鲁科版高中化学必修一《研究物质性质的方法和程序》创新学案.docx
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鲁科版高中化学必修一《研究物质性质的方法和程序》创新学案
第二节研究物质性质的方法和程序
情景导入:
1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿（主要成分是MnO2）的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生一种黄绿色的气体，有强烈的刺鼻气味,使人十分难受。
舍勒对这种气体进行了研究，但他受当时流行的错误学说的影响，未能确认这种气体的“庐山真面目”。
后来的研究者又被当时得到广泛认同的“一切酸中含有氧”的观点所束缚，认为舍勒制得的黄绿色是“氧化的盐酸”气——一种氧化物。
英国化学家戴维曾通过多种实验想把“氧化的盐酸”中的“氧”夺取出来，但都未能实现。
直到1810年，戴维以大量实验事实为根据，确认“氧化的盐酸”不是一种化合物，而是一种新元素组成的单质。
他将这种元素命名为
chlorine。
这一名称来自希腊文，有“绿色”的意思，中文译名曾为“绿气”，后改为“氯气”。
【趣味思考】：
你知道戴维是如何来确定氯气是一种单质的吗？
可用哪些方法和程序来研究氯气的性质？
在线课堂：
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．观察法：
是一种的方法。
（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
【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：
色有金属光泽的固体，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？
（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．实验法：
是验证或的过程。
（1）．实验的要求：
实验前，；
实验中，；
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】：
①．钠在空气中放置，表面很快变、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Na2O，
反应的化学方程式：
；而钠在受热时，剧烈反应生成淡黄色的Na2O2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CO2，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）．Na2O和Na2O2的比较
氧化物
Na2O
Na2O2
氧元素的化合价
―2
―1
类别
碱性氧化物
过氧化物
生成条件
常温
加热
颜色、状态
白色固体
淡黄色粉末
（续表）
氧化物
Na2O
Na2O2
与H2O的反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2的反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑
与酸的反应
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
热稳定性
不稳定，易被氧化成Na2O2
较稳定
漂白作用
无
有
用途
——
强氧化剂、漂白剂、供养剂
【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。
【互动探究】：
（1）．运用所学知识，比较金属钠与金属铁的性质。
物质
钠
铁
物理性质
相同点
不同点
化学性质
相同点
不同点
（2）．根据所学的知识和已有的生活经验，预测金属可能具有哪些共同的性质？
（3）．在研究金属钠的性质的过程中，你运用了哪些研究方法？
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．物质的性质。
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。
三、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图2—1
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，
静置一段时间后，观察现象。
（如图2—2）
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
【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：
3Cl2+2Fe
2FeCl3；Cl2+Cu
CuCl2
（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？
1.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
（3）．实验记录：
实验内容
实验现象
实验结论
氯水与镁
生成气体
氯水中含酸
氯水与石蕊溶液
先变红后褪色
氯水中含酸，也含有漂白性物质
氯水与硝酸银溶液
生成白色沉淀
氯水中含有
氯气与干燥红纸条
红纸条不褪色
无漂白作用
氯气与湿润红纸条
红纸条褪色
和H2O的反应产物有漂白作用
（4）．整合结论：
①．Cl2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↑，久置的氯水变成稀盐酸）
【质疑激趣】：
Cl2跟水反应生成两种酸，则Cl2是否也与碱液反应？
2.Cl2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：
2Cl2+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CO2和H2O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H2CO3的酸性（强或弱）。
（2）．“84”消毒液的制取：
Cl2+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、Na2O2、HClO、ClO2
【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。
四、了解化学科学的研究手段
1．假说：
是以为依据，面对
所提出的一种。
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。
名师讲题
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（）
A．实验法B．观察法
C．分类法D．比较法
解析：
这是用鼻子闻气体的气味，这样的方法属于观察法。
答案：
B
评析：
观察一般包括看、闻、听、摸等四种动作。
图2—5
【自主研学】：
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．将一粒金属钠和一块铜片分别盛在表面皿中，放在实验桌上，研究它们在空气中的稳定性，就此回答下面的问题：
（1）．从研究物质性质基本方法的方面来说，采用的研究方法主要包括。
（2）．从研究物质性质基本程序的方面来说，其研究程序是
。
模块二、有关金属钠的性质
例2．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
解析：
将一小块钠投入饱和石灰水中，钠与水剧烈反应。
所以，首先观察到钠与水反应的一系列现象，随2Na+2H2O=2NaOH+H2↑反应的进行，水被消耗，溶液的温度升高，又由于Ca
的溶解度随温度的升高而降低，所以溶液中的Ca
有部分析出，可以观察到溶液变浑浊。
答案：
C
【自主研学】：
3．把一颗黄豆大小的金属钠轻轻地投入盛有CuSO4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Cl2和H2O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Cl2
D．氯水放置数天后，酸性增强
解析：
A错，漏掉了HClO分子；B对，新制的氯水中可使蓝色石蕊试纸变红，而HClO又可将其漂白；C错，逸出气体不是Cl2，而是O2；D对，放置数天的氯水，HClO分解，HCl浓度增大，酸性增强。
答案：
BD
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．CuCl2 B．FeCl2 C．FeCl3 D．AlCl3
解析：
根据氯气及盐酸与金属反应的有关知识规律：
Cl2与金属反应，无论Cl2是否过量，都可生成金属的高价氯化物。
而盐酸不与铜反应，与铁反应生成FeCl2
答案：
D
【自主研学】：
5．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（）
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
6．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
7．下列各化合物不能直接由单质化合制取的是（）
A．FeCl3Ｂ．CuCl2Ｃ．AlCl3Ｄ．FeCl2
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一、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．做钠与水反应的实验时，不能用很大的钠块，原因是（）
Ａ．块大了，钠会沉于水底 B．钠不会熔化
C．容易发生爆炸 D．会使水沸腾
３．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
４．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
５．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
６．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
７．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（）
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O2的含量
８．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
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H2O、CO2反应生成不稳定的HClO
９．在实验探究活动中，下列属于实验报告内容的是（）
①实验目的②仪器和试剂 ③实验现象④结论及解释⑤实验步骤
A．①②③B．①③④C．②③⑤D．全都是
10．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动
D．钠在水与煤油的界面处反应并可上下跳动
图2—6
11．金属钠长期置于空气中，最后变为（）
Ａ．Na2O Ｂ．Na2O2 Ｃ．NaOH Ｄ．Na2CO3
12．取一小块钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是（）
①钠先熔化 ②在空气当中燃烧，放出黄色火花 ③燃烧后可得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
A．①② Ｂ．①②③ Ｃ．①④⑤ Ｄ．④⑤
二、能力提升
13．2.3g钠在干燥的空气中被氧化后，可得3.5g的固体，因此可判断其氧化产物为（）
Ａ．只有Na2O2 Ｂ．只有Na2O
Ｃ．Na2O和Na2O2Ｄ．无法确定
14．能直接使有色布条褪色的物质是（）
A．ＮaClOB．Ca（ClO）2C．Cl2Ｄ．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O2Ｂ．Ca
和CO2
Ｃ．Fe和HClＤ．C和O2
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Na2CO3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 Ｃ．①③⑤⑦
18．室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按图2—7进行反应，有知E溶液是无色的。
AB
①④
D固体D溶液
BF
②溶于水
EE溶液
③
CAC
图2—7
请回答：
（1）．A是；B是；C是（请填化学式）。
（2）．反应①的化学方程式为：
。
（3）．反应③的化学方程式为：
。
（4）．反应④的化学方程式为：
。
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。
假如在实验刚开始以后就将镊子松开并拿出水面，“A”表现出的图2—8
现象是，出现这种现象的主要原因是。
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
。
合作研讨
21．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H2SO4的作用是
。
⑶．与研究目的直接相关的实验图2—9
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。
22．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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