第2节 研究物质性质的方法和程序
第1课时 研究物质性质的基本方法
[核心素养发展目标] 1.了解研究物质性质的基本方法(观察法、实验法、分类法和比较法等),会用观察法研究钠的物理性质,通过观察分析钠与水的反应,认识钠是一种活泼的金属。2.会分析钠与酸、碱、盐溶液的反应,促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
一、研究物质性质的基本方法
1.观察法
观察是一种 、 地运用 考察研究对象的方法。
常见观察法
2.实验法
(1)目的:通过实验来验证对物质性质的预测或探究 。
(2)过程:
(3)注意的问题:在进行实验时,要注意控制 、 、 等条件。
3.分类和比较法
在研究物质的性质时,可以运用分类的方法总结各类物质的 ,并根据物质所属的类别对物质及其变化进行 ;运用比较的方法认识各种物质性质之间的 和 。
4.除基本方法外,还会用到 和 的方法。
(1)提出假说可以对有关现象或规律的本质以及未知物质或现象进行推测性说明。
(2)建构模型可以对物质或物质的变化进行简化模拟。
思考 用如图所示的方法研究某气体的性质,这种方法属于哪一种基本方法 理由是什么
1.判断正误
(1)科学家提出的假说一定能成为科学理论( )
(2)使用模型有助于人们研究物质的性质( )
(3)将NaCl固体放入水中,从而获取NaCl的某些性质,这只涉及实验法( )
(4)银、铁、铜、锌等均为金属,具有金属光泽和导电性,这是物质性质研究方法中的比较法( )
(5)运用实验法时,应设计实验方案( )
2.(2023·安徽安庆高一检测)下列实验方法一定错误的是( )
A.品尝药品的味道
B.闻药品的气味
C.直接观察物质的颜色、状态
D.借助仪器进行观察
二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应
1.观察金属钠及其与水反应的现象
(1)观察金属钠
操作 现象及结论
金属钠保存在煤油中,且密度比煤油的
金属钠有 金属光泽,硬度
(2)观察钠与水的反应
实验操作 实验现象 分析及结论
钠 在水面上 钠的密度比水
钠 成小球 钠熔点 ,反应放热
小球在水面上 反应产生的 推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”的响声,逐渐变小,最后消失 钠与水 反应,产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变 有 物质生成
化学方程式
特别提醒 ①钠性质活泼,需隔绝空气和水保存,实验室里将其保存在煤油或石蜡油中。
②钠与水反应的实质:钠与水电离出来的H+反应。
思考1 如将H2O换成稀硫酸, 现象有何不同 为什么
思考2 如将H2O换成CuSO4溶液,现象有何不同 写出该反应的化学方程式。
思考3 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体产生,又有沉淀产生的是 (填序号)。
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水
(1)钠与溶液的反应
(2)巧记忆:钠与水溶液反应的规律
遇水记四点,浮熔游响全,遇酸酸优先,遇盐水在前。
2.钠的用途
(1)高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强,常用作路灯。
(2)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
(3)钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂。
1.判断正误
(1)钠块可以直接用手取用( )
(2)钠失火时不能用水扑灭,应该用干燥的沙土盖灭( )
(3)取用后剩余的钠不能放回原试剂瓶中( )
(4)钠投入到NaOH溶液中无明显现象( )
(5)钠投入到饱和食盐水中,有晶体析出( )
2.将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛有冷水的烧杯中,甲同学认为可观察到下列现象,其中正确的有( )
①钠投入水中,先沉入水底,后浮出水面
②钠立即与水反应,并有气体产生
③反应后溶液变红
④钠熔成闪亮的小球
⑤小球在水面上四处游动
⑥有“嘶嘶”的响声发出
A.①②③④ B.②③④⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑥
3.(2023·广安高一检测)将绿豆粒大小的钠块放入如图所示的烧杯中,可能出现的现象是( )
A.钠块只在煤油层中游动,并放出气体
B.钠块只在水层中游动,钠块熔化,水层变红
C.钠块在煤油和水两种液体界面处反应,熔化成小球并上下跳动,水层变红
D.钠块在四氯化碳和水两种液体界面处反应,熔化成小球并上下跳动,水层变红
答案精析
一、
1.有计划 有目的 感官 仪器
2.(1)物质未知的性质 (3)温度 压强 溶液的浓度
3.一般性质 预测 异同 内在联系
4.假说 模型
思考 观察法。观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法,直接用肉眼观察物质的颜色、状态,用鼻子闻物质的气味,都属于观察法。
应用体验
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.A
二、
1.(1)滤纸 大 镊子 小刀 玻璃片 银白色 小
(2)浮 小 熔 低 迅速游动 氢气 剧烈 红 碱性 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
思考1 Na与稀硫酸反应更剧烈。因为钠与水反应的实质是钠与水电离出来的H+反应,硫酸中H+浓度比水中大得多。
思考2 除了浮、熔、游、响外,还会出现蓝色沉淀。金属钠和硫酸铜溶液的反应先是Na和CuSO4溶液中的水反应,生成氢氧化钠和氢气,然后是氢氧化钠和硫酸铜之间发生复分解反应,即2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,总反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
思考3 ①④ Na投入盐溶液中,钠和水反应生成NaOH和H2,NaOH和部分盐能发生反应。①Na与MgSO4溶液反应能生成H2和Mg(OH)2沉淀,正确;②Na与NaCl溶液反应能生成H2,得不到沉淀,错误;③Na与Na2SO4溶液反应能生成H2,得不到沉淀,错误;④Na与H2O反应生成NaOH和H2,反应放热,Ca(OH)2的溶解度降低,又消耗了溶剂水,故饱和澄清石灰水中有白色沉淀产生,正确。
应用体验
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.C [钠的密度小于水的密度,钠投入水中,不会沉入水底,应浮在水面上;钠与水反应有NaOH生成,使紫色石蕊溶液变蓝色,故①③不正确。]
3.C(共58张PPT)
研究物质性质的基本方法
第1课时
第1章 第2节
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核心素养
发展目标
1.了解研究物质性质的基本方法(观察法、实验法、分类法和比较法等)，会用观察法研究钠的物理性质，通过观察分析钠与水的反应，认识钠是一种活泼的金属。
2.会分析钠与酸、碱、盐溶液的反应，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
内容索引
一、研究物质性质的基本方法
二、观察法的应用——金属钠及其与水的反应
课时对点练
研究物质性质的基本方法
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一
1.观察法
观察是一种 、 地运用 考察研究对象的方法。
一 研究物质性质的基本方法
常见观察法
直接观察法
眼看：物质的颜色、状态及其变化
鼻闻：物质的气味
耳听：物质变化过程中发出的声音
触摸：物质的温度变化或硬度
间接观察法：借助一些 进行更为细致的观察
有计划
有目的
感官
仪器
2.实验法
(1)目的：通过实验来验证对物质性质的预测或探究 。
(2)过程：
物质未知的性质
(3)注意的问题：在进行实验时，要注意控制 、 、___________
等条件。
温度
压强
溶液的浓度
3.分类和比较法
在研究物质的性质时，可以运用分类的方法总结各类物质的 ，并根据物质所属的类别对物质及其变化进行 ；运用比较的方法认识各种物质性质之间的 和 。
4.除基本方法外，还会用到 和 的方法。
(1)提出假说可以对有关现象或规律的本质以及未知物质或现象进行推测性说明。
(2)建构模型可以对物质或物质的变化进行简化模拟。
一般性质
预测
异同
内在联系
假说
模型
用如图所示的方法研究某气体的性质，这种方法属于哪一种基本方法？理由是什么？
思考
提示 观察法。观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法，直接用肉眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻物质的气味，都属于观察法。
1.判断正误
(1)科学家提出的假说一定能成为科学理论
(2)使用模型有助于人们研究物质的性质
(3)将NaCl固体放入水中，从而获取NaCl的某些性质，这只涉及实验法
(4)银、铁、铜、锌等均为金属，具有金属光泽和导电性，这是物质性质研究方法中的比较法
(5)运用实验法时，应设计实验方案
应用体验
×
√
×
√
×
2.(2023·安徽安庆高一检测)下列实验方法一定错误的是
A.品尝药品的味道
B.闻药品的气味
C.直接观察物质的颜色、状态
D.借助仪器进行观察
应用体验
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观察法的应用——金属钠及其与水的反应
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二
二 观察法的应用——金属钠及其与水的反应
1.观察金属钠及其与水反应的现象
(1)观察金属钠
操作 现象及结论
金属钠保存在煤油中，且密度比煤油的___
金属钠有 金属光泽，硬度___
镊子
小刀
玻璃片
滤纸
大
银白色
小
(2)观察钠与水的反应
实验操作 实验现象 分析及结论
钠 在水面上 钠的密度比水___
钠 成小球 钠熔点 ，反应放热
小球在水面上_________ 反应产生的 推动小球运动
与水反应发出“嘶嘶”的响声，逐渐变小，最后消失 钠与水 反应，产生气体
反应后溶液的颜色逐渐变___ 有 物质生成
化学方程式 _________________________
浮
小
熔
低
迅速游动
氢气
剧烈
红
碱性
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
特别提醒 ①钠性质活泼，需隔绝空气和水保存，实验室里将其保存在煤油或石蜡油中。
②钠与水反应的实质：钠与水电离出来的H+反应。
思考1
如将H2O换成稀硫酸， 现象有何不同？为什么？
提示 Na与稀硫酸反应更剧烈。因为钠与水反应的实质是钠与水电离出来的H+反应，硫酸中H+浓度比水中大得多。
思考2
如将H2O换成CuSO4溶液，现象有何不同？写出该反应的化学方程式。
提示 除了浮、熔、游、响外，还会出现蓝色沉淀。金属钠和硫酸铜溶液的反应先是Na和CuSO4溶液中的水反应，生成氢氧化钠和氢气，然后是氢氧化钠和硫酸铜之间发生复分解反应，即2Na+ 2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4，总反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。
思考3
将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体产生，又有沉淀产生的是 (填序号)。
①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水
提示 Na投入盐溶液中，钠和水反应生成NaOH和H2，NaOH和部分盐能发生反应。①Na与MgSO4溶液反应能生成H2和Mg(OH)2沉淀，正确；②Na与NaCl溶液反应能生成H2，得不到沉淀，错误；③Na与Na2SO4溶液反应能生成H2，得不到沉淀，错误；④Na与H2O反应生成NaOH和H2，反应放热，Ca(OH)2的溶解度降低，又消耗了溶剂水，故饱和澄清石灰水中有白色沉淀产生，正确。
①④
归纳总结
(1)钠与溶液的反应
归纳总结
(2)巧记忆：钠与水溶液反应的规律
遇水记四点，浮熔游响全，遇酸酸优先，遇盐水在前。
2.钠的用途
(1)高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强，常用作路灯。
(2)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
(3)钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂。
应用体验
1.判断正误
(1)钠块可以直接用手取用
(2)钠失火时不能用水扑灭，应该用干燥的沙土盖灭
(3)取用后剩余的钠不能放回原试剂瓶中
(4)钠投入到NaOH溶液中无明显现象
(5)钠投入到饱和食盐水中，有晶体析出
×
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×
√
×
2.将一块金属钠投入滴有紫色石蕊溶液的盛有冷水的烧杯中，甲同学认为可观察到下列现象，其中正确的有
①钠投入水中，先沉入水底，后浮出水面 ②钠立即与水反应，并有气体产生 ③反应后溶液变红 ④钠熔成闪亮的小球 ⑤小球在水面上四处游动 ⑥有“嘶嘶”的响声发出
A.①②③④ B.②③④⑤
C.②④⑤⑥ D.③④⑥
应用体验
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应用体验
钠的密度小于水的密度，钠投入水中，不会沉入水底，应浮在水面上；钠与水反应有NaOH生成，使紫色石蕊溶液变蓝色，故①③不正确。
3.(2023·广安高一检测)将绿豆粒大小的钠块放入如图所示的烧杯中，可能出现的现象是
A.钠块只在煤油层中游动，并放出气体
B.钠块只在水层中游动，钠块熔化，水层变红
C.钠块在煤油和水两种液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水层变红
D.钠块在四氯化碳和水两种液体界面处反应，熔化成小球并上下跳动，水
层变红
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课时对点练
题组一 研究物质性质的基本方法
1.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。通过化学实验进行科学探究，是认识物质及其变化的重要方法。一元硬币的外观有银白色的金属光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出“我们可以先拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言，属于科学探究中的
A.实验 B.假设
C.观察 D.做结论
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磁铁有磁性，铁能被磁铁吸引。“拿磁铁来吸一下”，即用手拿着磁铁去与一元硬币接触。它属于科学探究中的实验。
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2.(2023·江苏常熟高一月考)金属钠不仅能与氧气和水反应，还能与酒精在常温下反应，要研究金属钠与酒精反应的性质以及金属钠与酒精反应和金属钠与水反应的异同点，下列研究方法没有用到的是
A.分类法 B.实验法 C.观察法 D.比较法
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金属钠与酒精反应、金属钠与水反应两个实验用到了实验法，研究二者的异同用到了观察法与比较法，没有用到分类法。
题组二 钠的物理性质和钠与水的反应
3.(2024·西安高一检测)下列关于钠的叙述正确的是
A.钠在自然界中存在游离态
B.钠是一种灰色的固体
C.钠可以保存在煤油中
D.钠着火时可以用水扑灭
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4.下列关于钠的用途的叙述不正确的是
A.钠可用于制造高压钠灯
B.钠可用于制造氢氧化钠等化合物
C.钠和钾组成的合金可作为原子反应堆的导热剂
D.钠可将钛、锆、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来
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钠发出的黄光射程远、透雾能力强，故钠可用于制造高压钠灯，A正确；
钠与水反应生成氢氧化钠，所以钠可用于制造氢氧化钠等化合物，B正确；
钠钾合金常温下呈液态，是热的良导体，可作原子反应堆的导热剂，C正确；
钠和钛、锆、铌、钽等金属的盐溶液反应的实质是钠先和水反应，不会置换出金属，D错误。
5.(2023·浙江高考联盟期中联考)钠与水反应的实验过程如图所示，下列有关说法不正确的是
A.图②中钠熔成小球，说明钠与水反应放热
且钠的熔点低
B.图②中钠球四处游动，说明钠的密度比水
的小
C.图③中滴加酚酞溶液后溶液变红，说明钠与水反应有碱性物质生成
D.钠与水反应的化学方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
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图②中钠熔成小球所需热量是由钠与水反
应放出的，说明钠的熔点低，A项正确；
图②中钠球四处游动是因为钠与水反应产
生了气体，气体推动钠球运动，B项错误。
6.某同学按如图所示实验装置进行钠与水反应的实验，打开右端软塞，将一小块金属钠加入煤油中，迅速塞紧塞子，下列说法不正确的是
A.金属钠落在b处，有气体产生，并且上下跳动
B.从左端长颈漏斗中滴加酚酞溶液，水溶液变为红色
C.反应一段时间后，左端液面上升进入长颈漏斗，a处有
无色氧气产生
D.打开活塞A，在右端导管口直接点燃，产生淡蓝色火焰
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钠的密度大于煤油的密度，小于水的密度，所以金属
钠落在b处，有气体产生，并且上下跳动，故A正确；
钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，从左端长颈漏斗中
滴加酚酞溶液，水溶液变为红色，反应一段时间后，
左端液面上升进入长颈漏斗，a处有无色氢气产生，故B正确、C错误；
a处有无色氢气产生，打开活塞A，在右端导管口直接点燃，产生淡蓝色火焰，故D正确。
题组三 钠与酸、碱、盐溶液的反应
7.按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析正确的是
A.均有可燃性气体生成
B.反应剧烈程度：甲>乙
C.丙中钠能置换出单质铜
D.乙、丙中钠在液面下反应
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甲、乙、丙中均有可燃性气体氢
气生成，A正确；
钠与水或与酸反应的实质是钠与
氢离子发生置换反应，反应快慢取决于氢离子浓度大小，乙中氢离子的浓度最大，B错误；
钠与硫酸铜溶液发生反应：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4 ===Cu(OH)2↓+Na2SO4，生成蓝色沉淀，不会置换出单质铜，C错误；
钠的密度小于水，所以钠浮在液面上发生反应，D错误。
8.将金属钠分别投入下列溶液中，溶液质量增加的是
A.MgCl2溶液 B.K2SO4溶液
C.CuCl2溶液 D.饱和NaOH溶液
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A和C项，钠先与水反应生成氢氧化钠，两溶液中分别产生氢氧化镁和氢氧化铜沉淀，溶液质量减少；
D项，钠与水反应生成氢氧化钠消耗水，且析出氢氧化钠，溶液质量也减少。
9.(2023·银川高一检测)将金属钠放入盛有某溶液的烧杯中，既有气泡产生又有白色固体析出。该溶液可能是
A.FeCl3溶液 B.饱和NaCl溶液
C.K2SO4稀溶液 D.CuCl2稀溶液
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钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与氯化铁反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，故A不符合；
钠与溶液中的水反应，生成物为氢氧化钠和氢气，有气体产生，水减少，饱和氯化钠溶液析出白色氯化钠固体，故B符合；
钠与K2SO4稀溶液反应生成氢气和氢氧化钠，得不到沉淀，故C不符合；
钠与CuCl2稀溶液反应生成氢气、氢氧化铜蓝色沉淀，故D不符合。
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10.为探究钠的部分性质，设计实验操作如下：
①向如图所示的试管中加入苯(已知苯的密度为0.88 g·cm-3，苯不溶于水)；
②按住橡胶塞，拔出大头针，使Na(密度为0.97 g·cm-3)落入苯中(钠与苯不反应)；
③从长颈漏斗中加入MgCl2溶液(密度约为1 g·cm-3)。
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下列说法正确的是
A.把MgCl2溶液加入苯中，MgCl2溶液在上层
B.钠一直停留在苯层不发生反应
C.Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应，并上下跳动，
直至消失，下层有白色沉淀产生
D.Na在MgCl2溶液底部四处游动，MgCl2溶液中有白色沉淀产生
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MgCl2溶液的密度大于苯，加入MgCl2溶液后，液体分层，
MgCl2溶液在下层，A项错误；
Na的密度介于苯和MgCl2溶液之间，故Na在MgCl2溶液与
苯的界面处与水反应，生成的H2附着在Na表面，在H2逸出的过程中带动Na上浮至苯层，H2逸出后，Na在重力作用下又回到界面处，故可观察到Na上下跳动直至消失，又因为钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2，故下层有白色沉淀产生，C项正确，B、D项错误。
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11.(2023·枣庄高一检测)在坩埚中放一小块钠，加热熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水硫酸铜与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法错误的是
A.上述反应发生了置换反应
B.上述反应说明钠比铜活泼
C.上述反应放出大量的热
D.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜
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钠比铜活泼，在无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生
成Cu，属于置换反应，故A正确；
依据氧化还原反应规律可知，钠与硫酸铜反应生成硫酸
钠和铜，钠的活泼性大于铜，故B正确；
根据Na可以与CuSO4反应产生耀眼的火花，说明该反应是放热反应，故C正确；
钠性质活泼，与盐溶液反应时先与水反应，所以钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜、硫酸钠和氢气，故D错误。
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12.(2023·上海金山区高一期末)某实验小组为研究金属钠的性质，做了如下实验：
实验装置 实验方案
液体a 现象
实验Ⅰ：蒸馏水 钠迅速熔化成闪亮的小球，在水面上四处游动，剧烈反应，发出“嘶嘶”的响声，水面上有少量白雾产生
实验Ⅱ：溶质质量分数为5%的盐酸 钠迅速熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅰ剧烈，发出“嘶嘶”的响声，液面上有白雾产生
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实验装置 实验方案
液体a 现象
实验Ⅲ：溶质质量分数为10%的盐酸 钠迅速熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅱ剧烈，发出“嘶嘶”的响声，液面上有白雾产生
实验Ⅳ：浓 盐酸 钠熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅰ缓慢，发出“嘶嘶”的响声，液面上有大量白雾产生，烧杯底部有白色固体产生
下列说法不正确的是
A.实验Ⅱ中反应的化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
B.对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的现象可知，随着盐酸中溶质质量分数的增
大，反应的剧烈程度增大
C.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均有白雾产生，说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测实验Ⅳ中浓盐酸中Cl-的质量分数以及生成的NaCl固体对反应剧烈
程度有影响
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√
实验Ⅱ中金属钠与稀盐酸反应生成氯化钠和氢气，化学方程式为2Na+ 2HCl===2NaCl+H2↑，A项正确；
根据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的实验现象可以看出，随着盐酸中溶质质量分数的增大，反应的剧烈程度有所提高，但当盐酸中溶质质量分数增大到某一程度时，反应的剧烈程度会随之减弱，B项错误；
Na与水反应放热，可以将溶液中的水分子或氯化氢分子蒸出到空气中形成白雾，C项正确；
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反应Ⅳ中盐酸中溶质质量分数较高，反应一段时间后烧杯底部有白色固体生成，该白色固体为NaCl，对比 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的实验现象，推测浓盐酸中Cl-的质量分数以及生成的NaCl固体都会对反应的剧烈程度有一定的影响，D项正确。
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13.(2023·山东烟台二中高一检测)按如图所示装置，液体添加完毕后，关闭弹簧夹，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞。仔细观察，回答下列问题：
(1)从试剂瓶中取用金属钠需要 (填仪器名称)。
剩余的钠 (填“能”或“不能”)放回原试剂瓶。
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镊子
实验室里钠保存在煤油中，需要用镊子将金属钠从试剂瓶中取出。剩余的钠要放回原试剂瓶。
能
(2)该实验过程中出现的现象有 (填字母)。
a.有气泡产生
b.钠熔成小球且在煤油中上下跳动，最终完全消失
c.随着反应的进行，U形管内右侧液面下降，长颈漏斗内液面上升
d.有蓝色沉淀出现
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abcd
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钠的密度介于煤油和CuSO4溶液之间，故钠开始在煤油
和CuSO4溶液的界面处，钠与水反应生成H2，生成的H2
会带动钠上浮，故钠会在煤油中上下跳动直至消失，a、
b项正确；
该反应中有H2生成，则U形管内气压增大，当大于外界大气压时，U形管内的溶液被压入长颈漏斗中，导致U形管内右侧液面下降，长颈漏斗内液面上升，c项正确；
钠与H2O反应生成的NaOH可与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，d项正确。
14.如图所示，在烧杯中盛有100 mL蒸馏水，水中悬浮着一个
表面光滑、耐碱、耐热的小球(此球稳定于水的中央)，将10 g
金属钠分多次投入水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。回答下列问题：
(1)10 g钠要分多次投入的主要原因是______________________________
____________。
(2)将10 g钠全部投入完毕所进行的次数可能是 (填字母)。
A.5次 B.10次 C.大于10次
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钠与水反应剧烈，放出的热量多，
易发生爆炸
C
(3)实验结束后，烧杯内小球位置的变化现象是___________，
出现这种现象的主要原因是____________________________
______________________________________________。
(4)实验过程中所发生反应的化学方程式是________________________。
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小球上升
钠与水反应生成氢氧化钠，导致烧杯中液体的密度增大，故小球受到的浮力增大
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
钠与水反应剧烈，易发生爆炸，投入时要严格控制用量；钠的密度小于1 g·cm-3，绿豆粒大小的一块钠的体积小于1 cm3，则其质量小于1 g，故10 g钠全部投入完毕所进行的次数要大于10次。
15.某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置(夹持装置省略)。首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水(含有酚酞)，赶出空气，一段时间后加热铜丝。
根据反应中观察到的现象，回答下列问题：
(1)金属钠的变化现象：______________________
__________________。
(2)U形管中溶液的颜色：_________________________________，说明有_______生成。
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在水和煤油的界面处逐
渐变小并上下跳动
右侧从上到下逐渐由无色变为红色
NaOH
(3)铜丝的变化现象：_____________，说明有____
生成；若去掉后面的装置，简述检验气体的方法：
________________________________________。
(4)若a g钠与b g水完全反应，则该溶液溶质的质量
分数是_______________。
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由黑色变红色
H2
在玻璃管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生
×100%
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钠位于水和煤油界面处，与水发生反应：2Na+2H2O===2NaOH+H2↑，生成的H2与CuO发生反应：H2+CuO Cu+H2O。
钠与水反应生成NaOH溶液：
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2×23 2×40 2
a g g g
则w(NaOH)=×100%=×100%。
返回作业2 研究物质性质的基本方法
（分值：100分）
（选择题1~12题，每小题5分，共60分）
题组一 研究物质性质的基本方法
1.“实验与探究”是一种非常重要的学习化学的方法。通过化学实验进行科学探究，是认识物质及其变化的重要方法。一元硬币的外观有银白色的金属光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出“我们可以先拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁来吸一下”这一过程而言，属于科学探究中的 （ ）
A.实验 B.假设
C.观察 D.做结论
2.（2023·江苏常熟高一月考）金属钠不仅能与氧气和水反应，还能与酒精在常温下反应，要研究金属钠与酒精反应的性质以及金属钠与酒精反应和金属钠与水反应的异同点，下列研究方法没有用到的是 （ ）
A.分类法 B.实验法
C.观察法 D.比较法
题组二 钠的物理性质和钠与水的反应
3.（2024·西安高一检测）下列关于钠的叙述正确的是 （ ）
A.钠在自然界中存在游离态
B.钠是一种灰色的固体
C.钠可以保存在煤油中
D.钠着火时可以用水扑灭
4.下列关于钠的用途的叙述不正确的是 （ ）
A.钠可用于制造高压钠灯
B.钠可用于制造氢氧化钠等化合物
C.钠和钾组成的合金可作为原子反应堆的导热剂
D.钠可将钛、锆、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来
5.（2023·浙江高考联盟期中联考）钠与水反应的实验过程如图所示，下列有关说法不正确的是 （ ）
A.图②中钠熔成小球，说明钠与水反应放热且钠的熔点低
B.图②中钠球四处游动，说明钠的密度比水的小
C.图③中滴加酚酞溶液后溶液变红，说明钠与水反应有碱性物质生成
D.钠与水反应的化学方程式是2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
6.某同学按如图所示实验装置进行钠与水反应的实验，打开右端软塞，将一小块金属钠加入煤油中，迅速塞紧塞子，下列说法不正确的是 （ ）
A.金属钠落在b处，有气体产生，并且上下跳动
B.从左端长颈漏斗中滴加酚酞溶液，水溶液变为红色
C.反应一段时间后，左端液面上升进入长颈漏斗，a处有无色氧气产生
D.打开活塞A，在右端导管口直接点燃，产生淡蓝色火焰
题组三 钠与酸、碱、盐溶液的反应
7.按如图所示进行相应实验，下列有关它们反应现象的分析正确的是 （ ）
A.均有可燃性气体生成
B.反应剧烈程度：甲>乙
C.丙中钠能置换出单质铜
D.乙、丙中钠在液面下反应
8.将金属钠分别投入下列溶液中，溶液质量增加的是 （ ）
A.MgCl2溶液 B.K2SO4溶液
C.CuCl2溶液 D.饱和NaOH溶液
9.（2023·银川高一检测）将金属钠放入盛有某溶液的烧杯中，既有气泡产生又有白色固体析出。该溶液可能是 （ ）
A.FeCl3溶液 B.饱和NaCl溶液
C.K2SO4稀溶液 D.CuCl2稀溶液
10.为探究钠的部分性质，设计实验操作如下：
①向如图所示的试管中加入苯（已知苯的密度为0.88 g·cm-3，苯不溶于水）；
②按住橡胶塞，拔出大头针，使Na（密度为0.97 g·cm-3）落入苯中（钠与苯不反应）；
③从长颈漏斗中加入MgCl2溶液（密度约为1 g·cm-3）。
下列说法正确的是 （ ）
A.把MgCl2溶液加入苯中，MgCl2溶液在上层
B.钠一直停留在苯层不发生反应
C.Na在MgCl2溶液与苯的界面处反应，并上下跳动，直至消失，下层有白色沉淀产生
D.Na在MgCl2溶液底部四处游动，MgCl2溶液中有白色沉淀产生
11.（2023·枣庄高一检测）在坩埚中放一小块钠，加热熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水硫酸铜与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法错误的是 （ ）
A.上述反应发生了置换反应
B.上述反应说明钠比铜活泼
C.上述反应放出大量的热
D.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜
12.（2023·上海金山区高一期末）某实验小组为研究金属钠的性质，做了如下实验：
实验装置 实验方案
液体a 现象
实验Ⅰ：蒸馏水 钠迅速熔化成闪亮的小球，在水面上四处游动，剧烈反应，发出“嘶嘶”的响声，水面上有少量白雾产生
实验Ⅱ：溶质质 量分数为5% 的盐酸 钠迅速熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅰ剧烈，发出“嘶嘶”的响声，液面上有白雾产生
实验Ⅲ：溶质质 量分数为10% 的盐酸 钠迅速熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅱ剧烈，发出“嘶嘶”的响声，液面上有白雾产生
实验Ⅳ：浓盐酸 钠熔化成闪亮的小球，在液面上四处游动，反应比Ⅰ缓慢，发出“嘶嘶”的响声，液面上有大量白雾产生，烧杯底部有白色固体产生
下列说法不正确的是 （ ）
A.实验Ⅱ中反应的化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
B.对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的现象可知，随着盐酸中溶质质量分数的增大，反应的剧烈程度增大
C.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均有白雾产生，说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测实验Ⅳ中浓盐酸中Cl-的质量分数以及生成的NaCl固体对反应剧烈程度有影响
13.（9分，每空3分）（2023·山东烟台二中高一检测）按如图所示装置，液体添加完毕后，关闭弹簧夹，打开右边胶塞，向煤油中加入一小块钠，立即塞好胶塞。仔细观察，回答下列问题：
（1）从试剂瓶中取用金属钠需要 （填仪器名称）。剩余的钠 （填“能”或“不能”）放回原试剂瓶。
（2）该实验过程中出现的现象有 （填字母）。
a.有气泡产生
b.钠熔成小球且在煤油中上下跳动，最终完全消失
c.随着反应的进行，U形管内右侧液面下降，长颈漏斗内液面上升
d.有蓝色沉淀出现
14.（15分，每空3分）如图所示，在烧杯中盛有100 mL蒸馏水，水中悬浮着一个表面光滑、耐碱、耐热的小球（此球稳定于水的中央），将10 g金属钠分多次投入水中，最后使烧杯内的液体恢复到原来蒸馏水的温度。回答下列问题：
（1）10 g钠要分多次投入的主要原因是 。
（2）将10 g钠全部投入完毕所进行的次数可能是 （填字母）。
A.5次 B.10次 C.大于10次
（3）实验结束后，烧杯内小球位置的变化现象是 ，出现这种现象的主要原因是 。
（4）实验过程中所发生反应的化学方程式是 。
15.（16分）某课外活动小组为了检验钠与水反应的产物，设计如图装置（夹持装置省略）。首先在U形管内加入少量煤油和几粒钠块，再从U形管高端加入水（含有酚酞），赶出空气，一段时间后加热铜丝。
根据反应中观察到的现象，回答下列问题：
（1）金属钠的变化现象： 。
（2）U形管中溶液的颜色： ，说明有 生成。
（3）铜丝的变化现象： ， 说明有 生成；若去掉后面的装置，简述检验气体的方法： 。
（4）（4分）若a g钠与b g水完全反应，则该溶液溶质的质量分数是 。
答案精析
1.A [磁铁有磁性,铁能被磁铁吸引。“拿磁铁来吸一下”,即用手拿着磁铁去与一元硬币接触。它属于科学探究中的实验。]
2.A [金属钠与酒精反应、金属钠与水反应两个实验用到了实验法,研究二者的异同用到了观察法与比较法,没有用到分类法。]
3.C
4.D [钠发出的黄光射程远、透雾能力强,故钠可用于制造高压钠灯,A正确;钠与水反应生成氢氧化钠,所以钠可用于制造氢氧化钠等化合物,B正确;钠钾合金常温下呈液态,是热的良导体,可作原子反应堆的导热剂,C正确;钠和钛、锆、铌、钽等金属的盐溶液反应的实质是钠先和水反应,不会置换出金属,D错误。]
5.B [图②中钠熔成小球所需热量是由钠与水反应放出的,说明钠的熔点低,A项正确;图②中钠球四处游动是因为钠与水反应产生了气体,气体推动钠球运动,B项错误。]
6.C [钠的密度大于煤油的密度,小于水的密度,所以金属钠落在b处,有气体产生,并且上下跳动,故A正确;钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,从左端长颈漏斗中滴加酚酞溶液,水溶液变为红色,反应一段时间后,左端液面上升进入长颈漏斗,a处有无色氢气产生,故B正确、C错误;a处有无色氢气产生,打开活塞A,在右端导管口直接点燃,产生淡蓝色火焰,故D正确。]
7.A [甲、乙、丙中均有可燃性气体氢气生成,A正确;钠与水或与酸反应的实质是钠与氢离子发生置换反应,反应快慢取决于氢离子浓度大小,乙中氢离子的浓度最大,B错误;钠与硫酸铜溶液发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4,生成蓝色沉淀,不会置换出单质铜,C错误;钠的密度小于水,所以钠浮在液面上发生反应,D错误。]
8.B [A和C项,钠先与水反应生成氢氧化钠,两溶液中分别产生氢氧化镁和氢氧化铜沉淀,溶液质量减少;D项,钠与水反应生成氢氧化钠消耗水,且析出氢氧化钠,溶液质量也减少。]
9.B [钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠与氯化铁反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,故A不符合;钠与溶液中的水反应,生成物为氢氧化钠和氢气,有气体产生,水减少,饱和氯化钠溶液析出白色氯化钠固体,故B符合;钠与K2SO4稀溶液反应生成氢气和氢氧化钠,得不到沉淀,故C不符合;钠与CuCl2稀溶液反应生成氢气、氢氧化铜蓝色沉淀,故D不符合。]
10.C [MgCl2溶液的密度大于苯,加入MgCl2溶液后,液体分层,MgCl2溶液在下层,A项错误;Na的密度介于苯和MgCl2溶液之间,故Na在MgCl2溶液与苯的界面处与水反应,生成的H2附着在Na表面,在H2逸出的过程中带动Na上浮至苯层,H2逸出后,Na在重力作用下又回到界面处,故可观察到Na上下跳动直至消失,又因为钠与水反应生成的NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2,故下层有白色沉淀产生,C项正确,B、D项错误。]
11.D [钠比铜活泼,在无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,属于置换反应,故A正确;依据氧化还原反应规律可知,钠与硫酸铜反应生成硫酸钠和铜,钠的活泼性大于铜,故B正确;根据Na可以与CuSO4反应产生耀眼的火花,说明该反应是放热反应,故C正确;钠性质活泼,与盐溶液反应时先与水反应,所以钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜、硫酸钠和氢气,故D错误。]
12.B [实验Ⅱ中金属钠与稀盐酸反应生成氯化钠和氢气,化学方程式为2Na+2HCl===2NaCl+H2↑,A项正确;根据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的实验现象可以看出,随着盐酸中溶质质量分数的增大,反应的剧烈程度有所提高,但当盐酸中溶质质量分数增大到某一程度时,反应的剧烈程度会随之减弱,B项错误;Na与水反应放热,可以将溶液中的水分子或氯化氢分子蒸出到空气中形成白雾,C项正确;反应Ⅳ中盐酸中溶质质量分数较高,反应一段时间后烧杯底部有白色固体生成,该白色固体为NaCl,对比 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的实验现象,推测浓盐酸中Cl-的质量分数以及生成的NaCl固体都会对反应的剧烈程度有一定的影响,D项正确。]
13.(1)镊子 能 (2)abcd
解析 (1)实验室里钠保存在煤油中,需要用镊子将金属钠从试剂瓶中取出。剩余的钠要放回原试剂瓶。(2)钠的密度介于煤油和CuSO4溶液之间,故钠开始在煤油和CuSO4溶液的界面处,钠与水反应生成H2,生成的H2会带动钠上浮,故钠会在煤油中上下跳动直至消失,a、b项正确;该反应中有H2生成,则U形管内气压增大,当大于外界大气压时,U形管内的溶液被压入长颈漏斗中,导致U形管内右侧液面下降,长颈漏斗内液面上升,c项正确;钠与H2O反应生成的NaOH可与CuSO4反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,d项正确。
14.(1)钠与水反应剧烈,放出的热量多,易发生爆炸 (2)C
(3)小球上升 钠与水反应生成氢氧化钠,导致烧杯中液体的密度增大,故小球受到的浮力增大 (4)2Na+2H2O2NaOH+H2↑
解析 钠与水反应剧烈,易发生爆炸,投入时要严格控制用量;钠的密度小于1 g·cm-3,绿豆粒大小的一块钠的体积小于1 cm3,则其质量小于1 g,故10 g钠全部投入完毕所进行的次数要大于10次。
15.(1)在水和煤油的界面处逐渐变小并上下跳动 (2)右侧从上到下逐渐由无色变为红色 NaOH (3)由黑色变红色 H2 在玻璃管口处点燃气体,有淡蓝色火焰产生 (4)×100%
解析 钠位于水和煤油界面处,与水发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,生成的H2与CuO发生反应:H2+CuOCu+H2O。
钠与水反应生成NaOH溶液:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2×23 2×40 2
a g g g
则w(NaOH)=×100%=×100%。
