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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
1.了解研究物质性质的常用方法。
2.了解钠及其化合物的性质的同时，体会研究物质性质的常用方法。
一、研究物质性质的基本方法
1．研究物质性质的常用方法： 等。
2．观察：是一种 用感官考察研究对象的方法。
观察、实验、分类、比较
有计划、有目的
二、钠的性质和保存
1．物理性质
色态： 色固体；硬度： ；
密度(与ρ水比 ；熔点： 。
1.得出钠的物理性质时采用了什么研究方法？
【提示】 观察法
银白
质软
2．化学性质(填化学方程式)
(1)钠与水反应： 。
(2)钠与氧反应
①常温下： ，生成物的色态： ；
②加热时： ，生成物的色态： 。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
4Na＋O2===2Na2O
2Na＋O2 Na2O2
白色固体
淡黄色固体
3．保存
实验室里少量的金属钠应保存在
煤油
ρNa<ρH2O
较低
2.(1)金属钠着火，能否用泡沫灭火器灭火？应如何灭火？
(2)钠与水(酚酞)反应观察到的现象有哪些？并解释之。
【提示】 (1)泡沫灭火剂中含有大量的水，水与钠及燃烧过程中产生的过氧化钠反应分别生成H2、O2，能使燃烧更剧烈。可以用沙子灭火。
(2)浮——钠的密度比水小
熔——钠的熔点较低，钠与水反应是放热反应
游——钠与水反应生成气体
响——钠与水反应生成可燃性气体
红——钠与水反应生成碱(NaOH)
三、过氧化钠
1．化学性质
Na2O2—
2．用途
作为 和 里氧气的来源。
呼吸面具
潜水艇
H2O
CO2
2Na2o2+2H2O=4NaOH+O2
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
一、观察法和实验法
1．观察的内容：首先研究物质的物理性质，可直接用肉眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻物质的气味，借助仪器测定其熔点、沸点、硬度、密度等，更多的是观察化学反应(实验)中的现象，研究反应规律。
2．实验法的含义：实验法，即为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。在研究物质性质时，可以通过实验法来验证对物质性质的预测和探究物质未知的性质。
(1)观察并不只是用眼睛，而是直接用感官观察，主要包括听、闻、看、摸等。
(2)化学是以实验为基础的自然科学。学习化学的一个重要途径是科学探究，实验是科学探究的重要手段。
按照如右图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
【名师解析】 图中所示为闻气体气味的正确方法。
实际上是一种有计划、有目的地用感觉器官考察研究对象的方法。直接用肉
眼观察物质的颜色、状态，用鼻子闻气味等都属于观察法，而不是实验法。
【答案】 B
二、钠与酸、碱、盐溶液的反应
1．金属钠与酸溶液反应(先酸后水)
Na与H2O反应的实质是Na与H2O电离出的H＋反应。酸溶液中H＋主要由酸电离得到，所以Na投入酸溶液中时，首先与酸反应，且比在纯水中反应剧烈；当酸反应完后，再考虑钠与水反应，如Na投入盐酸中发生反应： 2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。
2．金属钠与碱溶液反应：其实质是钠与水反应。
3．钠与盐溶液的反应(先水后盐)
先与水反应，再考虑生成的碱是否与盐反应，如钠与硫酸铜溶液反应：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑①
2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4②
①与②合并得：
2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
4．钠置换金属
钠不能从盐溶液中置换出金属；若盐为熔融状态，钠可以置换出其中不活泼的金属，如4Na＋TiCl 4 4NaCl＋Ti。
(1)钠易与水蒸气反应生成NaOH和H2，NaOH有强烈的腐蚀性，取用金属钠时要用镊子，不能用手直接拿取。
(2)实验时切取钠不宜太多，一般有黄豆粒大小即可。
(3)切完剩余的钠要放回原瓶，不得随意乱丢。
将一小块金属钠投入足量的下列物质中既能生成气体，又能生成白色沉淀的是( )
A．MgSO4溶液 B．BaCl2溶液
C．Fe2(SO4)3溶液 D．CuCl2溶液
【思路点拨】 本题的变化点是钠与水反应的延伸，反应现象应是钠与水反应的现象和其产物NaOH与盐溶液反应的现象的综合。
【随堂笔记】 钠与盐的水溶液反应时，先与水反应生成H2和NaOH，然后，NaOH再与盐反应。NaOH与BaCl2溶液不反应，与MgSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、CuCl2溶液反应分别生成Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀。其中只有Mg(OH)2沉淀是白色的。
【答案】 A
1.将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的… … … … … … … … … … … … … … … … … …( )
A．HCl B．K2SO4
C．FeCl3 D．稀NaOH溶液
【解析】 A项发生反应2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，有氢气生成且溶液质量增加；B、D项均发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，有H2生成且溶液质量增加；C项发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl，有H2放出且溶液质量减少。
【答案】 C
三、过氧化钠
1．Na2O2的漂白性
Na2O2投入滴有酚酞的水中，水溶液先变红而后变化至无色，显示Na2O2具有漂白性。
2．Na2O2与酸的反应
Na2O2与酸的溶液相遇直接与酸反应，如Na2O2与盐酸反应：2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
3．Na2O2与CO2和水蒸气的混合物的反应
一定量的Na2O2与一定量的CO2和水蒸气的混合物反应时，由于Na2O2与H2O反应生成的NaOH还能与CO2反应生成Na2CO3，所以可视为Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，再与水蒸气发生反应。
(1)Na2O2不属于碱性氧化物，其中氧元素的化合价为－1。
(2)有关Na2O2参与反应的计算，常采用加合式法及差量法。
在120 ℃的条件下，把总质量为2.1 g的CO与H2的混合气体在足量的O2中充分燃烧，然后将产物通过足量的Na2O2固体，固体质量增加了( )
A．7.2 g B．3.6 g
C．2.1 g D．数据不足，无法确定
【名师解析】 由2H2＋O2 2H2O和2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑合并得：H2＋Na2O2===2NaOH；
同理得：CO＋Na2O2===Na2CO3。因此，Na2O2质量增加在整体上看，无论CO和H2以任何比例混合，Na2O2增加的质量一定是CO和H2的总质量，故选C。
【答案】 C
【规律方法】 Na2O2固体质量的差量计算
2.将Na2O2加入到石蕊试液中，发生的现象是( )
A．溶液变蓝
B．先变蓝后退色，并有气体放出
C．有气体放出，溶液变蓝
D．先变红后退色，并有气体放出
【解析】 Na2O2与水反应，先生成NaOH与O2，溶液显碱性，遇石蕊变
蓝；Na2O2有漂白性，能使蓝色溶液退色；Na2O2与水反应放出O2，有气
泡生成。
【答案】 B
1．查阅资料发现，金属钠不仅能跟氧气和水反应，还能跟多种其他物质发生
反应，其中包括与酒精在常温下反应。要研究金属钠跟酒精反应的性质以及
与金属钠跟水反应的异同点，下列的研究方法中用不着的是( )
A．实验法 B．观察法
C．分类法 D．比较法
【解析】 钠与水的反应情况是已知的，而钠与酒精的反应只是在资料中发现
的，其真实情况要通过实验证实，而且钠与水、钠与酒精的反应的异同点要
通过实验、观察实验现象、对实验情况进行比较得到，故用到了实验法、观
察法、比较法。
【答案】 C
2．取一小块金属钠放在燃烧匙里加热，下列实验现象，描述正确的是( )
①金属先熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体
④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
A．①② B．①②③
C．①④⑤ D．④⑤
【解析】 钠的熔点低于着火点，在空气中燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色
固体物质Na2O2 。
【答案】 C
3．20 mL下列液体里有固体析出的是( )
A．NaCl稀溶液中加入Na的小颗粒
B．NaOH饱和溶液中加入Na的小颗粒并冷却至室温
C．KNO3稀溶液中加入Na的小颗粒
D．水中加入Na的小颗粒
【解析】 四项实验操作都发生化学反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑并
且反应放出热量，使溶液温度升高。NaCl溶液、KNO3溶液仍为不饱和
溶液，无固体析出；水中加入Na小颗粒后生成的NaOH溶解在水中形成
NaOH溶液；而NaOH饱和溶液中因上述反应消耗水且生成NaOH，故能
析出NaOH固体。
【答案】 B
4．(1)分别写出由氧在一定条件下生成下列物质的化学方程式(必须注明反应
条件)。
①Na2O2：______________________。
②Na2O：______________________。
(2)指出氧在下列各物质中的化合价：
O3________；Na2O2________；Na2O________。
【答案】 (1)①2Na＋O2 Na2O2
②4Na＋O2 2Na2O
(2)0 －1 －2
暴露在空气中
5．将一块金属钠和一块铜片分别盛在表面皿中放在实验桌上，研究它们在空
气中的稳定性。请回答下列问题：
(1)所观察到的现象是_________________________ 。
(2)用化学式表示以上变化实质：_________________________。
(3)由此所得到的结论是__________________ 。
(4)从研究物质性质的基本方法来看，上述研究过程所采用的方法是
_____________________________________________。
(5)从研究物质性质的基本程序来看，其研究程序_______________________
_______________。
【答案】 (1)钠块在表面皿中发生的一系列变化的现象是：表面变暗→变成白色固体→变成无色溶液→形成无色晶体→变成白色粉末；铜片保持亮红色基本不变
(2)Na→Na2O→NaOH→NaOH(溶液)→Na2CO3·10H2O→Na2CO3
(3)钠是一种活泼的金属，易与空气中的O2、H2O等反应，不能在空气中稳定存在；铜是一种不活泼的金属，常温下能在空气中稳定存在
(4)观察法、实验法、比较法
(5)观察物质外观→预测物质性质→实验和观察→分析现象、得出结论并加以解释第1章 第2节
第1课时 研究物质性质的基本方法
一、选择题
1．钠在水中的反应现象与下列性质无关的是( )
A．钠的熔点低 B．钠的密度小
C．钠的硬度小 D．钠的金属活泼性强
【解析】 钠在水中反应的实验现象为“浮、熔、游、响、红”，浮说明钠的密度比水
的小，熔说明钠的熔点低，游、响说明钠与水反应剧烈，进一步说明钠具有较强的金属
活泼性。
【答案】 C
2．下列实验操作正确的是( )
A．向盛水的烧杯中投入小拇指头大小的钠块，观察现象
B．将钠保存在汽油中
C．将一小块钠放在石棉网上加热，观察现象
D．用手掰开一块金属钠，观察钠的颜色
【解析】 A选项，钠与水反应十分剧烈，生成具有强腐蚀性的氢氧化钠，若取金属钠
量过大，反应中会因反应剧烈使溶液飞溅，造成伤害。B选项，汽油易挥发、易燃烧，
所以不能将钠保存在汽油里。D选项，钠与手接触，手上的水分与钠反应，生成的氢氧
化钠对手有腐蚀作用。
【答案】 C
3．下列叙述中，错误的是( )
A．钠燃烧时发出黄色的火焰
B．钠在空气中燃烧生成氧化钠
C．钠可以与氯气发生化合反应
D．钠可以与盐酸发生化学反应
【解析】 钠在空气中燃烧生成过氧化钠而不是氧化钠。
【答案】 B
4．在烧杯中加水和苯(苯的密度为0.88 g·cm－3，与水互不相溶，且不与钠反应)各50 mL，
将一小粒金属钠(密度为0.97 g·cm－3)投入烧杯中，观察到的现象可能为( )
A．钠在水层中反应并四处游动
B．钠停留在苯层中不发生反应
C．钠在苯的液面上反应并四处游动
D．钠在苯与水的界面处反应并上下跳动
【解析】 此题考查面广，首先是苯与水互不相溶，还有钠的密度处于苯和水之间，钠
能与水反应而不与苯反应。另外钠与水反应放出的氢气使钠在苯和水的界面处反应并可
能作上下跳动。
【答案】 D
5．下列物质间发生化学反应，在不同条件下可制得不同产物的是( )
A．Na和O2 B．Na和Cl2
C．Mg和O2 D．Na和H2O
【解析】 Na与O2常温下反应生成Na2O，在点燃的条件下反应生成Na2O2。
【答案】 A
6．将2.3 g钠放入97.7 g水中，生成溶液中溶质的质量分数是( )
A．等于2.3% B．等于4%
C．2.3%与4%之间 D．大于4%
【解析】 Na溶于水生成NaOH，故溶液中溶质为NaOH。
由2Na ＋ 2H2O===2NaOH ＋ H2↑知，
2×23 g 2×18 g 2×40 g 2 g
2.3 g x y
生成NaOH的质量x＝4 g，生成H2 y＝0.1 g，NaOH的质量分数＝
×100%＝×100%>4%。
【答案】 D
7.
如右图所示，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2粉末，U形管中注有浅红色
的水。将气球用橡皮绳紧系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，
将发生的现象是( )
A．U形管内的红水退色 B．试管内溶液变红
C．气球a被吹大 D．U形管中水位d【解析】 此题解答时容易因定向思维而错选AB，而没有注意到浅红色的水是在U形
管中而非试管中。由于发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，产生的O2使气球
被吹大，同时该反应放出大量的热，使广口瓶中空气受热膨胀而导致U形管中水位d>c。
【答案】 C
8．2.3 g钠在干燥的空气中与氧气反应，可得到3.5 g固体，据此可判断其产物为( )
A．只有Na2O2 B．只有Na2O
C．Na2O和Na2O2 D．无法确定
【解析】 金属钠和氧气反应可生成Na2O或Na2O2，此题用“极限法”：若2.3 g钠全
部反应生成Na2O，由反应4Na＋O2===2Na2O可得生成Na2O的质量为3.1 g；若2.3 g
钠全部反应生成Na2O2，由反应2Na＋O2Na2O2可得生成Na2O2的质量为3.9 g；
现产物为3.5 g，介于3.1 g和3.9 g之间，故产物为Na2O和Na2O2的混合物。故正确答
案为C。
【答案】 C
二、非选择题
9．在下列物质中：①水 ②稀盐酸 ③氢氧化钠溶液 ④食盐
(1)通常不能与金属钠发生化学反应的是________(填写代号，下同)。
(2)反应产生的现象最剧烈的是________。
(3)用最少的化学方程式表达出所有的化学反应
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 钠是一种很活泼的金属，能跟水或水溶液以及酸在常温下剧烈反应，置换出
氢气。钠不与食盐反应。钠与水反应的实质是与氢离子反应，稀盐酸中氢离子的浓度远
大于水中氢离子的浓度，故钠在稀盐酸中反应更加剧烈。将钠投入氢氧化钠溶液中，钠
与溶液中的水反应。
【答案】 (1)④ (2)② (3)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Na＋2HCl===H2↑＋2NaCl
10.为防止药品变质，实验室通常采用密封的方法保存，
少量的金属钠存放在盛有煤油的广口试剂瓶中，而不是
直接放在密封的广口瓶中(如图所示)。
(1)请解释原因______________________________________。
(2)若金属钠直接露置在空气中，有下列现象：①变成白色粉末 ②变暗 ③变成白色
固体 ④固体表面变潮湿，上述现象出现的先后顺序是 ________________________________________________________________________。
【解析】 钠在空气中发生如下变化：银白色(Na)―→变暗(生成Na2O)―→变成白色固体(NaOH)―→表面形成溶液(NaOH潮解)―→结块(吸收CO2、H2O形成Na2CO3·10H2O)―→最终变成白色粉末(风化生成Na2CO3)。
【答案】 (1)钠的密度比煤油大，沉在煤油下面，煤油起到了隔绝空气的作用
(2)②④③①
11．用脱脂棉包住约0.2 g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，用以证明上述结
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)脱脂棉能燃烧除了有氧气外，必须要达到其着火点，据此可判断该反应
在反应过程中放出热量。(2)温度升高，容器内气体会膨胀，因此，将导管Q浸入水中，
反应过程中导管口有气泡冒出。
【答案】 (1)该反应在反应过程中放出热量 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ (2)将
带火星的木条靠近导管口p处，木条复燃 将导管Q浸入水中，反应过程口导管中有
气泡冒出
12．如下A至F是化合物，G是单质。
A(固体)B＋ C ＋ D
＋E ＋E
B＋G F＋G
写出A、B、E、F的化学式：
A．__________，B.__________，E.__________，F.__________。
【解析】 综合分析比较可知，化合物A受热分解可生成三种化合物，在中学常见的
化合物范围内，A可能为某些酸式盐或碱式碳酸铜。因A分解产生的两种化合物都能
与化合物E反应产生单质G。G可能为O2，E为Na2O2，然后进行推测验证，A为NaHCO3、
B为Na2CO3、F为NaOH。
【答案】 NaHCO3 Na2CO3 Na2O2 NaOH
13．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，
一会儿加热铜丝。
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)若a g钠与b mL水完全反应，则该溶液的溶质的质量分数是__________________。
【解析】 钠位于水和煤油界面上，与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成的H2与CuO发生反应：H2＋CuOCu＋H2O。钠与水反应得NaOH溶液：
则w(NaOH)＝×100%＝×100%
【答案】 (1)在水和煤油的界面上逐渐变小并作上下跳动
(2)从上到下逐渐由无色变为红色 NaOH
(3)由黑色变红色 H2 在玻璃口处点燃气体，有淡蓝色火焰气体
(4)×100%
14．我国发射了“神舟七号”宇宙飞船，并且进行宇航员太空行走实验，真正实现中国
人遨游太空的梦想。在宇宙飞船中为了使宇航员得到一个稳定良好的生活环境，一般在
船内安装盛有Na2O2颗粒的装置，它的用途是再生氧气。
(1)写出Na2O2颗粒吸收二氧化碳，再生氧气的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)钠在纯净的氧气中燃烧生成过氧化钠所消耗的O2和生成的Na2O2在宇宙飞船中再生
出氧气的质量比为______。
【解析】 (2)假设有46 g Na，则：
2Na＋O2 Na2O2
46 32 78
46 g m(O2)消耗 m(Na2O2)
m(O2)消耗＝＝32 g
m(Na2O2)＝＝78 g
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2×78 32
72 g m(O2)生成
m(O2)生成＝＝16 g
＝＝2∶1
【答案】 (1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(2)2∶1
