第二节研究物质性质的方法和程序.doc

个人收集整理 勿做商业用途第一章第一节 走进化学科学情景导入2+1=23 著名数学家高斯曾断言,科学规律只存在于数学之中，而化学则不属于精密科学之列。意大利著名化学家阿伏加德罗则持另一种看法：他认为数学是一切自然王，但如果没有其他自然科学，数学就会失去自己的真正价值。对于 这一点，高斯生气的说:“对数学来说，化学充其量只能起到一个女仆的作用。”受辱的阿伏加德罗是这样回敬的:“先生，请看吧！只要化学愿意，它就能使2+1=2,而你得数学能做到这一点吗？【趣味思考】请你猜猜：阿伏加德罗是怎样让不可一世的高斯折服的？ 【点拨】：化学上许多反应都说明了这个问题，如：2H2+O2 2H2O。化学真是太奇妙了！在线课堂：一、 化学科学的含义 【质疑激趣】： 21世纪的中心科学就是现代化学科学，而化学上最基本的原理是质量守恒定律，对它是怎样理解的？而对于由一种原子变为另一种或几种原子的核反应,如:，是否是化学反应?化学科学就是在 、 、水平上研究物质 、 、 、 、 和 的自然科学。【合作探究】1化学研究的对象是 和 等;2化学研究的内容是物质的 、 、 、 、 和 ；3化学是自然科学；4原子核发生了变化属于核反应， (是或否）化学变化。二、 化学是具有创造性的、实用的科学【质疑激趣】 化学与人类生活水平的提高和人类社会的发展密切相关，研究领域十分广泛。你对化学研究的哪些问题感兴趣?化学科学的创造性：【自主研学】（1）首先，人们从矿物、岩石及植物、动物等生物体中 了有用物质，再 物质的性质和结构,然后,就可以把它们从矿物、岩石及植物、动物等生物体中 出来.还能够从已有的物质出发 出来。（2)根据需要，化学家们还 出具有特殊性质或功能的新分子， 出自然界中不存在的物质。所以，化学科学的特征就是 分子和 分子，是一门具有 性的科学。 化学科学的实用性【自主研学】化学科学是一门在人类生产和生活中有着重要作用的 的科学.如:若没有 人类就没有氮肥，将面临饥饿的威胁；若没有 人类就无法医治疾病，面临疾病带来的威胁;若没有 、 、 没有 和 ，人类的生活就不会丰富多彩。三、 化学科学的形成和发展【质疑激趣】 近代化学是在怎样的基础上形成的? 代化学的形成初期【自主研学】最早的化学实践活动是 ，之后人们又学会 、 、 等，并希望制出 或把廉价金属 。你知道哪些近现代化学发展中的重大发现、成就及其贡献？ 学科学的发展【自主研学】 （1)近代化学的形成和发展年代 人物大发现、成就 作用 1661年法国化学家拉瓦锡 原子学说把化学元素及其化合物纳入一统一的理论体系 （2）现代化学科学的发展 现代化学的重大成就（进入20世纪后）：发现了 元素，建立了 理论，崛起了 化学，创立了 化学， 也得到了开创性的研究， 工业迅速发展。 现代化学研究的重要手段： 出现了各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术。如： 、 、 、 等。 现代化学促进的相关学科:如 ，对 ，使人们对生命过程有了更深刻的认识; 共同揭示了 和 ，使生命科学进入了研究基因组成、结构和工能的新阶段. 我国科学家在20世纪中叶的重要研究成果:20世纪50年代， ；1959年， ；1965年, ；1981年， 。四、 学科学的探索空间【质疑激趣】 展望未来，化学科学都是具有哪些探索空间?【自主研学】 化学科学领域 ： 。 能源和资源方面: 。 在材料科学方面： 在环境方面： . 名师讲题 模块一:化学科学的含义例1、下列所描述的变化中不属于化学变化的是（ )用一种原子制造出一种或几种新的原子：碳酸氢铵固体加热后转化为气态物质；干冰在空气中放置转化为气态物质;蓝矾加热后转化为白色的固体物质；解析:A是原子核的变化，属于核变化，不是化学变化;B项为NH4HCO3 NH3+H2O+CO2是有新物质生成得分解反应；C项中是物质三态的变化，属于物理变化；D项为CUSO45H2O CUSO4+5H2O是有新物质生成得分解反应,属于化学变化。答案：AC。【自主研学】 传科学知识、介绍高新科技、揭示伪科学是科学工作者的义务,下列各项属于高新科技的是（ ），伪科学的是（ ）A气功师用意念开门锁；B改变脱氧核糖核酸的分子结构,改良原有物种或创新新的物种；C降温、增压液化空气；D水变燃料油. 列变化不属于化学变化的是( ）A溶洞的形成过程； B物质的燃烧；C矿石的粉碎； D合成高分子。 模块二、化学科学的创造性与实用性例2下列说法正确的是（ ）A化学是科学家研究的内容，与普通百姓的生活没有多大关系。B化学研究只能认识分子，不能创造分子.C化学家可以制造出自然界中不存在的物质。D化学研究只会造成严重的环境污染,最终人类将毁灭在化学物质中.解析：A不正确，试想,我们生活环境中的药物、化纤、塑料、电池、计算机芯片，哪一项不是来自化学家的研究成果。B不正确，化学研究不只是认识分子，还能创造分子，化纤、塑料等高分子都是化学研究成果。C项正确.D项过于悲观，想信化学一定能研究出对环境无害的化学用品和生活用品，通过对环境友好的方式及优化环境的途径来提高生活质量，人类不会毁灭在化学物质中。答案：C【自主研学】3近年来，化合物的种类增长得很快，其总数已经超过 万种，A1000 B2000 C3000 D3500 ,其中大多数是 ,A、地球上原来就用的；B、科学家人工合成的。形成众多化合物的元素仅有 多种，I100 II200 III300。模块三、化学科学的形成和发展例3下列关于著名科学家的名字、国籍和研究专业的对应关系中，不正确的是( )A道尔顿英国化学家、物理学家; B拉瓦锡俄国化学家; C门捷列夫俄国化学家； D波义耳美国化学家、物理学家。解析：拉瓦锡的国籍是法国，波义耳的国籍是英国答案：BD例4化学是一门以实验为基础的自然科学，把这门自然科学纳入一个统一的理论体系的化学家是 （ )A科学巨匠爱因斯坦; B化学家居里夫人；C炸药大王诺贝尔； D化学家门捷列夫。解析：俄国化学家门捷列夫，在前人工作的基础上,发现了元素周期律、建立了第一个元素周期表，从而把化学纳入一个统一的理论体系.答案：D【自主研学】4在化学史上中国有许多重大的发明和发现，它们为世界的现代化奠定了基础，以下发现和发明属于化学史上中国对世界的贡献的是( ）火药指南针 造纸 印刷技术 炼钢、炼铁 合成有机高分子 人工合成蛋白质 提出原子分子学说。A B C D 5化学真正成为一门科学并较快发展始于（ ） A、舍勒发现氧气 B、质量守恒定律的发现 C、原子分子论的问世 D、中国湿法冶金技术的推广【推荐作业】 成功体验 T1T10成功体验一、 基础达标1为防止污染环境，下列燃料最理想的是（ ） A酒精 B氢气 C天然气 DCO2下列物质中,一定属于人工制成的是( ) A胰岛素 B蛋白质 C纤维素 D分子齿轮和分子马达3下列说法中，不正确的是（ ) A化学合成是把双刃剑,既有利又有弊 B化学学科是在门捷列夫发现元素周期律的指导下发展起来的 C相关学科的技术进步,也促进了现代化学研究的进一步发展D没有化学学科知识就不可能对环境污染进行综合治理4进入20世纪以后，化学科学经历了迅速发展的创新百年，取得了若干项现代化学的重大成就.下列各项中,不属于这个时期的重大成就的是（ ） A放射性元素的发现 B现代量子化学理论的发展 C化学工业的迅速发展 D制陶技术的成熟应用5法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是( ) A最早使用天平研究化学 B最早提出空气是由O2和N2组成的结论 C建立燃烧现象的氧化学说 D能用加热HgO的方法制取O26人类对化学的研究经历了古代化学、三个阶段。在微观层面上操纵和是现代化学才能研究的内容。二、 能力提升7下列描述中，不正确的是( ）A塑料是人工合成的,纤维、橡胶、蛋白质等高分子物质都是天然的B化学的特征就是认识分子和制造分子，它是一门具有创造性的科学C制陶、冶金及酿造等过程中，肯定发生了化学变化D化学家们可以在微观层面上操纵分子和原子，组装分子材料、分子器件和分子机器等8下列说法中不正确的是（ ）A芯片的主要成分是单质硅，而光导纤维的主要成分是二氧化硅B农业生产中广泛使用的有机氮肥尿素是人工合成的，相同质量的尿素和硝酸铵 相比,尿素的肥效更高C我国化学家曾在现代化学研究中做出过突出贡献,但截止到目前为止，我国还没有一位诺贝尔化学奖获得者D俄国化学家门捷列夫提出了原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础9可降解塑料是指在自然界的条件下能够自行分解的塑料,研制、生产可降塑料的主要目的是（ ) A节省制造塑料的原料 B便于加工塑料产品 C扩大塑料的使用范围 D解决“白色污染问题101988年诺贝尔化学奖授予科恩（美）和波普尔（英)，以表彰他们在理论化学领域作出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力讨论分子体系的性质，引起了整个化学领域一场革命性的变化。下列说法正确的是（ ） A化学不再是纯粹实验科学B化学不再需要实验C化学不做实验，就什么也不知道D未来化学的方向还是经验化第二节 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】：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。认识金属钠与水的反应。【观察内容】: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）向培养皿中加适量的水,滴入12滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，观察现象。【观察结论】：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).金属钠与水的反应现象:钠浮在水面上，说明 。钠块熔成闪亮的小球，说明 。钠球迅速向各个方向游动，说明 。验证得知：气体为 。听到液面上发出嘶嘶的响声，说明 . 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】：探究金属钠与氧气反应； 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】:将切好的金属钠放置在空气中，使其与氧气反应。 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】:钠在空气中放置,表面很快变 、生成一种 色固体 。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 Na2O Na2O2 与H2O的反应Na2O+H2O=2 NaOH2Na2O2+2H2O=4 NaOH+O2 与CO2的反应Na2O+ CO2= Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 与酸的反应Na2O+2HCl=2NaCl+ H2O2Na2O2+4 HCl=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？ 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21）。 图21（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22)【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+2Fe 2FeCl3； Cl2+Cu Cu Cl2（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? 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: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23观察现象（如图23）。 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24 （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: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： 。新制取的氯水中含有的微粒:分子： 、 、 ;离子： 、 、 。（由于HClO见光易分解:2HClO 2HCl+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？ 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25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25 【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下列关于氯水的叙述,正确的是（ )A 新制氯水中只含有Cl2和H2O分子B 新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色C 光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2D 氯水放置数天后，酸性增强解析：A错，漏掉了HClO分子；B对，新制的氯水中可使蓝色石蕊试纸变红，而HClO又可将其漂白；C错,逸出气体不是Cl2，而是O2；D对,放置数天的氯水,HClO分解,HCl浓度增大，酸性增强。答案:BD例4下列氯化物中,既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（ ）ACuCl2 BFeCl2 CFeCl3 DAlCl3解析:根据氯气及盐酸与金属反应的有关知识规律：Cl2与金属反应，无论Cl2是否过量，都可生成金属的高价氯化物。而盐酸不与铜反应，与铁反应生成FeCl2答案:D【自主研学】:5氯气是有毒气体，曾被制成毒气弹用于战争。当这种毒气弹爆炸时，通常可选用的防御办法是（ ）