人教版高中化学选修6 第四单元 研究型实验 4.1 物质性质的研究 上课课件（共48张ppt）

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大自然的奥秘无穷无尽
人类从未停止过对未知世界的探索
人们的物质生活也发生着巨大的变化，这些变化无疑都有赖于科技的进步！
本单元我们将利用前面所学的化学知识和技能来探索物质的性质
实验探究是一个复杂的过程，主要分为四个阶段：
一是要明确我们要想知道什么或证明什么，也就是要提出欲探究的问题，即实验目的；
二是要选择合适的方法，包括合适的反应、仪器、条件等，设计出实验探究的具体步骤；
三是要认真细致地进行实验，如实记录数据、现象；
四是要对实验结果进行认真的整理、讨论、分析，得出结论。
课题一 物质性质的研究
1. 化学实验的发展
2. 研究物质性质的基本方法
教学目标
知识与能力
学习综合运用已有知识、技能进行实验探究的一般思路和方法。
培养通过科学实验获取新知识的意识和基本能力，并体验其过程和乐趣。
情感与态度
过程与方法
启发、培养创造性思维和实践的灵感和兴趣，促进学生的个性发展。
教学重难点
重点
难点
了解化学实验的基本方法和技能
总结归纳出化学实验过程的一般规律并掌握解决一些简单的问题
1. 化学实验的发展
化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验室化学科学赖以形成和发展的基础，是检验化学科学知识真理性的标准。从化学实验的发展过程来看，大致经过了三个发展时期：早期化学实验—近代化学实验—现代化学实验。
早期化学实验
从远古到十七世纪这段时间，化学实验还只能叫做是“化学试验”，具有很大的盲目性。还没有从生产生活实践中分化出来，成为独立的科学实践。最早的制陶，冶金和酿酒等活动是低级的缺乏理论指导的不自觉的实践活动。作为化学试验的原始形式的炼丹术，其实验目的也只是追求长生不老或点金之术，变贱金属为贵金属。
尽管如此，还应肯定从事早期化学实验的工匠和炼丹术士们是化学实验的先驱和开拓者。他们发明了实验方法：溶解、结晶、蒸发、过滤、冷凝等。；实验设备：风箱、坩埚、铁剪、烧杯、平底蒸发皿等； 发现制取了铜银金汞铅等金属；酒精、硝酸、硫酸、盐酸等试剂。在十七至十九世纪这阶段，随着欧洲资本主义生产方式的诞生和工业革命的进行，以及天文学物理学等学科的重大突破，化学实验终于冲破了炼丹术的桎梏，走上了科学的道路，成为一种相对独立的科学实践活动。
近代化学实验
近代化学实验的蓬勃发展与近代化学实验方法论的发展有着十分密切的联系。在这一时期，人们创立或者发展了诸如系统定性分析法，重量分析法，滴定分析法，光谱分析法，电解法等很多经典的化学实验方法。
（1）系统定性分析法
系统定性分析法是为了检验矿物质中的微量甚至痕量元素，克服传统的湿法定性检验法的局限性而被创立的。
（2）重量分析法
重量分析法在19世纪得到了很大的完善和发展。主要表现在分离和测定方法以及操作技术方面。
（3）滴定分析法
滴定分析法是在18世纪中叶从法国诞生和发展起来的。它最初的含义只是一种对化工原料及产品的纯度进行简易而快速的测定的方法。
（4）光谱分析法
光谱分析法是利用光谱线来分析某种元素存在与否的一种方法。他是由德国化学家本升和基尔霍夫共同创立的。
现代化学实验特点
（1）结构测定实验
结构测定实验结构测定实验源于人们对阴极放电现象微观本质的探讨，从而打破了原子不可分论，发现了放射现象，找到了放射元素，随着人们对放射现象的深入研究，人们认识到元素也是可以蜕变的，从而打破了传统化学中“元素不可变”之说。
（2）化学合成实验
化学合成实验是现代化化学实验的一个非常活跃的领域。随着现代化学实验仪器，设备和方法的飞速发展，人们创造了很多过去根本无法创设的实验条件，合成了大量结构复杂的化学物质。
2. 研究物质性质的基本方法
观察现象
验证或探究预测的性质
分析现象解释
分类、比较、归纳、概括同类物质的性质
预测化学性质




你认为研究一种物质的性质，应该按照什么程序来进行？
研究物质性质的基本方法一：观察法
含义：是一种有目的、有计划的用身体感觉器官考察分析对象的方法。
内容：用肉眼或借助仪器（提高灵敏度）观察物质的色、态、味。在此过程中不仅要搜集信息，还必须同时进行思考，及时储存和处理所搜集的信息。
观察要有明确而具体的目的，并对所观察到的现象进行分析和综合！
研究物质性质的基本方法二：实验法
含义：通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。
注意：在进行实验时，要注意控制温度、压强、溶解的浓度等条件，这是因为同样的反应物质在不同的条件下可能会发生不同的反应。
实验的步骤：
实验前：要明确实验的目的、步骤，准备
实验用品等；
实验中：要仔细观察实验现象，并做好实
验记录；
实验后：要如实填写实验报告，并对实验
结果进行分析。
研究物质性质的基本方法三：分类法
在研究物质性质时，运用分类的方法，分门别类地对物质及其变化进行研究，可以总结出各类物质的通性和特性；反之，知道某物质的类别，我们就可推知该物质的一般性质。
研究物质性质的基本方法四：比较法
运用比较的方法，可以找出物质性质间的异同，认识物质性质间的内在联系，对物质的性质进行归纳和概括。
实验4-1
纯净物与混合物性质的比较
实验目的：
1.研究比较纯水与水溶液的凝固点的不同。
2.设计实验，比较合金与成分金属的密度、硬度、熔点及抗腐蚀能力上的区别。
3.通过实验，比较研究不同类物质性质的方法，并运用这一方法研究、获得某些物质性质的知识。
实验原理：
众所周知纯净物是由一种物质组成的，而混合物是由两种或多种物质混合而成的，这些物质相互间没有发生反应，混合物里各物质都保持原来的性质！
1.纯净物有固定组成，混合物没有固定组成。
组成纯净物的物质只能是一种物质。组成混合物的物质可以是两种也可以是多种，物质种数不固定。混合物中每种物质的质量分数可多可少也无固定值。
2.纯净物有固定结构，混合物没有固定结构。
结构一般指构成物质的微粒间的结合方式、排列顺序和空间的构型等。相同物质，结构相同。不同种物质，结构不同。纯净物只有一种物质组成，因此纯净物有固定结构。混合物由于组成物质的成分不固定，结构也就不固定。判断一种物质是纯净物还是混合物，结构是首要条件。
3.纯净物有固定性质，混合物没有固定的性质。
物质的性质取决于物质的组成和结构，特别是结构。由于混合物本身就没有固定的组成和结构，因而它的性质将了随着组成和结构的变化而变化。所以混合物一般来说没有固定的性质。相反，由一种物质组成的纯净物因组成的结构固定，因而性质就固定。
注意
世界上没有100%纯净的物质，只是指含杂质很少的具有一定纯度的物质 ，大体上具有上述所说的三种特性，这样我们就可以称其为纯净物。比如用作半导体材料的硅，经提纯，硅的质量分数可以达到99.999999999%，这种硅叫做高纯硅 。
实验用品：
食用油、粗盐、蒸馏水、冰块、沸水、锡片、焊锡条、坩埚、温度计、玻璃棒、试管、药匙、烧杯、细木条、标签纸、火柴
坩埚
食用油
焊锡条
锡片
实验步骤：
一、比较水和水溶液的凝固点
1.向预先编好号的两支小试管中分别加入食用油和蒸馏水各约半试管（等体积），再各插入一支细木条，备用。
2.向盛有冰水混合物（冰种加少量水）的烧杯中加入4~5药匙粗盐，搅拌，使其温度下降至-5 ~ -6℃后将上述两支试管同时放入冰水中冷却。6~7min后，同时取出两支试管，观察现象，动一动两支试管中的木条，有什么不同？
二、比较单质金属与合金的某些性质
利用实验室提供的条件和样品，设计实验比较单质金属和合金的抗腐蚀性质和熔点。
1.取相同质量的金属和合金，分别浸泡在相同条件下的酸溶液中，在相同的时间后，比较两者的抗腐蚀能力。
2.取相同质量的金属和合金，同时在酒精灯火焰上加热，记录熔化的先后顺序，比较熔点高低。
思考与讨论
1.物质的性质与哪些因素有关？举例说明。
2.在凉开水中加点糖，水变甜了，若再加点醋或盐等，味道如何？回家试一试，记下味道。
3.通过本实验，对油脂可做汽车防冻液、氯化钠可做融雪剂及本实验中以冻盐水做制冷剂等事实，你是否有了更多的认识？
提示答案：
1.物质的性质与其组成成分和混合状态有关。例如硫酸浓度不同（即水与硫酸的比例不同）沸点不同，冰盐混合时混合均匀可获得较低温度，合金性质与组分金属的差异等。
2.在水中加入不同口味的调味品，可以制的美味可口的佳肴，同学们以自己的喜好来尝试不同的调味品。
3.甘油水溶液作汽车防冻液、氯化钠作融雪剂、冰盐水作制冷剂应用的都是混合物凝固点降低的性质。
拓展实验
1.比较蔗糖溶液与纯水的凝固点。
2.自制等体积的纯水冰棍。
3.比较不同种的酸。
4.不同金属形成阳离子倾向比较。
实验4-2
金属镁、铝、锌化学性质的探究
实验目的：
1.通过实验直接获取镁、铝、锌的一些化学性质或反映规律方面的知识
2.学习通过实验研究同类不同种物质的性质的思路、方法。
实验思路探究：
众所周知很多金属都能跟酸发生反应放出氢气，K Ca Na Mg Al Zn Fe Se Pb （H） Cu Hg Ag Pt An 凡是在氢前面的金属都能与酸反应放出氢气，而后面的金属则不能。看来金属的性质也不完全相同，它们与酸的反应是这样的，那与水又是如何反应的呢？我们知道金属钠与冷水反应非常剧烈，那么金属镁、铝、锌又是如何与水反应的呢？
实验用品：
镁片、铝片、锌片、蒸馏水、酚酞、酒精灯、试管、试管夹、圆底烧瓶、水槽、铁架台
实验步骤：
1.取相同质量的镁片、铝片、锌片，分别放入含有相同体积蒸馏水的试管中，观察现象，滴加酚酞。
2.分别加热有铝片、锌片的试管，观察现象。
3.在试管中加入锌片，加热蒸馏水使得蒸汽与锌片发生反应，用排气法收集气体。
锌与水蒸气的反应
实验现象：
镁条在加热的条件下与水发生剧烈反应，加入酚酞试剂后，无色酚酞试剂变蓝；铝条在加热的条件下与水的反应非常微弱，滴入酚酞试剂溶液不变蓝；锌片与水在加热的条件下不反应，而在加热的条件下与水蒸气反应，产生氢气。
思考与讨论
1.与不同实验小组的同学交流实验结果之后，小结通过实验探究，同学们对镁、铝、锌的化学性质有了哪些新的认识。
2.回顾以往化学课程中你所学习过的各种金属的有关性质，结合本实验的体验，概括小结人们通常从哪些方面研究金属的性质。
2. 金属在化学反应中通常体现还原性，一般可与非金属、水或酸、某些盐溶液等反应。一定条件下易与其他各种氧化剂反应，如铁可被过氧化氢、高锰酸钾溶液等氧化，铝可发生铝热反应等。此外某些两性金属可以与碱反应。
提示答案：
拓展实验
1.Zn(OH)2性质研究。
2.其他金属或金属氧化物性质研究。
3.盐的性质研究。

知识拓展
拉瓦锡测定空气实验
200多年前法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氮气。
拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。通过实验，拉瓦锡得出了空气用氧气和氮气组成，氧气占其中的1/5。
19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。
拉瓦锡测定空气组成设备图