高中化學(xué)必修1：1.2.1 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第2節(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序第1課時研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法(觀察法、實驗法、分類法和比較法等)，會用觀察法研究鈉的物理性質(zhì)，通過觀察分析鈉與水的反應(yīng)，認(rèn)識鈉是一種活潑的金屬。2.會分析鈉與酸、堿、鹽溶液的反應(yīng)，促進“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。一、研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法1.觀察法(1)含義：觀察是一種有計劃、有目的地用感官考察研究對象的方法。常見的觀察法有①直接觀察法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(眼看：物質(zhì)的顏色、狀態(tài)及其變化,鼻聞：物質(zhì)的氣味,耳聽：物質(zhì)變化過程中發(fā)出的聲音,觸摸：物質(zhì)的溫度變化或硬度))②間接觀察法：借助一些儀器來進行觀察(2)運用觀察法時的注意事項①不能用手直接接觸化學(xué)藥品。②嚴(yán)禁品嘗化學(xué)藥品的味道。③聞氣體氣味時要用“扇聞法”。操作如圖所示。(3)實施觀察的程序2.實驗法(1)含義：通過實驗來驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測或探究物質(zhì)未知的性質(zhì)。(2)注意事項實驗時要注意控制溫度、壓強、溶液的濃度等條件，因為同樣的反應(yīng)物在不同條件下可能會發(fā)生不同的反應(yīng)。(3)實驗程序3.分類法分門別類地對物質(zhì)及變化進行研究，可以總結(jié)出各類物質(zhì)的一般性質(zhì)和特性，可以預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)。4.比較法運用比較的方法，可以找出各類物質(zhì)性質(zhì)間的異同，認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系。特別提示研究某種物質(zhì)的性質(zhì)時，只用一種方法往往得不出結(jié)論，有時需要多種方法綜合應(yīng)用，比較法和實驗法是比較常用的兩種方法。二、觀察法的應(yīng)用——金屬鈉及其與水的反應(yīng)1.觀察法認(rèn)識鈉的物理性質(zhì)(1)觀察目的：認(rèn)識金屬鈉的狀態(tài)、顏色、硬度以及密度的相對大小及熔點的相對高低。(2)觀察內(nèi)容：試劑瓶中的金屬鈉及鈉塊切面。(3)觀察記錄：狀態(tài)顏色光澤硬度密度熔點固體銀白色有金屬光澤小，可切割比水的小，比煤油的大熔點較低相關(guān)鏈接從試劑瓶中取用一小塊鈉的操作：用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，用濾紙將表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小塊鈉，剩余的鈉放回原試劑瓶。(鈉具有強腐蝕性，應(yīng)用鑷子夾取，不能用手直接接觸)2.鈉與水反應(yīng)的實驗觀察(1)實驗操作(2)實驗現(xiàn)象①鈉浮在水面上，說明鈉的密度比水小。②鈉熔成閃亮的小球，說明鈉與水反應(yīng)放熱，鈉的熔點低。③鈉球在水面上向各個方向游動，發(fā)出“嘶嘶”的響聲，說明反應(yīng)有氣體生成。④溶液變紅色，說明鈉與水反應(yīng)生成了堿。(3)實驗結(jié)論鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(1)將金屬鈉投入稀鹽酸中，寫出可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示鈉不足時，只發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，鈉過量時，還能發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(2)鈉能否從硫酸銅溶液中置換出銅？寫出鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)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]雖然Na的性質(zhì)比Cu活潑，但是當(dāng)將Na放入CuSO4溶液中時，Na首先與水反應(yīng)生成NaOH，故無法置換出Cu。鈉與鹽溶液反應(yīng)的實質(zhì)是鈉先與水反應(yīng)，生成的NaOH再與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)?；瘜W(xué)方程式為2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4，總反應(yīng)為2Na＋2H2O＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。(3)分別取一塊綠豆粒大小的金屬鈉投入到飽和食鹽水和飽和的燒堿溶液中，會觀察到什么現(xiàn)象？提示二者反應(yīng)現(xiàn)象均為：鈉浮在水面上，熔成閃亮小球，四處游動，發(fā)出“嘶嘶”響聲，溶液中有白色固體析出。鈉與酸、堿、鹽溶液反應(yīng)的規(guī)律(1)鈉與酸溶液的反應(yīng)①若酸過量，鈉與酸反應(yīng)放出氫氣，比與水反應(yīng)劇烈；②若酸不足，鈉將酸反應(yīng)完后，剩余的鈉再與水反應(yīng)。(2)鈉與堿溶液的反應(yīng)鈉與堿溶液反應(yīng)的實質(zhì)是鈉與水的反應(yīng)。若為飽和堿溶液，則析出堿。(3)鈉與鹽溶液的反應(yīng)鈉與鹽溶液反應(yīng)的實質(zhì)是鈉先與水反應(yīng)，生成H2和NaOH，NaOH再與鹽溶液的鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。若NaOH不與鹽反應(yīng)，當(dāng)鹽溶液為飽和溶液時，則析出鹽。1.一元硬幣的外觀有銀白色的金屬光澤，一些同學(xué)認(rèn)為它可能是鐵制成的。在討論時，有同學(xué)提出：“我們可以先拿磁鐵來吸一下”。就“拿磁鐵來吸一下”這一過程而言，屬于科學(xué)探究中的()A.實驗B.比較C.觀察D.分類[答案]A[解析]以上四種方法均屬于我們在科學(xué)探究中常用的、重要的方法。其中實驗法是通過實驗來驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測或探究物質(zhì)未知的性質(zhì)的方法。顯然，“拿磁鐵來吸一下”這一過程屬于實驗。2.實驗室中，用鑷子從煤油中取出一小塊金屬鈉，然后用濾紙吸干表面的煤油，再用小刀切開觀察。在這一實驗過程中不能得出鈉的物理性質(zhì)是()A.鈉在常溫下是固體 B.鈉的熔點很低C.鈉具有銀白色的金屬光澤 D.金屬鈉很軟[答案]B[解析]從題干中“取出一小塊金屬鈉”知鈉在常溫下是固體；“用小刀切開”說明鈉很軟；切開后可看到鈉具有銀白色的金屬光澤；沒有加熱將鈉熔化，因此不能得出其熔點很低的性質(zhì)。3.將一塊金屬鈉投入到滴有紫色石蕊溶液的冷水的燒杯中，甲同學(xué)認(rèn)為可觀察到下列現(xiàn)象，其中正確的有()①鈉投入水中，先沉入水底，后浮出水面②鈉立即與水反應(yīng)，并有氣體產(chǎn)生③反應(yīng)后溶液變紅④鈉熔成閃亮的小球⑤小球在水面上四處游動⑥有“嘶嘶”的響聲發(fā)出A.①②③④ B.②③④⑤C.②④⑤⑥ D.③④⑥[答案]C[解析]鈉的密度小于水的密度，鈉投入水中，不會沉入水底，應(yīng)浮在水面上；鈉與水反應(yīng)有NaOH生成，使紫色石蕊溶液變藍(lán)色，而不是變紅色，故①③不正確。4.將一塊金屬鈉投入足量的下列溶液中，既能生成氣體，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，只有氣體產(chǎn)生；Na投入MgCl2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl，Mg(OH)2為白色沉淀；Na投入CuSO4溶液中，發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH=Cu(OH)2↓＋Na2SO4，Cu(OH)2為藍(lán)色沉淀。5.(2019·青島調(diào)研)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，目的是做鈉與水反應(yīng)的實驗并驗證：①鈉的物理性質(zhì)；②鈉和水反應(yīng)的產(chǎn)物。請回答下列問題：(1)實驗開始時，欲使鈉與水接觸反應(yīng)，應(yīng)如何操作？________________________________________________________________________。(2)反應(yīng)開始后，試管中能觀察到的實驗現(xiàn)象是________(填字母)。A.鈉在水層中反應(yīng)，熔成小球并四處游動B.鈉在兩液體界面處反應(yīng)，熔成小球并可能作上下跳動C.鈉在煤油層中反應(yīng)，熔成小球并四處游動D.鈉不斷地變小至消失E.鈉停留在煤油層中不反應(yīng)F.煤油中有氣泡產(chǎn)生(3)通過上述現(xiàn)象，能夠驗證鈉的哪些物理性質(zhì)：___________________________________。[答案](1)按住橡皮塞，將大頭針向上拔出，使大頭針下端的