化学自习室移动版

给学生带来体验和经历，是化学中物质的性质教学中非常重要的一种教学思想。记忆得到的性质感受是缺少生机的，体验得到的性质感受是活灵活现的。

1、要学会研究一种物质的几个步骤

(1)研究结构，预测化学性质(或物理性质)

(2)观察物理性质。

(3)研究化学性质。

(4)思考用途。

2、要学会如何研究物质的化学性质

让这种物质与不同类别的化学物质去反应。同类别的物质具有相似的性质，可以进行知识的扩展。

化学物质的类别包括金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐反应。

3、钠

(1)钠的结构：

单质钠由钠原子组成的。Na的原子结构中最外层有1个电子，很容易失去。

推理出：钠的化学性质很活泼，在反应中表现出很强的还原性和金属性。

(2)钠的物理性质：

【实验】观察钠的切割，钠的外观。注意钠的存放环境。

现象：得到钠的颜色为银白色，有金属光泽。钠的状态为固体。钠的硬度低。

通过钠的加热实验得到钠的熔点低。

通过钠与水的反应实验得到钠的密度比水小。

(3)钠的化学性质：

①与非金属单质O₂的反应：

【实验】观察钠切割后的变化。

现象：得到钠与空气中氧气很快反应，生成Na₂O：4Na＋O₂=2Na₂O。

很多金属与氧气不能快速反应，说明钠的还原性很强。

【实验】观察钠在空气中的加热。

注意实验仪器：三脚架、泥三角、坩埚。

现象：先熔化，后剧烈燃烧，有黄色火焰，生成淡黄色固体。指出此固体为Na₂O₂：2Na＋O₂Na₂O₂。

继续思考和推理：其它金属没听说过生成过氧化物，可能与钠的活泼性强有关。K和Ca点燃也可能生成过氧化物(让学生自己解决)。

指出Na与Cl₂、S、Br₂、I₂等都反应，生成正常价态的化合物。

②与氧化物H₂O的反应：

【探究实验】观察钠与水反应，注意仔细观察现象，要细致，要全面。

现象：熔化，浮在水里，到处游动，有声音，酚酞溶液变红。

对每一个现象做出解释：反应放热，钠的密度比水小，有气体生成，反应剧烈，有碱生成。

推理方程式：根据氧化还原反应的道理，推理出气体为H₂：

2Na＋2H₂O=2NaOH＋H₂↑

继续思考和推理：钠与水能反应是因为钠活泼，比钠更活泼的K和Ca应该也能与水反应，方程式应该也与钠的类似。

继续思考：钠为什么保存在煤油或石蜡油中？因为钠与空气中氧气快速反应，钠与水也能剧烈反应。

钠失火应该怎么灭火？不能用水，用干燥沙土。

钠与水能剧烈反应，而很多金属与水不能反应，说明钠还原性很强。

③与酸溶液的反应

思考得：先和酸反应，如果钠有剩余，还和水反应。

钠与盐酸反应：2Na＋2HCl =2NaCl ＋H₂↑。

如果剩余Na：2Na＋2H₂O=2NaOH＋H₂↑。

注意钠与酸反应的宏观的先与后，微观的先与后的区别。

宏观的先与后，是先和酸反应，再和水反应。

微观的先与后，应该是先主要和水反应生成NaOH(可能会有少量的H^＋同时与钠反应)，生成的NaOH立刻被酸中和，消耗完酸后，剩余的Na继续与水反应。

④与盐溶液的反应

思考得：先和水反应，生成的NaOH，NaOH再和某些盐反应。

这与一般的活泼金属和不活泼金属盐溶液的置换反应不同。

【实验】钠与CuSO₄溶液反应：

现象：有蓝色沉淀立刻生成，无红色物质出现。蓝色沉淀在反应过程中或放置一段时间后局部有黑色出现。

2Na＋2H₂O =2NaOH＋H₂↑

2NaOH ＋CuSO₄=Cu(OH)₂↓＋Na₂SO₄

合起来得到：2Na＋2H₂O ＋CuSO₄= Cu(OH)₂＋Na₂SO₄＋H₂↑

黑色物质是因为Cu(OH)₂很不稳定，在水溶液中受热或见光就会分解：Cu(OH)₂CuO＋H₂O。

练习：钠与FeCl₃溶液的反应

(4)钠的用途：教材中没有涉及。

4、Na₂O与Na₂O₂

Na₂O代表的是活泼金属的碱性氧化物的性质。Na₂O₂代表的是过氧化物的性质。

可以采用表格法，产生对比，有利于快速学会。

(1)Na₂O

①Na₂O的结构：2个阳离子Na^＋和1个阴离子O^2－构成。

②Na₂O的物理性质：白色固体。

③Na₂O的化学性质：活泼金属的碱性氧化物，与水、酸性氧化物、酸等能反应。

Na₂O＋H₂O =2NaOH

Na₂O＋CO₂=Na₂CO₃

Na₂O＋H₂SO₄=Na₂SO₄＋H₂O

④Na₂O的用途：教材无表述。

(2)Na₂O₂

①Na₂O₂的结构：2个阳离子Na^＋和1个阴离子O₂^2－构成。O的价态为－1，属于不常见价态。它是过氧化物，不是碱性氧化物。

②Na₂O₂的物理性质：淡黄色固体。

③Na₂O₂的化学性质：O的价态为－1，不常见价态，有强氧化性或强还原性。

A、与SO₂的反应：

推理：SO₂是强还原剂，Na₂O₂体现强氧化性，Na₂O₂＋SO₂=Na₂SO₄。在此反应中Na₂O₂得到2e^-。

B、与水的反应【实验】

现象：有大量气泡产生，带火星的木条靠近气体后复燃。

2Na₂O₂＋2H₂O=4NaOH＋O₂↑

思考和分析：H－2O中元素的价态常见，没有强氧化性或强还原性。Na₂O₂既不能氧化水，也不能还原水。Na₂O₂中2个O(－1)相互氧化还原，1个变为O(－2)，1个变为O(0)，变为Na₂O和1/2 O₂。生成的Na₂O和H₂O反应生成NaOH。1个Na₂O₂转移1个e^-。

【实验】Na₂O₂与CO₂的反应(棉花团)

现象：棉花团燃烧。(反应放热，产生氧气)

2Na₂O₂＋2CO₂=2Na₂CO₃＋O₂

思考和分析：CO₂中元素的价态常见，没有强氧化性或强还原性。Na₂O₂既不能氧化CO₂，也不能还原CO₂。Na₂O₂中2个O(－1)相互氧化还原，变为N_A2O和1/2 O₂。生成的Na₂O和CO₂反应生成Na₂CO₃。

④Na₂O₂的用途：在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。

对比表格如下

Na₂O₂溶于酚酞溶液时，不仅使溶液变红，还能使溶液褪色，Na₂O₂因为强氧化性有漂白作用。

5、焰色试验

(1)什么是焰色试验？用化学物质改变火焰颜色的试验。如节日烟花中各种颜色的呈现。

利用一些特殊的金属元素，就可以改变颜色。

这是一种物理性质。单质和化合物都可以呈现。

不是所有金属都使火焰改变颜色，像Pt、Fe等就不能。

(2)一些金属的焰色：

(3)如何进行焰色试验

【实验】钠、钾的焰色试验：

①将铂丝(或铁丝)在酒精灯外焰上烧至与原来火焰的颜色相同。

②用铂丝蘸取碳酸钠溶液，在外焰上灼烧，观察火焰颜色。

③用盐酸洗净铂丝。

④在酒精灯外焰上烧至与原来火焰的颜色相同。

⑤用铂丝蘸取碳酸钾溶液做同样的实验，此时要透过蓝色钴玻璃观察。

6、Na₂CO₃与NaHCO₃

Na₂CO₃代表的是(可溶性)碳酸盐的性质。NaHCO₃代表的是碳酸氢盐的性质。

采用表格法，产生对比。

【实验】先看视频实验《Na₂CO₃与NaHCO₃的性质》，包括两种物质的状态观察，遇少量水的现象，加一定水的溶解情况，溶液中加酚酞的现象，热分解实验对比，与盐酸反应的快慢对比。再填写表格。

7、Na₂CO₃向NaHCO₃的转化

(1)初中老师讲过澄清的石灰水中通入过量的CO₂，浑浊又会变澄清。反应原理如下：

CaCO₃＋H₂O ＋ CO₂=Ca(HCO₃)₂

(2)Na₂CO₃溶液中通入CO₂也会发生类似反应。

Na₂CO₃＋H₂O ＋ CO₂=2NaHCO₃

(3)饱和Na₂CO₃溶液中通入CO₂会产生晶体。

Na₂CO₃(饱和)＋ H₂O ＋ CO₂=2NaHCO₃↓

8、侯氏制碱法

(1)介绍侯氏制碱，主要是介绍侯德榜的伟大。

①1921年获得美国博士，然后像钱学森一样毅然回来报效祖国。

②他发明了新的联合制碱法，比索尔维制碱法更好。

③索尔维：因为制碱而成为富豪，他重视知识和人才交流，组织了多届著名的世界级物理化学会议——索尔维会议。

④侯德榜将自己的研究成果公布于全世界，他的世界观很伟大。

⑤报效祖国的价值观和人生观是人的一生爱学习、有成就有意义的一种强大的内在驱动力量。

(2)侯氏制碱法(联合制碱法)的第一个关键反应是：NaCl＋H₂O＋CO₂＋NH₃=NH₄Cl＋NaHCO₃↓

2NaHCO₃ Na₂CO₃＋H₂O＋ CO₂↑

第一个反应的设计非常有智慧。NaCl、H₂O、CO₂原料常见且便宜。NH₃虽然不便宜，但它可以用来制氮肥，而此反应正好将NH₃转化为肥效相当、方便运输的固态氮肥。

第二个反应中生成的CO₂可以循环利用。联合制碱的原料利用率非常高。

9、简单的过量问题(滴加问题)

(1)Na₂CO₃溶液中滴入盐酸，反应的现象是开始不产生气泡，一段时间后开始产生气泡。

盐酸中滴入Na₂CO₃溶液，反应的现象是立刻产生气泡。

分析一下原因：CO₃^2－与H^＋反应生成H₂CO₃(H₂O ＋CO₂)时，如果H^＋较少，会生成HCO₃^－。如果H^＋较多，会生成H₂CO₃(H₂O ＋CO₂)。

①Na₂CO₃溶液中刚开始滴入盐酸时，H^＋较少，发生反应Na₂CO₃＋HCl=NaHCO₃＋NaCl。

当Na₂CO₃全部转化为NaHCO₃时，再发生反应NaHCO₃＋HCl=H₂O ＋CO₂↑＋NaCl。

②盐酸中刚开始滴入Na₂CO₃溶液时，H^＋较多，发生反应Na₂CO₃＋2HCl= H₂O ＋CO₂↑＋2NaCl。

所以，Na₂CO₃与盐酸的反应有两种情况：

Na₂CO₃＋2HCl(过量)= H₂O ＋CO₂↑＋2NaCl

Na₂CO₃＋HCl(少量)= NaHCO₃＋NaCl

(2)NaOH溶液与CO₂反应的过量问题

CO₂＋H₂O相当于H₂CO₃，H₂CO₃是二元酸，有2个显酸性的H。当碱少时，会生成NaHCO₃。当碱多时，会生成Na₂CO₃。

在NaOH溶液中通入CO₂时，开始的反应为CO₂＋2NaOH(过量)= Na₂CO₃＋H₂O。

在盛满CO₂的容器中滴入NaOH溶液时，开始的反应为CO₂＋NaOH(少量)= NaHCO₃。

10、关于计算

化学中很多计算都不只是计算数据的问题，更重要的是理解明白化学过程的问题。

(1)关于NaHCO₃受热分解的差量计算

不要急于介绍“差量法”。

要思考质量出现变化的原因。或者从2NaHCO₃变成Na₂CO₃质量在减小的角度，或者从生成水蒸气和CO₂而挥发掉的角度。

(2)关于NaHCO₃、Na₂CO₃及混合物与盐酸反应生成CO₂的图像分析问题

此问题很难，需要知道Na₂CO₃与盐酸反应的过量问题、NaHCO₃和Na₂CO₃的混合溶液谁先反应的问题、NaOH和Na₂CO₃的混合溶液谁先反应的问题、反应中数量及叠加的问题。

11、关于实验

(1)关于钠与水反应实验，最好做演示实验。

如果要做学生实验，一定要到实验台上，穿实验服，戴护目镜，开通风等。曾经出现有学生将溶液撒到书本上，有学生将较大块的钠放入水中，有学生将钠放在带水的锥形瓶中，有学生在地面上洒落碎片钠，有学生将碎末状的钠扔到垃圾筒中，有学生被特殊气味熏得迷糊，有学生的衣服被腐蚀损坏等问题。

(2)教材中的各种实验，如果时间允许，不危险的实验，尽量做学生实验，有危险的实验，可以做演示实验。学生更愿意参与的是真实实验，而不是看视频实验。

(3)如果条件不允许，那也要看视频实验。实验是学生对化学的强大兴趣所在。兴趣才是最好的老师。