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中,观察现象;然后向集气瓶中加入少量
的水,振荡,观察溶液的颜色。
【实验现象】:细铁丝在氯气中燃烧,充满红棕色的烟,加入少量的水,溶液呈黄色。反应的化学方程
式: 。
特别提示:氯气与可变价的金属发生反应时,生成金属的高价氯化物。如:氯气与铁和铜的反应,
反应的化学方程式:3Cl 2
+2Fe 2FeCl 3; Cl 2
+Cu Cu Cl2
(2).与非金属的反应
【操作探究】:在空气中点燃氢气,然后导气管伸入盛满氯气的集气瓶中,观察氢气在氯气中燃烧时发生
的现象。
【实验现象】:氢气在氯气中安静的燃烧,发出苍白色的火焰,在瓶口处生成大量的白雾。反应的化学方
程式: 。
特别提示:燃烧是可燃物与氧气发生的发光发热的剧烈的氧化反应,燃烧的条件是温度达到着火点和
必须有氧气参加。但铁、铜等金属与氢气等非金属在氯气中也燃烧,同样也是发光发热的剧烈的氧化反应,因此,燃烧的概念将扩大化为:任何发光发热的剧烈的氧化反应。故:在以后,燃烧的条件中并不一定有
氧气参加。
【质疑激趣】:除了上述与氧气类似的性质外,氯气还具有什么特性呢?
2.氯气的特性——氯气跟水的反应
(1).预测氯气可能与水反应
(2).实验设计:①.取三支盛氯水的试管,
分别向其中加入镁条、石蕊溶液、硝酸银溶液,
图2—3观察现象(如图2—3)。
②.将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条
的集气瓶A 中和盛有湿润红纸条的集气瓶B 中,
观察现象(如图2—4)。
图2—4
①.Cl 2不仅能溶解于水,还能与水反应生成盐酸和次氯酸,
具有漂白性,反应的
化学方程式是: 。
②.新制取的氯水中含有的微粒:分子: 、 、 ;
离子: 、 、 。(由于HClO 见光易分解:2HClO 2HCl+O2↑,久
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置的氯水变成稀盐酸)
【质疑激趣】:Cl 2跟水反应生成两种酸,则Cl 2是否也与碱液反应?
3.Cl 2跟碱液的反应
【自主研学】:将氯气通入到碱液中可制得次氯酸盐,次氯酸盐是一些漂白剂和消毒剂的有效成分。
(1).漂白粉的制取:
2Cl 2
+2Ca
漂白粉的主要成分 和 ,有效成分 。 漂白原
理(用方程式表示): 。漂白粉在空气中放置过长,会与空
气中的CO 2和H 2O 反应生成HClO ,HClO 分解就会导致漂白粉失效,有关反应的方程式: 由此,说明HClO 的酸性比H 2CO 3的酸性 (强或弱)。
(2).“84”消毒液的制取:
Cl 2+2NaOH= ,漂白、消毒、杀菌的原理(用化学方程式表示)。
特别提示:具有漂白性的物质有:活性炭、Na 2O 2 、HClO 、ClO 2
【质疑激趣】:通过观察和实验认识了物质的性质后,人们往往要探究产生相关性质的原因,这就要涉及
物质结构方面的问题,这些问题仅通过一般实验无法解决的,还需要利用模型,假说等方法进行有关研究。
2. 了解化学科学的研究手段
1.假说:是以为依据,面对假说提出后须得到 ,才能成为 。
2.模型:是以为依据建立起来的,是对的简化模拟。模型一般
可分为 和 两大类。
【概括总结】
颜色
状态
物理性质气味
溶解性
毒性
氯气与金属反应
与非金属反应
与水反应
与碱反
应 2 H 2 + C l =====化学性 H 2O + C l 2 =====
C a (O H ) 2 + 2C l 2 ===
【典型例题】
模块一、研究物质性质的基本方法和基本程序
例1.按图2—5所示的方法研究某气体的性质,这种方法属于( )
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A .实验法 B .观察法
C .分类法 D .比较法
图2—5
【巩固练习】:
1.查阅资料发现,金属钠不仅能与氧气和水反应,还能与多种其它物质发生反应,其中包括与酒精
在常温下反应。要研究金属钠跟酒精反应的性质以及金属钠跟水反应的性质的异同点,下列的研究方法中
用不着的是( ) ...
A .实验法 B .观察法
C .分类法 D .比较法
2.下列关于研究物质的基本程序:①观察物质的外观性质;②实验和观察;③解释及结论;④预测物质的
性质。排列顺序正确的是( )
A.②①④③ B.①②③④ C.①④②③ D.④①②③
模块二、有关金属钠的性质
例2.金属钠和水(含几滴酚酞)的反应是一个重要的实验,能从该实验获得的信息中说
明金属钠具有的性质是:① 密度较小 ②熔点较低 ③ 硬度较小( )
④生成气体⑤ 该反应生成相应的碱 ⑥ 该反应是放热反应
A .①②③④⑤ B .①②④⑤⑥ C .除③⑥之外 D .全部
例3.(1)由于金属钠很容易与空气中的 、 等物质反应,通常将它保存在
里,以使它与 、 等隔绝取;
(2)黄豆粒大小的一块金属钠,用滤纸擦干其表面的煤油,然后加入到硫酸铜溶液中,观察实验现
象 ,并写出化学方程式是: 。
(3)(7分)将4.6gNa 投入到95.6gH 2O 中,充分反应后得 , 该溶液的质量分
数 。
【巩固练习】:
3.把一颗黄豆大小的金属钠轻轻地投入盛有CuSO 4溶液的烧杯里,观察所发生的现象。下列观察记录
中错误的是( )
A .钠熔化了,浮在液面上 B .钠浮在液面上静止不动
C .溶液里产生蓝色沉淀 D .溶液里析出红色的铜
4.下列关于钠的说法不正确的是( ) ...
A .金属钠与氧气反应,条件不同产物不同B .金属钠着火可用水扑灭
C .少量的钠可保存在煤油中D .钠钾合金通常状况下呈液态,可作原子反应堆的导热剂
模块三、有关氯气的性质
例3.下列关于氯水的叙述,正确的是( )
A . 新制氯水中只含有Cl 2和H 2O 分子 B 新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C . 光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl 2 D 氯水放置数天后,酸性增强
例4.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A .CuCl 2 B .FeCl 2 C .FeCl 3 D .AlCl 3
例5.某学生用图2—9所示的方法研究物质的性质,其中气体
A 的主要成分是氯气,杂质是空气和水蒸气。回答下列问题:
⑴.该项研究(实验)的主要目的是
⑵.浓H 2SO 4的作用是 。
⑶.与研究目的直接相关的实验现象是。
⑷.从物质性质方面来看,这样的实验设计还存在事故隐患,事故表现是 。
请在图2—9的D 处以图的形式表明克服事故隐患的措施。
【巩固练习】:
6.氯气是有毒气体,曾被制成毒气弹用于战争。当这种毒气弹爆炸时,通常可选用的防御办法是( )
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①人躲到低洼的地方去 ②人躲到较高的地方去 ③多饮豆浆和牛奶 ④用沾有肥皂水的软布蒙面
A .①④ B .②③ C .②④ D .②③④
7.常用氯气给自来水消毒。某学生用自来水配制下列物质的溶液,不会产生明显药品变质的是( )
A .石蕊 B .硝酸银 C .碳酸钠 D.氯化铝
8.下列各化合物不能直接由单质化合制取的是( )
A .FeCl 3 B.CuCl 2 C.AlCl 3 D.FeCl 2
9. 从1897年英国首次使用氯气对给水管网消毒以来,氯气用于自来水消毒已经经历了100多年的历史。目
前,我国大多数城市仍然采用氯气消毒法对自来水进行净化、消毒。氯气之所以长期用于自来水消毒,原因是 ( )
A .氯气有毒,可以毒死细菌、病毒B .氯气具有刺激性气味,可以熏死细菌、病毒
C .氯气与水反应生成具有强氯化性的HClO ,可以杀死细菌、病毒
D .氯气用于自来水消毒的工艺简单、成熟,易于操作,且成本低
10. 氯气是一种重要的化工原料,除了用于消毒、制备盐酸和漂白剂外,还用于制备有机溶剂和杀菌消毒剂等,请你通过对氯气性质的研究回答下列问题:
(1)下列有关氯气的叙述中,不正确的是
A .氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体; B .氯气、液氯和氯水是同一种物质;
C .氯气能溶于水; D .氯气是一种有毒的气体。
(2)下列化合物中不能通过单质间化合直接制取的是:
A. FeCl 3 B. CuCl 2 C. HCl D. FeCl 2
(3)把氯气通入紫色石蕊溶液中,可以观察到的现象是:。请你解释其中的原因。
【基础达标】1.下列实验操作正确的是( )
A .向盛水的烧杯中投入黄豆粒大小的钠块,观察现象 B .将钠保存在汽油中
C .将一小块钠放在石棉网上加热,观察现象 D .用手掰开一块金属钠,观察钠的颜色
2.向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油,片刻后再向该烧杯中轻缓地加入绿豆大小的金属钠,可能观察到的现象是 ( )
3.通过你的观察和推理,判断下列实验室中对于少量Na 的保存方法正确的是 ( )
A .保存在水中 B .密封,保存在广口瓶中
C .用铝箔包裹,密封在广口瓶中 D .密封,保存在煤油中
4.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是 ( )
A .Na B .NaCl C .NaOH D .Na 2O
5.下列物质中,有一种物质的颜色与其它三种的颜色不同,这种物质是 ( )
A .NaOH B .Na 2O C .Na 2O 2 D .NaHCO 3
6.下列关于金属Na 的叙述中,说法正确的是 ( )
A .Na 可置换出硫酸铜溶液中的铜 B .Na 在空气中燃烧,产物是Na 2O 2
C .Na 是银白色金属,硬度大,熔点高 D .Na 可放在细口试剂瓶中密封保存
7.钠与水反应的现象与钠的下列性质无关的是( )
A .钠的熔点低 B .钠的密度较小C .钠的失电子能力较强 D .钠的导电性
8.下面对氯气的叙述,正确的是( )
A .氯气可使湿的红布条褪色,所以氯气具有漂白性B .氯气没有漂白性,但通入品红溶液中,品红褪色
C .在通常情况下,氯气可以和任何金属直接化合D .闻其气味时,要小心将集气瓶放在鼻孔下直接闻
9.下列说法正确的是( )
A .有氧气参加的反应一定是燃烧B .燃烧一定要有氧气参加
C .氢气在氯气中燃烧,火焰呈苍白色D .任何发光发热的剧烈的化学反应都可以叫燃烧
10.用自来水养鱼时,将水注入鱼缸以前需在阳光下曝晒一段时间,目的是( )
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A .使水的温度升高 B .使水中的HClO 分解
C .起到杀菌作用 D .增加水中O 2的含量
11.以次氯酸盐为主要成分的漂白剂和消毒剂有效期较短的原因是( )
A .次氯酸盐不稳定易分解B .次氯酸盐吸收空气中的水分而变质 图2—6
C .次氯酸盐易被空气中的氧气氧化D .次氯酸盐与空气中的H 2O 、CO 2反应生成不稳定的HClO
12.在试管中加入水和煤油各5mL ,将一小粒钠投入试管中如图2—6所示,观察到的现象可能为( )
A .钠在水层中反应并四处游动 B .钠停留在煤油层不发生反应
C .钠在煤油的液面上反应并四处游 D .钠在水与煤油的界面处反应并可上下跳动
13.金属钠长期置于空气中,最后变为( )
A.Na 2O B.Na 2O 2 C.NaOH D.Na 2CO 3 【能力提升】
14.金属钠分别投入下列溶液中,既有白色沉淀产生又有气体放出的是:( )
A .KCl 溶液 B .K 2SO 4溶液 C .FeCl 3溶液 D .NH 4NO 3溶液
10. 金属钠和水(含几滴酚酞)的反应是一个重要的实验,产生的各种现象如下:① 钠浮在水面上 ②钠沉在水底 ③钠熔化成小球 ④小球迅速游动逐渐变小,最后消失⑤发出嘶嘶的声音 ⑥滴入酚酞后溶液显红色。其中正确的一组是( )
A .①②③④⑤ B .①③④⑤⑥ C .除③⑥之外 D .全部
15.能直接使有色布条褪色的物质是( )
A .NaClO B .Ca (ClO )2 C .Cl 2 D.HClO
15.下列各组物质中的两种物质作用时,反应条件(温度、反应物的用量)改变,不会引起产物种类改变的是( )
A .Na 和O 2 B.Ca 和CO 2C.Fe 和HCl D.C 和 O 2 16.关于新制的氯水和久置的氯水,下列说法不正确的是( ) ...A .新制的氯水呈淡黄绿色,久置的氯水无色
B .新制的氯水漂白作用强,久置的氯水漂白作用很弱或消失
C .新制的氯水中没有氯离子,久置的氯水中才含有氯离子
D .新制的氯水中含氯气多,久置的氯水中含有极少量的氯气或不含氯气
17.2004年4月16日,重庆天原化工总厂发生了氯气泄露及爆炸特大事故,喷出的氯气造成了多人。作为现场的消防干警下列处理方法和过程较合理的是( )
①及时转移人群,同时向有关部门如实报告事故的有关情况; ②被转移的人群应戴上用浓NaOH 处理过的口罩;③用高压水枪向空中喷洒含易挥发的碱性物质的水溶液解毒;④被转移的人群应戴上用Na 2CO 3处理过的口罩(湿润);⑤将人群转移到地势较低的地方;⑥及时清理现场,检查水源和食物等是否被污染;⑦常温下氯气能溶于水,所以只要向空气中喷洒水就可以解毒。
A.②③④⑤ B.①③④⑥ C.①②⑤⑥ D .①③⑤⑦
18. 将一小块钠投入盛有5mL 饱和石灰水的烧杯里,不可能观察到的现象是( ) ...A .钠熔成闪亮的小球并在液面上游动 B .有气体生成
C .溶液底部有银白色物质生成 D .溶液变浑浊
19.用图2—8所示的方法研究金属钠与水反应的性质,其中A 是用带孔的铝箔包着的小钠块。请回答下列问题:
⑴.从大钠块上切下小块钠,所反映的钠的性质是。对取下的小钠块要用滤纸吸一下,这样做的目的是 。
⑵.包裹钠块的铝箔上要预先穿上足够的小孔,若孔数不足,
可能出现的不良后果是 。
⑶.根据预测,钠跟水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应的化学方程式是
;可用一种酸碱指示剂证明反应生成了氢氧化钠,这种酸碱指示剂是 ;证明反应生成的气体是氢气,实验方法是 。
20.当红磷在盛有氯气的集气瓶中燃烧时,先生成三氯化磷(常温下是无色液体),三氯化磷又与氯气反应生成五氯化磷(常温下是白色固体),则在集气瓶口观察到的现象是 ,写出有关反应的化学方程式 。
21.用滴管将新制的饱和氯水漫漫滴入含酚酞的稀NaOH 溶液中,当滴到最后一滴时红色突然消失。试用文字简要说明产生上述现象的两种可能原因:(1). ; (2). . ....简述怎样用实验证明红色褪去的原因是(1)还是(2), 。
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