第2節(jié) 研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序庖丁巧解牛知識巧學升華 一、研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法 1研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法 研究物質(zhì)性質(zhì)常用的基本方法有觀察、實驗、分類、比較等。一般是多種方法并用，但每種方法的使用關(guān)鍵和目的不同。 （1）觀察法：觀察 觀察法是一種有計劃、有目的的用感官考察研究對象的方法。觀察后要對現(xiàn)象進行分析和綜合，得出結(jié)論。 （2）實驗法：實驗法是人為地再現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)的過程。 （3）分類法：分類法主要是對物質(zhì)及變化進行分類研究，可以得到各類物質(zhì)的通性和特性。 （4）比較法：比較法是將研究對象和與之相關(guān)聯(lián)的其他已知性質(zhì)的物質(zhì)進行比較研究。 2金屬鈉的物理性質(zhì)及鈉與水的反應(yīng) （1）金屬鈉的物理性質(zhì)狀態(tài)顏色密度相對大小熔點相對高低常溫下固態(tài)光亮的銀白色（煤油）（Na）（H2O）熔點低 （2）金屬鈉跟水的反應(yīng)現(xiàn)象分析鈉浮在水面上說明（Na）（H2O）鈉塊熔成閃亮的小球鈉和水反應(yīng)放出熱量，使鈉塊熔成了鈉球鈉球迅速向各個方向游動鈉和水反應(yīng)生成氣體，推動鈉球游動聽到液面上發(fā)出嘶嘶的響聲鈉與水反應(yīng)放出熱量使H2O（g）局部蒸發(fā)為氣體滴有酚酞的溶液變紅色鈉與水反應(yīng)生成了堿點燃試管內(nèi)氣體，聽到尖銳的爆鳴聲（或輕微的響聲）說明鈉與水反應(yīng)，生成了可燃性氣體 要點提示 注意此處空半格觀察盛放在試劑瓶中的金屬鈉的狀態(tài)及在煤油中的位置；觀察鈉的切面；親身感覺鈉被切割的難易；觀察鈉在水中的位置；觀察鈉在水中的狀態(tài)；觀察鈉在水中的運動；耳聽鈉與水的反應(yīng)發(fā)出的聲音；將集滿氣體的試管移近酒精燈的火焰，耳聽聲音；觀察溶液顏色的變化。 鈉有強烈腐蝕性，不能用手直接接觸，以免灼傷皮膚。放入水中的金屬鈉只能是黃豆粒大小的一小塊；再大，則易發(fā)生爆炸，危險！ Na與H2O反應(yīng)的化學方程式為：2Na+2H2O2NaOH+H2 3金屬鈉與氧氣反應(yīng)的實驗 實驗1：切好的金屬鈉放置在空氣中。實驗2：將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱。實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象結(jié)論Na在空氣中放置光亮的銀白色逐漸變暗生成白色固體生成Na2ONa在空氣中加熱Na在空氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，生成淡黃色固體生成Na2O2 4鈉的性質(zhì)和用途外觀物理性質(zhì)（新切開）銀白色、不透明、固體其他物理性質(zhì)熔點低、密度?。ū人?，比煤油大）、硬度小、導電、導熱化學性質(zhì)與O2反應(yīng)常溫：4Na+O22Na2O 加熱：2Na+O2Na2O2與Cl2反應(yīng)2Na+Cl22NaCl與H2O反應(yīng)2Na+2H2O2NaOH+H2與稀H2SO4反應(yīng)2Na+H2SO4Na2SO4+H2與CuSO4溶液反應(yīng)2Na+2H2O2NaOH+H22NaOH+CuSO4Cu（OH）2+Na2SO4用途制取Na2O2；制備Na-K合金；作電光源；制取鈦、鋯、鈮、鉭等稀有金屬存在只以化合態(tài)存在于自然界中，常以NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等形式存在保存少量的鈉保存在煤油中，大量的金屬鈉則存放在鐵桶中用石蠟密封 5比較Na和Fe的性質(zhì)性質(zhì)相同點不同點物理性質(zhì)都是銀白色金屬，常溫下都是固體密度不同：FeNa，硬度不同：FeNa，熔沸點不同：FeNa化學性質(zhì)都能跟O2等非金屬反應(yīng)，都能置換出酸中的氫Na跟水反應(yīng)劇烈，F(xiàn)e跟水不反應(yīng) 6金屬共性 絕大多數(shù)金屬是銀白色固體；絕大多數(shù)金屬能跟活潑非金屬反應(yīng)；大部分金屬能置換出酸中的氫等等。 2Na+2HCl2NaCl+H2，F(xiàn)e+2HClFeCl2+H2 二、研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序 1研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序 第一步，觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)。了解物質(zhì)的狀態(tài)、顏色、氣味等。 第二步，預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)。運用分類的方法，根據(jù)物質(zhì)所屬類別或有關(guān)反應(yīng)規(guī)律預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)。 第三步，實驗和觀察。根據(jù)預(yù)測進行實驗，并觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)等；如果出現(xiàn)預(yù)測之外的特殊現(xiàn)象，則需要進一步分析，提出新的問題和作出新的預(yù)測，并再進行實驗和觀察，驗證新的預(yù)測。 第四步，解釋和結(jié)論。需要對實驗現(xiàn)象進行分析、綜合、推論，概括出結(jié)論，一般運用比較的方法歸納出物質(zhì)的通性及特性。 第五步，整合實驗結(jié)論。聞氯氣的方法 2案例：研究氯氣的性質(zhì) （1）Cl2的用途：制造鹽酸、有機溶劑和殺菌消毒劑。 （2）氯氣的物理性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)密度溶解性氯水顏色黃綠色刺激性氣味通常是氣體比空氣大能溶于水黃綠色 （3）預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì) 預(yù)測Cl2的化學性質(zhì)：能跟金屬（如Na、Fe、Cu等）反應(yīng)，能跟非金屬（如H2、C、P等）反應(yīng)。 實驗記錄：實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象生成物鐵絲在氯氣中燃燒細鐵絲在Cl2中燃燒，充滿棕褐色煙，生成棕褐色固體；棕褐色固體溶于水，溶液呈黃色FeCl3氫氣在氯氣中燃燒H2繼續(xù)燃燒，火焰蒼白色，在瓶口處生成大量白霧HCl 歸納總結(jié) Cl2的化學性質(zhì) Cl2跟水的反應(yīng) a預(yù)測：Cl2能跟水反應(yīng) b實驗設(shè)計 要點提示 注意此處空半格簡筆畫中，、等表示導管，表示密閉容器，表示敞口容器， c實驗記錄實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象結(jié)論氯水+Mg生成氣體氯水中含酸氯水+石蕊溶液先變紅后褪色氯水中含酸，也含有漂白性物質(zhì)氯水+AgNO3溶液生成白色沉淀氯水中含有Cl-Cl2+干紅紙條紅紙條不褪色Cl2無漂白作用Cl2+濕紅紙條紅紙條褪色氯氣和水的反應(yīng)產(chǎn)物有漂白作用 歸納總結(jié) 注意此處空半格Cl2+H2OHCl+HClO，次氯酸（HClO）具有漂白作用、殺菌消毒作用。 新的預(yù)測：Cl2能跟水反應(yīng)，則Cl2也能跟堿溶液反應(yīng)。 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O NaClO+H2O+CO2NaHCO3+HClO。 要點提示 注意此處空半格酸性：H2CO3HClO 3了解化學科學的研究手段 （1）假說：是以已有事實材料和科學理論為依據(jù)，面對未知事實或規(guī)律所提出的一種推測性說明。 （2）模型：是以客觀事實為依據(jù)建立起來的對事物及其變化的一種簡化的模型。一般可分為兩類模型直觀的物體模型和抽象的思維模型。 （3）一般的化學儀器：如試管、燒杯等，我們應(yīng)該熟悉它們的構(gòu)造特點、用途和使用方法等。 （4）先進的新型儀器：色譜儀、X射線儀、質(zhì)譜儀、核磁共振儀等。 （5）計算機系統(tǒng)。問題思路探究 問題1 實驗法研究物質(zhì)性質(zhì)分為哪幾種？ 思路:根據(jù)對物質(zhì)的認知程度，實驗分為驗證性試驗和探究性試驗。 探究:實驗法有兩種情況：一是驗證性實驗驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測；二是探究性實驗探究物質(zhì)的未知性質(zhì)。實驗前，要明確實驗?zāi)康囊蟆嶒炗闷?、實驗步驟，甚至可能的安全措施等；實驗中，仔細觀察現(xiàn)象并及時記錄；實驗后，認真分析結(jié)果，寫好實驗報告。 問題2 學會研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序?qū)ξ覀冇惺裁磳嶋H意義和重要性？ 思路:從化學的研究對象和化學對人類的發(fā)展需要上去認識實際意義和重要性。 探究:可以從兩個方面來看：一是從化學科學知識的內(nèi)在聯(lián)系上看，因為化學科學的任務(wù)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)、制備和應(yīng)用，而組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)、制備和應(yīng)用之間是有一定的內(nèi)在聯(lián)系的。因此，研究物質(zhì)的性質(zhì)是化學科學的核心任務(wù)，也是我們學習掌握化學科學知識的關(guān)鍵。 二是從人類社會的需要上看：只有深入地研究物質(zhì)的性質(zhì)，才能更好地利用物質(zhì)，改善人類的生存條件，提高人類的生存質(zhì)量，走可持續(xù)發(fā)展之路。因此，學習化學科學的第一步就是要先學會研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序，才能達到以上目的。典題熱題新題 例1用右圖所示的方法研究金屬鈉與水反應(yīng)的性質(zhì)，其中A是用帶孔的鋁箔包著的小鈉塊。 （1）用小刀切下一小塊鈉，能用小刀切割，說明金屬鈉的性質(zhì)是_。對切下的鈉塊要用濾紙吸（或擦）一下，這樣做的目的是_。 （2）包裹鈉塊的鋁箔上要預(yù)先穿上足夠多的小孔，若小孔數(shù)量較少，可能出現(xiàn)的不良后果是_。假如在實驗剛開始時就將鑷子松開并拿出水面，會出現(xiàn)的現(xiàn)象是_，原因是_。 （3）根據(jù)預(yù)測，鈉與水反應(yīng)的方程式是_；可用一種酸堿指示劑證明該反應(yīng)生成了氫氧化鈉，這種指示劑是_；要證明生成氣體是氫氣，實驗方法是_。 解析:本題考查鈉的一些基本性質(zhì)，但形式較新，不是簡單地將性質(zhì)羅列出來，還需要一定的綜合思考能力。金屬鈉硬度小，可以用刀切割，密度小于水，在水中會上浮，鈉化學性質(zhì)活潑，易與O2、H2O反應(yīng)，并放出大量熱。檢驗酸堿要用酸堿指示劑，但檢驗堿時最好用酚酞現(xiàn)象更明顯。檢驗氫氣的傳統(tǒng)方法是利用氫氣的易燃性，需注意的是氫氣密度小。 答案:（1）硬度小除去鈉表面的煤油 （2）發(fā)生爆炸浮到水面上并四處游動鈉密度比水小，與水反應(yīng)劇烈，生成H2 （3）2Na2H2O2NaOHH2酚酞試液用試管收集后口向下靠近酒精燈火焰 深化升華 注意此處空半格根據(jù)現(xiàn)象推測物質(zhì)的性質(zhì)，根據(jù)性質(zhì)可以推測試驗現(xiàn)象，根據(jù)金屬鈉的密度、硬度、熔點推測與水反應(yīng)的現(xiàn)象?；貞浽囼炦^程回答問題。 例2已知反應(yīng)2FeCl2+Cl22FeCl3?，F(xiàn)有鐵粉、氯氣、氧化鐵和鹽酸等四種物質(zhì)，試用三種方法制取FeCl3（用化學方程式表示）。 （1）_。 （2）_。 （3）_。 解析:鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵（FeCl3），而鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵（FeCl2）。 答案:（1）2Fe+3Cl22FeCl3（2）Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O （3）Fe+2HClFeCl2+H2，2FeCl2+Cl22FeCl3 深化升華 注意此處空半格首先了解物質(zhì)的化學性質(zhì)，凡是能夠生成該物質(zhì)的反應(yīng)，均可以認為是制備該物質(zhì)的方法。但是，要注意比較原料、反應(yīng)條件、污染、成本等，選擇合理的制備方案。 例3某生應(yīng)用下圖所示的方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，其中氣體A的主要成分是氯氣，雜質(zhì)是空氣和水蒸氣。 回答下列問題： （1）該項研究（實驗）的目的是_。 （2）濃H2SO4的作用是_。 與研究目的直接相關(guān)的實驗現(xiàn)象是_。 （3）從物質(zhì)的性質(zhì)方面看，這套設(shè)計還存在隱患，事故表現(xiàn)是_。 請在圖中的虛線框內(nèi)以圖的形式表明克服事故隱患的措施。 解析:Cl2本身無漂白性，Cl2能漂白是因為Cl2與水反應(yīng)生成HClO；Cl2有毒，含有Cl2的尾氣要經(jīng)處理后才能排放，Cl2易與NaOH溶液反應(yīng)，吸收尾氣一般用NaOH溶液。 答案:（1）比較Cl2與HClO的漂白性（或驗證HClO漂白性） （2）干燥Cl2氣體（或吸收A氣體中的水）B中布條不褪色，C中布條褪色 （3）Cl2污染空氣，使生物中毒 尾氣處理裝置如圖 深化升華 注意此處空半格對物質(zhì)性質(zhì)（Cl2）的驗證試驗，要注意其他物質(zhì)（水）存在時的干擾，同時，對氯氣的污染環(huán)境提出治理方法（堿液吸收）。