高中化学必修1：1.2.1 研究物质性质的基本方法

高中化学必修课程PAGEPAGE1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.观察法(1)含义：观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法。常见的观察法有①直接观察法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(眼看：物质的颜色、状态及其变化,鼻闻：物质的气味,耳听：物质变化过程中发出的声音,触摸：物质的温度变化或硬度))②间接观察法：借助一些仪器来进行观察(2)运用观察法时的注意事项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“扇闻法”。操作如图所示。(3)实施观察的程序2.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。(2)注意事项实验时要注意控制温度、压强、溶液的浓度等条件，因为同样的反应物在不同条件下可能会发生不同的反应。(3)实验程序3.分类法分门别类地对物质及变化进行研究，可以总结出各类物质的一般性质和特性，可以预测物质的性质。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，认识物质性质间的内在联系。特别提示研究某种物质的性质时，只用一种方法往往得不出结论，有时需要多种方法综合应用，比较法和实验法是比较常用的两种方法。二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应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、硬度以及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相关链接从试剂瓶中取用一小块钠的操作：用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小块钠，剩余的钠放回原试剂瓶。(钠具有强腐蚀性，应用镊子夹取，不能用手直接接触)2.钠与水反应的实验观察(1)实验操作(2)实验现象①钠浮在水面上，说明钠的密度比水小。②钠熔成闪亮的小球，说明钠与水反应放热，钠的熔点低。③钠球在水面上向各个方向游动，发出“嘶嘶”的响声，说明反应有气体生成。④溶液变红色，说明钠与水反应生成了碱。(3)实验结论钠与水反应生成NaOH和H2，该反应的化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(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，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH=Cu(OH)2↓＋Na2SO4或2Na＋2H2O＋CuSO4=Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑。[解析]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。钠与酸、碱、盐溶液反应的规律(1)钠与酸溶液的反应①若酸过量，钠与酸反应放出氢气，比与水反应剧烈；②若酸不足，钠将酸反应完后，剩余的钠再与水反应。(2)钠与碱溶液的反应钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应。若为饱和碱溶液，则析出碱。(3)钠与盐溶液的反应钠与盐溶液反应的实质是钠先与水反应，生成H2和NaOH，NaOH再与盐溶液的盐发生复分解反应。若NaOH不与盐反应，当盐溶液为饱和溶液时，则析出盐。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”。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.比较C.观察D.分类[答案]A[解析]以上四种方法均属于我们在科学探究中常用的、重要的方法。其中实验法是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。显然，“拿磁铁来吸一下”这一过程属于实验。2.实验室中，用镊子从煤油中取出一小块金属钠，然后用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀切开观察。在这一实验过程中不能得出钠的物理性质是()A.钠在常温下是固体 B.钠的熔点很低C.钠具有银白色的金属光泽 D.金属钠很软[答案]B[解析]从题干中“取出一小块金属钠”知钠在常温下是固体；“用小刀切开”说明钠很软；切开后可看到钠具有银白色的金属光泽；没有加热将钠熔化，因此不能得出其熔点很低的性质。3.将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊溶液的冷水的烧杯中，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.②③④⑤C.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，而不是变红色，故①③不正确。4.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[答案]C[解析]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。5.(2019·青岛调研)某化学研究性学习小组设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：①钠的物理性质；②钠和水反应的产物。请回答下列问题：(1)实验开始时，欲使钠与水接触反应，应如何操作？________________________________________________________________________。(2)反应开始后，试管中能观察到的实验现象是________(填字母)。A.钠在水层中反应，熔成小球并四处游动B.钠在两液体界面处反应，熔成小球并可能作上下跳动C.钠在煤油层中反应，熔成小球并四处游动D.钠不断地变小至消失E.钠停留在煤油层中不反应F.煤油中有气泡产生(3)通过上述现象，能够验证钠的哪些物理性质：___________________________________。[答案](1)按住橡皮塞，将大头针向上拔出，使大头针下端的