高中化學 第一章 認識化學科學 第2節(jié) 研究物質性質的方法和程序學案 魯科版必修1.doc

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第2節(jié)　研究物質性質的方法和程序 1．研究物質性質的基本方法 (1)觀察法：觀察是一種有計劃、有目的地用感官考察研究對象的方法。人們既可以直接用肉眼觀察物質的顏色、狀態(tài)，用鼻子聞物質的氣味，也可以借助一些儀器來進行觀察，從而提高觀察的靈敏度。在觀察過程中，不僅要用感官去搜集信息，還要積極地進行思考，及時儲存和處理所搜集的信息。觀察要有明確而具體的目的，要對觀察到的現(xiàn)象進行分析和綜合。 觀察時一定要注意： 不能用手直接接觸化學藥品；嚴禁用嘴品嘗化學藥品的味道；聞氣體的氣味時要用手輕輕在容器上方扇動，僅使少量氣體飄進鼻孔，如圖所示。 (2)實驗法：為了檢驗某種科學理論或假設而進行的某種操作或從事某種活動，在研究物質性質時，可以通過實驗來驗證對物質性質的預測和探究物質未知的性質。 實驗時應注意： ①實驗是人為的再現(xiàn)物質變化的過程。因此，進行實驗要有目的地控制物質變化的溫度、壓強、溶劑、濃度等外界條件，這是因為同樣的物質在不同條件下反應，可能會生成不同的物質。 ②在進行實驗之前，要明確實驗目的要求、實驗原理、實驗用品、安全保障措施和實驗步驟等。 ③實驗中要仔細觀察實驗現(xiàn)象，并實事求是地做好實驗記錄。 ④實驗后要寫好實驗報告，并對實驗結果進行客觀、深入地分析。 (3)分類法：分類即根據(jù)事物的特點對不同的事物分別歸類，并且形成具有一定屬性關系的不同等級系統(tǒng)的邏輯關系。運用分類法研究物質的性質，不僅能使有關化學物質及其變化的知識系統(tǒng)化，還可以通過分門別類的研究，發(fā)現(xiàn)物質及其變化規(guī)律，分類的方法一般有單一分類法、交叉分類法、樹狀分類法等。 (4)比較法：比較，即就兩種或兩種以上同類的事物辨別異同或高低，比較又可叫做對比或對照。這里主要站在研究物質性質的角度，討論對物質性質進行比較的問題。 在探究物質的性質時，運用比較的方法，可以找出物質性質間的異同，認識物質性質間的內(nèi)在聯(lián)系。 【例1】 一元硬幣的外觀有銀白色的金屬光澤，一些同學認為它可能是鐵制成的。在討論時，有同學提出：“我們可以先拿磁鐵來吸一下”。就“拿磁鐵來吸一下”這一過程而言，屬于科學探究中的(　　) A．實驗 B．比較 C．觀察 D．分類 解析：A、B、C、D四項均屬于我們在科學探究中常用的重要方法。實驗法是通過實驗來驗證對物質性質的預測或探究物質未知性質的方法。顯然，“拿磁鐵來吸一下”這一過程屬于實驗法。 答案：A 2．鈉的性質 (1)鈉的物理性質 實驗探究：探究鈉的物理性質 實驗目的：認識金屬鈉的狀態(tài)、顏色、熔點、硬度、密度等物理性質。 實驗用品：鑷子、濾紙、小刀、玻璃片、金屬鈉 實驗步驟：用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，先觀察其狀態(tài)和外表現(xiàn)象，再用濾紙吸干表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，持續(xù)觀察金屬鈉切面的現(xiàn)象及其變化。觀察結束后，將鈉放回試劑瓶。分析現(xiàn)象發(fā)生的原因。 實驗記錄及結論： 狀態(tài) 固態(tài) 顏色 保存在試劑瓶內(nèi)的鈉表面呈暗灰色，新切開的鈉呈銀白色，有金屬光澤 硬度 硬度很小，用小刀就容易切開 密度 密度很小，在水中浮在水面上 熔點 熔點較低，在與水作用時就熔化了 談重點 特殊物質——鈉的取用 (1)工具　鑷子、濾紙和小刀。鈉具有強腐蝕性，取用鈉時應用鑷子，不能用手直接接觸。待用的鈉要用濾紙吸凈表面的煤油，用小刀切下。 (2)回收　取出來的未用完的鈉要及時放回試劑瓶，一般藥品不能這樣操作。 (3)大小　因鈉的性質活潑，與水反應劇烈，所以做實驗時取用的鈉粒一般為黃豆粒大小。 (4)防火　吸過煤油的濾紙不能亂丟，也不能放到廢紙簍內(nèi)，以防引起火災。 (2)鈉的化學性質 化學性質是研究各種物質性質的重點，也是研究物質制備、用途、保存的基礎，因此，對于重要的單質或者化合物的化學性質必須熟練掌握。金屬單質的化學性質通常包括與非金屬單質、水、酸、鹽等的反應。在此主要運用實驗法與觀察法來探究鈉與水的反應和鈉與氧氣的反應兩個重要的化學性質。 實驗一：鈉與水的反應 ①實驗原理：鈉是很活潑的金屬，能與水發(fā)生化學反應。 ②實驗步驟：向培養(yǎng)皿中加適量水，滴入1～2滴酚酞溶液，用鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用小刀切下一小塊金屬鈉(黃豆粒大小)，注意，另一塊要立即放回原瓶，將切好的鈉投入到培養(yǎng)皿的水中，觀察現(xiàn)象。 ③實驗現(xiàn)象及原因分析 實驗現(xiàn)象 原因分析 鈉粒浮在水面上 鈉比水密度小 鈉熔化成閃亮的小球 鈉的熔點很低，與水反應放出熱量 鈉球在水面上快速地四處游動 鈉與水發(fā)生化學反應生成氣體 鈉球逐漸變小并最終消失 鈉與水反應 鈉在與水作用的同時發(fā)出了“嘶嘶”的響聲 氣體與水發(fā)生劇烈碰撞 培養(yǎng)皿內(nèi)的液體變成了紅色 鈉與水發(fā)生化學反應生成了堿，使酚酞溶液變紅 說明：鈉與水反應現(xiàn)象可簡單地記為：浮、熔、游、響、紅。 ④實驗結論：通過實驗可明確判斷出鈉與水反應生成NaOH和H2?；瘜W反應方程式為2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 【例2－1】 在燒杯中加入水和苯(密度為0.88 gcm－3)各50 mL，將一小粒金屬鈉(密度為0.97 gcm－3)投入燒杯中。觀察到的現(xiàn)象可能是(說明：苯是一種類似汽油的油狀液體，與水互不相溶)(　　) A．鈉在水層中反應并四處游動 B．鈉停留在苯層中不發(fā)生反應 C．鈉在苯的液面上反應并四處游動 D．鈉在苯與水的界面處反應并作上下跳動 解析：苯與水互不相溶，且苯比水密度小，則苯與水分層并且苯在上層，兩層液體間有一個界面。鈉比水密度小、比苯密度大，由浮力原理可知，呈固態(tài)的鈉粒一定是處在苯與水的界面處。鈉與苯不發(fā)生反應，在兩種液體的界面處跟水反應生成氫氣。氫氣不溶于水和苯，包圍在鈉粒周圍的氫氣使鈉粒受的浮力增大而上浮。在鈉粒上浮的過程中氫氣脫離鈉粒逸出液面，鈉粒在重力的作用下又下落到了兩液體的界面處。這種現(xiàn)象重復出現(xiàn)，直至鈉粒完全消失為止。 答案：D 實驗二：鈉與氧氣的反應 ①實驗目的 a．探究金屬鈉與氧氣的反應。 b．認識條件控制在實驗研究中的意義。 ②實驗原理：鈉是很活潑的金屬，易跟氧氣化合生成氧化物。 知識儲備：鈉的氧化物包括氧化鈉(Na2O)和過氧化鈉(Na2O2)兩種。通常，前者是白色固體，后者是淡黃色固體。 ③實驗步驟 a.用干燥的鑷子將金屬鈉從試劑瓶中取出，再用濾紙吸干其表面上的煤油，在干燥的玻璃片上用干燥的小刀切下一小塊(另一塊要立即放回原瓶)，觀察金屬鈉新切面的顏色和光澤的變化。 b．再用與a同樣的方法和要求，從原金屬鈉塊上取下一小塊，將金屬鈉放在石棉網(wǎng)上，點燃酒精燈隔著石棉網(wǎng)對金屬鈉加熱，觀察金屬鈉發(fā)生的物理、化學變化的現(xiàn)象。 ④實驗現(xiàn)象及化學方程式： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 化學方程式 金屬鈉與氧氣在常溫下反應 金屬鈉的表面由銀白色變?yōu)榛疑ソ饘俟鉂? 化學方程式： 4Na＋O2===2Na2O 金屬鈉與氧氣在加熱下反應 金屬鈉先熔化后燃燒，燃燒時伴有黃色火焰，燃燒后生成了淡黃色固體 化學方程式： 2Na＋O2Na2O2 ⑤實驗結論 金屬鈉跟空氣中的氧氣反應，在常溫的條件下生成氧化鈉，在加熱的條件下生成過氧化鈉，這說明溫度的差別對金屬鈉與氧氣反應的產(chǎn)物有著明顯的影響。由此想來，在其他物質發(fā)生的化學反應中，也有可能存在物質相同、條件不同、反應產(chǎn)物不同的現(xiàn)象，應用實驗法研究物質性質必須要控制好實驗條件。 ⑥實驗注意事項 實驗的安全措施：不能用手直接接觸金屬鈉、氧化鈉、過氧化鈉；鈉的用量一定要少(一般用黃豆粒大小即可)；盛金屬鈉的試劑瓶必須遠離火源；凡是接觸金屬鈉的儀器都要干燥無水。 談重點 過氧化鈉的性質： 過氧化鈉是一種淡黃色粉末狀固體，與水或二氧化碳反應都可以放出氧氣。 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 因此，過氧化鈉可作為呼吸面具和潛水艇里氧氣的來源。 【例2－2】 空氣中一表面已被氧化的金屬鈉，質量為10.8 g，投入水中完全反應后，收集到H2的質量為0.2 g，則未被氧化的鈉的質量為(　　) A．9.2 g B．7.8 g C．2.3 g D．4.6 g 解析：空氣中金屬鈉被氧化生成Na2O，因而題目中的10.8 g為Na2O和Na的質量之和，投入水中之后發(fā)生的反應為：Na2O＋H2O===2NaOH；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。由此可見由收集到的H2的質量可直接求出未被氧化的鈉的質量。 設未被氧化的鈉的質量為x 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 46 2 x 0.2 g 解得x＝4.6 g。 答案：D 3．鈉的保存和用途 (1)保存：鈉很容易跟空氣里的O2和H2O起反應而變質，故鈉在保存時要注意與水、空氣隔絕。實驗室通常將少量的鈉保存在煤油中，因為鈉的密度比煤油的大，所以鈉沉在煤油下面，從而與O2和H2O隔絕避免反應。 (2)用途： ①制取用途廣泛的Na2O2。 ②制備NaK合金。NaK合金在室溫下呈液態(tài)，作原子反應堆的導熱劑。 ③制取鈦、鋯、鈮、鉭等稀有金屬。 ④作電光源——高壓鈉燈。 【例3】 下列關于鈉的敘述中，正確的是(　　) A．鈉在自然界中存在游離態(tài) B．鈉可以保存在水或四氯化碳中 C．鈉著火時可用沙土撲滅 D．鈉是一種灰白色固體 解析：鈉作為一種很活潑的金屬，容易與空氣中的氧氣、水發(fā)生反應，所以自然界中沒有游離態(tài)的鈉，A選項錯誤；鈉能與水反應，且密度比水小，比煤油大，少量的鈉應保存在煤油中，鈉的密度比四氯化碳的密度小，會浮在其表面與空氣接觸而發(fā)生反應，所以也不能用四氯化碳保存鈉，B選項錯誤；鈉著火時會產(chǎn)生過氧化鈉，而過氧化鈉與水、二氧化碳均能反應且放出氧氣，因此鈉著火不能用水或二氧化碳滅火，可以用沙土撲滅，C選項正確；鈉是一種銀白色有金屬光澤的金屬，D選項錯誤。 答案：C 4．研究物質性質的基本程序和其他方法 (1)研究物質性質的基本程序的闡釋 ①研究物質性質的程序的含義 研究物質性質的程序就是研究物質的一系列連續(xù)有規(guī)律的性質進行的順序。 ②研究物質性質的程序設計 設計研究物質性質的程序，要遵循由表及里，由簡到繁的一般原則，通常首先要觀察物質的外觀，了解物質的存在狀態(tài)、顏色、氣味等；然后，要通過實驗來探究物質的有關性質。進行實驗時，往往首先要對物質性質進行預測，其次是設計并實施實驗來驗證所做的預測；最后要通過對實驗現(xiàn)象的觀察和分析，總結和歸納出物質的性質，并對實驗中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象作進一步的研究。由于被研究的物質性質往往具有一定的未知性，所以在研究物質性質的過程中，可能需要在“實驗和觀察”與“預測物質的性質”兩個環(huán)節(jié)之間反復進行。 總之，研究物質性質的基本程序分為先后兩大步驟，第一步是觀察物質的外觀性質，第二步是實驗探究物質的性質。在實驗探究中又要分為三步進行，一是預測物質的性質，二是實驗和觀察，三是解釋及結論。 ③研究物質性質的基本程序和基本方法的關系 研究物質的性質，既需要有一個合理而科學的程序，又需要具體而科學的研究方法。程序和方法各自承擔著不同的任務，二者之間具有密切的關系。 研究物質性質的基本程序和基本方法的關系 (2)研究物質性質的其他方法 通過觀察和實驗認識了物質的性質后，人們往往要探究產(chǎn)生相關性質的原因，這就要涉及物質結構方面的問題，如：金屬鈉是由什么微粒構成的？這些微粒有什么特點？它們與金屬鈉的性質有什么關系？這些問題僅通過一般實驗是無法解決的，還需要利用模型、假說等方法進行有關研究。 假說是以已有事實材料和科學理論為依據(jù)，面對未知事實或規(guī)律所提出的一種推測性說明。假說提出以后須得到實踐的證實，才能成為科學理論。道爾頓提出的原子學說起初就是一種假說，后來經(jīng)反復驗證和修正，才發(fā)展成科學理論。 模型是以客觀事實為依據(jù)建立起來的，是對事物及其變化的簡化模擬。模型一般可分為物體模型和思維模型兩大類。例如，在研究有機化合物的結構時經(jīng)常用到的球棍模型就是一種物體模型，而在研究原子結構的過程中所建立起的各種模型則屬于思維模型。 甲烷(有機物)分子的球棍模型和比例模型 關于物質性質的研究只是化學研究的任務之一，除此之外，還需要通過化學研究為物質發(fā)生的各種變化尋求合理的理論解釋，測定物質組成中各種成分的含量，探究物質的內(nèi)部結構，以及設計物質合成的方法等?，F(xiàn)在，化學工作者不僅使用試管、燒杯等一般的化學儀器，而且使用許多先進的儀器來進行化學研究，使化學研究水平大為提高。 【例4】 實驗研究：下面是李文同學研究氧氣性質過程中的一個片斷。請你幫助他完成部分實驗并補全活動記錄。 [觀察]氧氣的顏色、狀態(tài)：______色______態(tài)；氣味：______氣味。 [預測]氧氣是一種非金屬單質，它可能具備的性質有____________________。 [實驗探究] 實驗內(nèi)容 實驗操作 實驗現(xiàn)象 生成物 氧氣與鐵反應 氧氣與氫氣反應 (1)氧氣與鐵反應生成______，氧氣與氫氣反應生成______。 (2)氧氣與硫比較均為非金屬單質，其性質有共同特點，可推知硫的化學性質______，能與______等物質反應。 (3)這位同學是按照怎樣的程序來研究物質性質的？ 解釋：認真觀察，得出氧氣的顏色、狀態(tài)等物理性質，再結合已學過的其他非金屬物質的性質作出預測，然后根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結論。運用氧氣的物理性質和化學性質及反應現(xiàn)象去分析問題，運用研究物質性質的基本程序和基本方法的具體操作要求去預測，類推。硫與氧氣性質相似，故可與金屬、非金屬等物質發(fā)生反應，如Na、Fe、Cu、H2等。 答案：[觀察]無　氣　無 [預測]與鈉、鐵、銅等金屬發(fā)生化合反應，與氫氣發(fā)生化合反應 [實驗探究] 把紅熱的鐵絲放入盛有氧氣的集氣瓶中 火星四射，生成黑色固體 四氧化三鐵 把燃燒的氫氣的導氣管插入盛有氧氣的集氣瓶中 氫氣燃燒更旺，發(fā)出藍色火焰 水 (1)四氧化三鐵　水 (2)與氧氣相似　金屬、非金屬 (3)觀察物質的外觀性質→預測物質的性質→實驗和觀察→解釋及結論 5．氯氣的物理性質 探究實驗：認識氯氣的物理性質 (1)實驗步驟：①取一只盛滿氯氣的集氣瓶，觀察氯氣的顏色；用手在瓶口上方輕輕地扇動，使極少量的氯氣飄進鼻孔，聞氯氣的氣味。 ②如下圖所示，取一支盛滿氯氣的試管，將其倒扣在水槽中，用手輕輕搖動試管，觀察現(xiàn)象。 (2)實驗現(xiàn)象及實驗結論： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 實驗結論 觀察集氣瓶內(nèi)的氯氣 氯氣呈黃綠色，有刺激性氣味 氯氣是黃綠色，有刺激性氣味的氣體 觀察氯氣在水中的溶解 試管內(nèi)的液面慢慢上升了一段距離，但未到頂，試管內(nèi)的液體由無色變成淡黃綠色 氯氣能溶于水且形成淡黃綠色的溶液 總之，氯氣是一種黃綠色，有毒，有刺激性氣味的氣體，能溶于水，密度大于空氣的密度。 析規(guī)律 認識氣體物理性質的方法： 一般是通過觀察法了解氣體的顏色、氣味等，借助儀器分析其密度和熔、沸點。 【例5】 可以用氯氣灌洞的方法來消滅田鼠，這是利用了氯氣的哪些性質(　　) ①密度比空氣大?、谝滓夯、勰苋苡谒、苡卸? A．①④ B．①② C．③④ D．①③④ 解析：氯氣比空氣重，有毒，可用來消滅田鼠，沒有用到其易液化和能溶于水的性質。 答案：A 6．氯氣的化學性質 (1)預測氯氣的化學性質 氯氣屬于非金屬單質，非金屬單質一般可與許多金屬單質在一定條件下發(fā)生化合反應，如鈉與氧氣反應、鐵與氧氣反應等。鐵是常見而又較活潑的金屬單質，推測氯氣與金屬鐵能夠在特定條件下發(fā)生化學反應。 非金屬單質也能與其他非金屬單質在特定的條件下發(fā)生化合反應，如硫跟氧氣反應，碳與氧氣反應等。氫氣是常見而又較活潑的非金屬單質，推測氯氣與氫氣在一定的條件下發(fā)生化合反應，氯化氫(HCl)的存在也說明了這個問題。 氯氣能在水中溶解，那么這種溶解中是否也伴隨著氯氣與水之間的化學反應呢？如果發(fā)生化學反應的話，會生成什么物質呢？ (2)氯氣與金屬單質和非金屬單質反應 探究實驗：氯氣的常見化學性質 實驗目的：探究氯氣與鐵、氫氣的反應。 實驗原理：根據(jù)預測，在特定條件下，氯氣能夠跟鐵、氫氣發(fā)生化學反應。 實驗步驟： ①用坩堝鉗夾住一束燒得紅熱的細鐵絲伸入充滿氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。 ②在空氣中點燃氫氣，然后把導管伸入盛有氯氣的集氣瓶中，觀察氫氣在氯氣中燃燒時的現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象及推論： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 推斷生成物 氯氣跟鐵的反應 灼熱的鐵絲燃燒起來，產(chǎn)生棕紅色的煙 FeCl3 氯氣跟氫氣的反應 氫氣繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生了蒼白色的火焰。集氣瓶瓶口的上方產(chǎn)生了較濃的白霧 HCl 實驗結論： 氯氣是一種活潑的非金屬單質，既可與金屬反應又可與某些非金屬反應，生成相應的氯化物，相應的化學方程式為： 2Fe＋3Cl22FeCl3 H2＋Cl22HCl 說明：①變價金屬與氯氣發(fā)生化學反應生成的化合物中，金屬顯最高價態(tài)。 ②煙狀的FeCl3呈棕紅色。三氯化鐵易溶于水，稀的FeCl3水溶液呈黃色。 ③氯化氫極易溶于水，在空氣中會形成酸霧，氯化氫的水溶液叫做氫氯酸，通常叫做鹽酸。 談重點 有關Cl2實驗注意事項： ①氯氣有毒，實驗的各個環(huán)節(jié)都要采取措施防止氯氣外逸。 ②燃燒的鐵絲在集氣瓶內(nèi)既不能靠近瓶壁也不能伸到瓶底，防止集氣瓶炸裂。 ③鐵絲在集氣瓶內(nèi)要慢慢下移，防止燃燒的鐵絲被煙“淹死”。 ④氫氣在點燃之前必須進行純度檢驗。 (3)氯氣與水反應 探究實驗：氯氣與水發(fā)生的化學反應 實驗目的：探究氯氣與水的反應 實驗原理：氯氣能溶解于水，這種溶解不是單純的物理性溶解，而是部分與水發(fā)生反應，所以溶解有氯氣的水溶液能夠呈現(xiàn)出某些特殊的性質。 實驗步驟： ①剪取約5 cm長的鎂條，用砂紙擦凈其表面上的氧化膜。 ②取4支干凈的小試管，分別標上1號、2號、3號、4號的標記。每支試管內(nèi)都加入3 mL新制備的飽和氯水。 ③向1號試管內(nèi)加入鎂條，向2號試管內(nèi)加入3滴AgNO3溶液，向3號試管內(nèi)加入1塊紅色的紙條，向4號試管內(nèi)加3滴石蕊溶液。觀察各試管內(nèi)的現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象及分析： 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象分析 氯水與鎂的反應 在鎂條與氯水的接觸處產(chǎn)生了無色氣泡，該氣泡從液體中逸出 氯水中含有鹽酸 從氯水中含有鹽酸和漂白劑知，氯氣與水發(fā)生了化學反應 氯水與AgNO3溶液的反應 氯水中產(chǎn)生了白色沉淀 氯水中含有Cl－ 氯水與紅色紙條的反應 紙條由紅色變?yōu)榘咨? 氯水中含有漂白劑 氯水與石蕊試液的反應 氯水先變?yōu)榧t色，然后紅色消失 氯水中含有鹽酸和漂白劑 實驗結論： 通過探究氯氣與水的反應，知道氯氣能和水反應，生成鹽酸和具有漂白性的物質，并且根據(jù)氯水的顏色——淡黃綠色，推測氯水中溶解了氯氣。由元素守恒的觀點可輕易得出反應的化學方程式：Cl2＋H2O===HCl＋HClO(次氯酸)。 相關參考：次氯酸的性質 HClO具有不穩(wěn)定性、強氧化性、弱酸性。 (1)HClO不穩(wěn)定，見光或受熱易分解： 2HClO2HCl＋O2↑ (2)HClO具有強氧化性，它遇到有色物質時，能破壞其中的有色物質，使有色物質退色，所以有漂白性。 (3)HClO具有弱酸性，酸性比碳酸弱。 (4)氯氣與堿反應 氯氣除了可以與金屬、某些非金屬、水等發(fā)生反應外，還可以與堿溶液反應。例如：將氯氣通入堿液(如NaOH溶液)可制得次氯酸鹽(如次氯酸鈉NaClO)，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 工業(yè)上通常用石灰乳和氯氣反應來制漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(反應規(guī)律是氯氣和堿反應生成氯化物、次氯酸鹽和水)。漂白粉的主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分是Ca(ClO)2。漂白粉使用時，利用復分解反應原理，由Ca(ClO)2生成HClO。通常將漂白粉與稀鹽酸或空氣中的二氧化碳反應，生成HClO，起漂白和消毒作用。 Ca(ClO)2＋2HCl===CaCl2＋2HClO Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 注意：(1)次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，容易貯存運輸，因此常制成次氯酸鹽使用。 (2)次氯酸漂白的原理是因為具有強氧化性，破壞有色物質，使其退色。 (3)漂白粉必須密封保存，否則易吸收空氣中的二氧化碳等發(fā)生反應而失效。 【例6】 濕潤的藍色石蕊試紙接觸氯氣后，其顏色變化為(　　) A．變紅 B．先變紅后變白 C．變白 D．不變 解析：氯氣溶于水生成HCl和HClO，其中HCl可使藍色石蕊試紙變紅，而HClO又具有漂白作用，故先變紅后變白。 答案：B 7．鈉露置于空氣中的變化和反應剖析 切開金屬鈉置于空氣中，切口開始呈銀白色(鈉的真面目)→變暗(生成Na2O)→變白色固體(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→結塊(吸收CO2成Na2CO310H2O)→最后成粉末(風化)。有關反應如下： 4Na＋O2===2Na2O Na2O＋H2O===2NaOH 2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO310H2O Na2CO310H2ONa2CO3＋10H2O 有的同學誤將碳酸鈉的生成用下式表示：Na2O＋CO2===Na2CO3，這是不符合事實的。因為氧化鈉與水結合的能力比跟二氧化碳反應的能力強得多。 【例7】 一小塊金屬鈉長時間置于空氣中，可能有下列現(xiàn)象，這些現(xiàn)象出現(xiàn)的先后順序是(　　) ①變成白色粉末　②變暗?、圩兂砂咨腆w?、茏兂梢后w A．①②③④ B．②③④① C．②③①④ D．③②④① 解析：金屬鈉在空氣中發(fā)生的變化：NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3，相應的反應現(xiàn)象為：銀白色固體變暗，之后變成白色固體(NaOH)，白色固體潮解，變成液體，吸收空氣中CO2和H2O形成白色晶體(Na2CO310H2O)，最后碳酸鈉晶體風化，變成白色粉末(Na2CO3)，故本題選B。 答案：B 8.鈉與酸、堿、鹽水溶液的反應規(guī)律 (1)鈉跟酸的反應 鈉與稀硫酸、鹽酸等非氧化性酸反應時，首先是鈉直接跟酸反應，過量的鈉再與水反應，而不能認為是鈉先跟水反應，生成的NaOH再跟酸中和。 鈉投入足量鹽酸中反應的化學方程式是： 2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑。 (2)鈉跟堿溶液的反應實際是鈉跟水反應 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (3)鈉跟鹽溶液的反應 ①NaCl溶液：實際是與水反應。反應的化學方程式為：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ②CuSO4溶液：因為鈉與水劇烈反應，這樣鈉先與水反應，生成的NaOH再跟CuSO4反應，而不能認為發(fā)生置換反應。 上述反應的化學方程式為： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 總方程式為：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4 談重點 鈉能置換出鹽中的金屬嗎 通常鈉不能從鹽溶液中置換出金屬；若鹽為熔融狀態(tài)，鈉可以置換出較不活潑的金屬，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。 【例8－1】 金屬Na與下列溶液反應時，既有氣體，又有白色沉淀產(chǎn)生的是(　　) A．FeCl3溶液 B．KCl溶液 C．Na2SO4溶液 D．MgSO4溶液 解析：Na與鹽溶液的反應，實際是Na先與水反應生成NaOH，NaOH再與鹽反應。因此，不管什么鹽溶液與Na反應一定有H2生成。FeCl3與NaOH反應：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl，但Fe(OH)3沉淀為紅褐色沉淀；KCl、Na2SO4不與NaOH反應；MgSO4與NaOH反應：MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4，Mg(OH)2為白色沉淀，符合題意。 答案：D 【例8－2】 將一小塊鈉投入盛有5 mL澄清石灰水的試管中，不可能觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．鈉熔成小球并在液面上四處游動 B．有氣體產(chǎn)生 C．溶液底部有銀白色物質生成 D．溶液變渾濁 解析：由于鈉性質活潑，往往誤認為會將石灰水中的鈣置換出來。將鈉塊投入水中，鈉與水劇烈反應，所以首先觀察到的現(xiàn)象是鈉與水反應的一系列變化。隨著2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑反應的進行，水被消耗，溶液的溫度升高，由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低，所以溶液中的Ca(OH)2部分析出。 答案：C 9.Na2O與Na2O2的聯(lián)系和區(qū)別 氧化鈉、過氧化鈉是鈉的兩種不同氧化產(chǎn)物，二者之間有許多相同點和不同點。 (1)組成元素種類相同，原子數(shù)目之比不同(化學式不同)，物質類型不同：Na2O屬于堿性氧化物，Na2O2屬于過氧化物。 (2)反應物相同，反應條件不同：常溫時生成Na2O，加熱時生成Na2O2。 (3)通常狀態(tài)相同，顏色不同：氧化鈉是白色固體，過氧化鈉是淡黃色固體。 (4)名稱一字之差，化學性質明顯不同： 與H2O反應　Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 與CO2反應　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (5)化學性質不同，主要用途不同： 過氧化鈉可做漂白劑，主要用于漂白織物、麥稈、羽毛等；可做潛水艇、呼吸面具等特殊環(huán)境里的供氧劑；還可做實驗室里的生氧劑。 【例9】 若將2.3 g鈉樣品置于過量氧氣中燃燒后，生成了3.6 g固體物質，則下列推斷合理的是(　　) A．鈉在燃燒前已有部分被氧化 B．生成物中只有過氧化鈉 C．鈉在燃燒前未被氧化 D．生成物中只有氧化鈉 解析：鈉在過量氧氣中燃燒，燃燒產(chǎn)物只能是Na2O2。假設2.3 g鈉樣品為純凈的鈉，生成的Na2O2的質量為x。 2Na＋O2Na2O2 46 78 2．3 g x 解得x＝3.9 g＞3.6 g 說明原Na樣品中已經(jīng)有Na2O了。 答案：AB 10．過氧化鈉的特性及有關計算 Na2O2具有強氧化性、漂白性：將Na2O2投入滴有酚酞的水中，水溶液先變紅而后變化至無色，顯示出Na2O2的強氧化性和漂白性。 (1)固體質量差量的計算 在這兩個反應中，對Na2O2固體而言，反應①中過氧化鈉增重的質量實際相當于水中H的質量，其結果可看做： Na2O22NaOH＋O。 在反應②中，過氧化鈉增重的質量實際上相當于與CO2等物質的量的CO的質量，其結果可看做：Na2O2Na2CO3＋O。 ①終態(tài)法的思想在過氧化鈉計算中的應用。例如：Na2O2＋H2===2NaOH、Na2O2＋CO===Na2CO3、2Na2O2＋CO＋H2===Na2CO3＋2NaOH(實際上述反應均不能發(fā)生)。 ②a g通式符合(CO)m(H2)n(m＝0,1,2，…，n＝0,1,2，…)的物質在氧氣中燃燒，將其產(chǎn)物通過足量的Na2O2固體，反應完畢，固體增重a g。 (2)氣體體積差量的計算 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　氣體體積差 2　　　　　　　　　1　 　ΔV＝1 2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2　氣體體積差 2　　　　　　　　　　1　 　ΔV＝1 由此可見，若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的減少量是原氣體體積的，即為生成氧氣的體積。 (3)先后順序關系 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應，可視作Na2O2先與CO2反應，待CO2反應完成后，Na2O2再與H2O發(fā)生反應。 【例10－1】 取a g某物質在氧氣中完全燃燒，某產(chǎn)物跟過量的Na2O2固體完全反應，反應后固體的質量恰好也增加了a g。下列物質中不能滿足上述結果的是(提示：C6H12O6、C2H6O完全燃燒產(chǎn)物都為CO2、H2O)(　　) A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C2H6O 解析：由2H2＋O22H2O和2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑得： H2(氣)＋Na2O2(固)===2NaOH(固)，即a g氫氣參與反應，固體的質量恰好也增加了a g。 由2CO＋O22CO2和2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2得： CO(氣)＋Na2O2(固)===Na2CO3(固)，即a g一氧化碳氣體參與反應，固體的質量恰好也增加了a g。 綜上可知，無論純H2、純CO還是H2與CO的任意組合，Na2O2能將其組成元素全部轉化為固體的組成元素，即a g氣體參與反應，固體的質量恰好也增加了a g。用該思路和方法，再結合拆分化學式的方法，分析C6H12O6和C2H6O，得：C6H12O6可以看成6CO和6H2，即a g C6H12O6參與反應，固體的質量恰好也增加了a g。 答案：D 【例10－2】 取a g某物質A，在氧氣中完全燃燒，使燃燒產(chǎn)物跟足量過氧化鈉反應，反應后固體的質量增加了b g。若b＞a，則A為(　　) A．H2 B．CO C．C12H22O11 D．C6H12O6 解析：A、B、D三項均符合(CO)m(H2)n，反應后固體增重仍為a g，C項相當于(CO)11(H2)11C，其中C部分1 mol (12 g)燃燒后通過Na2O2時固體增重28 g(1 mol CO)。 答案：C 11.新制氯水和久置氯水的區(qū)別，液氯和氯水的區(qū)別 (1)新制氯水和久置氯水的區(qū)別 主要成分 表現(xiàn)性質 原因 新制 氯水 分子：H2O、Cl2、HClO 離子：H＋、Cl－、ClO－ 酸性、強氧化性、漂白性、殺菌、消毒 Cl2＋H2O===HCl＋HClO 久置 氯水 分子：H2O 離子：H＋、Cl－ 酸性 2HClO2HCl＋O2↑ 【例11－1】 關于新制的氯水和久置的氯水，下列說法不正確的是(　　) A．新制的氯水呈淡黃綠色，久置的氯水無色 B．新制的氯水漂白作用強，久置的氯水漂白作用很弱或消失 C．新制的氯水中沒氯離子，久置的氯水中才含有氯離子 D．新制的氯水中含氯氣多，久置的氯水中含有極少量的氯氣或不含氯氣 解析：新制氯水中由于含有Cl2，因而呈淡黃綠色，同時Cl2與水反應：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，因而新制氯水中含有Cl－、H＋、HClO等，HClO具有漂白性；久置的氯水中由于Cl2揮發(fā)和2HClO2HCl＋O2↑的原因，實際上是稀鹽酸，因而呈無色，無漂白性，不含氯氣，含有H＋、Cl－等。 答案：C (2)液氯和氯水的區(qū)別 液氯 氯水 制法 將氯氣加壓、降溫 氯氣溶于水 所含微粒 Cl2分子 分子：H2O、Cl2、HClO 離子：H＋、Cl－、ClO－ 化學性質 具有氯氣的化學性質：①與金屬反應：例如與鈉反應生成氯化鈉。②與H2反應，生成HCl。③與水反應生成HCl和HClO。④與堿反應：例如工業(yè)上制“84消毒液”，漂白粉等 具有Cl2、H＋、Cl－及HClO(漂白性)的化學性質： ①氧化性：與Fe2＋、I－、S2－等反應。②酸性：與較活潑金屬弱酸鹽等反應。③漂白性：HClO使品紅溶液退色等。④沉淀反應：與AgNO3反應有白色沉淀生成。⑤久置氯水的成分是稀鹽酸 【例11－2】 下列物質能使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后退色的是(　　) ①氯氣?、谝郝取、坌轮坡人、苈葰獾木凭芤骸、蓰}酸?、摞}酸酸化的漂白粉溶液 A．①②③ B．①②③⑥ C．③⑥ D．③④⑥ 解析：能夠使干燥的藍色石蕊試紙先變紅后退色的物質應具有酸性和漂白性等性質。分析題中所給的物質，①②中只存在Cl2分子，既無酸性又無漂白性，④中存在的是Cl2分子和乙醇(酒精)分子，也沒有酸性和漂白性。⑤中只存在H＋、Cl－、OH－(極少量)及H2O分子，只能使藍色石蕊試紙變紅，卻不能使之退色。只有在③新制氯水和⑥鹽酸酸化的漂白粉溶液中，由于有具備上述性質的HClO而符合要求，所以正確答案只有C。若認為氯氣有強氧化性，而將有色布條氧化退色，會錯選A。若認為氯氣和液氯都具有漂白性，會錯選B。若誤認為氯氣的酒精溶液也像氯水一樣會生成HClO，會錯選D。 答案：C 辨誤區(qū) 氯氣與氯水性質比較： 干燥的氯氣，既不具有酸性，也不具有漂白性。次氯酸既具有弱酸性又具有漂白性。而新制的氯水之所以具有漂白性，是由于氯氣與水反應生成了具有漂白性的次氯酸的緣故，而并不是氯氣有漂白性，弄清楚這些知識才能解答本題。