研究物质性质的方法

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[目标导航] 1.初步学会研究物质性质的基本方法——观察法、实验法、分类法和比较法。

2.掌握钠的物理性质以及钠与氧气、水反应的化学性质。

3.了解过氧化钠的物理性质，掌握其化学性质及用途。

一、研究物质性质的基本方法1．研究物质的性质常用的基本方法有观察、实验、分类和比较等。

2．观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法，包括眼看、耳听、鼻闻、触摸或借助仪器观察等；运用比较的方法，可以找出物质间的异同，认识物质间的内在联系；在研究物质性质时，运用分类的方法，分门别类地对物质及其变化进行研究，可以总结出各类物质的一般性质和特性。

二、钠的性质、用途及保存1．钠的物理性质2．钠的化学性质(1)钠与水的反应，请完成下面表格(2)钠与氧气的反应，有哪些实验现象？可以得出什么结论，请完成下面表格。

3．钠的保存方法实验室中，少量的钠保存在煤油或石蜡油中。

不能(填“能”或“不能”)保存在汽油中，不能(填“能”或“不能”)保存在CCl4中(CCl4比钠密度大)。

4．钠的用途(1)钠、钾合金可用做原子反应堆的导热剂。

(2)高压钠灯常用做路灯。

(3)金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。

三、氧化钠和过氧化钠的性质比较及用途 请完成下列表格。

【议一议】1．实验室取用钠时应注意哪些问题？答案 (1)用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，不可用手接触钠。

(2)取出的钠要用滤纸吸干表面的煤油。

(3)取用的钠不宜太多，一般黄豆粒大小即可。

(4)剩余的钠要放回原试剂瓶，不能随意乱丢。

2．金属钠长时间露置于空气中，一般条件下会发生怎样的变化？最终转化为什么产物？请写出主要反应的化学方程式。

答案 钠在空气中放置发生的变化过程与周围环境条件密切相关。

一般条件下，银白色金属(Na)――→O 2表面变暗(生成Na 2O)――→H 2O变为白色固体(生成NaOH)――→H 2O表面形成溶液(NaOH 潮解)――→CO 2结块(形成Na 2CO 3·10H 2O)――→风化最终变成白色粉末(生成Na 2CO 3)；有关反应如下：4Na ＋O 2===2Na 2O ，Na 2O ＋H 2O===2NaOH,2NaOH ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2O ，Na 2CO 3＋10H 2O===Na 2CO 3·10H 2O ，Na 2CO 3·10H 2O=====风化Na 2CO 3＋10H 2O 。

误区警示 误将Na 2CO 3的生成用以下反应表示：Na 2O ＋CO 2===Na 2CO 3，这不符合事实，因为氧化钠与水结合的能力比与CO 2反应的能力强得多。

3．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 答案 C解析 钠在空气中燃烧时发生反应：2Na ＋O 2=====点燃Na 2O 2，故C 选项错误。

一、钠与水及水溶液的反应一般情况下，钠与任何酸、碱、盐的水溶液反应，都是钠与该溶液中的H ＋发生置换反应，产生H 2。

(1)钠与酸溶液反应：钠与水反应的实质是钠与水电离出来的H ＋反应，钠与酸反应的实质是钠与酸电离出来的H ＋反应，且更剧烈，如2Na ＋2HCl===2NaCl ＋H 2↑。

①如果钠不足，钠只和酸反应。

②如果钠过量，钠把酸消耗尽之后，再与水反应。

(2)钠与碱溶液反应：实质是钠与水反应。

将钠投入到饱和NaOH 溶液中，由于反应消耗了水，故会有溶质析出，溶液也会变浑浊。

(3)钠与盐溶液反应：钠与盐溶液反应一般分两步考虑：先考虑Na 与水反应生成NaOH ，再考虑NaOH 是否与盐反应。

①将钠投入NaCl 溶液中，只有H 2放出：2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑。

②将钠投入饱和NaCl 溶液中，有H 2放出，还有NaCl 晶体析出(温度不变)。

③将钠投入CuSO 4溶液中，有H 2放出和蓝色沉淀生成(注意Na 不能置换出Cu)， 2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑，CuSO 4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na 2SO 4 将二方程式叠加可得总反应2Na ＋2H 2O ＋CuSO 4===Cu(OH)2↓＋Na 2SO 4＋H 2↑。

④将钠投入NaHCO 3溶液中，有H 2放出，酸式盐变成正盐： 2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑，NaOH ＋NaHCO 3===Na 2CO 3＋H 2O 。

【例1】 将适量金属钠投入下列溶液中，有气体放出，但无沉淀生成的是( ) A ．盐酸 B ．饱和氢氧化钠溶液 C ．FeCl 3溶液D ．MgSO 4溶液解析 钠与水溶液反应均放出氢气；A 项，发生反应为2Na ＋2HCl===2NaCl ＋H 2↑，只有气体无沉淀；B 项，NaOH 溶液是饱和溶液，投入钠后，消耗水，析出氢氧化钠晶体；C 项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与FeCl 3反应产生氢氧化铁沉淀；D 项，钠与水反应生成的氢氧化钠还能进一步与MgSO 4反应产生氢氧化镁沉淀。

答案 A解题反思 (1)钠与盐溶液反应时，不能置换出金属。

(2)钠投入到饱和盐溶液或碱溶液时(如果盐不与碱反应)，因为水的消耗，会析出固体盐或碱。

(3)相同温度下，相同的两个钠粒与盐酸反应比与水反应更快。

变式训练1 将一小块金属钠投入到CuSO 4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 答案 C解析 钠投入到CuSO 4溶液中首先与水反应：2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑，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CuSO 4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。

解题反思 (1)在熔融条件下，钠可以从熔融盐中置换出比它不活泼的金属。

如：4Na ＋TiCl 4=====熔融Ti ＋4NaCl 2Na ＋MgCl 2=====熔融Mg ＋2NaCl(2)非常活泼的金属(如K 、Ca 、Na 等)与盐溶液反应时，实质是与水反应，而不置换出金属。

二、氧化钠、过氧化钠的生成及性质1．钠与O 2反应条件不同，产物不同。

在常温下反应生成氧化钠，在加热或点燃条件下反应生成过氧化钠。

2．Na 2O 2和Na 2O 的颜色、与H 2O 和CO 2反应的产物、用途不同。

3．Na 2O 2与Na 2O 在空气中久置最终都变为Na 2CO 3。

4．Na 2O 2与Na 2O 中所含有的阴离子不同，分别是O 2－2、O 2－，阴阳离子个数比都为1∶2。

5．Na 2O 2具有漂白性：将Na 2O 2投入到滴有酚酞的水中，溶液先变红而后退色。

6．实验室制取氧气方法总结(1)KClO 3在MnO 2作催化剂条件下受热分解：2KClO 3=====MnO 2△2KCl ＋3O 2↑；(2)KMnO 4受热分解：2KMnO 4=====△K 2MnO 4＋MnO 2＋O 2↑； (3)H 2O 2分解：2H 2O 2=====MnO 22H 2O ＋O 2↑；(4)Na 2O 2与水反应制O 2：2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑。

【例2】 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)将一小块钠放在石棉网上，用酒精灯加热后，剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成Na 2O 2( )(2)钠是银白色金属，放置在空气中表面变暗是由于生成了Na 2O 2( ) (3)Na 2O 2是淡黄色固体，久置于空气中变成白色( ) (4)Na 2O 2不如Na 2O 稳定( ) (5)Na 2O 2与水反应可以制取O 2( )(6)Na 2O 2放入饱和NaOH 溶液中有氧气放出，恢复常温后有晶体析出( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√变式训练2 用如图所示的方法研究金属钠与水反应的性质，其中A 是用带孔的铝箔包着的小钠块。

(1)用小刀切下一小块钠，能用小刀切割，说明金属钠的性质是________；对切下的钠块要用滤纸吸(或擦)一下，这样做的目的是________________________________________。

(2)包裹钠块的铝箔上要预先穿上足够多的小孔，若小孔数量较少，可能出现的不良后果是________________________。

假如在实验刚开始时就将镊子松开并拿出水面，会出现的现象是_____________________________________________，原因是__________________________________________________。

(3)根据预测，钠与水反应的方程式是___________________________________； 可用一种酸碱指示剂证明该反应生成了氢氧化钠，这种指示剂是________；要证明生成的气体是氢气，实验方法是_________________________________________________。

答案 (1)硬度小 除去钠表面的煤油(2)发生爆炸 钠块浮到水面上并四处游动 钠的密度比水小，与水反应剧烈，生成H 2 (3)2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑ 酚酞溶液 用试管收集气体后，将试管口向下靠近酒精灯火焰(或其他合理答案)解析 金属钠硬度小，可以用刀切割；密度小于水，在水中会上浮；钠的化学性质活泼，易与O 2、H 2O 反应，并放出大量热。

检验酸、碱要用酸碱指示剂，但检验碱时最好用酚酞溶液，这样现象更明显。

检验氢气的传统方法是利用氢气的易燃性，需注意的是氢气密度小。

1．查阅资料发现，金属钠不仅能与氧气和水反应，还能与其他物质发生反应，其中包括与酒精在常温下反应，要研究金属钠与酒精反应及与水反应的异同点，下列研究方法中用不到的是()A．实验法B．比较法C．观察法D．分类法答案 D解析选择药品对其性质进行验证，用到了实验法，A正确；比较钠与水和酒精反应的异同点，用到了比较法，B正确；通过多种感官才能确定两者反应的异同，用到了观察法，C正确；在此过程中没有涉及到分类的问题，没有用到分类法，D不正确。

2．下列说法不正确的是()A．金属Na和Na2O2分别投入到FeCl3溶液中，都既有气体放出又有沉淀生成B．Na2O2是金属氧化物，能和水反应生成氧气C．Na2O和Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同D．钠着火不可以用泡沫灭火剂或水灭火答案 C解析A正确，钠先和水反应生成氢气和氢氧化钠，过氧化钠先和水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠再和氯化铁反应生成氢氧化铁沉淀；B正确，过氧化钠是金属氧化物，和水反应生成氧气；C不正确，氧化钠和过氧化钠组成元素相同，氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气；D正确，钠燃烧生成过氧化钠，过氧化钠能与二氧化碳和水反应均生成氧气。