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第2节 研究物质性质的方法和程序
第1章 认识化学科学
第1课时 研究物质性质的基本方法
通过溴化银感光性的研究，制成了感光胶卷。通过对叠氮化钠性质的探究，制成了一种用于汽车安全气囊的气体发生剂；通过对燃料性质的研究，制成了一种火箭推进剂。
怎样才能更科学地研究物质的性质呢？
新课导入
1. 在初中化学的学习中，你主要认识了哪些物质？你通过什么方法来研究它们的性质？
观察颜色和状态；
将化合物分为酸、碱、盐；
化学是以实验为基础的一门自然学科。
观察法
分类法
实验法
【联想·质疑】
——观察、实验、分类、比较
1. 观察法：运用感官，借助仪器，有计划、有目的地进行观察。
2. 实验法：验证预测，或探究未知，注意条件，明确步骤。
条件不同，结论不同
2C+O2 (少量) === 2CO
C + O2 (足量) === CO2
点燃
点燃
一、研究物质性质的基本方法
知识梳理
3. 分类法：分类研究，总结通性和特性。
金属的通性：银白色金属光泽，良好的导热、导电性能，活泼金属与盐酸反应生成H2。
4. 比较法：找出异同，认识内在联系。
观察金属钠及金属钠与水反应的现象
【观察目的】
1. 认识金属钠的颜色、状态、硬度和密度的相对大小以及熔点的相对高低。
2. 认识金属钠与水的反应。
（一）观察法认识钠的物理性质
【观察·思考】
【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，在玻璃片上用小刀切下一块金属钠，观察钠块的切面。
现象：切口处可观察到银白色的金属光泽，在空气中很快变暗。
讨论：从以上实验，我们了解到金属钠的哪些物理和化学性质？
物理性质：①钠具有银白色金属光泽 。
②钠质地柔软，熔点为97.8℃，沸点为882.9℃ 。
③ ρ煤油< ρNa < ρ水（保存在煤油或石蜡油中）。
注意：剩余钠放回原瓶，残余钠的碎屑不能随意丢弃。
【观察·思考】
【观察内容】
2. 向培养皿中加入适量的水，滴入1~2滴酚酞溶液，取一小块绿豆粒大小的金属钠放入水中，观察现象。
观察：①钠的位置， ②钠的状态 ，③钠是静止的还是游动的，④是否有声音， ⑤溶液的颜色。
注意：1. 要用镊子取用钠，不能用手。
2. 取出的钠要用滤纸吸干表面的煤油。
（二）实验法认识钠的化学性质
【观察·思考】
【观察·思考】
现象 结论
钠浮在水面上
钠熔化成小球
钠在水面上游动
有“嘶嘶”的响声
滴有酚酞的液体变成了红色
ρNa < ρ水
反应放热 ，钠的熔点低
反应放出了气体
生成物呈碱性
气体是可燃性气体
浮
熔
游
响
红
现象：钠块浮在水面上，迅速熔化成一个闪亮的小球，在水面上四处游动，并发出“嘶嘶”的响声，最后消失，溶液变成了红色。
【观察·思考】
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
思考1：Na着火可以用水灭火吗？应该怎么办？
金属钠着火不能用水扑灭，必须用干燥的泥沙盖灭。
金属钠能与空气中的氧气和水反应，因此要保存在煤油或石蜡油中。
思考2：钠能否保存在四氯化碳或汽油中
不能，因为汽油易挥发，四氯化碳的密度比钠的密度大。
【观察·思考】
思考4：将金属钠(密度为0.97g/cm3)放入煤油(密度为0.8g/cm3)和水的混合物中，你推测可能会观察到什么现象？并解释原因。
开始时，钠块将浮在煤油和水的界面上，有气泡产生，钠块上浮。当气泡逸出后，钠块又下沉到煤油和水的界面上，又发生反应，重复发生上述现象至钠块消失。
思考3：设计收集并检验该反应中放出的气体的装置。
【观察·思考】
思考5： 在金属活动性顺序中，钠排在铜的前面，所以，将钠加入CuSO4溶液或氯化铁溶液中，会置换出金属铜或铁。这种说法对吗？
Na
Mg Al Zn Fe Sn Pb
(H)
Cu Hg Ag Pt Au
K Ca
Fe + CuSO4 === Cu + FeSO4
实质：钠先与水反应，生成的氢氧化钠再与某些盐反应
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4=== Cu(OH)2↓+ Na2SO4
2Na + 2H2O + CuSO4=== Cu(OH)2↓+ Na2SO4 + H2↑
【观察·思考】
钠与硫酸铜溶液、氯化铁溶液反应实验
【观察·思考】
2Na + 2NH4Cl === 2NaCl + 2NH3↑ + H2↑
6K + 6H2O +2FeCl3 === 2Fe(OH)3↓+ 6KCl + 3H2↑
K、Ca、Na活泼金属与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。
K、Ca、Na与盐（FeCl3 、NH4Cl、NaHCO3）溶液的反应：
【观察·思考】
金属钠与氧气的反应
【实验目的】
1. 探究金属钠与氧气的反应。
2. 认识条件控制对于实验研究的意义。
【实验用品】
金属钠；
酒精灯、坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、镊子、小刀、
玻璃片、滤纸、火柴。
【活动·探究】
【实验方案】
1. 将切好的金属钠放置在空气中，观察现象。
2. 将一小块金属钠放置在坩埚中加热，观察现象。
【实验方案实施】
为什么切口处可观察到银白色的金属光泽，在空气中很快变暗？
常温 ：4Na + O2 === 2Na2O（白色）
【活动·探究】
把一小块金属钠放在坩埚里加热，有什么现象？
现象：钠先熔化，然后燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体（Na2O2）
注意：1. 固体加热，使用坩埚、泥三角、三脚架。
2. 反应条件不同，产物不同。
【实验方案实施】
【活动·探究】
加热：2Na+O2 Na2O2（淡黄色）
思考：
1. 通过这组实验，你对金属钠与氧气的反应有了哪些认识？
2. 金属钠除了能与氧气、水发生反应外，还能与哪些物质发生反应？请比较金属钠与其他金属在化学性质上的相同点和不同点。
3. 在研究金属钠性质的过程中，你用到了哪些研究方法？
【活动·探究】
金属元素化合物的学习线索
（过氧化物）
金属单质 金属氧化物 碱 盐
Na
Na2O
Na2O2
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
钠的用途
(1)钠、钾合金可用作原子反应堆的导热剂。
(2)钠可用于制作高压钠灯。
(3)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
2017年6月13日，我国首艘深海载人潜水器蛟龙号创造“中国深度”新纪录，最大下潜深度7062m，最大工作设计深度为7000m，工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。
提问：在完全密封的蛟龙号中，工作人员如何解决呼吸问题？制备氧气的方法是什么？
2Na2O2+2CO2=== 2Na2CO3 + O2
2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2H2O === 4NaOH + O2↑
Na2O2与水的反应实验
氧化钠和过氧化钠的性质及用途比较
名称 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
氧元素的化合价 －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+O2 2Na2O2 较稳定
用途 制NaOH 作漂白剂、供氧剂
课堂小结

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