高中化學(xué) 第一章 認識化學(xué)科學(xué) 第2節(jié) 研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序?qū)W案 魯科版必修1.doc

《高中化學(xué) 第一章 認識化學(xué)科學(xué) 第2節(jié) 研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序?qū)W案 魯科版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第一章 認識化學(xué)科學(xué) 第2節(jié) 研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序?qū)W案 魯科版必修1.doc（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2節(jié)　研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序 1．研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法 (1)觀察法：觀察是一種有計劃、有目的地用感官考察研究對象的方法。人們既可以直接用肉眼觀察物質(zhì)的顏色、狀態(tài)，用鼻子聞物質(zhì)的氣味，也可以借助一些儀器來進行觀察，從而提高觀察的靈敏度。在觀察過程中，不僅要用感官去搜集信息，還要積極地進行思考，及時儲存和處理所搜集的信息。觀察要有明確而具體的目的，要對觀察到的現(xiàn)象進行分析和綜合。 觀察時一定要注意： 不能用手直接接觸化學(xué)藥品；嚴禁用嘴品嘗化學(xué)藥品的味道；聞氣體的氣味時要用手輕輕在容器上方扇動，僅使少量氣體飄進鼻孔，如圖所示。 (2)實驗法：為了檢驗?zāi)撤N科學(xué)理論或假設(shè)而進行的某種操作或從事某種活動，在研究物質(zhì)性質(zhì)時，可以通過實驗來驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測和探究物質(zhì)未知的性質(zhì)。 實驗時應(yīng)注意： ①實驗是人為的再現(xiàn)物質(zhì)變化的過程。因此，進行實驗要有目的地控制物質(zhì)變化的溫度、壓強、溶劑、濃度等外界條件，這是因為同樣的物質(zhì)在不同條件下反應(yīng)，可能會生成不同的物質(zhì)。 ②在進行實驗之前，要明確實驗?zāi)康囊?、實驗原理、實驗用品、安全保障措施和實驗步驟等。 ③實驗中要仔細觀察實驗現(xiàn)象，并實事求是地做好實驗記錄。 ④實驗后要寫好實驗報告，并對實驗結(jié)果進行客觀、深入地分析。 (3)分類法：分類即根據(jù)事物的特點對不同的事物分別歸類，并且形成具有一定屬性關(guān)系的不同等級系統(tǒng)的邏輯關(guān)系。運用分類法研究物質(zhì)的性質(zhì)，不僅能使有關(guān)化學(xué)物質(zhì)及其變化的知識系統(tǒng)化，還可以通過分門別類的研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)及其變化規(guī)律，分類的方法一般有單一分類法、交叉分類法、樹狀分類法等。 (4)比較法：比較，即就兩種或兩種以上同類的事物辨別異同或高低，比較又可叫做對比或?qū)φ?。這里主要站在研究物質(zhì)性質(zhì)的角度，討論對物質(zhì)性質(zhì)進行比較的問題。 在探究物質(zhì)的性質(zhì)時，運用比較的方法，可以找出物質(zhì)性質(zhì)間的異同，認識物質(zhì)性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系。 【例1】 一元硬幣的外觀有銀白色的金屬光澤，一些同學(xué)認為它可能是鐵制成的。在討論時，有同學(xué)提出：“我們可以先拿磁鐵來吸一下”。就“拿磁鐵來吸一下”這一過程而言，屬于科學(xué)探究中的(　　) A．實驗 B．比較 C．觀察 D．分類 解析：A、B、C、D四項均屬于我們在科學(xué)探究中常用的重要方法。實驗法是通過實驗來驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測或探究物質(zhì)未知性質(zhì)的方法。顯然，“拿磁鐵來吸一下”這一過程屬于實驗法。 答案：A 2．鈉的性質(zhì) (1)鈉的物理性質(zhì) 實驗探究：探究鈉的物理性質(zhì) 實驗?zāi)康模赫J識金屬鈉的狀態(tài)、顏色、熔點、硬度、密度等物理性質(zhì)。 實驗用品：鑷子、濾紙、小刀、玻璃片、金屬鈉 實驗步驟：用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，先觀察其狀態(tài)和外表現(xiàn)象，再用濾紙吸干表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，持續(xù)觀察金屬鈉切面的現(xiàn)象及其變化。觀察結(jié)束后，將鈉放回試劑瓶。分析現(xiàn)象發(fā)生的原因。 實驗記錄及結(jié)論： 狀態(tài) 固態(tài) 顏色 保存在試劑瓶內(nèi)的鈉表面呈暗灰色，新切開的鈉呈銀白色，有金屬光澤 硬度 硬度很小，用小刀就容易切開 密度 密度很小，在水中浮在水面上 熔點 熔點較低，在與水作用時就熔化了 談重點 特殊物質(zhì)——鈉的取用 (1)工具　鑷子、濾紙和小刀。鈉具有強腐蝕性，取用鈉時應(yīng)用鑷子，不能用手直接接觸。待用的鈉要用濾紙吸凈表面的煤油，用小刀切下。 (2)回收　取出來的未用完的鈉要及時放回試劑瓶，一般藥品不能這樣操作。 (3)大小　因鈉的性質(zhì)活潑，與水反應(yīng)劇烈，所以做實驗時取用的鈉粒一般為黃豆粒大小。 (4)防火　吸過煤油的濾紙不能亂丟，也不能放到廢紙簍內(nèi)，以防引起火災(zāi)。 (2)鈉的化學(xué)性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)是研究各種物質(zhì)性質(zhì)的重點，也是研究物質(zhì)制備、用途、保存的基礎(chǔ)，因此，對于重要的單質(zhì)或者化合物的化學(xué)性質(zhì)必須熟練掌握。金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)通常包括與非金屬單質(zhì)、水、酸、鹽等的反應(yīng)。在此主要運用實驗法與觀察法來探究鈉與水的反應(yīng)和鈉與氧氣的反應(yīng)兩個重要的化學(xué)性質(zhì)。 實驗一：鈉與水的反應(yīng) ①實驗原理：鈉是很活潑的金屬，能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 ②實驗步驟：向培養(yǎng)皿中加適量水，滴入1～2滴酚酞溶液，用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用小刀切下一小塊金屬鈉(黃豆粒大小)，注意，另一塊要立即放回原瓶，將切好的鈉投入到培養(yǎng)皿的水中，觀察現(xiàn)象。 ③實驗現(xiàn)象及原因分析 實驗現(xiàn)象 原因分析 鈉粒浮在水面上 鈉比水密度小 鈉熔化成閃亮的小球 鈉的熔點很低，與水反應(yīng)放出熱量 鈉球在水面上快速地四處游動 鈉與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣體 鈉球逐漸變小并最終消失 鈉與水反應(yīng) 鈉在與水作用的同時發(fā)出了“嘶嘶”的響聲 氣體與水發(fā)生劇烈碰撞 培養(yǎng)皿內(nèi)的液體變成了紅色 鈉與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了堿，使酚酞溶液變紅 說明：鈉與水反應(yīng)現(xiàn)象可簡單地記為：浮、熔、游、響、紅。 ④實驗結(jié)論：通過實驗可明確判斷出鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 【例2－1】 在燒杯中加入水和苯(密度為0.88 gcm－3)各50 mL，將一小粒金屬鈉(密度為0.97 gcm－3)投入燒杯中。觀察到的現(xiàn)象可能是(說明：苯是一種類似汽油的油狀液體，與水互不相溶)(　　) A．鈉在水層中反應(yīng)并四處游動 B．鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng) C．鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動 D．鈉在苯與水的界面處反應(yīng)并作上下跳動 解析：苯與水互不相溶，且苯比水密度小，則苯與水分層并且苯在上層，兩層液體間有一個界面。鈉比水密度小、比苯密度大，由浮力原理可知，呈固態(tài)的鈉粒一定是處在苯與水的界面處。鈉與苯不發(fā)生反應(yīng)，在兩種液體的界面處跟水反應(yīng)生成氫氣。氫氣不溶于水和苯，包圍在鈉粒周圍的氫氣使鈉粒受的浮力增大而上浮。在鈉粒上浮的過程中氫氣脫離鈉粒逸出液面，鈉粒在重力的作用下又下落到了兩液體的界面處。這種現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)，直至鈉粒完全消失為止。 答案：D 實驗二：鈉與氧氣的反應(yīng) ①實驗?zāi)康? a．探究金屬鈉與氧氣的反應(yīng)。 b．認識條件控制在實驗研究中的意義。 ②實驗原理：鈉是很活潑的金屬，易跟氧氣化合生成氧化物。 知識儲備：鈉的氧化物包括氧化鈉(Na2O)和過氧化鈉(Na2O2)兩種。通常，前者是白色固體，后者是淡黃色固體。 ③實驗步驟 a.用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，觀察金屬鈉新切面的顏色和光澤的變化。 b．再用與a同樣的方法和要求，從原金屬鈉塊上取下一小塊，將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上，點燃酒精燈隔著石棉網(wǎng)對金屬鈉加熱，觀察金屬鈉發(fā)生的物理、化學(xué)變化的現(xiàn)象。 ④實驗現(xiàn)象及化學(xué)方程式： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 化學(xué)方程式 金屬鈉與氧氣在常溫下反應(yīng) 金屬鈉的表面由銀白色變?yōu)榛疑ソ饘俟鉂? 化學(xué)方程式： 4Na＋O2===2Na2O 金屬鈉與氧氣在加熱下反應(yīng) 金屬鈉先熔化后燃燒，燃燒時伴有黃色火焰，燃燒后生成了淡黃色固體 化學(xué)方程式： 2Na＋O2Na2O2 ⑤實驗結(jié)論 金屬鈉跟空氣中的氧氣反應(yīng)，在常溫的條件下生成氧化鈉，在加熱的條件下生成過氧化鈉，這說明溫度的差別對金屬鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物有著明顯的影響。由此想來，在其他物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)中，也有可能存在物質(zhì)相同、條件不同、反應(yīng)產(chǎn)物不同的現(xiàn)象，應(yīng)用實驗法研究物質(zhì)性質(zhì)必須要控制好實驗條件。 ⑥實驗注意事項 實驗的安全措施：不能用手直接接觸金屬鈉、氧化鈉、過氧化鈉；鈉的用量一定要少(一般用黃豆粒大小即可)；盛金屬鈉的試劑瓶必須遠離火源；凡是接觸金屬鈉的儀器都要干燥無水。 談重點 過氧化鈉的性質(zhì)： 過氧化鈉是一種淡黃色粉末狀固體，與水或二氧化碳反應(yīng)都可以放出氧氣。 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 因此，過氧化鈉可作為呼吸面具和潛水艇里氧氣的來源。 【例2－2】 空氣中一表面已被氧化的金屬鈉，質(zhì)量為10.8 g，投入水中完全反應(yīng)后，收集到H2的質(zhì)量為0.2 g，則未被氧化的鈉的質(zhì)量為(　　) A．9.2 g B．7.8 g C．2.3 g D．4.6 g 解析：空氣中金屬鈉被氧化生成Na2O，因而題目中的10.8 g為Na2O和Na的質(zhì)量之和，投入水中之后發(fā)生的反應(yīng)為：Na2O＋H2O===2NaOH；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。由此可見由收集到的H2的質(zhì)量可直接求出未被氧化的鈉的質(zhì)量。 設(shè)未被氧化的鈉的質(zhì)量為x 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 46 2 x 0.2 g 解得x＝4.6 g。 答案：D 3．鈉的保存和用途 (1)保存：鈉很容易跟空氣里的O2和H2O起反應(yīng)而變質(zhì)，故鈉在保存時要注意與水、空氣隔絕。實驗室通常將少量的鈉保存在煤油中，因為鈉的密度比煤油的大，所以鈉沉在煤油下面，從而與O2和H2O隔絕避免反應(yīng)。 (2)用途： ①制取用途廣泛的Na2O2。 ②制備NaK合金。NaK合金在室溫下呈液態(tài)，作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。 ③制取鈦、鋯、鈮、鉭等稀有金屬。 ④作電光源——高壓鈉燈。 【例3】 下列關(guān)于鈉的敘述中，正確的是(　　) A．鈉在自然界中存在游離態(tài) B．鈉可以保存在水或四氯化碳中 C．鈉著火時可用沙土撲滅 D．鈉是一種灰白色固體 解析：鈉作為一種很活潑的金屬，容易與空氣中的氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，所以自然界中沒有游離態(tài)的鈉，A選項錯誤；鈉能與水反應(yīng)，且密度比水小，比煤油大，少量的鈉應(yīng)保存在煤油中，鈉的密度比四氯化碳的密度小，會浮在其表面與空氣接觸而發(fā)生反應(yīng)，所以也不能用四氯化碳保存鈉，B選項錯誤；鈉著火時會產(chǎn)生過氧化鈉，而過氧化鈉與水、二氧化碳均能反應(yīng)且放出氧氣，因此鈉著火不能用水或二氧化碳滅火，可以用沙土撲滅，C選項正確；鈉是一種銀白色有金屬光澤的金屬，D選項錯誤。 答案：C 4．研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和其他方法 (1)研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序的闡釋 ①研究物質(zhì)性質(zhì)的程序的含義 研究物質(zhì)性質(zhì)的程序就是研究物質(zhì)的一系列連續(xù)有規(guī)律的性質(zhì)進行的順序。 ②研究物質(zhì)性質(zhì)的程序設(shè)計 設(shè)計研究物質(zhì)性質(zhì)的程序，要遵循由表及里，由簡到繁的一般原則，通常首先要觀察物質(zhì)的外觀，了解物質(zhì)的存在狀態(tài)、顏色、氣味等；然后，要通過實驗來探究物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)。進行實驗時，往往首先要對物質(zhì)性質(zhì)進行預(yù)測，其次是設(shè)計并實施實驗來驗證所做的預(yù)測；最后要通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，總結(jié)和歸納出物質(zhì)的性質(zhì)，并對實驗中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象作進一步的研究。由于被研究的物質(zhì)性質(zhì)往往具有一定的未知性，所以在研究物質(zhì)性質(zhì)的過程中，可能需要在“實驗和觀察”與“預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)”兩個環(huán)節(jié)之間反復(fù)進行。 總之，研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序分為先后兩大步驟，第一步是觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)，第二步是實驗探究物質(zhì)的性質(zhì)。在實驗探究中又要分為三步進行，一是預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)，二是實驗和觀察，三是解釋及結(jié)論。 ③研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的關(guān)系 研究物質(zhì)的性質(zhì)，既需要有一個合理而科學(xué)的程序，又需要具體而科學(xué)的研究方法。程序和方法各自承擔著不同的任務(wù)，二者之間具有密切的關(guān)系。 研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的關(guān)系 (2)研究物質(zhì)性質(zhì)的其他方法 通過觀察和實驗認識了物質(zhì)的性質(zhì)后，人們往往要探究產(chǎn)生相關(guān)性質(zhì)的原因，這就要涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的問題，如：金屬鈉是由什么微粒構(gòu)成的？這些微粒有什么特點？它們與金屬鈉的性質(zhì)有什么關(guān)系？這些問題僅通過一般實驗是無法解決的，還需要利用模型、假說等方法進行有關(guān)研究。 假說是以已有事實材料和科學(xué)理論為依據(jù)，面對未知事實或規(guī)律所提出的一種推測性說明。假說提出以后須得到實踐的證實，才能成為科學(xué)理論。道爾頓提出的原子學(xué)說起初就是一種假說，后來經(jīng)反復(fù)驗證和修正，才發(fā)展成科學(xué)理論。 模型是以客觀事實為依據(jù)建立起來的，是對事物及其變化的簡化模擬。模型一般可分為物體模型和思維模型兩大類。例如，在研究有機化合物的結(jié)構(gòu)時經(jīng)常用到的球棍模型就是一種物體模型，而在研究原子結(jié)構(gòu)的過程中所建立起的各種模型則屬于思維模型。 甲烷(有機物)分子的球棍模型和比例模型 關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的研究只是化學(xué)研究的任務(wù)之一，除此之外，還需要通過化學(xué)研究為物質(zhì)發(fā)生的各種變化尋求合理的理論解釋，測定物質(zhì)組成中各種成分的含量，探究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計物質(zhì)合成的方法等。現(xiàn)在，化學(xué)工作者不僅使用試管、燒杯等一般的化學(xué)儀器，而且使用許多先進的儀器來進行化學(xué)研究，使化學(xué)研究水平大為提高。 【例4】 實驗研究：下面是李文同學(xué)研究氧氣性質(zhì)過程中的一個片斷。請你幫助他完成部分實驗并補全活動記錄。 [觀察]氧氣的顏色、狀態(tài)：______色______態(tài)；氣味：______氣味。 [預(yù)測]氧氣是一種非金屬單質(zhì)，它可能具備的性質(zhì)有____________________。 [實驗探究] 實驗內(nèi)容 實驗操作 實驗現(xiàn)象 生成物 氧氣與鐵反應(yīng) 氧氣與氫氣反應(yīng) (1)氧氣與鐵反應(yīng)生成______，氧氣與氫氣反應(yīng)生成______。 (2)氧氣與硫比較均為非金屬單質(zhì)，其性質(zhì)有共同特點，可推知硫的化學(xué)性質(zhì)______，能與______等物質(zhì)反應(yīng)。 (3)這位同學(xué)是按照怎樣的程序來研究物質(zhì)性質(zhì)的？ 解釋：認真觀察，得出氧氣的顏色、狀態(tài)等物理性質(zhì)，再結(jié)合已學(xué)過的其他非金屬物質(zhì)的性質(zhì)作出預(yù)測，然后根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論。運用氧氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)現(xiàn)象去分析問題，運用研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和基本方法的具體操作要求去預(yù)測，類推。硫與氧氣性質(zhì)相似，故可與金屬、非金屬等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如Na、Fe、Cu、H2等。 答案：[觀察]無　氣　無 [預(yù)測]與鈉、鐵、銅等金屬發(fā)生化合反應(yīng)，與氫氣發(fā)生化合反應(yīng) [實驗探究] 把紅熱的鐵絲放入盛有氧氣的集氣瓶中 火星四射，生成黑色固體 四氧化三鐵 把燃燒的氫氣的導(dǎo)氣管插入盛有氧氣的集氣瓶中 氫氣燃燒更旺，發(fā)出藍色火焰 水 (1)四氧化三鐵　水 (2)與氧氣相似　金屬、非金屬 (3)觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)→預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)→實驗和觀察→解釋及結(jié)論 5．氯氣的物理性質(zhì) 探究實驗：認識氯氣的物理性質(zhì) (1)實驗步驟：①取一只盛滿氯氣的集氣瓶，觀察氯氣的顏色；用手在瓶口上方輕輕地扇動，使極少量的氯氣飄進鼻孔，聞氯氣的氣味。 ②如下圖所示，取一支盛滿氯氣的試管，將其倒扣在水槽中，用手輕輕搖動試管，觀察現(xiàn)象。 (2)實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)論： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 觀察集氣瓶內(nèi)的氯氣 氯氣呈黃綠色，有刺激性氣味 氯氣是黃綠色，有刺激性氣味的氣體 觀察氯氣在水中的溶解 試管內(nèi)的液面慢慢上升了一段距離，但未到頂，試管內(nèi)的液體由無色變成淡黃綠色 氯氣能溶于水且形成淡黃綠色的溶液 總之，氯氣是一種黃綠色，有毒，有刺激性氣味的氣體，能溶于水，密度大于空氣的密度。 析規(guī)律 認識氣體物理性質(zhì)的方法： 一般是通過觀察法了解氣體的顏色、氣味等，借助儀器分析其密度和熔、沸點。 【例5】 可以用氯氣灌洞的方法來消滅田鼠，這是利用了氯氣的哪些性質(zhì)(　　) ①密度比空氣大　②易液化?、勰苋苡谒、苡卸? A．①④ B．①② C．③④ D．①③④ 解析：氯氣比空氣重，有毒，可用來消滅田鼠，沒有用到其易液化和能溶于水的性質(zhì)。 答案：A 6．氯氣的化學(xué)性質(zhì) (1)預(yù)測氯氣的化學(xué)性質(zhì) 氯氣屬于非金屬單質(zhì)，非金屬單質(zhì)一般可與許多金屬單質(zhì)在一定條件下發(fā)生化合反應(yīng)，如鈉與氧氣反應(yīng)、鐵與氧氣反應(yīng)等。鐵是常見而又較活潑的金屬單質(zhì)，推測氯氣與金屬鐵能夠在特定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 非金屬單質(zhì)也能與其他非金屬單質(zhì)在特定的條件下發(fā)生化合反應(yīng)，如硫跟氧氣反應(yīng)，碳與氧氣反應(yīng)等。氫氣是常見而又較活潑的非金屬單質(zhì)，推測氯氣與氫氣在一定的條件下發(fā)生化合反應(yīng)，氯化氫(HCl)的存在也說明了這個問題。 氯氣能在水中溶解，那么這種溶解中是否也伴隨著氯氣與水之間的化學(xué)反應(yīng)呢？如果發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的話，會生成什么物質(zhì)呢？ (2)氯氣與金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)反應(yīng) 探究實驗：氯氣的常見化學(xué)性質(zhì) 實驗?zāi)康模禾骄柯葰馀c鐵、氫氣的反應(yīng)。 實驗原理：根據(jù)預(yù)測，在特定條件下，氯氣能夠跟鐵、氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 實驗步驟： ①用坩堝鉗夾住一束燒得紅熱的細鐵絲伸入充滿氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。 ②在空氣中點燃氫氣，然后把導(dǎo)管伸入盛有氯氣的集氣瓶中，觀察氫氣在氯氣中燃燒時的現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象及推論： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 推斷生成物 氯氣跟鐵的反應(yīng) 灼熱的鐵絲燃燒起來，產(chǎn)生棕紅色的煙 FeCl3 氯氣跟氫氣的反應(yīng) 氫氣繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生了蒼白色的火焰。集氣瓶瓶口的上方產(chǎn)生了較濃的白霧 HCl 實驗結(jié)論： 氯氣是一種活潑的非金屬單質(zhì)，既可與金屬反應(yīng)又可與某些非金屬反應(yīng)，生成相應(yīng)的氯化物，相應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2Fe＋3Cl22FeCl3 H2＋Cl22HCl 說明：①變價金屬與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的化合物中，金屬顯最高價態(tài)。 ②煙狀的FeCl3呈棕紅色。三氯化鐵易溶于水，稀的FeCl3水溶液呈黃色。 ③氯化氫極易溶于水，在空氣中會形成酸霧，氯化氫的水溶液叫做氫氯酸，通常叫做鹽酸。 談重點 有關(guān)Cl2實驗注意事項： ①氯氣有毒，實驗的各個環(huán)節(jié)都要采取措施防止氯氣外逸。 ②燃燒的鐵絲在集氣瓶內(nèi)既不能靠近瓶壁也不能伸到瓶底，防止集氣瓶炸裂。 ③鐵絲在集氣瓶內(nèi)要慢慢下移，防止燃燒的鐵絲被煙“淹死”。 ④氫氣在點燃之前必須進行純度檢驗。 (3)氯氣與水反應(yīng) 探究實驗：氯氣與水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng) 實驗?zāi)康模禾骄柯葰馀c水的反應(yīng) 實驗原理：氯氣能溶解于水，這種溶解不是單純的物理性溶解，而是部分與水發(fā)生反應(yīng)，所以溶解有氯氣的水溶液能夠呈現(xiàn)出某些特殊的性質(zhì)。 實驗步驟： ①剪取約5 cm長的鎂條，用砂紙擦凈其表面上的氧化膜。 ②取4支干凈的小試管，分別標上1號、2號、3號、4號的標記。每支試管內(nèi)都加入3 mL新制備的飽和氯水。 ③向1號試管內(nèi)加入鎂條，向2號試管內(nèi)加入3滴AgNO3溶液，向3號試管內(nèi)加入1塊紅色的紙條，向4號試管內(nèi)加3滴石蕊溶液。觀察各試管內(nèi)的現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象及分析： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象分析 氯水與鎂的反應(yīng) 在鎂條與氯水的接觸處產(chǎn)生了無色氣泡，該氣泡從液體中逸出 氯水中含有鹽酸 從氯水中含有鹽酸和漂白劑知，氯氣與水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 氯水與AgNO3溶液的反應(yīng) 氯水中產(chǎn)生了白色沉淀 氯水中含有Cl－ 氯水與紅色紙條的反應(yīng) 紙條由紅色變?yōu)榘咨? 氯水中含有漂白劑 氯水與石蕊試液的反應(yīng) 氯水先變?yōu)榧t色，然后紅色消失 氯水中含有鹽酸和漂白劑 實驗結(jié)論： 通過探究氯氣與水的反應(yīng)，知道氯氣能和水反應(yīng)，生成鹽酸和具有漂白性的物質(zhì)，并且根據(jù)氯水的顏色——淡黃綠色，推測氯水中溶解了氯氣。由元素守恒的觀點可輕易得出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cl2＋H2O===HCl＋HClO(次氯酸)。 相關(guān)參考：次氯酸的性質(zhì) HClO具有不穩(wěn)定性、強氧化性、弱酸性。 (1)HClO不穩(wěn)定，見光或受熱易分解： 2HClO2HCl＋O2↑ (2)HClO具有強氧化性，它遇到有色物質(zhì)時，能破壞其中的有色物質(zhì)，使有色物質(zhì)退色，所以有漂白性。 (3)HClO具有弱酸性，酸性比碳酸弱。 (4)氯氣與堿反應(yīng) 氯氣除了可以與金屬、某些非金屬、水等發(fā)生反應(yīng)外，還可以與堿溶液反應(yīng)。例如：將氯氣通入堿液(如NaOH溶液)可制得次氯酸鹽(如次氯酸鈉NaClO)，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 工業(yè)上通常用石灰乳和氯氣反應(yīng)來制漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(反應(yīng)規(guī)律是氯氣和堿反應(yīng)生成氯化物、次氯酸鹽和水)。漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉使用時，利用復(fù)分解反應(yīng)原理，由Ca(ClO)2生成HClO。通常將漂白粉與稀鹽酸或空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成HClO，起漂白和消毒作用。 Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 注意：(1)次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，容易貯存運輸，因此常制成次氯酸鹽使用。 (2)次氯酸漂白的原理是因為具有強氧化性，破壞有色物質(zhì)，使其退色。 (3)漂白粉必須密封保存，否則易吸收空氣中的二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)而失效。 【例6】 濕潤的藍色石蕊試紙接觸氯氣后，其顏色變化為(　　) A．變紅 B．先變紅后變白 C．變白 D．不變 解析：氯氣溶于水生成HCl和HClO，其中HCl可使藍色石蕊試紙變紅，而HClO又具有漂白作用，故先變紅后變白。 答案：B 7．鈉露置于空氣中的變化和反應(yīng)剖析 切開金屬鈉置于空氣中，切口開始呈銀白色(鈉的真面目)→變暗(生成Na2O)→變白色固體(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→結(jié)塊(吸收CO2成Na2CO310H2O)→最后成粉末(風(fēng)化)。有關(guān)反應(yīng)如下： 4Na＋O2===2Na2O Na2O＋H2O===2NaOH 2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO310H2O Na2CO310H2ONa2CO3＋10H2O 有的同學(xué)誤將碳酸鈉的生成用下式表示：Na2O＋CO2===Na2CO3，這是不符合事實的。因為氧化鈉與水結(jié)合的能力比跟二氧化碳反應(yīng)的能力強得多。 【例7】 一小塊金屬鈉長時間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是(　　) ①變成白色粉末?、谧儼怠、圩兂砂咨腆w　④變成液體 A．①②③④ B．②③④① C．②③①④ D．③②④① 解析：金屬鈉在空氣中發(fā)生的變化：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3，相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象為：銀白色固體變暗，之后變成白色固體(NaOH)，白色固體潮解，變成液體，吸收空氣中CO2和H2O形成白色晶體(Na2CO310H2O)，最后碳酸鈉晶體風(fēng)化，變成白色粉末(Na2CO3)，故本題選B。 答案：B 8.鈉與酸、堿、鹽水溶液的反應(yīng)規(guī)律 (1)鈉跟酸的反應(yīng) 鈉與稀硫酸、鹽酸等非氧化性酸反應(yīng)時，首先是鈉直接跟酸反應(yīng)，過量的鈉再與水反應(yīng)，而不能認為是鈉先跟水反應(yīng)，生成的NaOH再跟酸中和。 鈉投入足量鹽酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式是： 2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。 (2)鈉跟堿溶液的反應(yīng)實際是鈉跟水反應(yīng) 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (3)鈉跟鹽溶液的反應(yīng) ①NaCl溶液：實際是與水反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ②CuSO4溶液：因為鈉與水劇烈反應(yīng)，這樣鈉先與水反應(yīng)，生成的NaOH再跟CuSO4反應(yīng)，而不能認為發(fā)生置換反應(yīng)。 上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 總方程式為：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4 談重點 鈉能置換出鹽中的金屬嗎 通常鈉不能從鹽溶液中置換出金屬；若鹽為熔融狀態(tài)，鈉可以置換出較不活潑的金屬，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 【例8－1】 金屬Na與下列溶液反應(yīng)時，既有氣體，又有白色沉淀產(chǎn)生的是(　　) A．FeCl3溶液 B．KCl溶液 C．Na2SO4溶液 D．MgSO4溶液 解析：Na與鹽溶液的反應(yīng)，實際是Na先與水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與鹽反應(yīng)。因此，不管什么鹽溶液與Na反應(yīng)一定有H2生成。FeCl3與NaOH反應(yīng)：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl，但Fe(OH)3沉淀為紅褐色沉淀；KCl、Na2SO4不與NaOH反應(yīng)；MgSO4與NaOH反應(yīng)：MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4，Mg(OH)2為白色沉淀，符合題意。 答案：D 【例8－2】 將一小塊鈉投入盛有5 mL澄清石灰水的試管中，不可能觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．鈉熔成小球并在液面上四處游動 B．有氣體產(chǎn)生 C．溶液底部有銀白色物質(zhì)生成 D．溶液變渾濁 解析：由于鈉性質(zhì)活潑，往往誤認為會將石灰水中的鈣置換出來。將鈉塊投入水中，鈉與水劇烈反應(yīng)，所以首先觀察到的現(xiàn)象是鈉與水反應(yīng)的一系列變化。隨著2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑反應(yīng)的進行，水被消耗，溶液的溫度升高，由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低，所以溶液中的Ca(OH)2部分析出。 答案：C 9.Na2O與Na2O2的聯(lián)系和區(qū)別 氧化鈉、過氧化鈉是鈉的兩種不同氧化產(chǎn)物，二者之間有許多相同點和不同點。 (1)組成元素種類相同，原子數(shù)目之比不同(化學(xué)式不同)，物質(zhì)類型不同：Na2O屬于堿性氧化物，Na2O2屬于過氧化物。 (2)反應(yīng)物相同，反應(yīng)條件不同：常溫時生成Na2O，加熱時生成Na2O2。 (3)通常狀態(tài)相同，顏色不同：氧化鈉是白色固體，過氧化鈉是淡黃色固體。 (4)名稱一字之差，化學(xué)性質(zhì)明顯不同： 與H2O反應(yīng)　Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 與CO2反應(yīng)　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (5)化學(xué)性質(zhì)不同，主要用途不同： 過氧化鈉可做漂白劑，主要用于漂白織物、麥稈、羽毛等；可做潛水艇、呼吸面具等特殊環(huán)境里的供氧劑；還可做實驗室里的生氧劑。 【例9】 若將2.3 g鈉樣品置于過量氧氣中燃燒后，生成了3.6 g固體物質(zhì)，則下列推斷合理的是(　　) A．鈉在燃燒前已有部分被氧化 B．生成物中只有過氧化鈉 C．鈉在燃燒前未被氧化 D．生成物中只有氧化鈉 解析：鈉在過量氧氣中燃燒，燃燒產(chǎn)物只能是Na2O2。假設(shè)2.3 g鈉樣品為純凈的鈉，生成的Na2O2的質(zhì)量為x。 2Na＋O2Na2O2 46 78 2．3 g x 解得x＝3.9 g＞3.6 g 說明原Na樣品中已經(jīng)有Na2O了。 答案：AB 10．過氧化鈉的特性及有關(guān)計算 Na2O2具有強氧化性、漂白性：將Na2O2投入滴有酚酞的水中，水溶液先變紅而后變化至無色，顯示出Na2O2的強氧化性和漂白性。 (1)固體質(zhì)量差量的計算 在這兩個反應(yīng)中，對Na2O2固體而言，反應(yīng)①中過氧化鈉增重的質(zhì)量實際相當于水中H的質(zhì)量，其結(jié)果可看做： Na2O22NaOH＋O。 在反應(yīng)②中，過氧化鈉增重的質(zhì)量實際上相當于與CO2等物質(zhì)的量的CO的質(zhì)量，其結(jié)果可看做：Na2O2Na2CO3＋O。 ①終態(tài)法的思想在過氧化鈉計算中的應(yīng)用。例如：Na2O2＋H2===2NaOH、Na2O2＋CO===Na2CO3、2Na2O2＋CO＋H2===Na2CO3＋2NaOH(實際上述反應(yīng)均不能發(fā)生)。 ②a g通式符合(CO)m(H2)n(m＝0,1,2，…，n＝0,1,2，…)的物質(zhì)在氧氣中燃燒，將其產(chǎn)物通過足量的Na2O2固體，反應(yīng)完畢，固體增重a g。 (2)氣體體積差量的計算 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　氣體體積差 2　　　　　　　　　1　 　ΔV＝1 2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2　氣體體積差 2　　　　　　　　　　1　 　ΔV＝1 由此可見，若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的減少量是原氣體體積的，即為生成氧氣的體積。 (3)先后順序關(guān)系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應(yīng)，可視作Na2O2先與CO2反應(yīng)，待CO2反應(yīng)完成后，Na2O2再與H2O發(fā)生反應(yīng)。 【例10－1】 取a g某物質(zhì)在氧氣中完全燃燒，某產(chǎn)物跟過量的Na2O2固體完全反應(yīng)，反應(yīng)后固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。下列物質(zhì)中不能滿足上述結(jié)果的是(提示：C6H12O6、C2H6O完全燃燒產(chǎn)物都為CO2、H2O)(　　) A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C2H6O 解析：由2H2＋O22H2O和2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑得： H2(氣)＋Na2O2(固)===2NaOH(固)，即a g氫氣參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。 由2CO＋O22CO2和2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2得： CO(氣)＋Na2O2(固)===Na2CO3(固)，即a g一氧化碳氣體參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。 綜上可知，無論純H2、純CO還是H2與CO的任意組合，Na2O2能將其組成元素全部轉(zhuǎn)化為固體的組成元素，即a g氣體參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。用該思路和方法，再結(jié)合拆分化學(xué)式的方法，分析C6H12O6和C2H6O，得：C6H12O6可以看成6CO和6H2，即a g C6H12O6參與反應(yīng)，固體的質(zhì)量恰好也增加了a g。 答案：D 【例10－2】 取a g某物質(zhì)A，在氧氣中完全燃燒，使燃燒產(chǎn)物跟足量過氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)后固體的質(zhì)量增加了b g。若b＞a，則A為(　　) A．H2 B．CO C．C12H22O11 D．C6H12O6 解析：A、B、D三項均符合(CO)m(H2)n，反應(yīng)后固體增重仍為a g，C項相當于(CO)11(H2)11C，其中C部分1 mol (12 g)燃燒后通過Na2O2時固體增重28 g(1 mol CO)。 答案：C 11.新制氯水和久置氯水的區(qū)別，液氯和氯水的區(qū)別 (1)新制氯水和久置氯水的區(qū)別 主要成分 表現(xiàn)性質(zhì) 原因 新制 氯水 分子：H2O、Cl2、HClO 離子：H＋、Cl－、ClO－ 酸性、強氧化性、漂白性、殺菌、消毒 Cl2＋H2O===HCl＋HClO 久置 氯水 分子：H2O 離子：H＋、Cl－ 酸性 2HClO2HCl＋O2↑ 【例11－1】 關(guān)于新制的氯水和久置的氯水，下列說法不正確的是(　　) A．新制的氯水呈淡黃綠色，久置的氯水無色 B．新制的氯水漂白作用強，久置的氯水漂白作用很弱或消失 C．新制的氯水中沒氯離子，久置的氯水中才含有氯離子 D．新制的氯水中含氯氣多，久置的氯水中含有極少量的氯氣或不含氯氣 解析：新制氯水中由于含有Cl2，因而呈淡黃綠色，同時Cl2與水反應(yīng)：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，因而新制氯水中含有Cl－、H＋、HClO等，HClO具有漂白性；久置的氯水中由于Cl2揮發(fā)和2HClO2HCl＋O2↑的原因，實際上是稀鹽酸，因而呈無色，無漂白性，不含氯氣，含有H＋、Cl－等。 答案：C (2)液氯和氯水的區(qū)別 液氯 氯水 制法 將氯氣加壓、降溫 氯氣溶于水 所含微粒 Cl2分子 分子：H2O、Cl2、HClO 離子：H＋、Cl－、ClO－ 化學(xué)性質(zhì) 具有氯氣的化學(xué)性質(zhì)：①與金屬反應(yīng)：例如與鈉反應(yīng)生成氯化鈉。②與H2反應(yīng)，生成HCl。③與水反應(yīng)生成HCl和HClO。④與堿反應(yīng)：例如工業(yè)上制“84消毒液”，漂白粉等 具有Cl2、H＋、Cl－及HClO(漂白性)的化學(xué)性質(zhì)： ①氧化性：與Fe2＋、I－、S2－等反應(yīng)。②酸性：與較活潑金屬弱酸鹽等反應(yīng)。③漂白性：HClO使品紅溶液退色等。④沉淀反應(yīng)：與AgNO3反應(yīng)有白色沉淀生成。⑤久置氯水的成分是稀鹽酸 【例11－2】 下列物質(zhì)能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后退色的是(　　) ①氯氣?、谝郝取、坌轮坡人、苈葰獾木凭芤骸、蓰}酸?、摞}酸酸化的漂白粉溶液 A．①②③ B．①②③⑥ C．③⑥ D．③④⑥ 解析：能夠使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后退色的物質(zhì)應(yīng)具有酸性和漂白性等性質(zhì)。分析題中所給的物質(zhì)，①②中只存在Cl2分子，既無酸性又無漂白性，④中存在的是Cl2分子和乙醇(酒精)分子，也沒有酸性和漂白性。⑤中只存在H＋、Cl－、OH－(極少量)及H2O分子，只能使藍色石蕊試紙變紅，卻不能使之退色。只有在③新制氯水和⑥鹽酸酸化的漂白粉溶液中，由于有具備上述性質(zhì)的HClO而符合要求，所以正確答案只有C。若認為氯氣有強氧化性，而將有色布條氧化退色，會錯選A。若認為氯氣和液氯都具有漂白性，會錯選B。若誤認為氯氣的酒精溶液也像氯水一樣會生成HClO，會錯選D。 答案：C 辨誤區(qū) 氯氣與氯水性質(zhì)比較： 干燥的氯氣，既不具有酸性，也不具有漂白性。次氯酸既具有弱酸性又具有漂白性。而新制的氯水之所以具有漂白性，是由于氯氣與水反應(yīng)生成了具有漂白性的次氯酸的緣故，而并不是氯氣有漂白性，弄清楚這些知識才能解答本題。