高中化学鲁科版必修1第2节 研究物质性质的方法和程序导学案
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1.2 研究物质性质的方法和程序 教学案
（建议1课时完成）
[课程目标]
1.通过对金属钠和氯气性质的探究，初步学习观察、实验、比较、分类等方法在研究物质性质中的运用，初步认识研究物质性质的一般程序。
2.了解金属钠和非金属氯气的物理性质及主要的化学性质
3.进一步练习药品的取用、加热等实验基本操作；通过实验探究钠跟氧气的反应及氯气性质，体会实验方法在化学研究中的作用，并认识实验过程中控制实验条件的重要性。
[要点精析]
一、研究物质性质的基本方法
研究物质的性质常常运用观察、实验、分类、比较等方法。
1、观察法
（1）含义：是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法。
（2）观察的具体内容：主要是用肉眼观察物质的颜色、状态、各种变化等，用鼻子闻物质的气味，用耳朵听声音，用触觉去感受温度、硬度、弹性、韧性等等，还包括借助一些仪器来进行观察，提高观察的灵敏度。
（3）应用观察法研究物质的性质的实例：观察金属钠的物理性质及钠与水反应的现象。
观察金属钠的物理性质
状态 | 颜色 | 硬度和密度的相对大小 |
固态 | 银白色 | 硬度小，密度低 |
观察金属钠与水的反应
现象 | 分析（或结论） |
①金属钠浮在水面上 | 钠的密度小于水 |
②金属钠迅速融化成球状 | 钠的熔点低，反应剧烈并放热 |
③球状的金属钠四处游动并发出咝咝响声 | 反应放出气体，反应剧烈 |
④球状的钠消失，溶液中滴入酚酞变红色 | 溶液中有碱性物质生成 |
⑤将收集的气体点燃，发出“噗”声或有轻微的爆鸣声 | 有可燃性气体生产 |
通过实验及现象的观察，分析得到：金属钠是一种银白色的金属；熔点低、密度小、硬度小，金属钠与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，证明钠是一种活泼金属。
2Na +2H2O ====2NaOH + H2↑
2、实验法
（1）含义： 通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知的性质的方法。
（2）注意的两个问题：
在进行实验时，要注意控制温度、压强、溶液的浓度等条件，这是因为同样的反应物在不同的条件下可能会发生不同的反应。
实验前要明确实验的目的要求、实验用品和实验步骤等；实验中，要仔细研究实验现象，并做好实验记录；实验后，要写好实验报告，并对实验结果进行分析。
（3）应用实验法研究物质的性质的实例：探究金属钠与氧气反应
实验内容 | 实验现象 | 结论 |
金属钠在空气中放置 | 迅速失去金属光泽变为灰白色 | 钠非常活泼，与空气中氧气反应生成氧化钠 4Na + O2 = 2Na2O |
在空气中加热金属钠 | 金属钠在空气中燃烧，产生黄色火焰，石棉网上有淡黄色固体生成 | 反应条件不同反应的现象和生成产物也不同 2Na + O2 = 2Na2O2 |
3、分类法
（1）含义：根据物质的组成、结构等因素，分门别类地对物质及其变化进行研究，总结出各类物质的通性和特性；或者根据某物质的类别和该类物质的通性预测该物质的性质。
（2）分类依据：通常为组成、结构、某种性质、用途等，以何种因素作为分类的依据，关键是看研究的出发点和目的。
例1：下列物质：金属铁、金属锌、木炭、CuO、CaCO3、H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、NaCl、CuSO4 有人根据不同的依据进行了分类如下，请在适当的位置指出他分类的依据
分 类 依 据 | 分 类 |
① | 类别一：金属铁、金属锌、木炭 类别二：CuO、CaCO3、H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、NaCl、CuSO4 |
② | 类别一：金属铁、金属锌、 类别二：木炭 类别三：CuO 类别四：H2SO4 类别五：NaOH、Ba(OH)2 类别六：CaCO3、NaCl、CuSO4 |
③ | 类别一：金属铁、金属锌、木炭、CuO、CaCO3 类别二：H2SO4、NaOH、Ba(OH)2、NaCl、CuSO4 |
解析：第一种情况分类的依据是物质的元素组成，将题给物质分成了单质和化合物；第二种情况分类的依据是物质的组成和性质，将题给物质分成了金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐；第三种情况分类的依据是水溶性，将题给物质分成了溶与不溶两类。
4、比较法
（1）含义：运用比较的方法，找出物质的组成、结构或性质间的异同，认识物质间的内在联系，对物质的组成、结构或性质等进行归纳和概括
（2）应用分类法和比较法研究物质的性质的实例：比较金属钠与金属铁性质
性质 | 相同点 | 不同点 |
物理性质 | 不透明、银白色，易导电、导热，具有延展性 | 金属钠与铁相比，密度小，硬度小，熔点、沸点低 |
化学性质 | ①都能与非金属反应②都能与盐酸或稀硫酸反应产生H2③都能与盐反应 | 反应时需要的条件不同；反应的剧烈程度不同；通常条件下,钠与水剧烈反应,而铁不反应 |
上面是研究物质的性质时常用的四种方法，当然还有其他的一些方法；在研究物质的某方面性质时，可能只用到一种或两种方法，但在研究物质的整体性质时却常常是观察、实验、分类、比较等方法综合应用。
二、研究物质性质的基本程序
1、基本程序
首先，要观察物质的外观性质（包括物质的存在状态、颜色气味等）；
第二、根据观察结果，预测物质的组成、类别等，并进一步预测性质；
第三、设计并实施实验来验证所做的预测。通过对实验现象的观察和分析，判断预测是否正确，并对实验中所出现的特殊现象进行进一步的研究；
第四、对实验现象进行分析、综合、推论，概括出物质的通性及特性。
2、实例：研究氯气的性质的程序
第一步：观察认识氯气的物理性质
第二步：预测氯气的性质。氯气是活泼非金属，则可与金属、非金属反应
第三步：通过实验论证氯气的化学性质
探究氯气的特性——氯气与水反应
第四步：对实验现象进行分析、综合、推论，概括出物质的通性及特性
氯气是呈黄绿色、有刺激性气味的气体，氯气可溶于水形成浅黄绿色的氯水
氯气的化学性质：
2Fe+3Cl2 2FeCl3 Cu+Cl2 CuCl2
Cl2 +H2 2HCl Cl2+H2O=HCl+HClO
根据氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸的事实，推论氯气是能与碱溶液反应
氯气 + 碱溶液 → 金属氯化物 + 次氯酸盐 + 水
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O（应用于实验室制氯气时尾气的吸收和工业制取漂白剂）
2Cl2+2Ca（OH）2 = CaCl2 + Ca（ClO）2 + 2H2O（应用于工业制取漂白粉）
总之，研究物质性质的基本程序应该是：
观察物理性质 → 预测化学性质 → 验证或探究预测的性质 →分析现象并解释 → 分类、比较、归纳、概括同类物质的性质 → 知识的延伸和应用
三、化学探究过程中的模型与假说
1、关于模型：
①模型的定义：是以客观事实为依据建立起来的，是对事物及其变化的简化模拟。
②模型的分类：一般可分为物体模型和思维模型两大类。
例如，在研究有机化合物的结构时经常用到的球棍模型就是一种物体模型，而在研究原子结构的过程中所建立起的各种模型则属于思维模型。
2、关于假说：
假说的定义：是以已有事实材料和科学理论为依据，面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。假说提出后需得到实践的证实，才能成为科学理论。
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