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第二节研究物质性质的方法和程序情景导入:1774年，瑞典化学家舍勒在研究软锰矿（主要成分是MnO2）的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生一种黄绿色的气体，有强烈的刺鼻气味,使人十分难受。舍勒对这种气体进行了研究，但他受当时流行的错误学说的影响，未能确认这种气体的“庐山真面目”。后来的研究者又被当时得到广泛认同的“一切酸中含有氧”的观点所束缚，认为舍勒制得的黄绿色是“氧化的盐酸”气——一种氧化物。英国化学家戴维曾通过多种实验想把“氧化的盐酸”中的“氧”夺取出来，但都未能实现。直到1810年，戴维以大量实验事实为根据，确认“氧化的盐酸”不是一种化合物，而是一种新元素组成的单质。他将这种元素命名为chlorine。这一名称来自希腊文，有“绿色”的意思，中文译名曾为“绿气”，后改为“氯气”。【趣味思考】：你知道戴维是如何来确定氯气是一种单质的吗？可用哪些方法和程序来研究氯气的性质？在线课堂：一、研究物质性质的方法【质疑激趣】：依据化学科学的含义可知：认识物质的性质是化学研究的一种重要任务。则怎样才能更科学的认识物质的性质呢？【自主研学】：研究物质的性质，常常运用、、、等方法。1．观察法：是一种的方法。（1）．要求：观察时，要有的目的，要对观察到的现象进行和。（2）．【观察探究】：金属钠的物理性质及钠与水反应的现象【观察目的】：①．认识金属钠的状态、颜色、硬度和密度的相对大小、熔点的相对高低。②．认识金属钠与水的反应。【观察内容】：①．观察盛放在试剂瓶中的金属钠。用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将其表面的煤油吸干（注意：钠存放在煤油中），在玻璃片上用小刀切下一小块钠（黄豆粒大小），观察钠块的切面。（注意：金属钠有强烈的腐蚀性，千万不要用手直接接触它）其余的钠要迅速放回原瓶中。（注意：一般取用后剩余的试剂不能放回原瓶）②．向培养皿中加适量的水，滴入1―2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，观察现象。【观察结论】：①．金属钠的物理性质：色有金属光泽的固体，质软（比铁软），密度小（比水小、比煤油大），熔点（高或低）。②．金属钠与水的反应现象：Ⅰ．钠浮．在水面上，说明。Ⅱ．钠块熔．成闪亮的小球，说明。Ⅲ．钠球迅速向各个方向游．动，说明。验证得知：气体为。Ⅳ．听到液面上发出嘶嘶的响．声，说明。Ⅴ．滴有酚酞的溶液变红．色，说明。因此：钠与水反应的化学方程式：。【互动探究】：（1）．金属钠是怎样保存的？为什么？（2）．金属钠能置换出硫酸铜溶液中的铜吗？【质疑激趣】：在研究钠的性质过程中，通过观察钠的外观（颜色、状态），借助仪器（小刀切割）测其硬度以及做钠与水的实验等，这实质上也运用了实验的方法，对物质性质进行预测和探究，则实验法对物质的性质是怎样预测和探究的？2．实验法：是验证或的过程。（1）．实验的要求：实验前，；实验中，；实验后，。（2）．实验进行时，要注意控制、、等条件，这是因为。（3）．实验探究：金属钠与氧气的反应【实验目的】：①．探究金属钠与氧气反应；②．认识条件控制在实验研究中的意义。【实验仪器和试剂】：金属钠、酒精灯、石棉网、铁架台、铁圈【实验步骤】：①．将切好的金属钠放置在空气中，使其与氧气反应。②．将金属钠放在石棉网上加热，使其与氧气反应。【实验现象与记录】：①．钠在空气中放置，表面很快变、生成一种色固体。②．在空气中加热，先熔化成闪亮的小球．．．．．．．．，然后剧烈反应，发出火焰，生成一种色固体。【实验结论】：钠很容易被氧化，在常温下能跟空气中氧气化合而生成没有金属光泽的Na2O，反应的化学方程式：；而钠在受热时，剧烈反应生成淡黄色的Na2O2固体，反应的化学方程式：。特别提示：（1）．许多化学反应若使反应物按不同的量比或采用不同的条件，则可能得到不同的产物。如：钠与氧气的发应，常温下生成氧化钠、受热时生成过氧化钠；炭与氧气的反应，在足量的氧气中燃烧生成CO2，不足量的氧气中燃烧时生成CO。除此以外，在今后的学习中还要学到许多这样的反应，以后的学习中要注意归纳总结。（2）．Na2O和Na2O2的比较氧化物Na2ONa2O2氧元素的化合价―2―1类别碱性氧化物过氧化物生成条件常温加热颜色、状态白色固体淡黄色粉末（续表）氧化物Na2ONa2O2与H2O的反应Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑与CO2的反应Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑与酸的反应Na2O+2HCl=2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑热稳定性不稳定，易被氧化成Na2O2较稳定漂白作用无有用途——强氧化剂、漂白剂、供养剂【互动探究】：（1）．钠放置在空气中会经过怎样的一系列变化？最后生成什么产物？（2）．实验室中由钠着火了，能用水或泡沫灭火器灭火吗？【质疑激趣】：研究钠及其化合物的性质时，除运用了观察法、实验法，还运用了分类与比较的方法，它们具体有是怎样？１．分类法与比较法【自主研学】：在研究物质的性质时，运用的方法，分门别类的对物质及其变化进行研究，可以总结出各类物质间的和；运用的方法，可以找出物质间的异同，认识物质性质间的。【互动探究】：（1）．运用所学知识，比较金属钠与金属铁的性质。物质钠铁物理性质相同点不同点化学性质相同点不同点（2）．根据所学的知识和已有的生活经验，预测金属可能具有哪些共同的性质？（3）．在研究金属钠的性质的过程中，你运用了哪些研究方法？二、研究物质性质的基本程序【质疑激趣】：人们对物质性质的研究就是一种科学探究的过程，在探究物质性质时，运用基本方法的同时，也运用了研究物质性质的基本程序，基本程序有是怎样？【自主研学】：1．物质的外观性质。了解物质存在的、、等。2．物质的性质。运用的方法，根据或预测物质的性质。3．实验和观察。根据预测进行并，然后通过对实验现象的，出与预测一致的性质；如果实验中出现预测以外的特殊现象，则需要进一步，提出和做出，并再进行，验证。4．解释及结论。需要对实验现象进行、、推论，概括出。一般运用的方法，归纳出物质的及，并实验结论。三、研究氯气的性质（——基本程序的应用）【质疑激趣】：研究物质性质的基本程序，怎样应用到具体物质上？1．认识氯气的物理性质【操作探究】：（1）．取一只盛满氯气的集气瓶，观察氯气的颜色；稍．打开玻璃片，用手轻轻地．．．在瓶口煽动．．，仅使极少量．．．．．的氯气飘．进鼻孔，闻氯气的气味（如图2—1）。图2—1（2）．取一支盛满氯气的试管，将其倒扣在水槽中，静置一段时间后，观察现象。（如图2—2）【实验结论】：氯气是色，具有气味的体，具有性，密度比空气（填大或小），溶解性（填能或否）溶于水。2．预测氯气的化学性质【自主研学】：图2—2氯气是一种非常的非金属单质，它可以与、等金属反应，还可以与非金属单质反应。3．实验探究氯气的化学性质（1）．与金属的反应【操作探究】：把烧得红热的一束细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中，观察现象；然后向集气瓶中加入少量的水，振荡，观察溶液的颜色。【实验现象】：细铁丝在氯气中燃烧，充满红棕色的烟，加入少量的水，溶液呈黄色。反应的化学方程式：。特别提示：氯气与可变价的金属发生反应时，生成金属的高价氯化物。如：氯气与铁和铜的反应，反应的化学方程式：3Cl2+2Fe2FeCl3；Cl2+CuCuCl2（2）．与非金属的反应【操作探究】：在空气中点燃氢气，然后导气管伸入盛满氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧时发生的现象。【实验现象】：氢气在氯气中安静的燃烧，发出苍白色的火焰，在瓶口处生成大量的白雾。反应的化学方程式：。特别提示：燃烧是可燃物与氧气发生的发光发热的剧烈的氧化反应，燃烧的条件是温度达到着火点和必须有氧气参加。但铁、铜等金属与氢气等非金属在氯气中也燃烧，同样也是发光发热的剧烈的氧化反应，因此，燃烧的概念将扩大化为：任何发光发热的剧烈的氧化反应。故：在以后，燃烧的条件中并不一定有氧气参加。【质疑激趣】：除了上述与氧气类似的性质外，氯气还具有什么特性呢？２．氯气的特性——氯气跟水的反应（1）．预测氯气可能与水反应（2）．实验设计：①．取三支盛氯水的试管，分别向其中加入镁条、石蕊溶液、硝酸银溶液，图2—3观察现象（如图2—3）。②．将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶A中和盛有湿润红纸条的集气瓶B中，观察现象（如图2—4）。图2—4（3）．实验记录：实验内容实验现象实验结论氯水与镁生成气体氯水中含酸氯水与石蕊溶液先变红后褪色氯水中含酸，也含有漂白性物质氯水与硝酸银溶液生成白色沉淀氯水中含有氯气与干燥红纸条红纸条不褪色无漂白作用氯气与湿润红纸条红纸条褪色和H2O的反应产物有漂白作用（4）．整合结论：①．Cl2不仅能溶解于水，还能与水反应生成盐酸和次氯酸，具有漂白性，反应的化学方程式是：。②．新制取的氯水中含有的微粒：分子：、、；离子：、、。(由于HClO见光易分解：2HClO2HCl+O2↑，久置的氯水变成稀盐酸)【质疑激趣】：Cl2跟水反应生成两种酸，则Cl2是否也与碱液反应？３．Cl2跟碱液的反应【自主研学】：将氯气通入到碱液中可制得次氯酸盐，次氯酸盐是一些漂白剂和消毒剂的有效成分。（1）．漂白粉的制取：2Cl2+2Ca=漂白粉的主要成分和，有效成分。漂白原理（用方程式表示）：。漂白粉在空气中放置过长，会与空气中的CO2和H2O反应生成HClO，HClO分解就会导致漂白粉失效，有关反应的方程式：由此，说明HClO的酸性比H2CO3的酸性（强或弱）。（2）．“84”消毒液的制取：Cl2+2NaOH=，漂白、消毒、杀菌的原理（用化学方程式表示）：。特别提示：具有漂白性的物质有：活性炭、Na2O2、HClO、ClO2【质疑激趣】：通过观察和实验认识了物质的性质后，人们往往要探究产生相关性质的原因，这就要涉及物质结构方面的问题，这些问题仅通过一般实验无法解决的，还需要利用模型，假说等方法进行有关研究。四、了解化学科学的研究手段1．假说：是以为依据，面对所提出的一种。假说提出后须得到，才能成为。2．模型：是以为依据建立起来的，是对的简化模拟。模型一般可分为和两大类。名师讲题模块一、研究物质性质的基本方法和基本程序例1．按图2—5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．比较法解析：这是用鼻子闻气体的气味，这样的方法属于观察法。答案：B评析：观察一般包括看、闻、听、摸等四种动作。图2—5【自主研学】：1．查阅资料发现，金属钠不仅能与氧气和水反应，还能与多种其它物质发生反应，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金属钠跟水反应的性质的异同点，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2．将一粒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，就此回答下面的问题：（1）．从研究物质性质基本方法的方面来说，采用的研究方法主要包括。（2）．从研究物质性质基本程序的方面来说，其研究程序是。模块二、有关金属钠的性质例2．将一小块钠投入盛有5mL饱和石灰水的烧杯里，不可能．．．观察到的现象是（）A．钠熔成闪亮的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．溶液变浑浊解析：将一小块钠投入饱和石灰水中，钠与水剧烈反应。所以，首先观察到钠与水反应的一系列现象，随2Na+2H2O=2NaOH+H2↑反应的进行，水被消耗，溶液的温度升高，又由于Ca的溶解度随温度的升高而降低，所以溶液中的Ca有部分析出，可以观察到溶液变浑浊。答案：C【自主研学】：3．把一颗黄豆大小的金属钠轻轻地投入盛有CuSO4溶液的烧杯里，观察所发生的现象。下列观察记录中错误的是（）A．钠熔化了，浮在液面上B．钠浮在液面上静止不动C．溶液里产生蓝色沉淀D．溶液里析出红色的铜４．下列关于钠的说法不正确．．．的是（）A．金属钠与氧气反应，条件不同产物不同B．金属钠着火可用水扑灭C．少量的钠可保存在煤油中D．钠钾合金通常状况下呈液态，可作原子反应堆的导热剂模块三、有关氯气的性质例3．下