研究物质性质的方法和程序

【知识要点】一、研究物质性质的基本方法观察法、实验法、分类法、比较法是研究物质性质的常用方法，尤其是前两种方法，是学习化学时必不可少的两种方法。

1观察法：观察不是简单地用眼看，而是有计划、有目的地去看。

比如我们分析物质的物理性质,从颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性质等方面研究，这些方面都可以通过观察物质来得到。

虽然，有一些不能得到具体数据，但通过观察可以定性的感受到熔沸点的高低、密度、硬度的相对大小等。

所以，观察过程中必须注意到不仅看表面现象，还要积极地思考，对现象进行综合分析，得到有用的结论。

［观察思考］:观察金属钠的物理性质和钠与水的反应。

通过对该实验的观察，主要是能够掌握从现象得到结论的方法。

2、实验法：上述观察法中已涉及到了从实验中得到结论的思维方式，学习化学的过程中，会经常通过实验来验证物质的性质，甚至预测或探究物质未知的性质。

对做的每个实验，不仅要仔细观察现象，更要书写完整的实验报告，最后依据实验结果分析岀结论。

实验报告包括的内容有：实验目的、试剂和仪器、实验步骤、实验现象、记录、重要结论及思考的问题。

教材中详细介绍了金属钠与02反应的实验报告，同学们可以从中体会其书写格式，体会如何用实验法来研究物质的性质。

［活动探究］:金属钠与氧气反应的实验Na在空气中放置颜色变暗，而在空气中加热，生成淡黄色固体，前者是常温下Na表面被氧化为NaQ后者是加热情况下Na与O2生成Na2O2,可以得到启示：反应条件不同，生成产物不同。

［思维拓宽］用小刀切下一小块钠，长期放置于空气中，岀现的变化为:银白色 T 变暗 T 白色固体 T 表面变湿 T 白色晶体 T 白色粉末岀现该变化的原因依次是：银白色变暗是 Na 被氧化为 Na 20，Na 20 吸水生成 Na0H 得白色 固体，Na0H 固体吸水潮解使表面变湿， 表面为Na0H 溶液易吸收 C02生成Na 2CO 3q0H 2O 白色 晶体，该晶体风化得 Na 2C03白色粉末。

通过上述实验现象的分析，得岀一系列结论，把钠单质及其常见化合物的性质就可能综合到 一块了。

3、分类法和比较法这两种方法是数理化学习中经常使用的方法。

化学教材中经常是从每族元素中各元素的性质 总结岀它们的相似性和递变性， 分析这一类物质的通性和特性。

也可以把不同章节、 不同类型的 物质进行综合比较，把知识点串到一块分析。

［交流研讨］1、 金属Na 与Fe 性质的比较 (1) 物理性质的相同点：纯净的不同点：Na 的熔点比Fe 的低，(2) 化学性质的相同点：都能被 不同点： Na 在空气中或 02中都能剧烈燃烧，铁丝只有在纯与水反应,Fe 与H 20常温下不反应，但可与水蒸气高温下反应。

Na 则与CuS04溶液反应生成 Cu(0H) 2蓝色沉淀。

2、 预测金属具有的共同性质：(1)金属大都为具有金属光泽的固体，具有良好的导电性、导热性和延展性。

大多硬度比较 大，熔沸点比较高。

⑵大多金属能与酸反应放岀H 2,能被02氧化为金属氧化物。

3、 在研究钠性质的过程中，观察法、实验法、分类法、比较法都用到了。

二、研究物质性质的基本程序 探究是新教材的一个亮点，探究的过程就是对物质性质研究的过程，研究的步骤有： (1)观察物质的外观 , (2)通过实验探究物质的性质 , (3)观察现象， (4)得岀结论。

［案例 ］:研究氯气的性质研究Cl 2的性质，除涉及到上述步骤外，还要用前面提到的几种方法：1、 观察 C l 2分析物理性质：通过观察，可总结岀 Cl 2常温下为黄绿色气体，用手轻轻扇动可闻到有刺激性气味。

倒扣在 水槽中的C12,有少量的溶解。

2、 预测C12的性质C12和02都为典型的非金属单质，已知02具有较强的氧化性， 在这些反应中，02中的0价0 元素被还原为-2价。

据此可预测，非金属单质 C12也有较强的氧化性， Cl 元素从0价被还原为－1 价，运用到了分类法和比较法。

3、 验证预测 C12的性质：用实验验证［实验1］:操作：红热的 Fe 丝伸进盛C12的集气瓶.现象：铁丝在C12中燃烧产生红棕色烟，加水后得棕黄色溶液。

结论Na 、Fe 都为银白色固体，都能导电、导热。

Na 的硬度比 Fe 小, Na 的密度也比 Fe 小。

02氧化，都能与酸反应放岀H 2.02中才燃烧。

Na 在常温下就能 Fe 能从CuS04溶液中置换岀 Cu ,:Cl 2能把Fe 氧化为FeCl 3变换：可以用铜丝代替铁丝在 CI 2中点燃，铜丝也能在 CI 2中燃烧。

结论:CI 2能把金属单质氧化为金属氯化物。

[实验2]:操作：空气中点燃 H 2，伸进盛CI 2的集气瓶.现象:H 2在CI 2中继续燃烧，产生苍白色火焰。

结论:CI 2能和H 2反应生成HCI 。

变换：可以用红磷代替 H 2在CI 2中点燃，红磷在 CI 2中燃烧看到白色烟雾。

结论：CI 2能把H 2、P 等非金属单质氧化为非金属氯化物。

以上实验，验证了预测： CI 2与O 2性质的相似性，都能氧化金属单质和非金属单质，运用了 比较法和实验法。

4、 进行新预测：CI 2是否有不同于 O 2的性质呢？ O 2不溶于水，CI 2能溶于水吗？溶于水后，是单纯的物理变 化，还是有化学反应呢？CI 2溶于碱溶液吗？5、 实验探究[实验3]:操作：把盛满 CI 2的小试管倒扣在水中。

现象：试管内气体量减少，水上升一部分，所得溶液呈淡黄绿色。

结论：CI 2能溶于水。

CI 2是简单溶于水，还是与水反应，下面继继续通过实验验证： [实验4]:把CI 2溶于水后的液体分装在三支试管中，做如下实验:已知CI 2溶于水生成了盐酸, 还是有新物质，继续验证。

二、物质中有漂白性[实验6]:操作：在红纸条上滴加盐酸。

现象：红纸条不褪色，结论：CI 2与H 2O 生成的盐酸不具有漂白性，说明CI 2与H 2O 还生 成了具有漂白性的物质，这种漂白性物质中含 CI 元素，其中次氯酸具有漂白性，故反应的生成物中有次氯酸。

反应为：CI 2+ H 2O = HCI + HCIO溶液中有漂白性的物质，是其中溶解的Cl 2，还是生成的盐酸,[实验5]:操作：把干燥的气瓶B ，现象：A 中红纸条不褪色，CI 2依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶 A 和盛有湿润红纸条的集结论：CI 2不能直接漂白有色物质，应是B 中红纸条褪色。

CI 2与H 2O 生成了有漂白性的物质。

Cl 2 与 H 2O6、再进行预测： Cl 2 与 H 2O 能生成两种酸，7、实验探究：［实验 7］：操作：把一盛满NaOH 溶液充满试管，结论：由CI 2与H 2O 反应，可总结岀 CI 2与NaOH 溶液反应的方程式：CI 2 + 2NaOH = NaCI + NaCIO＋H2O溶液对CI 2进行吸收，防止有毒的 CI 2逸散到空气中，在做 CI 2NaOH 溶液对尾气进行吸收。

但由于石灰水浓度太稀， 工业上常用石灰乳 ［Ca(OH) 2 的悬浊液 ］:2Ca(OH)2 ＋2CI 2=CaCI 2＋Ca(CIO) 2＋2H 2O.［知识小结 ］:由以上观察、分析、预测、探究可归纳出(1) Cl 2为黄绿色有刺激性气味的气体 (2) Cl 2溶于水 ,且能与水反应 (3) Cl 2能与碱溶液反应(4) Cl 2具有强氧化性，能把大部分金属单质和非金属单质氧化 以上是通过实验进行验证总结出了物质的性质，具有这些性质，需要研究物质内部的结构组成，常用到假说、 也无法用实验来解决。

例题分析】Na 2O 的原因Na 2O 2，很难得到纯净的 Na 2O 而题中的方 法生成了 N 2,在N 2环境中能保护Na 2O 不被继续氧化，可见,Na被O 2氧化后的产物与反应条件有 关。

【答案】：用燃烧的方法生成的产生中有 不被继续氧化为 Na 2O 25mL 蒸馏水，向第二支中加入 5mLKOH 溶液，用软木塞塞紧试管口，用力振荡，片刻后可观察到第一支试管上部空间呈______ 色，溶液呈_________ 色，说明： ① ___________ ， ② _______ ，试管中发生反应的化学方程式为 _________ ；第二支试管中产生的现象为 ______________ ，发生的反应化学方程式为 _____________________________而酸与碱能发生中和反应，故Cl 2也应能与碱溶液反应。

Cl 2 的试管倒扣在盛 NaOH 溶液的水槽中，现象：气体完全消失， Cl 2与NaOH 溶液完全反应。

［知识拓宽 ］：1、 Cl 2能溶于碱，可用NaOH 的制取和性质的实验中，最后必须用2、 CI 2还能与Ca(OH)2反应,与CI 2反应制漂白粉，反应方程为Cl 2 的性质化学的学习还要从结构上分析， 物质为什么 模型法。

这些是中学生不能达到，例 1 、根据你对金属钠性质的掌握，分析如下问题： 用金属钠制取 Na 2O 通常采用以下方法：2NaNO 2+ 6Na = 4Na 2O + 出匸试说明为什么不采用钠在O 2中燃烧而采用此法制取【分析】：因为金属钠在空气或氧气中燃烧会生成 Na 2O 2,用NaN02与Na 反应能生成 N ?，保护Na 20例 2：取两支充满氯气的大试管，向第一支中加入【分析】：CI2溶于水，能与水反应生成HCI、HCIO，但CI2溶于水的程度不大，上部仍是黄绿色的CI 2,溶液呈浅黄绿色，而 Cl 2能与碱完全反应，使黄绿色气体完全消失。

【答案】：黄绿色，浅黄绿色， ① Cl 2在水中溶解度不大，② Cl 2溶于水后没有完全与水反应： Cl 2 + H 2O = HCI + HCIO ， 黄绿色完全消失，Cl 2 + 2KOH = KCI + KCIO + H 2O 例3:下表是验证饱和氯水中所含主要粒子的实验操作和实验现象, 和现象的标号填在答案栏内。

【分析】：已知知道了 CI 2溶于水生成 HCI 、HCIO 故氯水中的成分有 Cl 2、HCI 、HCIO 、 H 2O 这些物质的性质都能表现岀来，即氯水的性质是这些物质性质的综合。

由于氯水中的 CI 2有强氧化性，能把①中的 H 2S 氧化为S ,反应方程为：CI 2 + H 2S = SJ+ 2HCIS 在溶液中为淡黄色沉淀。

能把⑤中KI 氧化为12，I 2遇淀粉变蓝，故C 后面填①②或⑤③，由于氯水中的酸电离岀的H "，能使石蕊变红，随即由于HCIO 的漂白性，红色又褪去成无色，故a 后面填③⑤，HCIO 能使品红褪色，故 d 后面填②④。

氯水中的 C 「能与AgNO 3中的Ag +结合为AgCI 白色沉淀，故b 后面填④① 。

【练习】：1、①钠比水轻，②钠的熔点较低，③钠与水反应时要放岀热量，④钠与水反应后溶液呈碱性。