第11讲 物质的性质和变化探究-【暑假自学课】2022年新高一化学暑假精品课（苏教版2019必修第一册）

第11讲 物质的性质和变化探究

【学习目标】

1．知道化学实验是探究物质性质和变化的主要方法。

2．以Al的性质实验为例，了解探究物质性质的方法。

3．以双氧水分解实验为例，了解探究物质变化的方法。

【基础知识】

物质性质和变化的实验探究

1．设计实验探究铝的性质

铝与盐酸和NaOH溶液反应的方程式为：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2．设计实验方案探究影响双氧水分解速率的因素

3．探究化学问题的一般思路

（1）确定要研究的化学问题

（2）提出假设：依据已有的知识和一定的化学原理提出假设

（3）设计化学实验方案：控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器。

（4）实施实验：观察、记录化学反应的现象、数据。

（5）得出结论：整理分析有关资料，基于实验证据推理判断，检验所作的假设或解释是否合理。

【考点剖析】

考点一：用控制变量法探究物质的性质和变化

物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。

【例】为了探究温度对化学反应快慢的影响，下列实验方案可行的是(　　)

答案：D

解析：探究温度对化学反应速率的影响，要求在催化剂相同，H2O2浓度相同，而温度不同的条件下做对比实验，通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应速率的影响。

【过关检测】

1．下列有关物质性质和变化的探究的说法错误的是（    ）

A．化学实验是探究物质性质和变化的主要方法

B．确定要研究的化学问题之后，提出假设，假设是有化学原理作为依据的，不是凭空臆测

C．将CO2通入水中，滴入几滴紫色石蕊溶液，溶液变红色，说明CO2的水溶液显酸性

D．铝是金属，只能与酸反应，不能与NaOH溶液反应

答案：D

2．铝制品不易被腐蚀，其主要原因是因为铝（    ）

A．化学性质不活泼 B．熔点高

C．表面有致密氧化膜 D．密度小

答案：C

解析：铝极易和空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止铝进一步被氧化，铝不易被腐蚀与铝的熔点、密度、金属活动性强弱无关，故选：C。

3．化学研究最重要的方法是（    ）

A．观察法        B．实验法 C．推理法     D．计算法

答案：B

解析：化学研究方法很多，如观察法、实验法、类比推理法、计算法、分类法等；因化学是以实验为基础的学科，所以化学研究最重要的方法是实验法， 故选：B。

4．关于研究物质性质的基本程序：①观察物质的外观；②实验并观察现象；③解释现象并得出结论；④预测物质的性质。排序正确的是(    )

A．②①③④      B．①②③④       C．④①②③     D．①④②③

答案：D

解析：对物质性质进行研究的基本程序是：观察物质的外观性质→预测物质性质→实验和观察→对实验现象进行分析、解释→得出结论，即①④②③正确，故D正确。故选D。

5．类推是化学学习中常用的思维方法，下列类推正确的是（   ）

A．某些金属与酸反应有气体产生，则与酸反应产生气体的一定是金属

B．酸与碱发生中和反应生成盐和水，则生成盐和水的反应一定是酸与碱中和反应

C．纯净物一定是由同种元素组成的物质，则由同种元素组成的物质一定是纯净物

D．碱性溶液能使酚酞溶液变红，则能使酚酞溶液变红的溶液一定是碱性溶液

答案：D

解析：活泼金属与稀盐酸反应放出气体，但能与稀盐酸反应放出气体的物质不一定是金属，也可能是碳酸盐，故A错误；B.酸与碱发生中和反应生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，故B错误；C.单质一定是由同种元素组成的物质，但由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是同素异形体，即混合物，如氧气和臭氧的混合物，故C错误；D.无色酚酞溶液碱性溶液变红，遇碱性溶液能使酚酞溶液变红，则能使酚酞溶液变红的溶液一定是碱性溶液，故D正确。 故选D。6．金秋是吃大闸蟹的时节，青色的生螃蟹被蒸煮之后会变为红色，固有“落汤螃蟹着红袍”的谚语。颜色变化可能是甲壳蛋白受热分解产生一种类似于胡萝卜素的物质所致。这采用的是哪种化学研究方法（    ）

A．实验法      B．分类法 C．假说法       D．比较法

答案：C

解析：A.本题给出的信息中，没有做实验，故A错误；B.没有做实验，不能得出结论，也无法进行分类，故B错误；C.颜色变化可能是甲壳蛋白受热分解产生一种类似于胡萝卜素的物质所致，这一看法属于建立假设，故C正确；D.没有可对比的现象，也就无法进行比较，故D错误。故选C。

7．门捷列夫在前人已经发现的几十种元素的基础上，先按照它们的相对原子质量大小排成一行，后又把性质相似的元素排成一列，最后得到了一个表，这就是元素周期表。在对元素周期表中的元素进行研究的基础上，门捷列夫成功预测了几种元素的存在，并很快被证实。试判断下列说法不正确的是（    ）

A．门捷列夫采用了分类的方法

B．预测是一种研究方法

C．比较也是一种科学方法

D．实验是化学唯一的研究方法

答案：D

解析：A.门捷列夫把性质相似的一些元素，作为一族来分析，采用了分类的方法，故A正确；B.在原有已知元素较少的情况下，对未知元素进行预测，也是一种科学的研究方法，故B正确；C.通过比较，可以发现元素性质的相似性和差异性，则比较也是一种科学方法，故C正确；D.实验并不是化学研究的唯一方法，理论化学以理论推导为基础，故D错误；故选D。

8．下列说法正确的是（   ）

A．自然界中金属都是以化合态存在

B．金、铂等在自然界中以游离态存在说明它们性质稳定、不活泼

C．使用最广泛的是铁，因此自然界中存在大量的游离态的铁

D．铝能在空气中稳定存在，说明铝不活泼

答案：B

解析：A.除少数很不活泼的金属如金、铂等以游离态存在外，其余的金属都以化合态存在，故A错误； B.金、铂等在自然界中以游离态存在，说明它们不活泼、化学性质稳定，故B正确； C.铁是活泼金属，在自然界中以化合态存在，故C错误；D.铝是活泼金属，铝能在空气中稳定存在，是由于铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，保护内部金属，故D错误；故选B。

9．用如图装置进行实验。升温至的过程中，仅燃烧：继续升温至的过程中，仅燃烧。
下列分析不正确的是（    ）

A．燃烧，说明白磷是可燃物

B．对比，可说明红磷的着火点比白磷的高

C．对比，可验证燃烧需可燃物与氧气接触

D．未燃烧，说明无烟煤不是可燃物

答案：D

解析：A、燃烧，说明白磷是可燃物，故A正确；B、对比，升温至的过程中，仅燃烧，可说明红磷的着火点比白磷的高，故B正确；C、对比，继续升温至的过程中，仅燃烧，可验证燃烧需可燃物与氧气接触，故C正确；D、未燃烧，不能说明无烟煤不是可燃物，可能是因为温度没有达到煤的着火点，故D错误；故选：D。

10．设计实验证明二氧化碳溶于水生成的酸性物质不稳定。

答案：将二氧化碳通入水中，加几滴紫色石蕊试液，溶液变红色，加热该红色液体，溶液重新变为紫色。说明二氧化碳与水反应生成的酸性物质不稳定。

11．已知FeCl3溶液能对双氧水分解起催化作用，设计实验证明FeCl3溶液能催化双氧水的分解。

答案：取两支试管，分别加入3mL15%的双氧水溶液，向其中一支试管中加入几滴6%FeCl3溶液，观察实验现象，加入FeCl3溶液的试管中气泡产生速度比未加入FeCl3溶液明显加快。

12．某研究性学习小组为了探究“铝的燃烧”，做了如下实验：

（1）甲同学用坩埚夹持一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，观察到的现象是______________，产生该现象的原因是______________________________。

（2）乙同学将甲同学的实验方案进行了改进：另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，再用坩埚钳夹持在酒精灯上加热至熔化，结果观察到的现象与甲仍相同，其原因是

_____________________________________________________。

（3）丙同学积极改进实验，终于观察到铝在空气中燃烧，他的实验方案是

_________________________________________________________。

（4）丁同学善于思考，甲、乙两位同学的实验使他领会了为什么铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，他的解释是__________________________________。

答案：（1）在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，观察到的现象是铝箔熔化，失去了光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着，产生该现象的原因是构成铝表面氧化膜的Al2O3熔点高，包在铝的外面，使液态铝不滴落，故答案为：铝箔熔化，失去了光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着；成铝表面氧化膜的Al2O3熔点高，包在铝的外面，使液态铝不滴落；

（2）除去表面的保护膜，再用坩埚钳夹持在酒精灯上加热至熔化，结果观察到的现象与甲仍相同，其原因是除去氧化膜的铝在空气中又很快地生成一层新的Al2O3保护膜，故答案为：除去氧化膜的铝在空气中又很快地生成一层新的Al2O3保护膜；

（3）将铝粉撒到酒精灯火焰上（增大铝与空气的接触面积）可观察到铝在空气中燃烧，故答案为：将铝粉撒到酒精灯火焰上；

（4）铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，是因铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，阻止了内部的铝与空气接触，从而防止铝进一步被氧化；

13．有一包从海水中获得的的粗盐（杂质可能为CaCl2或MgCl2），现对它的成分进行探究，并测定粗盐中NaCl的质量分数。

探究一：这包粗盐中究竟有什么杂质？

实验步骤：取样并溶解，加入数滴NaOH溶液，无明显现象，接着再加入数滴Na2CO3溶液，有白色沉淀生成。

（1）证明粗盐中的杂质是_____________。

探究二：这包粗盐中NaCl的质量分数是多少？

实验步骤：①称取一定质量的样品；②将样品加水溶解制成粗盐溶液；③向粗盐溶液中加入过量的Na2CO3溶液，过滤；④将沉淀充分洗涤干净后小心烘干，得到纯净固体A．称量沉淀质量，由此进一步计算出粗盐中NaCl的质量分数。

（2）步骤②③中都用到同一仪器（填名称）___________，目的分别是_____________、__________。

（3）步骤④中洗涤沉淀目的是为了洗去沉淀表面吸附的______________________。

【反思与交流】有同学认为，向滤出沉淀得到的滤液中加入稀盐酸，凋节pH=7，然后移入蒸发皿蒸发，得到纯净NaCl固体。由此也可计算出粗盐中NaCl的质量分数。

（4）这个方案如果可行，浓缩蒸发溶液时要用到玻璃棒，其作用是___________________________，如果不可行，理由是_________________________________ （若认为可行，可不填）。

答案：（1）CaCl2    （2）玻璃棒    加速溶解  引流

（3）洗去表面的杂质与溶液残留

（4）加热时，使液体受热均匀，防止由于局部温度过高，造成液滴飞溅  该过程中含有反应生成的氯化钠。

解析：（1）因为氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀，而氯化钙与氢氧化钠反应没有沉淀或气体生成，加入数滴NaOH溶液，目的是检验有没有氯化镁；无沉淀既无氯化镁；因为Na2CO3溶液与CaCl2反应生成碳酸钙沉淀，故加入数滴Na2CO3溶液，目的是检验其有没有氯化钙；故答案为：CaCl2；

（2）实验②③步骤中，都使用到同一仪器为玻璃棒。．②中玻璃棒的作用是加速粗盐的溶解；③中玻璃棒的作用是引流作用；⑤中玻璃棒的作用是防止由于局部温度过高，造成液滴飞溅；故答案为：步骤⑥中需要称量的固体是A，因为B中含有反应生成的氯化钠。故答案为：玻璃棒；加速溶解；引流。

（3）步骤④中的洗涤操作是为了清洗掉固体表面的溶液与其他杂质，故答案为：洗去表面的杂质与溶液残留

（4）反思与交流：蒸发操作中玻璃棒的作用是：搅拌防止由于局部温度过高，造成液滴飞溅；因为在除杂质的过程中加入稀盐酸，反应的化学方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl﹢H2O﹢CO2↑；反应生成了氯化钠导致氯化钠，比原混合物中的氯化钠质量变大结果不会准确。故答案为：加热时，使液体受热均匀，防止由于局部温度过高，造成液滴飞溅；该过程中含有反应生成的氯化钠。