高中化學(xué) 第一章 認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué) 第2節(jié) 研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序?qū)W案 魯科版必修1.doc

第2節(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序1研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法(1)觀察法：觀察是一種有計(jì)劃、有目的地用感官考察研究對(duì)象的方法。人們既可以直接用肉眼觀察物質(zhì)的顏色、狀態(tài)，用鼻子聞物質(zhì)的氣味，也可以借助一些儀器來(lái)進(jìn)行觀察，從而提高觀察的靈敏度。在觀察過(guò)程中，不僅要用感官去搜集信息，還要積極地進(jìn)行思考，及時(shí)儲(chǔ)存和處理所搜集的信息。觀察要有明確而具體的目的，要對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析和綜合。觀察時(shí)一定要注意：不能用手直接接觸化學(xué)藥品；嚴(yán)禁用嘴品嘗化學(xué)藥品的味道；聞氣體的氣味時(shí)要用手輕輕在容器上方扇動(dòng)，僅使少量氣體飄進(jìn)鼻孔，如圖所示。(2)實(shí)驗(yàn)法：為了檢驗(yàn)?zāi)撤N科學(xué)理論或假設(shè)而進(jìn)行的某種操作或從事某種活動(dòng)，在研究物質(zhì)性質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測(cè)和探究物質(zhì)未知的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：實(shí)驗(yàn)是人為的再現(xiàn)物質(zhì)變化的過(guò)程。因此，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要有目的地控制物質(zhì)變化的溫度、壓強(qiáng)、溶劑、濃度等外界條件，這是因?yàn)橥瑯拥奈镔|(zhì)在不同條件下反應(yīng)，可能會(huì)生成不同的物質(zhì)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)用品、安全保障措施和實(shí)驗(yàn)步驟等。實(shí)驗(yàn)中要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并實(shí)事求是地做好實(shí)驗(yàn)記錄。實(shí)驗(yàn)后要寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行客觀、深入地分析。(3)分類法：分類即根據(jù)事物的特點(diǎn)對(duì)不同的事物分別歸類，并且形成具有一定屬性關(guān)系的不同等級(jí)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系。運(yùn)用分類法研究物質(zhì)的性質(zhì)，不僅能使有關(guān)化學(xué)物質(zhì)及其變化的知識(shí)系統(tǒng)化，還可以通過(guò)分門別類的研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)及其變化規(guī)律，分類的方法一般有單一分類法、交叉分類法、樹狀分類法等。(4)比較法：比較，即就兩種或兩種以上同類的事物辨別異同或高低，比較又可叫做對(duì)比或?qū)φ?。這里主要站在研究物質(zhì)性質(zhì)的角度，討論對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行比較的問(wèn)題。在探究物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，運(yùn)用比較的方法，可以找出物質(zhì)性質(zhì)間的異同，認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系。【例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(shí)，有同學(xué)提出：“我們可以先拿磁鐵來(lái)吸一下”。就“拿磁鐵來(lái)吸一下”這一過(guò)程而言，屬于科學(xué)探究中的()A實(shí)驗(yàn) B比較 C觀察 D分類解析：A、B、C、D四項(xiàng)均屬于我們?cè)诳茖W(xué)探究中常用的重要方法。實(shí)驗(yàn)法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測(cè)或探究物質(zhì)未知性質(zhì)的方法。顯然，“拿磁鐵來(lái)吸一下”這一過(guò)程屬于實(shí)驗(yàn)法。答案：A2鈉的性質(zhì)(1)鈉的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究：探究鈉的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識(shí)金屬鈉的狀態(tài)、顏色、熔點(diǎn)、硬度、密度等物理性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)用品：鑷子、濾紙、小刀、玻璃片、金屬鈉實(shí)驗(yàn)步驟：用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，先觀察其狀態(tài)和外表現(xiàn)象，再用濾紙吸干表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，持續(xù)觀察金屬鈉切面的現(xiàn)象及其變化。觀察結(jié)束后，將鈉放回試劑瓶。分析現(xiàn)象發(fā)生的原因。實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)論：狀態(tài)固態(tài)顏色保存在試劑瓶?jī)?nèi)的鈉表面呈暗灰色，新切開的鈉呈銀白色，有金屬光澤硬度硬度很小，用小刀就容易切開密度密度很小，在水中浮在水面上熔點(diǎn)熔點(diǎn)較低，在與水作用時(shí)就熔化了談重點(diǎn) 特殊物質(zhì)鈉的取用(1)工具鑷子、濾紙和小刀。鈉具有強(qiáng)腐蝕性，取用鈉時(shí)應(yīng)用鑷子，不能用手直接接觸。待用的鈉要用濾紙吸凈表面的煤油，用小刀切下。(2)回收取出來(lái)的未用完的鈉要及時(shí)放回試劑瓶，一般藥品不能這樣操作。(3)大小因鈉的性質(zhì)活潑，與水反應(yīng)劇烈，所以做實(shí)驗(yàn)時(shí)取用的鈉粒一般為黃豆粒大小。(4)防火吸過(guò)煤油的濾紙不能亂丟，也不能放到廢紙簍內(nèi)，以防引起火災(zāi)。(2)鈉的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)是研究各種物質(zhì)性質(zhì)的重點(diǎn)，也是研究物質(zhì)制備、用途、保存的基礎(chǔ)，因此，對(duì)于重要的單質(zhì)或者化合物的化學(xué)性質(zhì)必須熟練掌握。金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)通常包括與非金屬單質(zhì)、水、酸、鹽等的反應(yīng)。在此主要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法與觀察法來(lái)探究鈉與水的反應(yīng)和鈉與氧氣的反應(yīng)兩個(gè)重要的化學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)一：鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理：鈉是很活潑的金屬，能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)步驟：向培養(yǎng)皿中加適量水，滴入12滴酚酞溶液，用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用小刀切下一小塊金屬鈉(黃豆粒大小)，注意，另一塊要立即放回原瓶，將切好的鈉投入到培養(yǎng)皿的水中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因分析鈉粒浮在水面上鈉比水密度小鈉熔化成閃亮的小球鈉的熔點(diǎn)很低，與水反應(yīng)放出熱量鈉球在水面上快速地四處游動(dòng)鈉與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣體鈉球逐漸變小并最終消失鈉與水反應(yīng)鈉在與水作用的同時(shí)發(fā)出了“嘶嘶”的響聲氣體與水發(fā)生劇烈碰撞培養(yǎng)皿內(nèi)的液體變成了紅色鈉與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了堿，使酚酞溶液變紅說(shuō)明：鈉與水反應(yīng)現(xiàn)象可簡(jiǎn)單地記為：浮、熔、游、響、紅。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)實(shí)驗(yàn)可明確判斷出鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為2Na2H2O=2NaOHH2?！纠?1】 在燒杯中加入水和苯(密度為0.88 gcm3)各50 mL，將一小粒金屬鈉(密度為0.97 gcm3)投入燒杯中。觀察到的現(xiàn)象可能是(說(shuō)明：苯是一種類似汽油的油狀液體，與水互不相溶)()A鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng)B鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng)C鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動(dòng)D鈉在苯與水的界面處反應(yīng)并作上下跳動(dòng)解析：苯與水互不相溶，且苯比水密度小，則苯與水分層并且苯在上層，兩層液體間有一個(gè)界面。鈉比水密度小、比苯密度大，由浮力原理可知，呈固態(tài)的鈉粒一定是處在苯與水的界面處。鈉與苯不發(fā)生反應(yīng)，在兩種液體的界面處跟水反應(yīng)生成氫氣。氫氣不溶于水和苯，包圍在鈉粒周圍的氫氣使鈉粒受的浮力增大而上浮。在鈉粒上浮的過(guò)程中氫氣脫離鈉粒逸出液面，鈉粒在重力的作用下又下落到了兩液體的界面處。這種現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)，直至鈉粒完全消失為止。答案：D實(shí)驗(yàn)二：鈉與氧氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶探究金屬鈉與氧氣的反應(yīng)。b認(rèn)識(shí)條件控制在實(shí)驗(yàn)研究中的意義。實(shí)驗(yàn)原理：鈉是很活潑的金屬，易跟氧氣化合生成氧化物。知識(shí)儲(chǔ)備：鈉的氧化物包括氧化鈉(Na2O)和過(guò)氧化鈉(Na2O2)兩種。通常，前者是白色固體，后者是淡黃色固體。實(shí)驗(yàn)步驟a.用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，觀察金屬鈉新切面的顏色和光澤的變化。b再用與a同樣的方法和要求，從原金屬鈉塊上取下一小塊，將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上，點(diǎn)燃酒精燈隔著石棉網(wǎng)對(duì)金屬鈉加熱，觀察金屬鈉發(fā)生的物理、化學(xué)變化的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及化學(xué)方程式：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式金屬鈉與氧氣在常溫下反應(yīng)金屬鈉的表面由銀白色變?yōu)榛疑?，失去金屬光澤化學(xué)方程式：4NaO2=2Na2O金屬鈉與氧氣在加熱下反應(yīng)金屬鈉先熔化后燃燒，燃燒時(shí)伴有黃色火焰，燃燒后生成了淡黃色固體化學(xué)方程式：2NaO2Na2O2實(shí)驗(yàn)結(jié)論金屬鈉跟空氣中的氧氣反應(yīng)，在常溫的條件下生成氧化鈉，在加熱的條件下生成過(guò)氧化鈉，這說(shuō)明溫度的差別對(duì)金屬鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物有著明顯的影響。由此想來(lái)，在其他物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中，也有可能存在物質(zhì)相同、條件不同、反應(yīng)產(chǎn)物不同的現(xiàn)象，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法研究物質(zhì)性質(zhì)必須要控制好實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的安全措施：不能用手直接接觸金屬鈉、氧化鈉、過(guò)氧化鈉；鈉的用量一定要少(一般用黃豆粒大小即可)；盛金屬鈉的試劑瓶必須遠(yuǎn)離火源；凡是接觸金屬鈉的儀器都要干燥無(wú)水。談重點(diǎn) 過(guò)氧化鈉的性質(zhì)：過(guò)氧化鈉是一種淡黃色粉末狀固體，與水或二氧化碳反應(yīng)都可以放出氧氣。2Na2O22H2O=4NaOHO22Na2O22CO2=2Na2CO3O2因此，過(guò)氧化鈉可作為呼吸面具和潛水艇里氧氣的來(lái)源?！纠?2】 空氣中一表面已被氧化的金屬鈉，質(zhì)量為10.8 g，投入水中完全反應(yīng)后，收集到H2的質(zhì)量為0.2 g，則未被氧化的鈉的質(zhì)量為()A9.2 g B7.8 gC2.3 g D4.6 g解析：空氣中金屬鈉被氧化生成Na2O，因而題目中的10.8 g為Na2O和Na的質(zhì)量之和，投入水中之后發(fā)生的反應(yīng)為：Na2OH2O=2NaOH；2Na2H2O=2NaOHH2。由此可見由收集到的H2的質(zhì)量可直接求出未被氧化的鈉的質(zhì)量。設(shè)未被氧化的鈉的質(zhì)量為x2Na2H2O=2NaOHH246 2x 0.2 g解得x4.6 g。答案：D3鈉的保存和用途(1)保存：鈉很容易跟空氣里的O2和H2O起反應(yīng)而變質(zhì)，故鈉在保存時(shí)要注意與水、空氣隔絕。實(shí)驗(yàn)室通常將少量的鈉保存在煤油中，因?yàn)殁c的密度比煤油的大，所以鈉沉在煤油下面，從而與O2和H2O隔絕避免反應(yīng)。(2)用途：制取用途廣泛的Na2O2。制備NaK合金。NaK合金在室溫下呈液態(tài)，作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。制取鈦、鋯、鈮、鉭等稀有金屬。作電光源高壓鈉燈?！纠?】 下列關(guān)于鈉的敘述中，正確的是()A鈉在自然界中存在游離態(tài)B鈉可以保存在水或四氯化碳中C鈉著火時(shí)可用沙土撲滅D鈉是一種灰白色固體解析：鈉作為一種很活潑的金屬，容易與空氣中的氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，所以自然界中沒有游離態(tài)的鈉，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；鈉能與水反應(yīng)，且密度比水小，比煤油大，少量的鈉應(yīng)保存在煤油中，鈉的密度比四氯化碳的密度小，會(huì)浮在其表面與空氣接觸而發(fā)生反應(yīng)，所以也不能用四氯化碳保存鈉，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；鈉著火時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化鈉，而過(guò)氧化鈉與水、二氧化碳均能反應(yīng)且放出氧氣，因此鈉著火不能用水或二氧化碳滅火，可以用沙土撲滅，C選項(xiàng)正確；鈉是一種銀白色有金屬光澤的金屬，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和其他方法(1)研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序的闡釋研究物質(zhì)性質(zhì)的程序的含義研究物質(zhì)性質(zhì)的程序就是研究物質(zhì)的一系列連續(xù)有規(guī)律的性質(zhì)進(jìn)行的順序。研究物質(zhì)性質(zhì)的程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)研究物質(zhì)性質(zhì)的程序，要遵循由表及里，由簡(jiǎn)到繁的一般原則，通常首先要觀察物質(zhì)的外觀，了解物質(zhì)的存在狀態(tài)、顏色、氣味等；然后，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往首先要對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，其次是設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所做的預(yù)測(cè)；最后要通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析，總結(jié)和歸納出物質(zhì)的性質(zhì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象作進(jìn)一步的研究。由于被研究的物質(zhì)性質(zhì)往往具有一定的未知性，所以在研究物質(zhì)性質(zhì)的過(guò)程中，可能需要在“實(shí)驗(yàn)和觀察”與“預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)”兩個(gè)環(huán)節(jié)之間反復(fù)進(jìn)行。總之，研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序分為先后兩大步驟，第一步是觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)，第二步是實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)探究中又要分為三步進(jìn)行，一是預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，二是實(shí)驗(yàn)和觀察，三是解釋及結(jié)論。研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的關(guān)系研究物質(zhì)的性質(zhì)，既需要有一個(gè)合理而科學(xué)的程序，又需要具體而科學(xué)的研究方法。程序和方法各自承擔(dān)著不同的任務(wù)，二者之間具有密切的關(guān)系。研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的關(guān)系(2)研究物質(zhì)性質(zhì)的其他方法通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)了物質(zhì)的性質(zhì)后，人們往往要探究產(chǎn)生相關(guān)性質(zhì)的原因，這就要涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題，如：金屬鈉是由什么微粒構(gòu)成的？這些微粒有什么特點(diǎn)？它們與金屬鈉的性質(zhì)有什么關(guān)系？這些問(wèn)題僅通過(guò)一般實(shí)驗(yàn)是無(wú)法解決的，還需要利用模型、假說(shuō)等方法進(jìn)行有關(guān)研究。假說(shuō)是以已有事實(shí)材料和科學(xué)理論為依據(jù)，面對(duì)未知事實(shí)或規(guī)律所提出的一種推測(cè)性說(shuō)明。假說(shuō)提出以后須得到實(shí)踐的證實(shí)，才能成為科學(xué)理論。道爾頓提出的原子學(xué)說(shuō)起初就是一種假說(shuō)，后來(lái)經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證和修正，才發(fā)展成科學(xué)理論。模型是以客觀事實(shí)為依據(jù)建立起來(lái)的，是對(duì)事物及其變化的簡(jiǎn)化模擬。模型一般可分為物體模型和思維模型兩大類。例如，在研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常用到的球棍模型就是一種物體模型，而在研究原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程中所建立起的各種模型則屬于思維模型。甲烷(有機(jī)物)分子的球棍模型和比例模型關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的研究只是化學(xué)研究的任務(wù)之一，除此之外，還需要通過(guò)化學(xué)研究為物質(zhì)發(fā)生的各種變化尋求合理的理論解釋，測(cè)定物質(zhì)組成中各種成分的含量，探究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計(jì)物質(zhì)合成的方法等。現(xiàn)在，化學(xué)工作者不僅使用試管、燒杯等一般的化學(xué)儀器，而且使用許多先進(jìn)的儀器來(lái)進(jìn)行化學(xué)研究，使化學(xué)研究水平大為提高。【例4】 實(shí)驗(yàn)研究：下面是李文同學(xué)研究氧氣性質(zhì)過(guò)程中的一個(gè)片斷。請(qǐng)你幫助他完成部分實(shí)驗(yàn)并補(bǔ)全活動(dòng)記錄。觀察氧氣的顏色、狀態(tài)：_色_態(tài)；氣味：_氣味。預(yù)測(cè)氧氣是一種非金屬單質(zhì)，它可能具備的性質(zhì)有_。實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生成物氧氣與鐵反應(yīng)氧氣與氫氣反應(yīng)(1)氧氣與鐵反應(yīng)生成_，氧氣與氫氣反應(yīng)生成_。(2)氧氣與硫比較均為非金屬單質(zhì)，其性質(zhì)有共同特點(diǎn)，可推知硫的化學(xué)性質(zhì)_，能與_等物質(zhì)反應(yīng)。(3)這位同學(xué)是按照怎樣的程序來(lái)研究物質(zhì)性質(zhì)的？解釋：認(rèn)真觀察，得出氧氣的顏色、狀態(tài)等物理性質(zhì)，再結(jié)合已學(xué)過(guò)的其他非金屬物質(zhì)的性質(zhì)作出預(yù)測(cè)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。運(yùn)用氧氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)現(xiàn)象去分析問(wèn)題，運(yùn)用研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的具體操作要求去預(yù)測(cè)，類推。硫與氧氣性質(zhì)相似，故可與金屬、非金屬等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如Na、Fe、Cu、H2等。答案：觀察無(wú)氣無(wú)預(yù)測(cè)與鈉、鐵、銅等金屬發(fā)生化合反應(yīng)，與氫氣發(fā)生化合反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究把紅熱的鐵絲放入盛有氧氣的集氣瓶中火星四射，生成黑色固體四氧化三鐵把燃燒的氫氣的導(dǎo)氣管插入盛有氧氣的集氣瓶中氫氣燃燒更旺，發(fā)出藍(lán)色火焰水(1)四氧化三鐵水(2)與氧氣相似金屬、非金屬(3)觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和觀察解釋及結(jié)論5氯氣的物理性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)：認(rèn)識(shí)氯氣的物理性質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)步驟：取一只盛滿氯氣的集氣瓶，觀察氯氣的顏色；用手在瓶口上方輕輕地扇動(dòng)，使極少量的氯氣飄進(jìn)鼻孔，聞氯氣的氣味。如下圖所示，取一支盛滿氯氣的試管，將其倒扣在水槽中，用手輕輕搖動(dòng)試管，觀察現(xiàn)象。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論觀察集氣瓶?jī)?nèi)的氯氣氯氣呈黃綠色，有刺激性氣味氯氣是黃綠色，有刺激性氣味的氣體觀察氯氣在水中的溶解試管內(nèi)的液面慢慢上升了一段距離，但未到頂，試管內(nèi)的液體由無(wú)色變成淡黃綠色氯氣能溶于水且形成淡黃綠色的溶液總之，氯氣是一種黃綠色，有毒，有刺激性氣味的氣體，能溶于水，密度大于空氣的密度。析規(guī)律 認(rèn)識(shí)氣體物理性質(zhì)的方法：一般是通過(guò)觀察法了解氣體的顏色、氣味等，借助儀器分析其密度和熔、沸點(diǎn)?！纠?】 可以用氯氣灌洞的方法來(lái)消滅田鼠，這是利用了氯氣的哪些性質(zhì)()密度比空氣大易液化能溶于水有毒A BC D解析：氯氣比空氣重，有毒，可用來(lái)消滅田鼠，沒有用到其易液化和能溶于水的性質(zhì)。答案：A6氯氣的化學(xué)性質(zhì)(1)預(yù)測(cè)氯氣的化學(xué)性質(zhì)氯氣屬于非金屬單質(zhì)，非金屬單質(zhì)一般可與許多金屬單質(zhì)在一定條件下發(fā)生化合反應(yīng)，如鈉與氧氣反應(yīng)、鐵與氧氣反應(yīng)等。鐵是常見而又較活潑的金屬單質(zhì)，推測(cè)氯氣與金屬鐵能夠在特定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。非金屬單質(zhì)也能與其他非金屬單質(zhì)在特定的條件下發(fā)生化合反應(yīng)，如硫跟氧氣反應(yīng)，碳與氧氣反應(yīng)等。氫氣是常見而又較活潑的非金屬單質(zhì)，推測(cè)氯氣與氫氣在一定的條件下發(fā)生化合反應(yīng)，氯化氫(HCl)的存在也說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。氯氣能在水中溶解，那么這種溶解中是否也伴隨著氯氣與水之間的化學(xué)反應(yīng)呢？如果發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的話，會(huì)生成什么物質(zhì)呢？(2)氯氣與金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)：氯氣的常見化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄柯葰馀c鐵、氫氣的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)預(yù)測(cè)，在特定條件下，氯氣能夠跟鐵、氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)步驟：用坩堝鉗夾住一束燒得紅熱的細(xì)鐵絲伸入充滿氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。在空氣中點(diǎn)燃?xì)錃?，然后把?dǎo)管伸入盛有氯氣的集氣瓶中，觀察氫氣在氯氣中燃燒時(shí)的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及推論：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推斷生成物氯氣跟鐵的反應(yīng)灼熱的鐵絲燃燒起來(lái)，產(chǎn)生棕紅色的煙FeCl3氯氣跟氫氣的反應(yīng)氫氣繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生了蒼白色的火焰。集氣瓶瓶口的上方產(chǎn)生了較濃的白霧HCl實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氯氣是一種活潑的非金屬單質(zhì)，既可與金屬反應(yīng)又可與某些非金屬反應(yīng)，生成相應(yīng)的氯化物，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe3Cl22FeCl3H2Cl22HCl說(shuō)明：變價(jià)金屬與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的化合物中，金屬顯最高價(jià)態(tài)。煙狀的FeCl3呈棕紅色。三氯化鐵易溶于水，稀的FeCl3水溶液呈黃色。氯化氫極易溶于水，在空氣中會(huì)形成酸霧，氯化氫的水溶液叫做氫氯酸，通常叫做鹽酸。談重點(diǎn) 有關(guān)Cl2實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：氯氣有毒，實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都要采取措施防止氯氣外逸。燃燒的鐵絲在集氣瓶?jī)?nèi)既不能靠近瓶壁也不能伸到瓶底，防止集氣瓶炸裂。鐵絲在集氣瓶?jī)?nèi)要慢慢下移，防止燃燒的鐵絲被煙“淹死”。氫氣在點(diǎn)燃之前必須進(jìn)行純度檢驗(yàn)。(3)氯氣與水反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)：氯氣與水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄柯葰馀c水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理：氯氣能溶解于水，這種溶解不是單純的物理性溶解，而是部分與水發(fā)生反應(yīng)，所以溶解有氯氣的水溶液能夠呈現(xiàn)出某些特殊的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)步驟：剪取約5 cm長(zhǎng)的鎂條，用砂紙擦凈其表面上的氧化膜。取4支干凈的小試管，分別標(biāo)上1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)的標(biāo)記。每支試管內(nèi)都加入3 mL新制備的飽和氯水。向1號(hào)試管內(nèi)加入鎂條，向2號(hào)試管內(nèi)加入3滴AgNO3溶液，向3號(hào)試管內(nèi)加入1塊紅色的紙條，向4號(hào)試管內(nèi)加3滴石蕊溶液。觀察各試管內(nèi)的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析氯水與鎂的反應(yīng)在鎂條與氯水的接觸處產(chǎn)生了無(wú)色氣泡，該氣泡從液體中逸出氯水中含有鹽酸從氯水中含有鹽酸和漂白劑知，氯氣與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)氯水與AgNO3溶液的反應(yīng)氯水中產(chǎn)生了白色沉淀氯水中含有Cl氯水與紅色紙條的反應(yīng)紙條由紅色變?yōu)榘咨人泻衅讋┞人c石蕊試液的反應(yīng)氯水先變?yōu)榧t色，然后紅色消失氯水中含有鹽酸和漂白劑實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)探究氯氣與水的反應(yīng)，知道氯氣能和水反應(yīng)，生成鹽酸和具有漂白性的物質(zhì)，并且根據(jù)氯水的顏色淡黃綠色，推測(cè)氯水中溶解了氯氣。由元素守恒的觀點(diǎn)可輕易得出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cl2H2O=HClHClO(次氯酸)。相關(guān)參考：次氯酸的性質(zhì)HClO具有不穩(wěn)定性、強(qiáng)氧化性、弱酸性。(1)HClO不穩(wěn)定，見光或受熱易分解：2HClO2HClO2(2)HClO具有強(qiáng)氧化性，它遇到有色物質(zhì)時(shí)，能破壞其中的有色物質(zhì)，使有色物質(zhì)退色，所以有漂白性。(3)HClO具有弱酸性，酸性比碳酸弱。(4)氯氣與堿反應(yīng)氯氣除了可以與金屬、某些非金屬、水等發(fā)生反應(yīng)外，還可以與堿溶液反應(yīng)。例如：將氯氣通入堿液(如NaOH溶液)可制得次氯酸鹽(如次氯酸鈉NaClO)，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。工業(yè)上通常用石灰乳和氯氣反應(yīng)來(lái)制漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(反應(yīng)規(guī)律是氯氣和堿反應(yīng)生成氯化物、次氯酸鹽和水)。漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉使用時(shí)，利用復(fù)分解反應(yīng)原理，由Ca(ClO)2生成HClO。通常將漂白粉與稀鹽酸或空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成HClO，起漂白和消毒作用。Ca(ClO)22HCl=CaCl22HClOCa(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO注意：(1)次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，容易貯存運(yùn)輸，因此常制成次氯酸鹽使用。(2)次氯酸漂白的原理是因?yàn)榫哂袕?qiáng)氧化性，破壞有色物質(zhì)，使其退色。(3)漂白粉必須密封保存，否則易吸收空氣中的二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)而失效。【例6】 濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙接觸氯氣后，其顏色變化為()A變紅 B先變紅后變白C變白 D不變解析：氯氣溶于水生成HCl和HClO，其中HCl可使藍(lán)色石蕊試紙變紅，而HClO又具有漂白作用，故先變紅后變白。答案：B7鈉露置于空氣中的變化和反應(yīng)剖析切開金屬鈉置于空氣中，切口開始呈銀白色(鈉的真面目)變暗(生成Na2O)變白色固體(生成NaOH)成液(NaOH潮解)結(jié)塊(吸收CO2成Na2CO310H2O)最后成粉末(風(fēng)化)。有關(guān)反應(yīng)如下：4NaO2=2Na2ONa2OH2O=2NaOH2NaOHCO29H2O=Na2CO310H2ONa2CO310H2ONa2CO310H2O有的同學(xué)誤將碳酸鈉的生成用下式表示：Na2OCO2=Na2CO3，這是不符合事實(shí)的。因?yàn)檠趸c與水結(jié)合的能力比跟二氧化碳反應(yīng)的能力強(qiáng)得多?！纠?】 一小塊金屬鈉長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是()變成白色粉末變暗變成白色固體變成液體ABCD解析：金屬鈉在空氣中發(fā)生的變化：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3，相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象為：銀白色固體變暗，之后變成白色固體(NaOH)，白色固體潮解，變成液體，吸收空氣中CO2和H2O形成白色晶體(Na2CO310H2O)，最后碳酸鈉晶體風(fēng)化，變成白色粉末(Na2CO3)，故本題選B。答案：B8.鈉與酸、堿、鹽水溶液的反應(yīng)規(guī)律(1)鈉跟酸的反應(yīng)鈉與稀硫酸、鹽酸等非氧化性酸反應(yīng)時(shí)，首先是鈉直接跟酸反應(yīng)，過(guò)量的鈉再與水反應(yīng)，而不能認(rèn)為是鈉先跟水反應(yīng)，生成的NaOH再跟酸中和。鈉投入足量鹽酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Na2HCl=2NaClH2。(2)鈉跟堿溶液的反應(yīng)實(shí)際是鈉跟水反應(yīng)2Na2H2O=2NaOHH2(3)鈉跟鹽溶液的反應(yīng)NaCl溶液：實(shí)際是與水反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na2H2O=2NaOHH2CuSO4溶液：因?yàn)殁c與水劇烈反應(yīng)，這樣鈉先與水反應(yīng)，生成的NaOH再跟CuSO4反應(yīng)，而不能認(rèn)為發(fā)生置換反應(yīng)。上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na2H2O=2NaOHH22NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4總方程式為：2NaCuSO42H2O=Cu(OH)2H2Na2SO4談重點(diǎn) 鈉能置換出鹽中的金屬嗎通常鈉不能從鹽溶液中置換出金屬；若鹽為熔融狀態(tài)，鈉可以置換出較不活潑的金屬，如4NaTiCl44NaClTi。【例81】 金屬Na與下列溶液反應(yīng)時(shí)，既有氣體，又有白色沉淀產(chǎn)生的是()AFeCl3溶液BKCl溶液CNa2SO4溶液DMgSO4溶液解析：Na與鹽溶液的反應(yīng)，實(shí)際是Na先與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與鹽反應(yīng)。因此，不管什么鹽溶液與Na反應(yīng)一定有H2生成。FeCl3與NaOH反應(yīng)：FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl，但Fe(OH)3沉淀為紅褐色沉淀；KCl、Na2SO4不與NaOH反應(yīng)；MgSO4與NaOH反應(yīng)：MgSO42NaOH=Mg(OH)2Na2SO4，Mg(OH)2為白色沉淀，符合題意。答案：D【例82】 將一小塊鈉投入盛有5 mL澄清石灰水的試管中，不可能觀察到的現(xiàn)象是()A鈉熔成小球并在液面上四處游動(dòng)B有氣體產(chǎn)生C溶液底部有銀白色物質(zhì)生成D溶液變渾濁解析：由于鈉性質(zhì)活潑，往往誤認(rèn)為會(huì)將石灰水中的鈣置換出來(lái)。將鈉塊投入水中，鈉與水劇烈反應(yīng)，所以首先觀察到的現(xiàn)象是鈉與水反應(yīng)的一系列變化。隨著2Na2H2O=2NaOHH2反應(yīng)的進(jìn)行，水被消耗，溶液的溫度升高，由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低，所以溶液中的Ca(OH)2部分析出。答案：C9.Na2O與Na2O2的聯(lián)系和區(qū)別氧化鈉、過(guò)氧化鈉是鈉的兩種不同氧化產(chǎn)物，二者之間有許多相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。(1)組成元素種類相同，原子數(shù)目之比不同(化學(xué)式不同)，物質(zhì)類型不同：Na2O屬于堿性氧化物，Na2O2屬于過(guò)氧化物。(2)反應(yīng)物相同，反應(yīng)條件不同：常溫時(shí)生成Na2O，加熱時(shí)生成Na2O2。(3)通常狀態(tài)相同，顏色不同：氧化鈉是白色固體，過(guò)氧化鈉是淡黃色固體。(4)名稱一字之差，化學(xué)性質(zhì)明顯不同：與H2O反應(yīng)Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2與CO2反應(yīng)Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2(5)化學(xué)性質(zhì)不同，主要用途不同：過(guò)氧化鈉可做漂白劑，主要用于漂白織物、麥稈、羽毛等；可做潛水艇、呼吸面具等特殊環(huán)境里的供氧劑；還可做實(shí)驗(yàn)室里的生氧劑。【例9】 若將2.3 g鈉樣品置于過(guò)量氧氣中燃燒后，生成了3.6 g固體物質(zhì)，則下列推斷合理的是()A鈉在燃燒前已有部分被氧化B生成物中只有過(guò)氧化鈉C鈉在燃燒前未被氧化D生成物中只有氧化鈉解析：鈉在過(guò)量氧氣中燃燒，燃燒產(chǎn)物只能是Na2O2。假設(shè)2.3 g鈉樣品為純凈的鈉，生成的Na2O2的質(zhì)量為x。2NaO2Na2O246 7823 g x解得x3.9 g3.6 g說(shuō)明原Na樣品中已經(jīng)有Na2O了。答案：AB10過(guò)氧化鈉的特性及有關(guān)計(jì)算Na2O2具有強(qiáng)氧化性、漂白性：將Na2O2投入滴有酚酞的水中，水溶液先變紅而后變化至無(wú)色，顯示出Na2O2的強(qiáng)氧化性和漂白性。(1)固體質(zhì)量差量的計(jì)算在這兩個(gè)反應(yīng)中，對(duì)Na2O2固體而言，反應(yīng)中過(guò)氧化鈉增重的質(zhì)量實(shí)際相當(dāng)于水中H的質(zhì)量，其結(jié)果可看做：Na2O22NaOHO。在反應(yīng)中，過(guò)氧化鈉增重的質(zhì)量實(shí)際上相當(dāng)于與CO2等物質(zhì)的量的CO的質(zhì)量，其結(jié)果可看做：Na2O2Na2CO3O。終態(tài)法的思想在過(guò)氧化鈉計(jì)算中的應(yīng)用。例如：Na2O2H2=2NaOH、Na2O2CO=Na2CO3、2Na2O2COH2=Na2CO32NaOH(實(shí)際上述反應(yīng)均不能發(fā)生)。a g通式符合(CO)m(H2)n(m0,1,2，n0,1,2，)的物質(zhì)在氧氣中燃燒，將其產(chǎn)物通過(guò)足量的Na2O2固體，反應(yīng)完畢，固體增重a g。(2)氣體體積差量的計(jì)算2Na2O22CO2=2Na2CO3O2氣體體積差21V12Na2O22H2O(g)=4NaOHO2氣體體積差21V1由此可見，若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過(guò)足量Na2O2，氣體體積的減少量是原氣體體積的，即為生成氧氣的體積。(3)先后順序關(guān)系一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應(yīng)，可視作Na2O2先與CO2反應(yīng)，待CO2反應(yīng)完成后，Na2O2再與H2O發(fā)生反應(yīng)?！纠?01】 取a g某物質(zhì)在氧氣中完全燃燒，某產(chǎn)物跟過(guò)量的Na2O2固體完全反應(yīng)，反應(yīng)后固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。下列物質(zhì)中不能滿足上述結(jié)果的是(提示：C6H12O6、C2H6O完全燃燒產(chǎn)物都為CO2、H2O)()AH2BCOCC6H12O6DC2H6O解析：由2H2O22H2O和2Na2O22H2O=4NaOHO2得：H2(氣)Na2O2(固)=2NaOH(固)，即a g氫氣參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。由2COO22CO2和2Na2O22CO2=2Na2CO3O2得：CO(氣)Na2O2(固)=Na2CO3(固)，即a g一氧化碳?xì)怏w參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。綜上可知，無(wú)論純H2、純CO還是H2與CO的任意組合，Na2O2能將其組成元素全部轉(zhuǎn)化為固體的組成元素，即a g氣體參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。用該思路和方法，再結(jié)合拆分化學(xué)式的方法，分析C6H12O6和C2H6O，得：C6H12O6可以看成6CO和6H2，即a g C6H12O6參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。答案：D【例102】 取a g某物質(zhì)A，在氧氣中完全燃燒，使燃燒產(chǎn)物跟足量過(guò)氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)后固體的質(zhì)量增加了b g。若ba，則A為()AH2BCOCC12H22O11DC6H12O6解析：A、B、D三項(xiàng)均符合(CO)m(H2)n，反應(yīng)后固體增重仍為a g，C項(xiàng)相當(dāng)于(CO)11(H2)11C，其中C部分1 mol (12 g)燃燒后通過(guò)Na2O2時(shí)固體增重28 g(1 mol CO)。答案：C11.新制氯水和久置氯水的區(qū)別，液氯和氯水的區(qū)別(1)新制氯水和久置氯水的區(qū)別主要成分表現(xiàn)性質(zhì)原因新制氯水分子：H2O、Cl2、HClO離子：H、Cl、ClO酸性、強(qiáng)氧化性、漂白性、殺菌、消毒Cl2H2O=HClHClO久置氯水分子：H2O離子：H、Cl酸性2HClO2HClO2【例111】 關(guān)于新制的氯水和久置的氯水，下列說(shuō)法不正確的是()A新制的氯水呈淡黃綠色，久置的氯水無(wú)色B新制的氯水漂白作用強(qiáng)，久置的氯水漂白作用很弱或消失C新制的氯水中沒氯離子，久置的氯水中才含有氯離子D新制的氯水中含氯氣多，久置的氯水中含有極少量的氯氣或不含氯氣解析：新制氯水中由于含有Cl2，因而呈淡黃綠色，同時(shí)Cl2與水反應(yīng)：Cl2H2O=HClHClO，因而新制氯水中含有Cl、H、HClO等，HClO具有漂白性；久置的氯水中由于Cl2揮發(fā)和2HClO2HClO2的原因，實(shí)際上是稀鹽酸，因而呈無(wú)色，無(wú)漂白性，不含氯氣，含有H、Cl等。答案：C(2)液氯和氯水的區(qū)別液氯氯水制法將氯氣加壓、降溫氯氣溶于水所含微粒Cl2分子分子：H2O、Cl2、HClO離子：H、Cl、ClO化學(xué)性質(zhì)具有氯氣的化學(xué)性質(zhì)：與金屬反應(yīng)：例如與鈉反應(yīng)生成氯化鈉。與H2反應(yīng)，生成HCl。與水反應(yīng)生成HCl和HClO。與堿反應(yīng)：例如工業(yè)上制“84消毒液”，漂白粉等具有Cl2、H、Cl及HClO(漂白性)的化學(xué)性質(zhì)：氧化性：與Fe2、I、S2等反應(yīng)。酸性：與較活潑金屬弱酸鹽等反應(yīng)。漂白性：HClO使品紅溶液退色等。沉淀反應(yīng)：與AgNO3反應(yīng)有白色沉淀生成。久置氯水的成分是稀鹽酸【例112】 下列物質(zhì)能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后退色的是()氯氣液氯新制氯水氯氣的酒精溶液鹽酸鹽酸酸化的漂白粉溶液A BC D解析：能夠使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后退色的物質(zhì)應(yīng)具有酸性和漂白性等性質(zhì)。分析題中所給的物質(zhì)，中只存在Cl2分子，既無(wú)酸性又無(wú)漂白性，中存在的是Cl2分子和乙醇(酒精)分子，也沒有酸性和漂白性。中只存在H、Cl、OH(極少量)及H2O分子，只能使藍(lán)色石蕊試紙變紅，卻不能使之退色。只有在新制氯水和鹽酸酸化的漂白粉溶液中，由于有具備上述性質(zhì)的HClO而符合要求，所以正確答案只有C。若認(rèn)為氯氣有強(qiáng)氧化性，而將有色布條氧化退色，會(huì)錯(cuò)選A。若認(rèn)為氯氣和液氯都具有漂白性，會(huì)錯(cuò)選B。若誤認(rèn)為氯氣的酒精溶液也像氯水一樣會(huì)生成HClO，會(huì)錯(cuò)選D。答案：C辨誤區(qū) 氯氣與氯水性質(zhì)比較：干燥的氯氣，既不具有酸性，也不具有漂白性。次氯酸既具有弱酸性又具有漂白性。而新制的氯水之所以具有漂白性，是由于氯氣與水反應(yīng)生成了具有漂白性的次氯酸的緣故，而并不是氯氣有漂白性，弄清楚這些知識(shí)才能解答本題。