研究物质性质的方法和程序教案 1.docx
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研究物质性质的方法和程序教案1
第二节
研究物质的方法和程序
[教学目标]
1.通过对钠与氧气反应及氯气性质的实验探究,体会实验方法在化学研究中的作用,并认识实验过程中控制实验条件的重要性。
2.在归纳金属钠的性质及预测氯气性质的过程中,体会分类、比较等研究方法在学习和研究物质性质的过程中的作用。
3.通过观察、分析实验现象,体会怎样科学、合理的运用观察方法。
4.以研究氯气性质为例,知道研究物质性质的基本程序。
[教学重点]
1.理解利用观察法探究金属钠及钠与水的反应,理解利用实验法探究金属钠与氧气的反应
2.理解探究氯气性质的过程与方法,掌握研究物质的基本程序。
[教学难点]
1.实验、比较、分类等科学方法对化学研究的作用
2.研究物质的基本程序
[教学过程]
第一课时
【引言】掌握了物质的性质才能更好地发挥该物质的优点,更好的服务于人类。
怎样才能更科学的认识物质的性质?
通常我们采用观察、实验、分类、比较等方法来研究物质的性质。
一、研究物质的基本方法
1.观察法:
有计划、有目的地用感官(眼、鼻、耳、手)考察研究对象的方法
2.实验法:
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。
要求:
(1)实验前要明确实验的目的要求、实验用品和实验步骤等
(2)实验中要仔细观察实验现象,做好实验记录
(3)实验后要写好实验报告并对实验结果进行分析,得出客观而正确的结论
3.分类法:
根据分析对象的共同点和差异点,将对象分为不同种类并且形成有一定从属关系的、不同等级的、系统的逻辑方法。
(例:
金属,非金属;酸碱盐)
4.比较法:
就两种或两种以上同类的事物辨别异同的方法。
(主要是站在研究物质性质的角度对物质性质进行比较)
二、探究钠的性质
【观察】1、盛放在试剂瓶中的金属钠:
比煤油的密度大的固体
2、用镊子将金属钠从试剂瓶中取出,用滤纸将其表面煤油吸干,在玻璃片上用小刀切下黄豆粒大小的钠块,观察切面:
银白色、有金属光泽,质软
【要求】观察操作及现象记录金属钠的物理性质(课本P10填表)
状态
颜色
硬度和密度的相对大小
熔点的相对高低
固体
银白色、有金属光泽
质软,比煤油的密度大
3、[演示实验]:
向一个盛有水的小烧杯滴入几滴酚酞试液,然后把一块黄豆大的钠投入小烧杯中。
【要求】观察反应的现象和溶液颜色的变化,并做记录(课本P10填表,补充上表):
现象:
浮、熔、游、嘶、红
现象
原因
钠浮在水面上
钠的密度比水小,浮在水面上
钠立即熔化成一个闪亮的银白色的小球
此反应为放热反应,而且钠的熔点较低,从而熔化成小球
小圆球到处游动
反应生成了气体,使得钠小球迅速游动
嘶嘶作响
反应剧烈,有气体生成
反应后溶液使酚酞变红
生成溶液显碱性
【分析得结论】
【板书】1、物理性质:
银白色、有金属光泽的固体,是热和电的良导体,质软;密度小,比水的密度小,比煤油的密度大;熔点低,比水的沸点低。
(白、软、低、小、导)
2、化学性质:
【板书】1、与水的反应
结论:
有可燃性的气体H2生成,和能使酚酞变红的NaOH生成
化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
【思考】1、钠着火是否能用水灭火?
不能,如果用水灭火,钠与水反应生成氢气,燃烧更加剧烈。
2、能否用手直接取钠?
为什么?
不能因为手上有汗液。
钠与水反应生成强碱NaOH会把手灼伤。
【讨论】在探究钠与水的化学性质过程中我们采用了哪些方法?
观察法,实验法
【过渡】如果我们把钠放入一些盐的水溶液中会有什么现象呢?
2、与某些盐溶液的反应(CuSO4、FeCl3、NaCl)
【演示实验】CuSO4溶液与金属钠的反应
实验现象:
硫酸铜溶液中有气泡冒出,产生蓝色沉淀,和少量黑色固体。
Cu(OH)2===CuO+H2O
这些过程包括两步:
(1)与水的反应。
(2)反应后的产物与盐的反应。
如:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH===Na2SO4+Cu(OH)2↓
总反应方程式:
CuSO4+2Na+2H2O===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑
【思考】金属钠放入FeCl3溶液、NaCl溶液中会有什么现象?
发生了哪些反应?
化学方程式如何写?
1、钠放入FeCl3溶液中:
现象:
FeCl3溶液中有气泡冒出,产生红褐色沉淀
化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
FeCl3+2Na+2H2O===Fe(OH)3↓+3NaCl+H2↑
2、钠放入NaCl溶液中:
现象:
同在水中的现象
化学方程式:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
【过渡】从钠和水反应的实验现象我们可以看出钠是一种非常活泼的金属,那它是否可以和其它的物质发生反应呢?
下面我们再看一个实验:
【演示实验】Na+S
【板书】3、与非金属单质的反应
燃烧
【板书】
(1)与其他活泼非金属的反应
2Na+SNa2S(纯硫化钠为无色结晶粉末)
燃烧
注:
钠与硫化合时剧烈反应甚至发生爆炸,生成硫化钠。
2Na+Cl22NaCl
(2)与氧气的反应(先将化学方程式补充上去)
【板书】常温下:
4Na+O2===2Na2O(白色)
△
加热:
2Na+O2===Na2O2(淡黄色)
第二课时
3、与非金属单质反应
(3)金属钠与氧气的反应
【演示实验】1、用小刀切开钠的表面,观察到光亮的表面
2、将金属放在钠在蒸发皿中加热,燃烧的条件下,也可以与氧气反应
按要求填下表:
实验内容
实验现象
结论
金属钠放置在空气中
表面很快变暗,失去金属光泽
钠在空气中,很快与氧气反应,生成Na2O,纯净的氧化钠是一种白色固体
在空气中加热金属钠
钠迅速熔化,变成光亮的银白色小球,最后燃烧,产生黄色火焰,生成一种淡黄色固体
钠在加热(或点燃)条件下与氧气反应生成Na2O2
【板书】常温下:
4Na+O2===2Na2O(白色)
【思考】如果将一块钠放在空气中,钠在经过一系列反应后的最终产物是什么?
△
【分析】用刀切开金属钠,呈银白色(钠的真实面目)→变暗(生成Na2O)→变成白色固体(生成NaOH)→形成液体(NaOH潮解)→结成白色固体(吸收CO2生成Na2CO3·10H2O)→最后变成白色粉末(Na2CO3·10H2O晶体风化成Na2CO3)
【板书】加热:
2Na+O2===Na2O2(淡黄色)
△
【思考】1、这组实验对你有什么启示?
反应条件不同,产物不同。
在进行实验时要注意控制条件。
2、金属钠通常是怎样保存的?
为什么?
金属钠通常保存在煤油或石蜡油中,使金属钠与空气和水隔离
3、根据白磷,钠的保存方式,试归纳液体保存物质的条件:
(1)与被保存物不能反应
(2)不能使被保存物溶解(3)被保存物质的密度大于液体的密度
所以,水、四氯化碳等都不能用来保存钠。
【过渡】氧化钠、过氧化钠都是钠的重要的化合物,下面我们就来介绍一下这两种氧化物:
三、钠的氧化物
【演示实验】Na2O2与水(滴水生火;试管实验验证气体为氧气,加入酚酞)
Na2O2与CO2的反应(吹起生火)
Na2O与Na2O2性质的比较
化学式
Na2O
Na2O2
颜色状态
白色
淡黄色
生成条件
常温钠和氧气反应
燃烧或加热钠与氧气反应
化合物类型
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
-2
-1
稳定性
不稳定
较稳定
化学性质
与水反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑
与酸反应
Na2O+HCl===NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
转化关系
2Na2O+O2=====2Na2O2
存放
密闭、隔绝空气和水
用途
作供氧剂、漂白剂等
【思考】在研究钠的性质,钠的氧化物的性质过程中,我们使用了那些研究方法?
比较法,实验法,分类法,观察法
观察外观
有金属光泽,质软
预测
具有金属的性质
设计实验,观察、记录
解释及结论
钠:
与水反应剧烈;在空气中能剧烈燃烧
钠是一种活泼的金属
验证预测,作新的预测
活泼金属
通过上面对钠的学习,我们已经对几种基本方法有所了解。
回忆一下我们的研究过程,我们是按什么样的程序来研究钠的性质呢?
观察物质的外观
预测物质的性质
可以运用分类法,根据物质所属类别或利用有关反应规律预测物质的性质
实验和观察
发现特殊现象,提出新的问题
进一步研究
验证预测并作出新的预测
对实验现象进行分析、综合、推论,概括出结论
解释及结论
用比较法归纳出物质的通性及特性
四、研究物质的基本程序
五、探究氯气的性质
【引言】1915年4月22日,黄绿色的“幽灵”飘过伊普尔上空,这股毒浪使战壕里的英法军队感到鼻腔、咽喉疼痛、很快数百名战士窒息而死,数千名士兵双目失明.英法士兵被吓得惊慌失措,四散奔逃。
德军只用一个小时就攻破了英法盟军曾坚守数月的防线……据估计,这次战役英法军队约有15000人中毒。
其实这种黄绿色气体就是现在在工业生产中担任重要角色的氯气。
氯气究竟是一种什么样的气体,今天我们就来研究一下它的性质。
【观察】盛满氯气的集气瓶,瓶后放一白纸,让学生观察氯气的颜色,稍打开玻璃片,用手轻轻地在瓶口扇动,使极少的氯气飘进鼻孔,问气味。
【演示实验】氯气的溶解性实验
【结论】
【板书】1、物理性质:
黄绿色有刺激性气味的气体,有毒(吸入少量Cl2会刺激鼻腔、喉头黏膜,并引起胸痛和咳嗽,吸入较多的Cl2会使人窒息死亡),可溶于水(常温下1体积水可溶解2体积氯气)易液化(沸点:
-34.6℃),比空气密度大。
【预测】氯气是一种非金属单质,结合以前学过的O2(非金属单质)的化学性质,预测氯气可能会有那些化学性质呢?
一定条件下
资料:
氧气的化学性质:
与Fe、Al、Cu、Na等金属反应;与H2、S、P等非金属单质反应。
氯气在一定条件下可与金属和非金属单质反应。
【演示实验】将两根细铁丝用砂纸打亮,螺旋绕于火柴棍上,用镊子夹住,在酒精灯上引燃火柴,稍停,待火柴将燃尽,置上盛有氯气的集气瓶中,观察现象。
反应完毕,用洗瓶注少量水于集气瓶中,观察溶液颜色。
观察描述:
铁在氯气里燃烧,产生大量棕褐色的烟→黄色溶液
【演示实验】用砂纸打亮铜丝,用镊子夹住,在酒精灯上加热至红热,放入盛有氯气的集气瓶中,观察现象。
反应完毕,用洗瓶注少量集气瓶中。
观察溶液颜色。
观察描述:
铜在氯气里燃烧,产生大量棕色的烟,CuCl2溶于水,溶液呈现蓝绿色。
【板书】2、化学性质
(1)与金属反应:
2Fe+Cl2
FeCl3
注意:
在常温下,单氯与铁不发生化学反应,故大量的液态氯常用钢瓶做容器储存。
(黄色火焰,产生大量白烟)
小结:
氯气在加热条件下,还可以和金、铂反应,生成相应的金属氯化物。
若金属元素有多种化合价,则该金属在与氯气直接化合的产物中的化合价为高价。
如Fe和Cl2反应化合生成的是FeCl3而不是FeCl2,Cu与Cl2化合生成的是CuCl2而不是Cu2Cl2。
【板书】
(2)与某些非金属单质反应
【演示实验】将点燃的氢气伸入盛有氯气的集气瓶中,观察氢气在氯气中燃烧时的现象。
【板书】
HCl
Cl
H
2
2
2
+
光照
(纯净的氢气在氯气中可以安静的燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾产生,有刺激性气味气体生成。
)
(光照条件下会发生爆炸)
2P+3Cl2===2PCl3(液)白雾
点燃
【讲解】磷单质在Cl2中也可以燃烧,现象:
白色烟雾(烟和雾的区别烟是固体小颗粒组成,雾是液体小液滴组成的)
2P+5Cl2===2PCl5(固)白烟
点燃
【板书】
【讲解】我们经常看到有白色烟雾生成是因为生成了PCl3和PCl5的混合物。
【提问】初中所学燃烧的定义是什么?
物质与氧气发生的发光发热的剧烈的化学反应叫燃烧
【思考】通过对氯气性质的学习,可燃物燃烧是否一定要有氧气参加反应呢?
怎样的现象叫燃烧?
【回答】燃烧不一定有氧气参与。
【讲解】对,燃烧是不一定有氧气参与的,比如我们本节课学习的Na,Cu,H2等物质均可在Cl2中燃烧,因而任何发光发热的剧烈的化学反应都叫燃烧。
【过渡】从以上性质我们可以看出:
氯气化学性质非常活泼,因此自然界中不存在游离态的氯元素。
对于氯气,除了具有类似于氧气的化学性质以外,还有哪些特殊的性质呢?
【预测】氯气与水反应
【演示实验】取四支试管,各加入少量氯水,做下面四组实验:
记录填表P15
实验内容
实验现象
结论
滴入AgNO3溶液
有白色沉淀生成
氯水中含有氯离子
加入镁条
有无色气体生成
氯水中含有H+
滴入石蕊试液
溶液显变为红色,又慢慢变为无色
氯水中含有H+和另外一种漂白性物质
加入红色纸条
红色褪去
氯水中含有漂白性物质
【结论】氯气不是简单溶于水,而是与水发生了反应。
氯水使含有多种成分的混合溶液。
Cl2+H2O===HCl+HClO(次氯酸)
【板书】(3)与水的反应
【结论】氯水的成分:
氯水是含Cl2、HCl、HClO三种溶质的混合溶液,
其中含有三种分子:
H2O、Cl2、HClO;四种离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-(极少量)。
【演示实验】将一片红纸条一段湿润后,用镊子夹持,伸入到盛有干燥氯气的集气瓶中。
观察现象:
现象:
纸条湿润的部分迅速褪色,而干燥的部分无明显现象
补充:
次氯酸的重要性质:
HClO易溶于水,是一元弱酸,酸性比H2CO3弱。
HClO不稳定,易分解:
2HClO===2HCl+O2↑,加热或光照等,都能加快HClO的分解。
HClO具有杀菌作用和漂白作用。
能杀灭水里的细菌,还能使有色物质褪色。
氯水与液氯的区别
氯水
液氯
成分
Cl2、HCl、HClO(混合物)
Cl2(纯净物)
微粒
分子:
H2O、Cl2、HClO;
离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-
Cl2
【思考】氯气与碱溶液反应吗?
若反应产物是什么?
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(次氯酸钠)
(次氯酸钙)
【板书】(4)与碱反应
【资料】2005年春季以来,禽流感在世界包括我国的一些地区发生并蔓延,一场生命保卫战正在进行。
研究表明:
禽流感病毒是一种没有超常抵抗力的病毒,我们常用的消毒药物如漂白液、漂白粉,84消毒液等都可以将病毒杀灭。
漂白液、漂白粉,84消毒液中都含有次氯酸盐。
漂白原理:
Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO
【阅读】P16:
身边的化学
【板书】3、用途:
【思考】探究氯气性质的过程中我们使用了哪些方法?
观察,实验,分类
【过渡】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,这就涉及物质结构方面的问题。
这些问题仅通过一般实验是无法解决的,还要利用模型、假说等方法进行有关研究。
六、化学探究过程中的模型与假说
(1)模型
(2)假说
资料:
新制氯水与久置氯水的比较
新制氯水
久置氯水
成分
Cl2、HCl、HClO、H2O
HCl、H2O
颜色
淡黄绿色
无色
性质
酸性、漂白作用
酸性(比新制强)、无漂白作用
原因
Cl2+H2O=HCl+HClO,2HClO=2HCl+O2↑
氯水与液氯的区别
氯水
液氯
形成
氯气的水溶液
氯气的液态形式
成分
Cl2、HCl、HClO
单质氯
类别
混合物
纯净物
微粒
分子:
H2O、Cl2、HClO;
离子:
H+、Cl-、ClO-、OH-
Cl2
物理
性质
颜色:
新制的饱和氯水因溶有氯气而呈黄绿色。
气味:
氯水中溶解的Cl2可挥发出来,因此氯水有Cl2的刺激性气味。
同氯气
化
学
性
质
酸性:
氯水因含有HCl和HClO而显酸性,但氯水的酸性主要由HCl所决定。
强氧化性:
氯水中因含有HClO和Cl2而具有强氧化性,但氯水的强氧化性主要由HClO所决定,也决定了氯水的漂白性,灭菌性和腐蚀性。
不稳定性:
氯水的不稳定性实质上是HClO的不稳定性,通过光照,氯水中有无色气体(O2)逸出。
2HClO===2HCl+O2↑
HClO的分解使氯水颜色变浅甚至消失,强氧化性减弱或消失,H+浓度增大,酸性增强。
同氯气但注意:
在常温下,液态氯与铁不发生化学反应,故大量的液态氯常用钢瓶做容器储存。
保存方法
氯水需现用现配,且用棕色细口瓶避光密封盛装。
低温密封