研究物质性质的方法和程序教案 1.docx

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研究物质性质的方法和程序教案1

第二节

研究物质的方法和程序

[教学目标]

1.通过对钠与氧气反应及氯气性质的实验探究，体会实验方法在化学研究中的作用，并认识实验过程中控制实验条件的重要性。

2.在归纳金属钠的性质及预测氯气性质的过程中，体会分类、比较等研究方法在学习和研究物质性质的过程中的作用。

3.通过观察、分析实验现象，体会怎样科学、合理的运用观察方法。

4.以研究氯气性质为例，知道研究物质性质的基本程序。

[教学重点]

1.理解利用观察法探究金属钠及钠与水的反应，理解利用实验法探究金属钠与氧气的反应

2.理解探究氯气性质的过程与方法，掌握研究物质的基本程序。

[教学难点]

1.实验、比较、分类等科学方法对化学研究的作用

2.研究物质的基本程序

[教学过程]

第一课时

【引言】掌握了物质的性质才能更好地发挥该物质的优点，更好的服务于人类。

怎样才能更科学的认识物质的性质？

通常我们采用观察、实验、分类、比较等方法来研究物质的性质。

一、研究物质的基本方法

1.观察法：

有计划、有目的地用感官（眼、鼻、耳、手）考察研究对象的方法

2.实验法：

在研究物质性质的过程中，可通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质。

要求：

（1）实验前要明确实验的目的要求、实验用品和实验步骤等

（2）实验中要仔细观察实验现象，做好实验记录

（3）实验后要写好实验报告并对实验结果进行分析，得出客观而正确的结论

3.分类法：

根据分析对象的共同点和差异点，将对象分为不同种类并且形成有一定从属关系的、不同等级的、系统的逻辑方法。

（例：

金属，非金属;酸碱盐）

4.比较法：

就两种或两种以上同类的事物辨别异同的方法。

（主要是站在研究物质性质的角度对物质性质进行比较）

二、探究钠的性质

【观察】1、盛放在试剂瓶中的金属钠：

比煤油的密度大的固体

2、用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将其表面煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下黄豆粒大小的钠块，观察切面：

银白色、有金属光泽，质软

【要求】观察操作及现象记录金属钠的物理性质（课本P10填表）

状态

颜色

硬度和密度的相对大小

熔点的相对高低

固体

银白色、有金属光泽

质软，比煤油的密度大

3、[演示实验]:

向一个盛有水的小烧杯滴入几滴酚酞试液，然后把一块黄豆大的钠投入小烧杯中。

【要求】观察反应的现象和溶液颜色的变化,并做记录（课本P10填表，补充上表）：

现象：

浮、熔、游、嘶、红

现象

原因

钠浮在水面上

钠的密度比水小，浮在水面上

钠立即熔化成一个闪亮的银白色的小球

此反应为放热反应，而且钠的熔点较低，从而熔化成小球

小圆球到处游动

反应生成了气体，使得钠小球迅速游动

嘶嘶作响

反应剧烈，有气体生成

反应后溶液使酚酞变红

生成溶液显碱性

【分析得结论】

【板书】1、物理性质：

银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体,质软；密度小，比水的密度小，比煤油的密度大；熔点低，比水的沸点低。

（白、软、低、小、导）

2、化学性质：

【板书】1、与水的反应

结论：

有可燃性的气体H2生成，和能使酚酞变红的NaOH生成

化学方程式:

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

【思考】1、钠着火是否能用水灭火？

不能，如果用水灭火，钠与水反应生成氢气，燃烧更加剧烈。

2、能否用手直接取钠？

为什么？

不能因为手上有汗液。

钠与水反应生成强碱NaOH会把手灼伤。

【讨论】在探究钠与水的化学性质过程中我们采用了哪些方法？

观察法，实验法

【过渡】如果我们把钠放入一些盐的水溶液中会有什么现象呢？

2、与某些盐溶液的反应（CuSO4、FeCl3、NaCl）

【演示实验】CuSO4溶液与金属钠的反应

实验现象：

硫酸铜溶液中有气泡冒出，产生蓝色沉淀，和少量黑色固体。

Cu（OH）2===CuO+H2O

这些过程包括两步：

（1）与水的反应。

（2）反应后的产物与盐的反应。

如：

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

CuSO4+2NaOH===Na2SO4+Cu（OH）2↓

总反应方程式：

CuSO4+2Na+2H2O===Na2SO4+Cu（OH）2↓+H2↑

【思考】金属钠放入FeCl3溶液、NaCl溶液中会有什么现象？

发生了哪些反应？

化学方程式如何写？

1、钠放入FeCl3溶液中：

现象：

FeCl3溶液中有气泡冒出，产生红褐色沉淀

化学方程式：

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

FeCl3+3NaOH===Fe（OH）3↓+3NaCl

FeCl3+2Na+2H2O===Fe（OH）3↓+3NaCl+H2↑

2、钠放入NaCl溶液中：

现象：

同在水中的现象

化学方程式：

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

【过渡】从钠和水反应的实验现象我们可以看出钠是一种非常活泼的金属，那它是否可以和其它的物质发生反应呢？

下面我们再看一个实验：

【演示实验】Na+S

【板书】3、与非金属单质的反应

燃烧

【板书】

（1）与其他活泼非金属的反应

2Na+SNa2S（纯硫化钠为无色结晶粉末）

燃烧

注：

钠与硫化合时剧烈反应甚至发生爆炸，生成硫化钠。

2Na+Cl22NaCl

（2）与氧气的反应（先将化学方程式补充上去）

【板书】常温下：

4Na+O2===2Na2O（白色）

△

加热：

2Na+O2===Na2O2（淡黄色）

第二课时

3、与非金属单质反应

（3）金属钠与氧气的反应

【演示实验】1、用小刀切开钠的表面，观察到光亮的表面

2、将金属放在钠在蒸发皿中加热，燃烧的条件下，也可以与氧气反应

按要求填下表：

实验内容

实验现象

结论

金属钠放置在空气中

表面很快变暗，失去金属光泽

钠在空气中，很快与氧气反应，生成Na2O，纯净的氧化钠是一种白色固体

在空气中加热金属钠

钠迅速熔化，变成光亮的银白色小球，最后燃烧，产生黄色火焰，生成一种淡黄色固体

钠在加热（或点燃）条件下与氧气反应生成Na2O2

【板书】常温下：

4Na+O2===2Na2O（白色）

【思考】如果将一块钠放在空气中，钠在经过一系列反应后的最终产物是什么？

△

【分析】用刀切开金属钠,呈银白色（钠的真实面目）→变暗（生成Na2O）→变成白色固体（生成NaOH）→形成液体（NaOH潮解）→结成白色固体（吸收CO2生成Na2CO3·10H2O）→最后变成白色粉末（Na2CO3·10H2O晶体风化成Na2CO3）

【板书】加热：

2Na+O2===Na2O2（淡黄色）

△

【思考】1、这组实验对你有什么启示？

反应条件不同，产物不同。

在进行实验时要注意控制条件。

2、金属钠通常是怎样保存的？

为什么？

金属钠通常保存在煤油或石蜡油中，使金属钠与空气和水隔离

3、根据白磷，钠的保存方式，试归纳液体保存物质的条件：

（1）与被保存物不能反应

（2）不能使被保存物溶解（3）被保存物质的密度大于液体的密度

所以，水、四氯化碳等都不能用来保存钠。

【过渡】氧化钠、过氧化钠都是钠的重要的化合物，下面我们就来介绍一下这两种氧化物：

三、钠的氧化物

【演示实验】Na2O2与水（滴水生火；试管实验验证气体为氧气，加入酚酞）

Na2O2与CO2的反应（吹起生火）

Na2O与Na2O2性质的比较

化学式

Na2O

Na2O2

颜色状态

白色

淡黄色

生成条件

常温钠和氧气反应

燃烧或加热钠与氧气反应

化合物类型

碱性氧化物

过氧化物

氧元素化合价

-2

-1

稳定性

不稳定

较稳定

化学性质

与水反应

Na2O+H2O===2NaOH

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

与CO2反应

Na2O+CO2===Na2CO3

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑

与酸反应

Na2O+HCl===NaCl+H2O

2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑

转化关系

2Na2O+O2=====2Na2O2

存放

密闭、隔绝空气和水

用途

作供氧剂、漂白剂等

【思考】在研究钠的性质，钠的氧化物的性质过程中，我们使用了那些研究方法？

比较法，实验法，分类法，观察法

观察外观

有金属光泽，质软

预测

具有金属的性质

设计实验，观察、记录

解释及结论

钠：

与水反应剧烈；在空气中能剧烈燃烧

钠是一种活泼的金属

验证预测，作新的预测

活泼金属

通过上面对钠的学习，我们已经对几种基本方法有所了解。

回忆一下我们的研究过程，我们是按什么样的程序来研究钠的性质呢？

观察物质的外观

预测物质的性质

可以运用分类法，根据物质所属类别或利用有关反应规律预测物质的性质

实验和观察

发现特殊现象，提出新的问题

进一步研究

验证预测并作出新的预测

对实验现象进行分析、综合、推论，概括出结论

解释及结论

用比较法归纳出物质的通性及特性

四、研究物质的基本程序

五、探究氯气的性质

【引言】1915年4月22日，黄绿色的“幽灵”飘过伊普尔上空，这股毒浪使战壕里的英法军队感到鼻腔、咽喉疼痛、很快数百名战士窒息而死，数千名士兵双目失明．英法士兵被吓得惊慌失措，四散奔逃。

德军只用一个小时就攻破了英法盟军曾坚守数月的防线……据估计，这次战役英法军队约有15000人中毒。

其实这种黄绿色气体就是现在在工业生产中担任重要角色的氯气。

氯气究竟是一种什么样的气体，今天我们就来研究一下它的性质。

【观察】盛满氯气的集气瓶，瓶后放一白纸，让学生观察氯气的颜色，稍打开玻璃片，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少的氯气飘进鼻孔，问气味。

【演示实验】氯气的溶解性实验

【结论】

【板书】1、物理性质：

黄绿色有刺激性气味的气体，有毒（吸入少量Cl2会刺激鼻腔、喉头黏膜，并引起胸痛和咳嗽，吸入较多的Cl2会使人窒息死亡），可溶于水（常温下1体积水可溶解2体积氯气）易液化（沸点：

-34.6℃），比空气密度大。

【预测】氯气是一种非金属单质，结合以前学过的O2（非金属单质）的化学性质，预测氯气可能会有那些化学性质呢？

一定条件下

资料：

氧气的化学性质：

与Fe、Al、Cu、Na等金属反应；与H2、S、P等非金属单质反应。

氯气在一定条件下可与金属和非金属单质反应。

【演示实验】将两根细铁丝用砂纸打亮，螺旋绕于火柴棍上，用镊子夹住，在酒精灯上引燃火柴，稍停，待火柴将燃尽，置上盛有氯气的集气瓶中，观察现象。

反应完毕，用洗瓶注少量水于集气瓶中，观察溶液颜色。

观察描述：

铁在氯气里燃烧，产生大量棕褐色的烟→黄色溶液

【演示实验】用砂纸打亮铜丝，用镊子夹住，在酒精灯上加热至红热，放入盛有氯气的集气瓶中，观察现象。

反应完毕，用洗瓶注少量集气瓶中。

观察溶液颜色。

观察描述：

铜在氯气里燃烧，产生大量棕色的烟，CuCl2溶于水，溶液呈现蓝绿色。

【板书】2、化学性质

（1）与金属反应：

2Fe+Cl2

FeCl3

注意：

在常温下，单氯与铁不发生化学反应，故大量的液态氯常用钢瓶做容器储存。

（黄色火焰，产生大量白烟）

小结：

氯气在加热条件下，还可以和金、铂反应，生成相应的金属氯化物。

若金属元素有多种化合价，则该金属在与氯气直接化合的产物中的化合价为高价。

如Fe和Cl2反应化合生成的是FeCl3而不是FeCl2，Cu与Cl2化合生成的是CuCl2而不是Cu2Cl2。

【板书】

（2）与某些非金属单质反应

【演示实验】将点燃的氢气伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧时的现象。

【板书】

HCl

Cl

H

2

2

2

+

光照

（纯净的氢气在氯气中可以安静的燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾产生，有刺激性气味气体生成。

）

（光照条件下会发生爆炸）

2P+3Cl2===2PCl3（液）白雾

点燃

【讲解】磷单质在Cl2中也可以燃烧，现象：

白色烟雾（烟和雾的区别烟是固体小颗粒组成，雾是液体小液滴组成的）

2P+5Cl2===2PCl5（固）白烟

点燃

【板书】

【讲解】我们经常看到有白色烟雾生成是因为生成了PCl3和PCl5的混合物。

【提问】初中所学燃烧的定义是什么？

物质与氧气发生的发光发热的剧烈的化学反应叫燃烧

【思考】通过对氯气性质的学习，可燃物燃烧是否一定要有氧气参加反应呢？

怎样的现象叫燃烧？

【回答】燃烧不一定有氧气参与。

【讲解】对，燃烧是不一定有氧气参与的，比如我们本节课学习的Na，Cu，H2等物质均可在Cl2中燃烧，因而任何发光发热的剧烈的化学反应都叫燃烧。

【过渡】从以上性质我们可以看出：

氯气化学性质非常活泼，因此自然界中不存在游离态的氯元素。

对于氯气，除了具有类似于氧气的化学性质以外，还有哪些特殊的性质呢？

【预测】氯气与水反应

【演示实验】取四支试管，各加入少量氯水，做下面四组实验：

记录填表P15

实验内容

实验现象

结论

滴入AgNO3溶液

有白色沉淀生成

氯水中含有氯离子

加入镁条

有无色气体生成

氯水中含有H+

滴入石蕊试液

溶液显变为红色，又慢慢变为无色

氯水中含有H+和另外一种漂白性物质

加入红色纸条

红色褪去

氯水中含有漂白性物质

【结论】氯气不是简单溶于水，而是与水发生了反应。

氯水使含有多种成分的混合溶液。

Cl2+H2O===HCl+HClO（次氯酸）

【板书】（3）与水的反应

【结论】氯水的成分：

氯水是含Cl2、HCl、HClO三种溶质的混合溶液，

其中含有三种分子：

H2O、Cl2、HClO;四种离子：

H+、Cl-、ClO-、OH-（极少量）。

【演示实验】将一片红纸条一段湿润后，用镊子夹持，伸入到盛有干燥氯气的集气瓶中。

观察现象：

现象：

纸条湿润的部分迅速褪色，而干燥的部分无明显现象

补充：

次氯酸的重要性质：

HClO易溶于水，是一元弱酸，酸性比H2CO3弱。

HClO不稳定，易分解：

2HClO===2HCl+O2↑，加热或光照等，都能加快HClO的分解。

HClO具有杀菌作用和漂白作用。

能杀灭水里的细菌，还能使有色物质褪色。

氯水与液氯的区别

氯水

液氯

成分

Cl2、HCl、HClO（混合物）

Cl2（纯净物）

微粒

分子：

H2O、Cl2、HClO;

离子：

H+、Cl-、ClO-、OH-

Cl2

【思考】氯气与碱溶液反应吗？

若反应产物是什么？

Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca（OH）2===CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

（次氯酸钠）

（次氯酸钙）

【板书】（4）与碱反应

【资料】2005年春季以来，禽流感在世界包括我国的一些地区发生并蔓延，一场生命保卫战正在进行。

研究表明：

禽流感病毒是一种没有超常抵抗力的病毒，我们常用的消毒药物如漂白液、漂白粉，84消毒液等都可以将病毒杀灭。

漂白液、漂白粉，84消毒液中都含有次氯酸盐。

漂白原理：

Ca（ClO）2+CO2+H2O===CaCO3+2HClO

【阅读】P16：

身边的化学

【板书】3、用途：

【思考】探究氯气性质的过程中我们使用了哪些方法？

观察，实验，分类

【过渡】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，这就涉及物质结构方面的问题。

这些问题仅通过一般实验是无法解决的，还要利用模型、假说等方法进行有关研究。

六、化学探究过程中的模型与假说

（1）模型

（2）假说

资料：

新制氯水与久置氯水的比较

新制氯水

久置氯水

成分

Cl2、HCl、HClO、H2O

HCl、H2O

颜色

淡黄绿色

无色

性质

酸性、漂白作用

酸性（比新制强）、无漂白作用

原因

Cl2＋H2O＝HCl＋HClO，2HClO＝2HCl＋O2↑

氯水与液氯的区别

氯水

液氯

形成

氯气的水溶液

氯气的液态形式

成分

Cl2、HCl、HClO

单质氯

类别

混合物

纯净物

微粒

分子：

H2O、Cl2、HClO;

离子：

H+、Cl-、ClO-、OH-

Cl2

物理

性质

颜色：

新制的饱和氯水因溶有氯气而呈黄绿色。

气味：

氯水中溶解的Cl2可挥发出来，因此氯水有Cl2的刺激性气味。

同氯气

化

学

性

质

酸性：

氯水因含有HCl和HClO而显酸性，但氯水的酸性主要由HCl所决定。

强氧化性：

氯水中因含有HClO和Cl2而具有强氧化性，但氯水的强氧化性主要由HClO所决定，也决定了氯水的漂白性，灭菌性和腐蚀性。

不稳定性：

氯水的不稳定性实质上是HClO的不稳定性，通过光照，氯水中有无色气体（O2）逸出。

2HClO===2HCl+O2↑

HClO的分解使氯水颜色变浅甚至消失，强氧化性减弱或消失，H+浓度增大，酸性增强。

同氯气但注意：

在常温下，液态氯与铁不发生化学反应，故大量的液态氯常用钢瓶做容器储存。

保存方法

氯水需现用现配，且用棕色细口瓶避光密封盛装。

低温密封