資源簡介

2.1 第3課時　物質性質和變化的探究
【學習目標】
1.實驗探究鋁的性質,溫度和濃度對雙氧水分解速率的影響。
2.能仔細觀察、準確記錄實驗現象,能結合現象進行分析,并運用化學原理進行解釋和推斷。
【合作探究】
【學習情境】
　　拉瓦錫是歐洲的近代化學之父,他最著名的成就就是測定了空氣成分。18世紀,拉瓦錫測定空氣成分的實驗結果一出來就震驚全世界,因為他推翻了前人的觀念,也推翻了人們腦海中固有的觀念,但這只是拉瓦錫聲名大噪的開始。
拉瓦錫測定空氣成分的實驗結果就是氧氣約占空氣體積的,在當時,這個結果是不被大多數人所接受的,甚至連拉瓦錫就職的法國科學院的院長也不接受他的這種說法,他認為拉瓦錫的測定方法是錯誤的。但是真理就是真理,即使歷經百年也不會因為某個人某句話而喪失閃光點。事實證明,拉瓦錫的結論是正確的。
任務1　探究鋁的性質
【新知生成】
實驗探究鋁的物理、化學性質:
實驗 序號 實驗操作 主要現象 結論與相關化學方程式
1 觀察比較鋁片在打磨前后的光澤 打磨前呈 　　　　色 打磨后呈 　　　　色 鋁是一種　　　　的金屬,在空氣中容易被　　　　(化學方程式為　　　　　),氧化鋁的熔點　　　鋁的熔點
2 用坩堝鉗夾持一片未打磨的薄鋁片,在酒精燈火焰上加熱,當鋁片表面呈灰白色時,輕輕晃動鋁片
3 取兩支試管,分別放入一小片打磨過的鋁片,再分別加入3mL 6mol·L-1鹽酸和氫氧化鈉溶液,觀察現象 兩支試管中都有 產生 鋁既能跟　　　　反應(化學方程式為 　), 又能跟　　　反應(化學方程式為　　　　　　　　　)
　　【答案】灰白　銀白　鋁片內有熔化的物質被包裹著,但鋁片沒有熔融下滴　活潑　氧氣氧化　4Al+3O22Al2O3　高于　氣泡　酸　2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑　堿　2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
【核心突破】
典例1　用鐵、鋁的混合物進行如下實驗:
(1)操作X的名稱是　　　　。
(2)氣體A是　　　　。
(3)加入足量NaOH溶液時發生反應的化學方程式為　　　　　　　　。
(4)溶液B中陰離子除OH-外還有　　　　,溶液D中存在的金屬離子為　　　　。
【答案】(1)過濾　(2)H2(或氫氣)　(3)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑　(4)Al　Fe2+
【解析】Al既可以與酸反應,也可以與堿反應,Fe只能與酸反應,因此鐵、鋁混合物遇到足量NaOH溶液,其中的Al完全反應生成H2(氣體A)、NaAlO2溶液(與剩余的NaOH溶液構成溶液B),過濾后濾渣Fe(固體C)與稀鹽酸反應生成H2和FeCl2溶液(溶液D)。
歸納總結
認識物質的性質和變化的一般思路
訓練1　下表是某種常見金屬M的部分性質。
顏色 狀態 硬度 密度 熔點 導電性 導熱性 延展性
銀白色 固體 較小 2.70g·cm-3 660.4℃ 良好 良好 良好
　　將該金屬M投入稀鹽酸或NaOH溶液中,均可產生大量的無色氣體。根據上述信息回答下列問題:
(1)金屬M是　　　　(填名稱)。
(2)試推斷金屬M的一種用途:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)金屬M的活動性比銅　　　　(填“強”或“弱”),判斷的事實依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)請寫出金屬M與NaOH溶液反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)現有一種合金,可能由M、Fe和Ag中的兩種或三種組成。某學生為了弄清楚該合金的成分,設計了下列實驗探究方案,請填寫有關內容。
實驗步驟 實驗現象 結論
第一步:取一塊合金,加入足量的①　　　　溶液 ②　　　
第二步:取上述未反應完全的固體,加入足量的③　　　 ④　　　 該合金由M、 Fe和Ag組成
　　【答案】(1)鋁　(2)作導線、作炊具等　(3)強　M能與酸反應放出氫氣,而銅不能
(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(5)①NaOH　②有氣體放出,固體部分溶解　③鹽酸(或稀H2SO4)　④有氣體放出,固體部分溶解
【解析】(1)根據表中給出的部分性質知,能與稀鹽酸和NaOH溶液反應生成無色氣體的金屬M應該是鋁。
(2)鋁的導電性好,可用于制導線;導熱性好,可用于制炊具。
(3)在金屬活動性順序中,Al是排在氫前面的金屬,能與鹽酸或稀H2SO4反應生成H2;Cu是排在氫后面的金屬,不能與鹽酸或稀H2SO4反應。
(5)在金屬活動性順序中,Al、Fe是排在氫前面的金屬,Ag是排在氫后面的金屬,因此可以利用Al能與NaOH溶液反應來檢驗Al的存在;利用Fe能與鹽酸或稀H2SO4反應,進一步來確定Fe、Ag的存在。
任務2　探究雙氧水分解快慢的影響因素
【新知生成】
探究溫度對雙氧水分解速率的影響
實驗步驟 實驗現象 結論
1.取濃度約為15%的雙氧水2~3mL盛放于試管中,觀察溶液中氣泡產生的快慢
2.把實驗1所用的雙氧水置于75℃熱水浴中,觀察溶液中氣泡產生的快慢
　　【答案】產生少量氣泡　快速產生大量氣泡　溫度越高,H2O2的分解速率越快
【核心突破】
典例2　某課外興趣小組對雙氧水(H2O2的水溶液)做了如下實驗探究。
(1)將質量相同但聚集狀態不同的MnO2分別加入到5 mL 5%的雙氧水中,并用帶火星的木條測試。測定結果如下:
MnO2 操作 情況 觀察結果 反應完成 所需時間
粉末狀 混合 不振蕩 劇烈反應,帶火星的木條復燃 3.5分鐘
塊狀 反應較慢,火星紅亮但木條未復燃 30分鐘
　　①寫出H2O2發生反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　。
②實驗結果說明催化劑作用的大小與　　　　　　　　　　　　有關。
(2)取三份含有等量的H2O2,但質量分數不同的雙氧水,分別向其中加入1 g MnO2粉末。測定結果如下:
雙氧水體積 操作 情況 反應完成 所需的時間 收集到 氣體體積 反應后 液體溫度
a1%的150 mL 混合 不振蕩 11分鐘 539 mL 24 ℃
a2%的15 mL 1分20秒 553 mL 56 ℃
a3%的7.5 mL 9秒 562 mL 67 ℃
　　請簡要說明:
①反應完成所需的時間不同的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。
②反應后液體溫度不同的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。
③收集到氣體體積不同的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)①2H2O22H2O+O2↑　②催化劑的表面積(聚集狀態) 　(2)①溶質的質量分數不同,液體溫度不同　②反應放熱相同,但液體的量不同　③液體的量不同,液體溫度不同,從而影響氣體在溶液中的溶解量,使得收集到的氣體體積不同。
【解析】(1)其他條件相同時,加入粉末狀MnO2時,反應劇烈,帶火星的木條能復燃,反應完成所需時間明顯短,說明催化劑的表面積(聚集狀態)對反應速率有明顯影響,表面積大時反應速率大。
歸納總結
控制變量法
訓練2　化學反應速率受很多因素影響。下列措施主要是從降低反應速率的角度考慮的是(　　)。
A.將食物置于冰箱中冷藏保存
B.將MnO2加入H2O2溶液中制備O2
C.將洗衣粉溶于溫水后洗滌衣服
D.將CaCO3固體研磨后再與稀HCl反應
【答案】A
課堂小結
【隨堂檢測】
1.除去鎂粉中的少量鋁粉,可選用的試劑是(　　)。
A.硫酸 B.水 C.氫氧化鈉溶液 D.鹽酸
【答案】C
【解析】Mg不與NaOH溶液反應,Al與NaOH溶液反應。
2.用坩堝鉗夾住一小塊剛用酸處理過的鋁箔,在酒精燈上加熱至熔化,發現熔化的鋁并不滴落。下列關于該實驗現象的解釋不正確的是(　　)。
A.用酸處理時未能將氧化鋁溶解
B.鋁在空氣中能很快形成氧化膜
C.氧化鋁的熔點比鋁高
D.鋁箔表面未熔化
【答案】A
【解析】用酸處理時可以將氧化鋁溶解掉,A項錯誤;鋁在空氣中加熱,表面生成一層致密的氧化膜,由于氧化鋁的熔點比鋁高,故鋁熔化而鋁箔表面未熔化,因此熔化的鋁不滴落,B、C、D三項正確。
3.下列實驗方案可用于探究濃度對雙氧水分解速率影響的是(　　)。
A.兩支試管均盛有2mL 5% H2O2溶液,向其中一支試管中加入少量MnO2,與另一支對比
B.兩支試管均盛有2mL 5% H2O2溶液,將其中一支試管放入75℃熱水中,與另一支對比
C.兩支試管均盛有2mL 5% H2O2溶液,向其中一支試管中加入少量MnO2,另一支中加入少量FeCl3溶液
D.兩支試管分別盛有2mL 5% H2O2溶液、2mL 30% H2O2溶液,均加入少量MnO2,觀察現象
【答案】D
【解析】A項用于探究催化劑對雙氧水分解速率的影響;B項用于探究溫度對雙氧水分解速率的影響;C項用于探究不同催化劑對雙氧水分解速率的影響;D項用于探究濃度對雙氧水分解速率的影響。
4.化學實驗是探究物質性質和變化的主要方法。
(1)某校化學興趣小組通過實驗探究得知以下兩組物質均能發生反應:
Ⅰ.鐵和硫酸銅溶液;Ⅱ.鋁和硫酸亞鐵溶液。
①Ⅰ中發生反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　。
②鐵、鋁、銅的金屬活動性由強到弱的順序是　　　　　　。
(2)該化學興趣小組又測定一定質量的某鎂鋁混合物中鎂的質量分數,設計了如下實驗方案:
方案Ⅰ:鎂鋁的混合物測定生成氣體的體積;
方案Ⅱ:鎂鋁的混合物測定剩余固體的質量。
下列有關判斷不正確的是　　　　(填字母)。
a.溶液A選用NaOH溶液
b.若溶液B選用NaOH溶液,則剩余的固體為鎂
c.溶液A和B均可選用稀鹽酸
d.實驗室中方案Ⅱ更便于實施
【答案】(1)①Fe+CuSO4FeSO4+Cu　②鋁>鐵>銅　(2)c
【解析】(2)在方案Ⅰ中,能與NaOH溶液反應的只有鋁,根據生成的氫氣可以計算出混合物中鋁的質量,從而能計算出鎂的質量及鎂在混合物中的質量分數,所以溶液A可為NaOH溶液,a項正確;若溶液B選用NaOH溶液,鎂不能與NaOH溶液反應,鋁能與NaOH溶液反應,則剩余的固體為鎂,b項正確;鎂和鋁均可與稀鹽酸反應,利用測量氣體的體積,可以計算出混合物中鎂、鋁的質量,反應最后沒有固體剩余,不能通過測定剩余固體的質量進行計算,c項錯誤;測量氣體的體積不如測定固體的質量簡單易操作,d項正確。
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