【新教材】2021-2022鲁科版化学必修一 同步学案 1.2.1研究物质性质的基本方法

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第一章
认识化学科学
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
一、研究物质性质的基本方法
1．研究物质的性质有观察、实验、分类、比较等方法。
2．观察法
(1)定义：有目的、有计划地用感官考察研究对象的方法。
(2)范围：用肉眼看、用鼻子闻、借助仪器观察等。
二、金属钠性质的探究
1．钠的物理性质
实验步骤
实验现象
解释及结论
钠沉于煤油的底部
①钠的状态为固体；
②钠的密度大于煤油
①钠可用小刀切割；
②刚切开的切面呈银白色
①说明钠质软；
②说明钠为银白色的金属
【特别提醒】
钠保存在煤油中，取用时用镊子夹取，剩余的钠块不能随意丢弃，应放回原试剂瓶。
2．钠与水的反应
实验步骤
实验现象
现象分析
①浮在水面上；
②熔成光亮小球；
③四处游动；
④发出“嘶嘶”的响声，且很快消失；
⑤溶液变红色
①钠的密度比水小；
②反应放热且钠熔点低；
③生成气体；
④反应剧烈；
⑤反应生成物显碱性
结论
钠是一种化学性质非常活泼的金属，易与水反应，化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
【特别提醒】由于钠与水反应剧烈，实验时取用的钠粒一般为黄豆粒大小。
【探究实验】
1807年，戴维发现了金属钠。戴维把这种金属颗粒投入水中，发现它浮在水面上，在水面上急速奔跃，并发出嘶嘶的声音。
【思考与交流】
(1)取一小块金属钠放入一定量稀盐酸中，能否反应？剧烈程度如何？
【提示】　能反应，在酸溶液中H＋浓度比水中大，所以钠在酸溶液中反应更剧烈。
(2)钠与CuSO4溶液反应观察到哪些现象？涉及反应的化学方程式有哪些？
【提示】　现象：浮、熔、游、响、蓝(沉淀)。
涉及反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↑＋Na2SO4。
(3)已知Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。试分析把一小块钠放入饱和石灰水中时会发生什么现象？
【提示】　钠浮在水面上，熔化成银白色的小球并四处游动，同时发出嘶嘶的响声。由于Na与水反应消耗水，且该反应放热，会使溶液温度升高，从而使Ca(OH)2因溶解度降低和溶剂减少而析出，所以会观察到石灰水变浑浊。
【归纳总结】钠与溶液反应规律
1．钠与酸溶液的反应
钠与水反应的实质是钠与H＋反应，因而钠与酸溶液反应比与水反应剧烈。如：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。
2．钠与碱溶液的反应
钠与碱溶液反应的实质是钠与水的反应。
3．钠与盐溶液的反应
钠投入到盐溶液中，先与水反应，生成NaOH；如果NaOH能与该盐反应，则继续发生复分解反应。
—
【对点练习】
1．将适量金属钠投入下列物质的溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是(　　)
A．HCl
B．饱和NaOH溶液
C．FeCl3
D．CuSO4
3．钠与氧气的反应
实验操作
实验现象
实验结论
新切开的钠在空气中表面很快变暗
常温下钠易与O2发生反应，化学方程式为4Na＋O2===2Na2O
钠先熔化为银白色小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，最后生成淡黄色固体
加热时钠与O2反应的化学方程式为
2Na＋O2Na2O2
思考　(1)在实验室中如何保存金属钠？为什么？
答案　钠既能与水反应又能与氧气反应，所以要隔绝空气和水，故钠要保存在煤油或石蜡油中。
(2)上述研究过程运用的方法有：观察法、实验法、比较法。
(3)刚切开的钠在空气中放置发生哪些变化？
答案　银白色的金属钠→表面变暗(生成Na2O)→生成白色固体(生成NaOH)→表面变成溶液(氢氧化钠潮解)→白色晶体(Na2CO3·10H2O)→白色粉末(Na2CO3)。
3．钠的用途
(1)工业上用钠冶炼金属。
金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
(2)Na?K合金在常温下呈液态，可用作原子反应堆的导热剂。
(3)制作高压钠灯。
【对点练习】
2．将一小块金属钠放在石棉网上加热，下列组合正确的是(　　)
①燃烧，黄色火星四射　②金属钠先熔化　③燃烧，火焰为黄色　④燃烧后生成白色固体　⑤燃烧后生成淡黄色固体
A．②①
B．②①③
C．②③⑤
D．②③④
3．将一小块金属钠投入到下列溶液时，既能产生气体，又能出现白色沉淀的是(　　)
A．稀硫酸
B．氢氧化钠溶液
C．硫酸铜溶液
D．氯化镁溶液
二、氧化钠和过氧化钠的性质
1．氧化钠是一种类似CaO的碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生反应。
(1)氧化钠与水反应：Na2O＋H2O===2NaOH；
(2)氧化钠溶于盐酸：Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O；
(3)氧化钠与CO2反应：Na2O＋CO2===Na2CO3。
【探究实验】
把水滴入盛有足量Na2O2固体的试管中，立即把带火星的木条放在试管口，现象为试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；用手轻摸试管外壁，感觉试管壁温度升高，说明反应放热；向试管溶液中滴入酚酞溶液，现象为溶液先变红，后褪色。
实验结论：过氧化钠与水反应产生O2和碱性物质，同时放热，过氧化钠有漂白性。
2．(1)氧化钠、过氧化钠都能与水反应生成氢氧化钠，其不同点是Na2O2与水反应有O2生成，Na2O与水反应无O2生成。过氧化钠与水反应的化学方程式是2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。
(2)过氧化钠可作为呼吸面具和潜水艇里氧气的来源，过氧化钠除与水反应外，也与二氧化碳反应生成氧气，试写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
归纳总结
氧化钠和过氧化钠的比较
名称
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
氧的化合价
－2
－1
生成条件
常温
加热或点燃
颜色、状态
白色固体
淡黄色固体
与H2O的反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2的反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸的反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
稳定性
不稳定，易被氧化
2Na2O＋O22Na2O2
较稳定
用途
制NaOH
做漂白剂、供氧剂
【思考与交流】
(1)金属钠着火，能用水灭火吗？应如何灭火？
【提示】　不能，因为金属钠能与水反应，产生的氢气可以燃烧，同时钠燃烧生成的过氧化钠可以与水反应生成支持燃烧的氧气。若金属钠着火，应用干燥的沙土来灭火。
(2)如何判断Na2O2与H2O反应所得的气体是氢气还是氧气？
【提示】　可以利用如图装置制取气体，并用排水法收集，然后利用检验两种气体的方法检验。若是H2，点燃时会燃烧，并听到爆鸣声；若是O2，则可以使带火星的木条复燃。
(3)Na2O和Na2O2与水的反应都是化合反应吗？为什么？
【提示】　Na2O与水的反应中只有NaOH生成，所以是化合反应，但是Na2O2与水的反应除了有NaOH生成外还有氧气生成，所以不是化合反应。
【特别提醒】
(1)不可忽视过氧化钠的漂白性，过氧化钠投入到含有酚酞(石蕊)溶液中，溶液先变红(蓝)色，后褪色。
(2)过氧化钠中的阴离子是1个O22—，而不是2个O－。
(3)过氧化钠与某些盐(如CuSO4)溶液反应时，一般是先与水反应，生成的碱再与盐反应。
(4)实验室中，钠着火时，不能用CO2及水灭火，而是用沙土盖灭。
【对点练习】
4．下列判断正确的是(　　)
A．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C．Na2O比Na2O2稳定
D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中，最终溶液均为红色
5．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．2
g
H2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收，Na2O2固体增重2
g
6．如图表示A～E五种物质间的相互转化关系，其中A为淡黄色固体，B为单质。试推出各物质的化学式，并写出B→C、C→D、D→E反应的化学方程式。
(1)各物质的化学式：
A__________，B__________，C__________，
D__________，E__________。
(2)写出B→C、C→D、D→E反应的化学方程式：
B→C：____________________________________________________。
C→D：____________________________________________________。
D→E：_____________________________________________________。
课堂检测
1．查阅资料得知，金属钠不仅能跟O2和H2O反应，还能跟多种其他物质反应，其中包括与酒精在常温下的反应。要研究金属钠跟酒精反应的性质以及该反应与金属钠跟水反应的异同点，下列研究方法中不需要的是(　　)
A．实验法
B．观察法
C．分类法
D．比较法
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．实验后剩余的钠不能放回原试剂瓶
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
3．将一块金属钠投入到滴有紫色石蕊溶液的盛冷水的烧杯中，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
4．对于Na2O和Na2O2的下列叙述中不正确的是(　　)
A．均可做潜水艇的供氧剂
B．均可与水反应
C．Na2O可转化为Na2O2
D．均是金属氧化物
5．将金属钠分别投入到下列溶液中，溶液质量增加的是(　　)
A．FeCl3溶液
B．K2SO4溶液
C．MgCl2溶液
D．饱和NaOH溶液
6．有人设计出一种在隔绝空气的条件下让钠与MgSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100
mL大试管中先加40
mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入MgSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：
(1)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？
________________________________________________________________________。
(2)写出钠与MgSO4溶液反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)钠处于试管中的_________位置，有关钠反应的现象是
________________________________________________________________________。
(4)大试管的溶液中出现的现象：
________________________________________________________________________。
(5)装置中液面的变化：大试管内____________；长颈漏斗内____________。
反馈练习
1．用如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
2．下列关于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
3．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可上下跳动
4．将一小块钠投入盛有5
mL饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是(　　)
A．钠熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．溶液底部有银白色物质生成
D．溶液变浑浊
5．下列说法正确的是(　　)
A．将一小块钠放入水中，钠将沉在水底
B．将一小块钠放在稀盐酸中，钠先与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH再与HCl反应生成NaCl和H2O
C．将一小块钠放在CuSO4溶液中发生如下反应：2Na＋CuSO4===Na2SO4＋Cu
D．钠可用于冶炼金属
6．下列关于钠的叙述中正确的是(　　)
A．钠单质与氯化亚铁溶液反应生成氯化钠和铁单质
B．钠与水反应的现象能说明钠的熔点低，且与水反应放热
C．钠与酸溶液反应产生氢气，实质是钠与H2O的反应
D．将4．6
g金属钠投入到95．4
g水中，所得溶液中溶质的质量分数等于8%
7．下列关于钠的说法不正确的是(　　)
A．金属钠与O2反应，条件不同，产物不同
B．钠在空气中燃烧，发出黄色的火焰
C．少量的钠可保存在煤油中，钠着火时可以用沙土盖灭
D．将金属钠投入水中，生成氢氧化钠，同时放出O2
8．一小块金属钠长时间置于空气中，可能有下列现象，这些现象出现的先后顺序是(　　)
①变成白色粉末　②变暗　③变成白色固体　④表面有液体生成
A．①②③④
B．②③④①
C．②③①④
D．③②④①
9．向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，振荡，正确的叙述是(　　)
A．最后溶液变蓝色
B．溶液先变蓝色最后退色
C．溶液仍为紫色
D．因为Na2O2与石蕊发生反应而无气泡产生
10．在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1．5
g溶于水，所得溶液恰好能被含1．46
g
HCl的盐酸中和，则该反应产物的成分是(　　)
A．Na2O
B．Na2O2
C．Na2O和Na2O2
D．Na2O2和Na
11．已知钠放置于空气中可发生如下变化：
NaNa2ONaOHNa2CO3·10H2O―→Na2CO3
根据此变化回答以下问题：
(1)请写出①②步转化的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)已知钠在空气中燃烧可生成一种淡黄色物质，该物质可与CO2、H2O发生反应，根据以上叙述回答：
①该淡黄色物质的化学式为_________________________________________________；
②该淡黄色物质与CO2、H2O反应的化学方程式分别为
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
12．下图中，A是固体金属单质，燃烧时火焰呈黄色。请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式
A．____________________，B．_____________________________，
C．____________________，D．__________________________________。
(2)写出下列转化的化学方程式：
①A―→B________________________________________________________。
②B―→D__________________________________________________________。
③A―→C_____________________________________________________________。
13．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)由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是：a．有氧生成；b．________________________________________________________________________。
(2)写出Na2O2和H2O反应的化学方程式：_______________________________________。
(3)某学校研究性学习小组拟用下图所示装置进行实验，以证明上述结论。
①用以验证结论a的实验操作方法及现象是
________________________________________________________________________。
②用以验证结论b的实验操作方法及现象是
________________________________________________________________________。
(4)该研究性学习小组的同学认为Na2O2和H2O反应可生成H2O2，现请你设计一个简单的实验以证明Na2O2和足量的H2O充分反应后的溶液中有H2O2存在。(只要求列出实验所用的试剂及观察到的现象)
试剂：________________________________________________________________________；
现象：__________________________________________________________________。
14．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)若a
g钠与b
mL水完全反应，则该溶液溶质的质量分数是____________。
参考答案
【对点练习】
1
2
3
4
5
A
C
D
A
C
6.【答案】　(1)Na2O2　Na　NaOH　Na2CO3　NaCl
(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O
【课堂检测】
1
2
3
4
5
C
C
C
A
B
6.
答案　(1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶
(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋MgSO4===Mg(OH)2↓＋Na2SO4[或2Na＋MgSO4＋2H2O===Mg(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑]
(3)MgSO4溶液与煤油的分界面处　有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和MgSO4溶液界面处上下跳动，最终完全消失
(4)下层溶液出现白色絮状沉淀
(5)下降　上升
习题练习
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
C
D
C
D
B
D
B
B
C
11.
答案　(1)4Na＋O2===2Na2O　Na2O＋H2O===2NaOH
(2)①Na2O2　②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
12.
答案　(1)Na　Na2O2　NaOH　Na2CO3
(2)①2Na＋O2Na2O2
②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
③2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
13.
答案　(1)该反应是放热反应
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)①将带火星的木条靠近导管口p处，木条复燃
②将导管q放入水槽中，反应过程中有气泡冒出
(4)MnO2　有无色的气体放出，该气体能使带火星的木条复燃
14.
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　在玻璃管口处点燃气体，有淡蓝色火焰产生　(4)×100%