26年高中化学必修1第1章　第2节　第1课时　研究物质性质的基本方法课件（鲁科版）

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课标定向1.认识化学科学研究需要实证与推理,注重宏观与微观的联系;了解实验、假说、模型、比较、分类等方法在化学科学研究中的运用。(证据推理与模型认知)2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。(科学探究与创新意识)学习任务一金属钠及钠与水溶液的反应【新知导学】一、研究物质性质常用的方法:_____、_____、_____、_____等方法。二、观察法观察是一种有_____、有_____地运用感官考察研究对象,它包括看、闻、听、触摸等感官观察,还包括借助仪器进行更细致的观察。观察实验分类比较计划目的三、金属钠及钠与水的反应1.观察金属钠2.金属钠与水的反应Na与水反应的化学方程式:_________________________2Na+2H2O===2NaOH+H2↑四、钠的用途1.制造高压钠灯;2.冶炼钛、锆、铌、钽等金属;3.钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂。[思考]上述实验中,能否用手取用金属钠?剩下的金属钠应该如何处理?提示:钠与皮肤接触会腐蚀皮肤,因此不能用手直接接触金属钠;由于钠的化学性质活泼,实验剩余的钠不能随意乱扔,要放回原试剂瓶。【合作探究】探究钠与酸、碱、盐溶液的反应[情境]将一块绿豆粒大小的钠投入CuSO4溶液中(实验如图所示),实验现象为钠立即熔为小球,并浮在水面四处游动,伴有嘶嘶的声响,同时溶液中有蓝色沉淀生成。(1)请解释实验中现象并写出有关的化学方程式。提示:钠投入CuSO4溶液中,Na先与H2O反应生成NaOH和H2:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;生成的NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。(2)将四块绿豆粒大小的钠分别投入盛有足量①稀盐酸、②稀NaOH溶液、③稀NaCl溶液和④稀FeCl3溶液的四个烧杯中,试探究反应的实验现象与反应方程式:溶液反应现象化学反应方程式①浮、熔、游、响_______________________②_________________________③_________________________④浮、熔、游、响,有___________生成_________________________、________________________________2Na+2HCl===2NaCl+H2↑2Na+2H2O===2NaOH+H2↑2Na+2H2O===2NaOH+H2↑红褐色沉淀2Na+2H2O===2NaOH+H2↑FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl【总结升华】1.钠的物理性质状态颜色光泽硬度密度熔点固体银白色有金属光泽小,可切割比水小,比煤油大较低2.钠与水反应的现象及原因3.钠与酸、碱、盐溶液的反应原理【即学即练】1.易错辨析(1)用如图所示研究某气体的性质的方法属于观察法。(

)提示:上述过程用鼻子闻物质的气味,属于观察法。√(2)金属钠保存在煤油中,因此,金属钠着火可以用煤油灭火。(

)提示:煤油能够燃烧,钠着火不能用煤油灭火,而是用沙土灭火。(3)由于金属钠比金属铜活泼,因此将金属钠投入硫酸铜溶液中,钠置换出铜。(

)提示:钠投入硫酸铜溶液中钠先与溶液中的水反应,生成的氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应,因此钠无法置换出金属铜。××2.某学生运用所学知识研究钠的性质:将一粒金属钠和一块铜片分别盛在表面皿中,来研究它们在空气中的稳定性。该学生采用的研究方法包括(

)①假说法②实验法③分类法④比较法A.①②

B.①③

C.②④

D.①③【思维模型】研究物质性质的基本方法的“要点”:【解析】选C。①假说法是以客观事实材料和科学理论为依据,对未知事实或规律所提出的一种推测性说明,题目未提出推测性说明,①错误;②通过两金属暴露于空气中,以实验研究它们在空气中的稳定性,②正确;③没有分门别类地对物质及其变化进行研究,③错误;④金属钠和铜片分别盛在表面皿中,采取对比方法来研究它们在空气中的稳定性,④正确。所以采取的方法为实验法、比较法。3.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【解析】选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。4.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【解析】选C。由题图可知,三种液体的密度:四氯化碳>水>煤油,而钠的密度为0.97g·cm-3,介于水和煤油的密度之间,故将绿豆粒大小的钠块投入烧杯中,钠块在煤油和水两种液体界面处反应,钠的下部与水接触并反应,产生H2推动钠向上游动,进入煤油层后,反应停止,由于钠受到的重力大于浮力,随后钠块下沉,又回落到煤油和水的界面处,重复上述过程,故钠块在水层与煤油层界面处游动并上下跳动,因钠与H2O反应生成NaOH,则滴有少量酚酞的水变红。学习任务二金属钠与氧气的反应【新知导学】实验Ⅰ:金属钠与氧气在常温下的反应实验Ⅱ:金属钠与氧气加热时的反应[思考](1)实验Ⅱ中用到了哪些实验仪器?提示:实验Ⅱ中用到了酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳。(2)上述研究金属钠与氧气的过程采用了哪些方法?提示:采用了对比法、实验法和观察法。【教材微拓】(溯源教材·P40T8)钠长期暴露在空气中,最终转化为Na2CO3,其变化过程的现象及主要原因如下:【总结升华】

受反应条件的影响金属钠与氧气反应的比较反应条件现象化学方程式常温迅速变暗,生成白色固体4Na+O2===2Na2O加热熔化成银白色的小球,剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体2Na+O2

Na2O2【即学即练】1.易错辨析(1)钠在空气中变暗,发生的是物理变化。(

)提示:钠与氧气常温下反应生成氧化钠,失去金属光泽。(2)钠与氧气反应时,条件不同,产物也不同。(

)提示:钠在空气中放置及加热现象不同,且产物分别为氧化钠和过氧化钠。(3)Na2O可由两种单质直接反应生成,Na2O2则不能。(

)提示:氧化钠和过氧化钠均可以由氧气与钠反应制得。×√×2.(2025·济南高一检测)取一小块金属钠放在坩埚中加热。下列现象不正确的是(

)A.新切开的钠表面呈银白色 B.金属钠很快熔化C.钠燃烧时产生黄色火焰 D.钠燃烧后生成白色固体【解析】选D。根据金属钠加热时与氧气反应的现象可知,银白色的钠燃烧后生成的Na2O2是淡黄色固体。3.将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化:表面迅速变暗→“出汗”→变成白色固体(粉末),下列有关叙述正确的是(

)A.该过程的所有变化均为化学变化B.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了氧化钠C.“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液D.最后变成碳酸氢钠粉末【解析】选B。钠首先和氧气反应生成氧化钠,氧化钠再和水蒸气反应生成氢氧化钠,NaOH易潮解,吸收空气中的水形成氢氧化钠溶液,吸收空气中的CO2生成Na2CO3·xH2O,带结晶水的碳酸钠易风化,失水生成碳酸钠。整个过程中氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液,可观察到“出汗”,是潮解,不是化学变化,A错误;氧化钠与空气中的水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠吸收空气中的水蒸气在表面形成了溶液,可观察到“出汗”,C错误;生成的氢氧化钠再与空气中的二氧化碳、水反应生成碳酸钠的结晶水合物,最终风化变成的白色粉末为碳酸钠,D错误。学习任务三氧化钠与过氧化钠的性质【新知导学】实验Ⅰ:过氧化钠与水的反应反应的化学方程式为____________________________。2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑实验Ⅱ:过氧化钠与二氧化碳的反应反应的化学方程式为____________________________。2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2[思考]过氧化钠常作为呼吸面具和潜水艇里的供氧剂,为什么?提示:由于过氧化钠与二氧化碳及水反应均生成氧气,因此常作为呼吸面具或潜水艇的供氧剂。

【总结升华】1.Na2O和Na2O2性质的比较化学式Na2ONa2O2颜色白色淡黄色状态固体固体O元素化合价-2价-1价与H2O反应Na2O+H2O===2NaOH2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑与CO2反应Na2O+CO2===Na2CO32Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2与酸(HCl)反应Na2O+2HCl===2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑与盐(CuSO4)溶液反应①Na2O+H2O===2NaOH②CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑②CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4主要用途用于制造Na2CO3等强氧化剂、漂白剂、供氧剂等转化及稳定性2Na2O+O2

2Na2O2,Na2O2比Na2O稳定2.Na2O2与CO2、H2O反应的质量关系(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

Δm(2CO)

2×78

2×106

2×28固体增加2个碳原子和2个氧原子,固体增加的质量相当于与CO2等分子数的CO的质量。(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

Δm(4H)

2×78

4×40

2×2固体增加4个氢原子,固体增加的质量相当于与H2O等分子数的H2的质量。【即学即练】1.易错辨析(1)氧化钠与过氧化钠均为白色粉末。(

)提示:氧化钠为白色粉末,过氧化钠为淡黄色粉末。(2)氧化钠与过氧化钠与水的反应均属于化合反应。(

)提示:氧化钠与水反应生成氢氧化钠属于化合反应,但是过氧化钠与水反应除生成氢氧化钠外,还生成氧气,该反应不属于化合反应。(3)氧化钠与过氧化钠中阴阳离子个数之比相同。(

)提示:氧化钠中有两个钠离子和一个氧离子,过氧化钠中含有两个钠离子和一个过氧根离子,因此两者的阴阳离子个数比均为1∶2。××√2.下列关于Na2O和Na2O2所涉及的性质相同的是(

)A.与水反应后滴加酚酞所观察到的现象

B.与盐酸反应所观察到的现象C.Na2O和Na2O2中氧元素化合价

D.长期放置在空气中的最终产物【解析】选D。Na2O与水反应后滴加酚酞变红,Na2O2与水反应后滴加酚酞先变红后褪色,A错误;Na2O与盐酸反应的现象是白色固体溶解成无色溶液,Na2O2与盐酸反应的现象是浅黄色固体溶解成无色溶液并产生无色气体,B错误;Na2O中氧元素显-2价,Na2O2中氧元素显-1价,C错误;Na2O和Na2O2长期放置在空气中,与水蒸气和二氧化碳反应的最终产物都是碳酸钠,D正确。3.(2025·承德高一检测)下列有关Na2O和Na2O2的叙述正确的是(

)A.Na2O比Na2O2稳定B.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2C.Na2O、Na2O2均可以作为供氧剂D.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有少量Na2O2【解析】选B。Na2O在空气中加热时会转化为Na2O2,故Na2O2比Na2O稳定,A项错误;Na2O2与水反应会产生气泡,有明显的现象,因此可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2,B项正确;过氧化钠与二氧化碳及水反应生成氧气,因此过氧化钠可作潜艇或呼吸面具的供氧剂,氧化钠无法作为供氧剂,C项错误;CO2与Na2O中的少量Na2O2反应时颜色变化不明显,不能确定Na2O粉末中是否含有Na2O2,D项错误。探究性实验(一)氧化钠与过氧化钠混合物中成分的测定[情境]某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(已知试样质量为1.560g,锥形瓶和水的质量为190.720g),利用如图装置测定混合物中Na2O2的质量分数,每隔相同时间读得电子天平的数据如表:项目读取次数质量(g)锥形瓶+水+试样第1次192.214第2次192.164第3次192.028第4次192.010第5次192.010【问题探究】【探究点一】探究反应原理1.写出锥形瓶中反应的化学方程式。提示:Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2,反应的化学方程式:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;Na2O和H2O反应生成NaOH,反应的化学方程式为Na2O+H2O===2NaOH。2.分析过氧化钠与水的反应,分析反应前后,固体物质增加的是哪种元素的质量?提示:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,分析反应方程式可得,反应前后固体物质增加的质量为水中氢元素的质量。【探究点二】数据分析3.计算过氧化钠质量分数时,除了试样的质量、锥形瓶和水的质量,还必需的数据是哪一次的数据?提示:计算过氧化钠质量分数时,应用过氧化钠完全反应的数据,根据称量的锥形瓶+水+试样总质量变化计算生成氧气的质量,根据氧气的质量计算过氧化钠的质量,故需要知道试样的质量、锥形瓶+水的质量,还有第4次或第5次读数。4.需要做第6次读数吗?为什么?提示:不需要,因为由表中数据可知,第4、5次读数相等,锥形瓶内的质量已达到恒重,不必做第6次读数。【探究点三】数据处理5.根据上述数据,计算过氧化钠的质量分数(保留两位有效数字)。

【变式演练】1.(2025·山东师大附中高一检测)将26gNa2O和Na2O2的固体混合物投入水中,充分反应后收集到的O2的质量为3.2g,则混合物中Na2O2的质量分数为(

)A.30%

B.75% C.60% D.40%

2.现有含Na2O杂质的Na2O2试样2.00g,用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO3固体、盐酸、稀硫酸和蒸馏水。忽略气体在水中的溶解)。下列说法正确的是(

)A.装置A中液体试剂可选用稀盐酸或稀硫酸B.装置B和装置C的作用分别是除去HCl和H2OC.装置E中碱石灰的作用是为了防止F中H2O进入装置DD.实验结束后经过折算生成氧气0.32g,则Na2O2样品的纯度为39.0%【信息解读】从题中所给的物质及实验装置可知,该实验是利用Na2O2可以与CO2反应生成O2的性质来检测其纯度的,故装置从左向右应该依次是生成CO2、CO2除杂、与试样反应、O2除杂、O2体积测定。

课堂检测1.(2025·常熟高一检测)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【解析】选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。2.(双选)某同学进行如图所示的实验,下列有关说法错误的是(

)A.木条不会复燃B.反应后所得溶液的温度高于室温C.溶液最终显红色D.Na2O2常用作潜水艇中的供氧剂【解析】选A、C。Na2O2与水反应生成NaOH、O2,O2能使带火星的木条复燃,A错误;Na2O2与水反应生成NaOH、O2并放出大量的热量