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↑；