鲁科版高中化学必修一12研究物质性质的方法和程序.docx

鲁科版高中化学必修一12研究物质性质的方法和程序.docx

《鲁科版高中化学必修一12研究物质性质的方法和程序.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鲁科版高中化学必修一12研究物质性质的方法和程序.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

鲁科版高中化学必修一12研究物质性质的方法和程序

高中化学学习材料

金戈铁骑整理制作

第1课时　研究物质性质的基本方法

（1）CuSO4溶液为蓝色，NaCl溶液为无色，故通过观察溶液的颜色可将二者区分开。

（2）将CO2气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，若继续通入，石灰水由浑浊变澄清。

（3）将等体积的铜片和铁片分别放入等浓度的稀盐酸中，发现铜片上无明显现象，铁片上有气泡冒出，说明金属活泼性强弱顺序为Fe>Cu。

一、研究物质性质的基本方法

常用方法有观察法、实验法、分类法、比较法等，其中观察法是一种有计划、有目的地用感官或借助仪器考察研究对象的方法。

二、金属钠的性质及用途

1．物理性质

颜色

状态

硬度

密度

熔点

银白色

固体

质软

比水的小，

而比煤油的大

较低

2．化学性质

3．保存方法

实验室中，少量的钠保存在煤油中，大量的钠保存在液态石蜡中。

4．用途

钠、钾合金可用做原子反应堆的导热剂，高压钠灯常用做路灯，金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。

三、过氧化钠的性质和用途

1．物理性质

过氧化钠为淡黄色固体。

2．化学性质

（1）与H2O反应（化学方程式）：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

（2）与CO2反应（化学方程式）：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

3．用途

作为呼吸面具和潜水艇里氧气的来源。

1．将Ⅰ、Ⅱ相关内容用短线连接。

答案：

①—c　②—b　③—a、c、d　④—a、c

2．在下列叙述中：

①硬度大　②硬度小　③着火时用沙土扑灭　④熔点低于100℃　⑤银白色　⑥在煤油和水的混合物界面处上下跳动　⑦在空气中燃烧生成淡黄色固体　⑧用小刀切割后的断面很快变暗与钠的物理性质有关的是________________，与钠的化学性质有关的是____________。

答案：

②④⑤⑥　③⑥⑦⑧

3．金属钠长时间置放于空气中，会发生怎样的变化？

请写出主要反应方程式。

答案：

钠在空气中放置发生的变化过程与周围环境条件密切相关。

一般条件下，银白色（Na）―→变暗（生成Na2O）―→变为白色固体（NaOH）―→表面形成溶液（NaOH潮解）―→结块（吸收CO2形成Na2CO3·10H2O）―→最终变成白色粉末（风化，生成Na2CO3），有关反应如下：

4Na＋O2===2Na2O

Na2O＋H2O===2NaOH

2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O

Na2CO3＋10H2O===Na2CO3·10H2O

Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O

4．试写出下列化学方程式

Na2O溶于水：

_______________________________________________________________

Na2O2溶于水：

______________________________________________________________

Na2O与CO2反应：

__________________________________________________________

Na2O2与CO2反应：

_________________________________________________________

答案：

Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

钠与水、酸和盐溶液的反应

1．钠与滴有酚酞的水的反应

现象

分析

钠浮在水面上——浮

证明ρ（Na）＜ρ（H2O）

钠块熔成闪亮的小球——熔

钠熔点低，钠与水反应放出热量，使钠块熔成了钠球

钠球迅速向各个方向游动——游

钠与水反应生成气体，推动钠球游动

听到液面上发出嘶嘶的响声——响

钠与水剧烈反应生成气体，与水摩擦发出响声

滴有酚酞的溶液变红色——红

钠与水反应生成了碱

反应实质是Na与水电离出的极少的H＋之间的置换反应

2．钠与酸、盐溶液的反应

一般情况下，钠与任何物质水溶液反应，都是钠与溶液中H＋发生置换，产生H2。

（1）与酸溶液反应：

①钠与酸反应时，钠与酸中的H＋先反应，如2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。

（2）与盐溶液反应：

①先发生反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

②再看盐溶液中溶质是否与NaOH发生反应。

如a.钠与NaCl稀溶液反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，现象：

浮、熔、游、响。

b．钠与CuCl2溶液反应：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，

CuCl2＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋2NaCl，

总方程式：

2Na＋CuCl2＋2H2O===Cu（OH）2↓＋2NaCl＋H2↑。

现象：

浮、熔、游、响、有蓝色沉淀生成。

[特别提醒]　

将钠投入到饱和溶液，如饱和NaCl溶液，饱和NaOH溶液中，虽然钠与水反应生成的NaOH不再与溶质反应，但由于反应消耗了水，故会有溶质析出，溶液也会变浑浊。

[例1]　将一小块金属钠投入足量的下列溶液中，既能生成气体，又能生成白色沉淀的是（　　）

A．稀盐酸　　　　　　　　　B．Ba（OH）2稀溶液

C．MgCl2溶液D．CuSO4溶液

[解析]　Na投入到稀盐酸、Ba（OH）2稀溶液中，只有气体产生；投入到MgCl2溶液中，发生2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH===Mg（OH）2↓＋2NaCl，Mg（OH）2为白色沉淀；投入到CuSO4溶液中，发生反应为：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋Na2SO4，Cu（OH）2为蓝色沉淀。

[答案]　C

活泼性Na>Cu，但Na不能与可溶性铜盐的水溶液发生置换反应而生成Cu单质。

氧化钠与过氧化钠

化学式

Na2O

Na2O2

颜色

白色

淡黄色

状态

固体

固体

氧元素的化合价

－2价

－1价

属类

碱性氧化物

非碱性氧化物

生成条件

常温下缓慢氧化

燃烧或加热

热稳定性

不稳定，易转化为Na2O2

较稳定

与H2O反应

Na2O＋H2O===2NaOH

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

与CO2反应

Na2O＋CO2===Na2CO3

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

与HCl反应

Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O

2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑

主要用途

用于制取Na2CO3

强氧化剂、漂白剂、供氧剂

转化：

2Na2O＋O22Na2O2

[特别提醒]

（1）Na2O2投入酸溶液中，可以认为反应先是Na2O2与H2O生成NaOH，然后再发生中和反应。

（2）Na2O2具有漂白性，可使酸碱指示剂退色，如将Na2O2投入滴有酚酞的水中，溶液先变红后又退色。

（3）Na2O2与CO2和H2O（气）混合气体反应，可视为先与CO2反应，再与H2O（气）反应。

[例2]　下列叙述中不正确的是（　　）

A．Na2O2是淡黄色固体，Na2O是白色固体，二者都能与水反应生成NaOH

B．Na和O2在加热时反应生成Na2O2，在常温下反应生成Na2O

C．Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2

D．2gH2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收，Na2O2固体增重2g

[解析]　Na2O2与CO2反应生成O2：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，该反应不是置换反应。

2gH2充分燃烧后生成18g水，完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，由质量守恒可知，固体由Na2O2→NaOH，其质量增加的量等于H2O→O2质量减少的量，18g水被吸收后生成16gO2，即Na2O2固体增重为2g。

[答案]　CD

反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，由原子守恒可知固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”，H2O中的“H2”。

所以agCO与H2混合气体（或组成为（CO）m·（H2）n的物质）充分燃烧后产物经足量Na2O2固体吸收，固体质量增加ag。

1．（对应考点一）对钠跟水反应的现象叙述完全且正确的是（　　）

A．钠浮在水面上，反应很快停止

B．钠浮在水面上剧烈燃烧，火焰呈黄色

C．钠熔化成闪亮小球浮在水面上，不断游动，嘶嘶作响

D．钠熔化成闪亮小球，沉在水底，并有气泡产生

解析：

钠遇到水后，立即与水发生反应，因为钠的密度小于水，故钠浮在水面上；因为钠与水反应是放热反应，而钠本身的熔点是97.81℃，故与水剧烈反应，熔成银光闪闪的小球；因为产生氢气，故发出嘶嘶声响；并由于气体是在球与水面接触点产生，产生的气体推动小球在水面游动。

答案：

C

2．（对应考点一）[双选题]把一块黄豆粒大小的金属钠投入到盛有硫酸铜溶液的烧杯里，观察所发生的现象，下列对观察记录现象的叙述错误的是（　　）

A．钠浮在液面上，熔化成闪亮的小球

B．钠浮在液面上静止不动

C．溶液里冒出了大量的无色气泡

D．溶液里产生了蓝色沉淀

解析：

将钠投入到硫酸铜溶液中，由于钠的密度比水小，故金属钠首先浮在液面上，同时钠跟溶液里的水反应，生成了NaOH和H2，且该反应放热，故钠会熔化成闪亮的小球，放出的气体推动钠在溶液中四处游动；生成的NaOH能与溶液中的CuSO4反应，生成Cu（OH）2蓝色沉淀。

故选BC。

答案：

BC

3．（对应考点二）下列物质在一定条件下均能产生氧气，其中最适合用于宇航员（宇航员呼吸所需的氧气主要来自太空服中的呼吸面具）出舱时的供氧剂的是（　　）

A．HNO3　　　　　　　　　　B．H2O2

C．KClO3D．Na2O2

解析：

作为呼吸面具的供氧剂必须是固体，且极易与呼出的CO2及H2O反应产生O2，符合要求的只有Na2O2。

答案：

D

4．（对应考点二）下列各组中的两种物质作用时，反应条件或反应物用量的改变，对生成物没有影响的是（　　）

A．Na2O2和H2OB．Na和O2

C．Ca（OH）2和CO2D．C和O2

解析：

A项中无论反应条件或反应物用量怎么改变，只发生反应：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；B项中钠与O2反应由于条件的不同可生成Na2O或Na2O2；C项中，少量的CO2与Ca（OH）2溶液反应会生成CaCO3，CO2足量时会生成Ca（HCO3）2；D项中C与O2由于相对量不同可生成CO或CO2或二者混合物。

答案：

A

5．（对应考点二）CO与H2混合气体3g和足量的氧气燃烧后，在150℃时将混合气体通过足量的Na2O2后，Na2O2增重的质量为（　　）

A．1.5gB．3g

C．6gD．无法计算

解析：

2CO＋O2===2CO2　①

2H2＋O2===2H2O　②

2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2↑　③

2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑　④

将①③合并得：

CO＋Na2O2===Na2CO3　⑤

将②④合并得：

H2＋Na2O2===2NaOH　⑥

由⑤⑥式可以看出Na2O2固体增重的质量就是CO和H2的质量。

答案：

B

6．（实验题）用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。

（1）由上述实验现象所得出的有关过氧化钠跟水反应的结论是：

第一，有氧气生成，第二，_________过氧化钠跟水反应的化学方程式________________。

（2）某研究性学习小组拟用如图所示装置进行实验，以证明上述结论。

用以验证第一条结论的实验方法及现象是_____________

用以验证第二条结论的实验方法及现象是：

___________。

解析：

（1）过氧化钠与水反应生成O2，并且反应放热，达到脱脂棉的燃点，使棉花剧烈燃烧。

可在p处收集产生的气体，并用带有余烬的木条检验，在Q处放一盛有水的烧杯，若反应放热，则锥形瓶中气体受热膨胀，水中会有气泡产生。

答案：

（1）反应放热　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

（2）在P处收集一试管气体，将带有余烬的木条放在试管口，若木条复燃，则证明生成的气体是O2　在Q处放一盛有水的烧杯，若Q处有气泡产生，则证明反应放出热量。

（1）钠是非常活泼的金属，常温下易与氧气、水等物质反应。

钠与金属的盐溶液反应不会置换出金属单质。

（2）Na2O2是一种淡黄色固体，可与CO2、H2O反应生成O2，常用作漂白剂、供氧剂。

Na2O2与CO2、H2O反应的化学方程式是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2↑　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

一、选择题（本题包括5小题，每题4分，共20分）

1．下列实验方法错误的是（　　）

A．人们直接用肉眼观察物质的颜色、状态

B．用鼻子闻物质的气味

C．品尝物质的味道

D．借助仪器进行观察

解析：

观察包括用肉眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻物质的气味，也可借助仪器观察。

在化学实验中不可品尝任何物质的味道。

答案：

C

2．[双选题]在一定温度下，向饱和烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠，充分反应后恢复到原温度，下列说法正确的是（　　）

A．溶液中有晶体析出，Na＋数目变小

B．溶液中有气体逸出，Na＋数目增加

C．溶质的质量分数增大

D．溶液中Na＋数目减少，溶质质量分数未变

解析：

加入Na2O2，Na2O2与水反应：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，消耗水的同时生成NaOH，因此析出晶体，溶液中Na＋数目减少，因溶液仍为原温度下的饱和溶液，溶质质量分数不变而溶剂减少。

答案：

AD

3．将一小块钠投入下列溶液时，既能产生气体，又能产生沉淀的是（　　）

A．稀H2SO4B．NaOH溶液

C．饱和NaCl溶液D．KCl溶液

解析：

Na与稀H2SO4反应只生成H2。

与B、C、D三项溶液反应时先与水反应生成H2，由于消耗水，饱和NaCl溶液中会有NaCl晶体析出。

答案：

C

4．[双选题]将金属钠分别投入下列物质的溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（　　）

A．稀盐酸B．K2SO4

C．CuCl2D．饱和NaOH溶液

解析：

钠遇水或水溶液均能发生反应置换出氢气，故以上四个选项均能满足题干中有气体放出这一条件。

解题的关键在于题干中的最后“溶液质量减轻”。

若投入金属钠的质量小于脱离溶液的物质的质量，则溶液的质量减轻。

选项A、B中每有23g钠进入溶液均生成1gH2，溶液质量增加22g。

C项中由于钠与水反应生成的NaOH还能进一步与CuCl2反应，析出Cu（OH）2沉淀，所以溶液质量减轻。

D选项中NaOH溶液是饱和溶液，投入钠后消耗水，析出氢氧化钠固体，溶液质量也减轻。

答案：

CD

5．将10.4gNa2O和Na2O2的固体混合物投入到水中，充分反应后收集到O2的质量为1.6g，则混合物中Na2O的质量分数为（　　）

A．20%B．75%

C．25%D．66%

解析：

由生成O2的质量可先求出Na2O2的质量，

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

2×78　　　　　　　　　　　32

x　　　　　　　　　　　　　1.6g

x＝7.8g，

混合物中m（Na2O）＝10.4g－7.8g＝2.6g，

×100%＝25%。

答案：

C

二、非选择题（本题包括3个小题，共30分）

6．（8分）有人设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：

①钠的物理性质；②钠与水反应的产物。

（1）当进行适当操作时还需要的仪器有________________________________________。

（2）如何进行操作？

________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）实验现象是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

实验目的是通过钠与水的反应验证钠的物理性质及反应的产物，NaOH可用酚酞检验，H2可用爆鸣实验检验，因此还需要酒精灯和小试管。

答案：

（1）酒精灯、小试管　

（2）将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在细玻璃管上收集反应产生的气体，用拇指堵住试管口移近酒精灯，松开拇指，点燃试管中的气体。

（3）钠浮在水面上，熔化成小球，到处游动，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声。

7．（9分）据如图所示的转化关系及现象，完成下列问题：

（1）固体X的名称为________；

A的化学式为________。

（2）写出反应①③的化学方程式。

①________________________________________________________________________，

③________________________________________________________________________。

解析：

推断题的解答关键要找准“题眼”。

淡黄色固体可能为Na2O2；与澄清石灰水反应生成白色沉淀，白色沉淀与盐酸反应生成气体，此固体Y可能为碳酸盐，气体可能为CO2，然后通过其他信息验证。

答案：

（1）过氧化钠　CO2

（2）①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

②2Na＋O2Na2O2

8.（13分）在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。

请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可用作供氧剂。

（1）A是制取CO2的装置。

写出A中发生反应的化学方程式：

___________________。

（2）填写表中空格：

仪器

加入试剂

加入该试剂的目的

B

饱和NaHCO3溶液

除挥发过来的HCl

C

D

（3）写出Na2O2与CO2反应的化学方程式：

________________________________________________________________________

（4）试管中收集满气体后，下一步实验操作及现象、结论是_____________________

________________________________________________________________________。

解析：

由装置图可以看到A为CO2发生装置，B、D为洗气装置，C中产生O2，E为收集O2的装置。

实验室中使用大理石（CaCO3）和稀盐酸反应制取CO2，会混有少量HCl杂质，可以用NaHCO3饱和溶液除去，反应方程式：

NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。

生成的O2可以用带火星的木条检验。

答案：

（1）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

（2）

仪器

加入试剂

加入该试剂的目的

B

饱和NaHCO3溶液

除去CO2中混有的HCl

C

Na2O2

反应生成O2

D

NaOH溶液

吸收没有反应的CO2

（3）2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

（4）把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管。

把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明管中收集的气体是O2

第2课时　研究物质性质的基本程序

（1）研究物质性质的基本方法有观察法、实验法、分类法、比较法。

（2）用化学反应方程式表示下列反应：

①Na与H2O：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

②Na与稀盐酸：

2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。

③Na与FeCl3溶液：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，FeCl3＋3NaOH===Fe（OH）3↓＋3NaCl。

④Na2O2与H2O：

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

⑤Na2O2与CO2：

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。

一、研究物质性质的基本程序

1．观察

了解物质存在的状态、颜色、气味等物理性质。

2．预测

运用分类的方法，根据物质所属的类别或利用有关反应规律预测物质的性质，一般指通性或共性。

3．实验和观察

根据预测设计并实施实验，观察和分析实验现象，归纳出与预测一致的性质；若出现预测之外的特殊现象，则需要进一步研究，提出新问题并做出新预测，并要进行实验，验证新的预测。

4．解释和结论

需要对实验现象进行分析、综合、推论，概括出结论，一般运用比较的方法归纳出物质的通性及特性，并整合实验结论。

二、氯气的性质

1．物理性质

颜色

气味

状态

毒性

密度

水溶性

黄绿色

刺激性

气味

气体

有毒

比空气的

密度大

能溶

2．化学性质

3．次氯酸的性质

（1）酸性：

属于弱酸；酸性HClO

（2）不稳定性：

2HClO2HCl＋O2↑。

（3）杀菌、消毒、漂白。

三、研究物质结构的方法

1．假说

以已有事实材料和科学理论为依据，面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。

假说提出后需得到实践的证实，才能成为科学理论。

2．模型

以客观事实为依据建立起来的，对事物及其变化的简化模拟，分为物体模型和思维模型两大类。

1．判断正误。

（1）通过观察物质的色、味、态可了解其物理性质，通过实验可了解物质的化学性质（　　）

（2）由于被研究的物质性质往往具有一定的未知性，所以在研究物质性质的过程中，可能需要在“实验和观察”与“预测物质的性质”两个环节之间反复进行。

（　　）

（3）进行实验时，往往首先要对物质性质进行预测，其次是设计并实施实验来验证所做的预测。

（　　）

（4）研究物质的性质，既需要有一个合理而科学的程序，又需要具体而科学的研究方法。

（　　）

（5）进行实验验证时，对出现的特殊现象不必处理分析，只分析与预测一致的现象。

（　　）

（6）Cl2的性质可以根据O2的性质进行预测（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×　（6）√

2．两集气瓶中分别盛满Cl2和H2，如何用最简单的方法鉴别？

答案：

通过观察气体颜色，可区分二者。

黄绿色的是Cl2，无色的是H2。

3．对于下列反应的现象，用以下选项的编号回答：

A．白烟　B．白雾　C．白色烟雾　D．棕黄色烟

E．棕黄色烟雾　F．棕红色烟　G．棕红色烟雾

（1）灼热的铁丝在氯气中燃烧，集气瓶内产生_____________________________________。

（2）氢气在氯气中燃烧，集气瓶口有_______