学年高中化学 第1章 认识化学科学 第2节 研究物质性质的方法和程序第1课时研.docx
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学年高中化学第1章认识化学科学第2节研究物质性质的方法和程序第1课时研
第2节研究物质性质的方法和程序
第1课时研究物质性质的基本方法
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[课标要求]
1.认识观察、实验、分类、比较等科学方法对化学研究的作用。
2.了解金属钠及其氧化物的主要性质,认识钠是一种很活泼的金属。
1.研究物质的性质常用观察、实验、分类、比较等方法。
2.钠的物理性质:
银白色金属、熔点低于100℃、密度比水小、硬
度小。
3.钠的化学性质:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、4Na+O2===2Na2O、
2Na+O2
Na2O2。
4.Na2O2是一种淡黄色固体,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
5.钠与水(含酚酞)反应的现象:
浮、熔、游、响、红。
(对应学生用书P4)
研究物质的性质,常常运用观察、实验、分类、比较等方法。
1.钠的物理性质
状态
颜色
硬度
密度
熔点
固体
银白色
小
比水小,比煤油大
低
[特别提醒] 钠保存在煤油中,取用时用镊子夹取,剩余的钠块不能随意丢弃,应放回原试剂瓶。
2.钠的化学性质
(1)金属钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(2)金属钠与氧气反应的化学方程式
①常温下:
4Na+O2===2Na2O,
②受热时:
2Na+O2
Na2O2。
(3)钠与水(含酚酞)反应的现象和分析
实验步骤
实验现象
现象分析
钠浮在水面上
钠的密度比水小
钠熔化成闪亮的小球
钠的熔点低,反应放出热量
小球在水面上四处游动,最后完全消失
反应产生的气体推动小球运动
与水反应发生嘶嘶响声
钠与水反应产生气体
反应后溶液变为红色
反应生成碱性物质
实验结论
常温下,钠与水剧烈反应,生成NaOH和H2。
[特别提醒] 实验时取用的钠粒一般为黄豆粒大小,钠与O2反应的条件不同,所得产物不同。
3.钠的用途
(1)做原子反应堆的导热剂:
钠钾合金常温下为液态。
(2)制过氧化物:
过氧化钠可用作呼吸面具和潜水艇里氧气的来源。
(3)制取某些金属单质:
从钛、锆、铌、钽等金属的氯化物中置换出金属单质。
(4)制高压钠灯:
高压钠灯发出黄光,射程远,透雾能力强,常用于照明。
对于钠与CuSO4溶液的反应
(1)将钠投入CuSO4溶液中能否置换出单质Cu?
原因是什么?
提示:
不能。
钠先与水反应。
(2)钠与CuSO4溶液反应观察到哪些现象?
提示:
浮、熔、游、响、蓝(沉淀)。
(3)涉及反应的化学方程式有哪些?
提示:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4。
钠与水、酸、碱、盐反应的规律
1.钠与水的反应
实质是钠与水电离出的H+反应,置换出H2。
2.钠与酸溶液的反应
酸过量时:
钠与酸电离出的H+反应,如2Na+2HCl===2NaCl+H2↑。
酸不足时:
钠先与酸电离出的H+反应,剩余的钠再与水反应。
3.钠与碱溶液的反应:
实质是Na与水反应。
4.钠与盐溶液的反应
(1)盐溶液中的溶质不与NaOH反应,则反应的实质是Na与水反应。
(2)盐溶液中的溶质与NaOH反应,则反应的实质是Na与水反应生成NaOH,NaOH再与盐反应。
(3)钠与NaHSO4溶液反应时是钠与NaHSO4电离出的H+反应,反应的化学方程式为2Na+2NaHSO4===2Na2SO4+H2↑。
1.下列关于钠的性质叙述中,不正确的是( )
A.切下一小块钠,投入水中,钠熔成小球,说明钠与水反应有热量放出
B.从钠能与水反应可推知钠也能与盐酸反应
C.钠在空气中燃烧生成氧化钠
D.切开一块钠,呈银白色,很快变暗,说明钠常温下能与氧气反应
解析:
选C 钠在空气中燃烧时发生反应:
2Na+O2
Na2O2,故C选项错误。
2.将一小块金属钠投入到CuSO4溶液中,不可能观察到的现象是( )
A.溶液中有蓝色沉淀生成
B.有气体生成
C.有红色物质析出
D.钠熔成小球浮游在液面上
解析:
选C 钠投入到CuSO4溶液中首先与水反应:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,此时钠熔化成闪亮的小球浮游在液面上,有气体生成,生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应,产生蓝色絮状沉淀。
A、B、D项所指的现象均能观察到。
但钠不能将铜置换出来。
3.将一小块钠投入盛有50mL饱和澄清石灰水的烧杯里,不可能观察到的现象是( )
A.钠熔化成小球
B.钠浮在液面上并四处游动
C.溶液底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
解析:
选C 钠投入澄清石灰水中时,钠会与水反应,钠的密度小于溶液的密度,会浮在液面上。
反应放热且钠的熔点低,钠会熔化成闪亮的小球,同时生成的气体会推动小球四处游动。
Na与水反应过程中有NaOH生成,同时溶液温度升高,会析出Ca(OH)2,故溶液变浑浊。
该反应中钠不可能置换出钙。
氧化钠和过氧化钠的比较
物质
氧化钠
过氧化钠
化学式
Na2O
Na2O2
氧的
化合价
-2
-1
色态
白色粉末
淡黄色粉末
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===
4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
稳定性
不稳定
稳定
漂白性
无
有
转化关系
2Na2O+O2
2Na2O2
1.金属钠着火时,能用来灭火的是( )
A.水 B.湿抹布盖灭
C.干沙D.干粉灭火器
解析:
选C 钠着火生成Na2O2,因为Na2O2可以和H2O、CO2反应生成氧气,会使火势更大。
湿抹布含H2O,干粉灭火器的成分是CO2,均会与Na2O2反应。
2.下列判断正确的是( )
A.可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加入滴有酚酞溶液的水中,最终溶液均为红色
解析:
选A CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应,但与Na2O2反应时能产生O2,因O2是无色无味的气体且CO2也是气体,故CO2与Na2O2的反应无明显现象,水与Na2O2反应则会产生气泡而有明显现象,A正确,B错误;在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物,Na2O会转化为Na2O2,C错误;将Na2O、Na2O2分别加入滴有酚酞溶液的水中,二者均与水反应生成碱而使溶液变为红色,但Na2O2具有漂白性,最终将红色溶液漂白,D错误。
3.把2.1gCO与H2组成的混合气体与足量的O2充分燃烧后,立即通入足量的Na2O2固体中,固体的质量增加( )
A.2.1gB.3.6g
C.7.2gD.无法确定
解析:
选A 由2CO+O2
2CO2、2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2合并得:
Na2O2+CO===Na2CO3,由2H2+O2
2H2O,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑合并得:
Na2O2+H2===2NaOH,可知固体质量增加的为CO和H2的总质量。
[方法技巧]
对于H2或CO或其混合气体及通式符合(CO)n(H2)m的物质完全燃烧后的产物,通过足量的Na2O2后,固体增加的质量为上述物质的质量。
①2Na+O2
Na2O2
②4Na+O2===2Na2O
③Na2O+H2O===2NaOH
④2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
⑤2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
⑥2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
⑦Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
⑧2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
1.观察是研究物质性质的一种基本方法。
一位同学将一小块金属钠露置于空气中,观察到下列现象:
银白色
变灰暗
变白色
出现液滴
白色固体(粉末)。
下列说法正确的是( )
A.银白色→变灰暗是因为钠转化为过氧化钠
B.过程③是因为NaOH易潮解
C.过程④只发生了物理变化
D.如果时间够长,最后得到的白色固体是NaOH
解析:
选B 钠与O2在常温下反应生成Na2O,A错误。
C项,过程④是NaOH溶液与CO2反应生成Na2CO3。
D项,最后得到的白色固体一定不是NaOH,而是Na2CO3。
2.下列各组物质混合后,不能生成NaOH的是( )
A.Na和H2O
B.Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液
C.Na2O2和H2O
D.Ca(OH)2溶液与NaCl溶液
解析:
选D A项,2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;B项,Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH;C项,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;D项,Ca(OH)2与NaCl不反应。
[三级训练·节节过关]
1.向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油,片刻后再向该烧杯中加入黄豆粒大小的金属钠,可能观察到的现象是( )
解析:
选A 由ρH2O>ρNa>ρ煤油可判断A项正确。
2.取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察到下列现象:
①金属钠先熔化;②在空气中燃烧,产生黄色火花;③燃烧后得到白色固体;④燃烧时火焰为黄色;⑤燃烧后生成浅黄色固体物质。
描述正确的是( )
A.①② B.①②③
C.①④D.①④⑤
解析:
选D 金属钠受热先熔化,然后燃烧产生黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。
3.将金属钠分别投入下列物质的稀水溶液中,能生成白色沉淀的是( )
A.HClB.K2SO4
C.MgCl2D.CuCl2
解析:
选C 在考虑钠与碱、盐水溶液反应的问题时,注意钠与水反应的同时,还要考虑生成的NaOH与溶液中溶质的反应。
钠与四种溶液反应都生成氢气;CuCl2溶液中会有蓝色沉淀生成,只有氯化镁溶液中可生成白色沉淀。
4.将ag某物质充分燃烧后(产物均为CO2和H2O),将产物立即通入足量Na2O2中,Na2O2质量增加ag,则符合条件的是( )
A.CH4B.C2H4
C.C2H6OD.C2H4O2
解析:
选D 分析选项中各物质是否符合(CO)n(H2)m即可,D项C2H4O2可变为(CO)2(H2)2,故符合条件。
5.如图表示A~E五种物质间的相互转化关系,其中A为淡黄色固体,B为单质。
试推出各物质的化学式,并写出B→C、C→D、D→E反应的化学方程式。
(1)各物质的化学式:
A_____________,B_____________,C_____________,
D_____________,E_____________。
(2)写出B→C、C→D、D→E反应的化学方程式:
B→C:
_________________________________________________________。
C→D:
__________________________________________________________。
D→E:
_______________________________________________________________。
解析:
由题给信息及框图转化关系可知A、B、C、D、E分别为:
Na2O2、Na、NaOH、Na2CO3、NaCl。
答案:
(1)Na2O2 Na NaOH Na2CO3 NaCl
(2)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O
Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O
1.在实验室中,通常将金属钠保存在(已知:
ρCCl4>ρH2O)( )
A.水中 B.煤油中
C.四氯化碳中D.汽油中
解析:
选B 钠极易与水反应,A项错误;钠的密度小于四氯化碳,浮在表面而不能隔绝空气,C项错误;汽油的挥发性太强,不适合保存钠,D项错误。
2.下列变化属于物理变化的是( )
A.将金属钠和金属钾混合研磨得到液体
B.刚切开的金属钠放置在空气中变暗
C.刚切开的金属钠放置在空气中加热变成淡黄色
D.一小块钠投入到水中熔成闪亮的小球
解析:
选A B项,4Na+O2===2Na2O;C项,2Na+O2
Na2O2;D项,2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
3.一位学生运用所学知识研究钠的性质:
将一粒金属钠和一块铜片分别盛在表面皿中,来研究它们在空气中的稳定性。
该学生采用的研究方法是( )
①假说法 ②实验法 ③分类法 ④比较法
A.①②③④B.②④
C.①③D.①②
解析:
选B 比较钠与铜的性质,采用比较法;利用实验探究二者的稳定性,采用实验法。
4.物质的性质决定物质反应的现象,通过对钠与水反应现象的观察,无法得出的结论是( )
A.钠的熔点较低B.钠的密度小于水
C.钠有导电性D.钠很活泼
解析:
选C 在钠与水反应的过程中可观察到的现象及原因分析为
(1)钠浮在水面上(密度小于水);
(2)钠熔化成闪亮的小球(反应放热,钠的熔点较低);(3)发出响声,最后消失(钠化学性质活泼,反应剧烈)。
5.下列关于钠的说法中不正确的是( )
A.金属钠和氧气反应,条件不同,则产物不同
B.钠长期放置在空气中,最终将变成碳酸钠
C.钠的化学性质比较活泼,少量的钠可以保存在与钠不反应的煤油中
D.当钠与硫酸铜溶液反应时,有大量红色固体铜出现
解析:
选D 钠与CuSO4溶液反应的化学方程式为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑,反应时没有单质铜出现。
6.王刚同学将Na、Na2O、Na2O2、CaCO3分别投入到盛有盐酸的1号、2号、3号、4号四支试管中,结果他不会观察到有气体生成的是( )
A.1号B.2号
C.3号D.4号
解析:
选B Na、Na2O2、CaCO3分别与盐酸反应产生H2、O2、CO2,Na2O与盐酸的反应为Na2O+2HCl===2NaCl+H2O,没有气体生成。
7.宇航员翟志刚成功完成中国历史上首次太空行走,使中国成为第三个独立掌握出舱活动技术的国家。
宇航员出舱时,呼吸所需的氧气来自太空服中的呼吸面具。
下列物质在一定条件下均能产生氧气,其中最适宜用于呼吸面具中供氧的是( )
A.HNO3B.Na2O2
C.KClO3D.H2O2
解析:
选B 作为呼吸面具的供氧剂必须是固体,且极易与呼出的CO2及H2O反应产生O2,符合要求的只有Na2O2。
8.下列叙述中不正确的是( )
A.Na2O2是淡黄色固体,Na2O是白色固体,二者都能与水反应生成NaOH
B.Na和O2在加热时反应生成Na2O2,在常温下反应生成Na2O
C.Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
D.2gH2充分燃烧后产物被Na2O2完全吸收,Na2O2固体增重2g
解析:
选C Na2O2与CO2反应生成O2:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,该反应不是置换反应。
2gH2充分燃烧后生成18g水,完全被Na2O2固体吸收发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,由质量守恒定律可知,固体由Na2O2→NaOH,其质量增加的量等于H2O→O2质量减少的量,18g水被吸收后生成16gO2,即Na2O2固体增重为2g。
9.用脱脂棉包住约0.2g过氧化钠粉末,置于石棉网上,向脱脂棉上滴水,可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。
(1)由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是:
a:
有氧气生成;b:
______________________________________________________。
(2)某学校研究性学习小组拟用右图装置进行实验,以证明上述结论。
①用以验证结论a的实验操作方法及现象是:
___________________________________
________________________________________________________________________。
②用以验证结论b的实验操作方法及现象是:
____________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)向Na2O2上滴水可使脱脂棉燃烧起来,说明该反应是放出热量的反应。
(2)①若要证明有O2放出,可在导管p处用带火星的木条检验O2的生成。
②若要验证该反应是一放出热量的反应,利用热胀冷缩的原理,把导管q放入水中,看是否有气泡产生。
答案:
(1)该反应为放出热量的反应
(2)①将带火星的木条靠近导管口p处,木条复燃
②将导管q放入水槽中,反应过程中,导管口有气泡产生
10.某同学用如图所示装置制取纯净的氧气。
试回答下列问题(已知2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O):
(1)乙中Na2O2可能发生的反应有:
____________________________________________
________________________________________________________________________(写化学方程式)。
(2)丙中NaOH溶液的作用是_______________________________________________,
丁中浓硫酸的作用是___________________________________________________。
(3)若把原装置连接顺序改为甲→丙→丁→乙→戊,则在装置戊中能否收集到氧气?
________(填“能”或“不能”),原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
解答本题首先要明确各实验装置的作用。
甲装置用于分解NaHCO3产生CO2、H2O,乙装置用于Na2O2与CO2、H2O反应,丙装置用于吸收混合气体中未反应的CO2,丁装置用于干燥(除去混合气体中的水蒸气)。
答案:
(1)2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑、2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
(2)吸收混合气体中的CO2 吸收混合气体中的水蒸气
(3)不能 NaHCO3分解产生的CO2、H2O已分别被NaOH溶液和浓硫酸吸收
1.将一小块钠长期露置于空气中,最终生成( )
A.Na2OB.NaOH
C.NaHCO3D.Na2CO3
解析:
选D 钠长期露置于空气中发生一系列变化:
Na
Na2O
NaOH
Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。
2.等质量的两块钠,第一块在足量氧气中加热,第二块在足量氧气(常温)中充分反应,则下列说法正确的是( )
A.第一块钠消耗的氧气多
B.两块钠消耗的氧气一样多
C.第二块钠的反应产物质量大
D.两块钠的反应产物质量一样大
解析:
选A 由2Na+O2
Na2O2、4Na+O2===2Na2O可知,第一块钠消耗的氧气多,反应产物质量大。
3.将2.8gCO和0.2gH2在足量的氧气中充分燃烧,使生成的CO2和水蒸气通过过量的过氧化钠,完全反应后固体的质量变化量是( )
A.增加了3.0gB.减少了3.0g
C.增加了2.6gD.减少了2.6g
解析:
选A CO、H2充分燃烧消耗O2产生CO2和水蒸气,CO2和水蒸气通过Na2O2又产生O2,前者消耗O2的量与后者产生O2的量相等,可以认为Na2O2+CO===Na2CO3、Na2O2+H2===2NaOH,即固体增加的质量为原CO和H2的总质量。
4.在一定温度下,向饱和烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠,充分反应后恢复到原温度,下列说法正确的是( )
A.溶液中Na+数目增多
B.溶液中有氢气逸出
C.溶质的质量分数增大
D.溶液的质量减少,溶质的质量分数不变
解析:
选D 加入Na2O2后,Na2O2与水发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,消耗水的同时生成NaOH,因此析出NaOH固体,因溶液仍为原温度下的饱和溶液,溶质质量分数不变而溶剂减少,故溶液中Na+数目减少。
5.将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化:
表面迅速变暗―→“出汗”―→变成白色固体(粉末),下列有关叙述正确的是( )
A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠
B.“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液
C.最后变成碳酸钠粉末
D.该过程的所有变化均为化学变化
解析:
选C 钠露置在空气中迅速变暗,是因为Na与O2反应生成了Na2O,Na2O与水反应生成NaOH,NaOH潮解在表面形成NaOH溶液而“出汗”,NaOH溶液又吸收空气中的CO2,生成Na2CO3·10H2O,Na2CO3·10H2O逐渐风化脱水,最后变成Na2CO3粉末,该过程中NaOH的潮解不属化学变化。
6.如图装置,试管b中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒,U形管中注有浅红色的水,用橡皮筋将气球a紧缚在试管b口。
实验开始时将气球a中的Na2O2抖落到试管b的水中,将不会出现的现象是( )
A.U形管内浅红色的水退色
B.试管b内有气泡冒出
C.气球a变大
D.U形管中水位d>c
解析:
选A 试管b中发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,产生的O2使气球a膨胀,同时该反应放出大量的热,使广口瓶中空气受热膨胀从而使U形管中水位d高于c。
7.2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体,由此判断其产物是( )
A.只有Na2OB.只有Na2O2
C.Na2O和Na2O2D.无法确定
解析:
选C 若2.3g钠全部生成Na2O,质量为3.1g;若2.3g钠全部生成Na2O2,质量为3.9g,因为3.1g<3.5g<3.9g,故氧化产物应为Na2O和Na2O2的混合物。
8.将10.4gNa2O和Na2O2的固体混合物投入水中,充分反应后收集到的O2的质量为1.6g,则混合物中Na2O的质量分数为( )
A.20%B.75%
C.25%D.66%
解析:
选C 由生成O2的质量可求出Na2O2的质量。
设固体混合物中Na2O2的质量为xg,则
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2×78 32
x 1.6
得x=7.8,即Na2O2的质量为7.8g。
则混合物中Na2O的质量为10.4g-7.8g=2.6g,
w(Na2O)=
×100%=25%。
9.钠在空气中燃烧如图1所示,所得固体产物中除有淡黄色粉末外,还有
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