1.2 研究物质性质的方法和程序 学案2

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： 。

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【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 氧元素的化合价 类别 生成条件 颜色、状态 Na2O ―2 碱性氧化物 常温 白色固体 Na2O2 ―1 过氧化物 加热 淡黄色粉末

（续表） 氧化物 Na2O Na2O2 2Na2O2+2H2O=4 NaOH+O2↑ 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑ 与H2O的反应 Na2O+H2O=2 NaOH 与CO2的反应 Na2O+ CO2= Na2CO3 与酸的反应 热稳定性 Na2O+2HCl=2NaCl+ H2O 2Na2O2+4 HCl=4NaCl+2H2O+O2↑ 不稳定，易被氧化成Na2O2 较稳定 2

漂白作用 用途 无 —— 有 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 物理性质 化学性质 相同点 不同点 相同点 不同点 钠 铁 （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 ．．．．．．．．．．．．

进鼻孔，闻氯气的气味（如图2—1）。 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）

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【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】： 图2—2

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 Cu Cl2 （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？

２．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 氯水与镁 氯水与石蕊溶液 实验现象 生成气体 先变红后褪色 实验结论 氯水中含酸 氯水中含酸，也含有漂白性物质 4

氯水与硝酸银溶液 氯气与干燥红纸条 氯气与湿润红纸条 生成白色沉淀 红纸条不褪色 红纸条褪色 氯水中含有 无漂白作用 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？

３．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

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