新教材2023年高中化学第1章认识化学科学第2节研究物质性质的方法和程序第2课时研究物质性质的基本程序导学案鲁科版必修第一册

第2课时　研究物质性质的基本程序

1．研究物质性质的基本程序

2．氯气的性质

(1)物理性质

(2)化学性质

3．某些含氯化合物如次氯酸、次氯酸盐、二氧化氯等，都具有漂白作用和消毒作用。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)根据物质的外观先猜测物质的性质，再设计实验验证猜测是否准确。(　　)

(2)铁与盐酸反应生成FeCl2和H2，Fe与Cl2反应也生成FeCl2。(　　)

(3)氯水和液氯成分相同。(　　)

(4)氯气使湿润的有色布条褪色，故Cl2具有漂白性。(　　)

(5)漂白粉是纯净物。(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×

解析　(1)运用分类法或一定的规律预测物质的性质，非“猜测”。

(2)2Fe＋3Cl22FeCl3。

(3)液氯是纯净物；氯水是氯气的水溶液，是混合物。

(4)HClO有漂白性，Cl2无漂白性。

(5)漂白粉的主要成分是氯化钙与次氯酸钙，是混合物。

2．下列关于研究物质性质的基本程序：①观察物质的外观；②实验和观察；③解释和结论；④预测物质的性质。排列顺序正确的是(　　)

A．②①③④  B．①②③④

C．①④②③  D．④①②③ 

答案　C

解析　先观察物质的外观，然后对物质进行分类，找出所属类别的代表物从而预测其性质，并用实验验证预测的性质，最后得出结论。

3．下列各种物理性质中，对氯气来说不正确的是(　　)

A．黄绿色的气体  B．密度比空气小

C．可溶于水  D．有刺激性气味

答案　B

解析　Cl2是黄绿色可溶于水的、密度比空气大的、有刺激性气味的有毒气体。

4．下列关于氯气性质的叙述正确的是(　　)

A．氯气是一种黄绿色有毒的气体

B．氯气具有漂白性，可以使干燥有色布条褪色

C．氯气与铁发生反应生成FeCl2

D．氢气在氯气中燃烧产生淡蓝色火焰，在瓶口出现白雾

答案　A

解析　Cl2没有漂白性，与水反应生成的HClO具有漂白性。Cl2是一种非常活泼的非金属单质，与Fe反应生成FeCl3，H2在其中燃烧产生苍白色火焰。

5．室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适的反应条件下，它们可以按如图所示关系进行反应。又知E溶液是无色的。

(1)写出以下各物质的化学式：

A________；B________；C________。

(2)反应①的化学方程式为_________________________________。

(3)反应②的化学方程式为_________________________________。

(4)反应③的化学方程式为_________________________________。

答案　(1)Fe　Cl2　H2　

(2)2Fe＋3Cl22FeCl3

(3)H2＋Cl22HCl　

(4)2HCl＋Fe===FeCl2＋H2↑

解析　黄绿色气体B为Cl2，可与Cl2反应的无色气体应为H2，即C为H2，E为HCl，E溶液为盐酸，A与盐酸反应后的产物F还可以与Cl2反应，则A是具有可变化合价的金属铁，D为FeCl3，F为FeCl2。

探究一　研究物质性质的基本程序

你认为研究一种物质的性质应该按照怎样的程序来进行？

提示：观察外观(得出物理性质)预测化学性质验证预测物质的性质及现象解释。

　研究Cl2性质的基本程序如下：

1．下列关于研究氯气性质的基本程序中排列正确的是(　　)

a．观察氯气的颜色、状态、气味　

b．设计并进行实验，观察实验现象　

c．解释现象、得出结论　

d．预测氯气的性质

A．abcd  B．dbac

C．adbc  D．dacb

答案　C

解析　研究物质性质的基本程序为观察物质的外观→预测物质的性质→实验和观察→解释和结论，故C正确。

2．某学习小组探究镁的化学性质，进行了如下活动：

(1)预测镁的性质：镁属于金属单质，可能与O2反应，其研究方法为__________________。

(2)取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，镁条呈银白色金属光泽，其研究方法为__________________。

(3)用坩埚钳夹住镁条，在酒精灯上点燃，发出耀眼的白光、生成白色固体，其研究方法为________________________。

答案　(1)分类法　(2)观察法　(3)实验法、观察法

解析　(1)“镁属于金属单质”，说明该学习小组用了“分类法”。

(2)“镁条呈银白色金属光泽”说明该学习小组用了“观察法”。

(3)“用坩埚钳夹住镁条，在酒精灯上点燃”说明该学习小组用了“实验法”，“发出耀眼的白光、生成白色固体”说明该学习小组用了“观察法”。

探究二　氯气的性质

1．用什么方法来研究Cl2的物理性质？

提示：观察法：看状态、颜色，闻气味；实验观察法，观察Cl2是否溶于水。

2．通过观察Cl2的物理性质，根据规律可知Cl2为非金属单质，你会通过什么方法研究Cl2的化学性质？

提示：预测：Cl2能与金属反应，也可能与某些非金属单质反应，然后通过实验来验证预测，得出结论。

探究Cl2性质的方法和程序

1．观察法认识Cl2的物理性质并预测Cl2的化学性质

[实验1]　取一个盛满氯气的集气瓶，观察氯气的颜色；稍打开玻璃片，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，闻气味。

[实验2]　取一支盛满氯气的试管，将其倒扣在水槽中，静置一段时间后，观察现象。

[实验现象及实验结论]　

[分类法预测性质]　通常状况下，金属单质无气态，而非金属单质如O2、H2、N2……是气态，因此Cl2应是非金属单质，其化学性质应与O2的类似，即能与金属单质或某些非金属单质反应。

2．设计实验验证预测的性质

(1)氯气与金属的反应

 [实验步骤]　取用滤纸吸干煤油的黄豆粒大小的钠块放在石棉网上加热至熔化成小球时，将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠球上方；分别用坩埚钳夹持铁丝、铜丝加热后，伸入盛满氯气的集气瓶中。如下图所示。

[实验现象及结论]

(2)氯气与非金属单质(H2、P)的反应如：氯气与H2的反应

 [实验步骤]　将验纯后的氢气点燃，然后把导管缓缓伸入盛满氯气的集气瓶中。

[实验现象]　氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾产生。

[实验结论及反应方程式]　氢气与氯气反应生成氯化氢，反应方程式为H2＋Cl22HCl(此反应用于工业制盐酸)。

(3)结论：氯气在加热或点燃条件下能与大多数金属反应，与有变价的金属反应时，使金属显最高价，如与Fe反应，使Fe显＋3价(不显＋2价)，与Cu反应使Cu显＋2价。

1．纯净的H2在氯气中安静地燃烧，工业上利用该反应制盐酸；Cl2、H2混合后在光照条件下发生爆炸生成HCl。

2．“烟”与“雾”的区别：“烟”是指固体“小颗粒”，而“雾”是指“小液滴”，H2在Cl2中燃烧时集气瓶口的“白雾”是产物HCl与空气中的H2O(g)结合成的“盐酸小液滴”。

3．“燃烧”是剧烈的发光发热的化学反应现象，燃烧不一定有O2参与反应。

3．下列实验现象的描述错误的是(　　)

A．氢气在氯气中燃烧生成绿色烟雾

B．红热的铁丝在氧气中燃烧火星四射，生成黑色固体

C．红热的铁丝在氯气中燃烧产生棕褐色烟

D．钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体

答案　A

解析　H2在Cl2中燃烧时，发出苍白色火焰，产生白雾。

4．下列现象不属于H2在Cl2中燃烧现象的是(　　)

A．苍白色火焰

B．瓶口有白雾

C．集气瓶内气体颜色变浅

D．爆炸

答案　D

解析　H2在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰，因生成的HCl在空气中形成盐酸的小液滴而导致瓶口形成白雾，瓶内因Cl2被消耗而导致颜色变浅，但不会发生爆炸。

探究三　氯气与水的反应

氯水和液氯是同一种物质吗？

提示：氯水是氯气的水溶液，是混合物。液氯是液化的氯气，是纯净物。

(1)实验探究Cl2与H2O的反应

 [实验步骤]　将干燥的氯气依次通过盛有干燥红纸条的集气瓶A和盛有湿润红纸条的集气瓶B。如下图所示。

[实验现象]　干燥的红纸条不褪色，湿润的红纸条褪色。

[实验结论]　干燥的氯气没有漂白作用，湿润的氯气具有漂白性，说明Cl2和H2O反应生成具有漂白性的物质。

(2)Cl2与H2O反应生成物是什么？

[小结]　氯气溶于水后，有少部分溶于水的氯气与水发生反应，生成盐酸及一种漂白剂(HClO)。反应方程式为Cl2＋H2O===HCl＋HClO。

1．HClO是一元弱酸(比碳酸的酸性弱)，具有不稳定性，光照时易分解生成HCl和O2；HClO有漂白性和杀菌性，其漂白性是永久的。

2．Cl2可与碱反应，如：

(1)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，该反应可用于工业制“84消毒液”和实验室吸收尾气中的Cl2；

(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，该反应可用于工业制漂白粉，漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2的混合物，有效成分为Ca(ClO)2。

3．新制氯水的成分为三分子：H2O、Cl2、HClO；四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－(少量)；由于HClO不稳定，因此久置氯水的成分为H2O和HCl。

4．Cl2、NaClO、Ca(ClO)2本身无漂白性，只有在一定条件下生成HClO时才有漂白性。

5．ClO2的漂白、消毒能力比Cl2强且使用起来更加安全。

5．新制氯水与久置的氯水相比较，下列结论不正确的是(　　)

A．颜色相同

B．前者能使有色布条褪色

C．都含有H＋

D．加AgNO3溶液都能生成白色沉淀

答案　A

解析　氯水久置，HClO会分解生成HCl和O2，Cl2不断与水反应，最终为盐酸，故颜色不同，A不正确；新制氯水中含次氯酸，能使有色布条褪色，B正确；新制氯水和久置氯水中均含H＋和Cl－，C、D正确。

6．下列有关新制氯水的说法错误的是(　　)

A．加入CaCO3不发生反应

B．具有酸性

C．强光照射有气体产生

D．具有漂白性

答案　A

解析　加入CaCO3与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故A错误；氯水中含盐酸，所以具有酸性，故B正确；在光照时HClO会分解：2HClO2HCl＋O2↑，故C正确；次氯酸具有漂白性，故D正确。

1．下列关于氯气的叙述正确的是(　　)

A．常温下，干燥的氯气可以贮存在钢瓶中

B．氯气是有刺激性气味的无色气体

C．氯气不能溶于水，所以可用排水法收集氯气

D．氯气、氯水、液氯是同一种物质，只是状态不同，都属于纯净物

答案　A

解析　常温下，氯气和铁不反应，所以干燥的氯气可以贮存在钢瓶中，A正确；氯气是有刺激性气味的黄绿色气体，B错误；氯气不仅能溶于水，还能与水反应，所以氯气不能用排水法收集，C错误；氯气和液氯都属于纯净物，氯水是氯气的水溶液，属于混合物，D错误。

2．下列化合物不能由两种单质直接化合得到的是(　　)

A．HCl  B．Na2O2

C．CuCl2  D．FeCl2

答案　D

解析　Fe与Cl2反应生成FeCl3，不能得到FeCl2。

3．下列有关氯气及含氯化合物的说法不正确的是(　　)

A．氯气能与大多数金属化合，反应时一般使变价金属显最高价

B．干燥的氯气和氯水均能使鲜花褪色

C．除去氯气中少量氯化氢可使气体通过饱和食盐水

D．因为氯气有毒，所以可用于杀菌、消毒、漂白

答案　D

解析　因干燥的氯气遇到鲜花生成次氯酸，氯水中含有次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以干燥的氯气和氯水均能使鲜花褪色，故B正确；因氯气不溶于饱和食盐水，而氯化氢能溶于饱和食盐水，所以可用饱和食盐水除去氯气中少量氯化氢，故C正确；氯气的杀菌、消毒、漂白作用原理是其遇水生成了次氯酸，而不是因为氯气有毒，故D错误。

4．用玻璃棒蘸取新制氯水滴在蓝色石蕊试纸中部，观察到的现象是(　　)

答案　C

解析　氯水显酸性，氯水中含有HCl，可以使蓝色石蕊试纸变为红色，又因氯水中含有HClO，所以试纸先变为红色后又会被漂白为白色，因H＋质量小、扩散快，故旁边一部分未被漂白，故选C。

5．已知A、B、D、E间的转化关系如图所示：

请回答下列问题：

(1)写出下列物质的化学式：

A________，B________，E________。

(2)写出下列反应的化学方程式：

①A→B：______________________________________________________。

②E→C：______________________________________________________。

答案　(1)Cu　CuCl2　CuO

(2)①Cu＋Cl2CuCl2　②CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O

解析　由单质AB(棕黄色的烟)可知，A为Cu，B为CuCl2，再由B溶于水得到蓝色溶液进一步证明A为Cu，B为CuCl2，从而可知D、E分别为Cu(OH)2、CuO。

课时作业

一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)

1．下列有关研究物质性质的方法和程序的说法中，不正确的是(　　)

A．研究物质的性质时，常用到观察、实验、分类、比较等方法

B．探究物质性质的基本程序是观察物质的外观性质、预测物质的性质、实验和观察、解释和结论

C．探究金属钠的性质只需应用实验法即可

D．观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法

答案　C

解析　探究金属钠的性质除了用到实验法，还需用到观察法。在实验的基础上进一步观察总结，故C错误。

2．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，下列叙述错误的是(　　)

A．氯气能与水反应生成HClO和HCl，氯水久置最终会变为盐酸

B．钠在氯气中燃烧，产生白色的烟

C．H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口出现白色的烟

D．红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧，产生棕黄色的烟

答案　C

解析　氯气与水反应生成HCl和HClO，但HClO不稳定，易分解生成HCl和氧气，所以氯水久置最终会变为盐酸，A正确；Na在氯气中燃烧生成NaCl固体，故可观察到白色的烟，B正确；氢气在氯气中燃烧生成HCl气体，发出苍白色火焰，集气瓶口出现白雾，而不是白烟，C错误；Cu在氯气中燃烧生成氯化铜固体，故可观察到棕黄色的烟，D正确。

3．氯气可用于消灭田鼠，为此，可将氯气用软管通到田鼠洞中，这是利用了氯气下列性质中的(　　)

①黄绿色　②密度比空气大　③有毒　④易液化　⑤溶于水

A．①②  B．②③

C．①②③  D．③④⑤

答案　B

解析　将Cl2通入田鼠洞中灭鼠，一方面利用其密度比空气大的性质，另一方面利用Cl2有毒的性质。

4．下列关于新制氯水的叙述正确的是(　　)

A．新制氯水中只含Cl2和H2O分子

B．新制氯水可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

C．光照新制氯水有气泡逸出，该气体是Cl2

D．新制氯水放置数天后酸性减弱

答案　B

解析　新制氯水中存在Cl2、HClO、H2O分子，A错误；新制氯水中含有HCl，具有酸性，可使蓝色石蕊试纸变红，由于HClO具有漂白性，可使红色褪去，B正确；光照新制氯水，发生反应：2HClO2HCl＋O2↑，生成的气体为O2，C错误；新制氯水久置后，HClO分解变为HCl，溶液酸性增强，D错误。

5．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　　)

A．CuCl2  B．FeCl2

C．FeCl3  D．AlCl3

答案　D

解析　Cu与盐酸不反应；Fe与Cl2反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2；Al与盐酸、氯气反应都生成AlCl3。

6．下列物质中，不能使有色布条褪色的是(　　)

A．氯化钙溶液  B．次氯酸钠溶液

C．漂白粉溶液  D．氯水

答案　A

解析　氯水中含有HClO，NaClO、Ca(ClO)2与CO2和H2O反应生成HClO，故氯水、次氯酸钠溶液、漂白粉溶液均能使有色布条褪色。

7．新制氯水中含有的次氯酸具有杀菌作用，常用于自来水的消毒。下列有关说法正确的是(　　)

A．次氯酸中氯元素呈－1价

B．市售84消毒液的有效成分是HClO

C．新制氯水长期放置后仍可用于自来水的消毒

D．向氯水中加入AgNO3溶液产生白色沉淀，说明氯水中有Cl－存在

答案　D

解析　次氯酸中氢元素为＋1价，氧元素为－2价，氯元素呈＋1价，A错误；市售84消毒液的有效成分是NaClO，B错误；新制氯水长期放置后次氯酸见光分解，最后变为盐酸，不可用于自来水的消毒，C错误。

二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)

8．下列与氯气有关的工业生产的说法正确的是(　　)

A．工业上以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉

B．工业上利用H2和Cl2的混合气体在光照下反应来制取盐酸

C．工业上将氯气溶于NaOH溶液制备漂白粉

D．漂白粉需要干燥和密封保存

答案　AD

解析　工业上以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉，A正确，C错误；工业上利用H2和Cl2的混合气体在点燃条件下反应来制取盐酸，光照条件下H2和Cl2混合容易发生爆炸，B错误；漂白粉容易吸收CO2和水而变质，需要干燥和密封保存，D正确。

9．如图所示，A处通入Cl2，当关闭B阀时，C处红布条没有明显变化，当打开B阀时，C处的湿润红布条褪色。则D瓶中装的溶液是(　　)

A．浓H2SO4  B．NaOH溶液

C．水  D．饱和食盐水

答案　B

解析　关闭B阀，Cl2进入D中，C处湿润的红色布条没有明显变化，说明Cl2被D中溶液吸收掉，各选项中只有NaOH溶液能吸收Cl2。

10．氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现各自的性质。下列实验现象和结论对应且正确的是(　　)

A．在氯水中放一有色布条，一会儿有色布条褪色，说明氯水中有HClO存在

B．氯水呈黄绿色，且有刺激性气味，说明氯水中有Cl2存在

C．向氯水中先加入盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明氯水中有Cl－存在

D．向氯水中加入NaOH溶液，氯水的黄绿色消失，说明氯水中有HClO分子存在

答案　AB

解析　C项，加入的盐酸也提供Cl－；D项，氯水呈黄绿色是因为氯水中含有氯气分子，加入的NaOH溶液与Cl2反应，使氯水的黄绿色消失，与次氯酸无关。

11．某工厂发生Cl2泄漏，以下应对措施中主要是基于Cl2的物理性质考虑的是(　　)

A．向被污染的土壤撒石灰

B．向远离污染源的高处撤离

C．用浸有纯碱溶液的毛巾捂住口鼻迅速撤离

D．来不及撤离时可用纯碱溶液浸湿的棉被堵好门窗

答案　B

解析　石灰溶于水形成氢氧化钙溶液，碱溶液可以吸收氯气，利用的是氯气的化学性质，故A不符合题意；氯气密度比空气大，发生Cl2泄漏应向远离污染源的高处撤离，故B符合题意；纯碱溶液可以和氯气发生反应而吸收氯气，利用的是氯气的化学性质，故C、D不符合题意。

三、非选择题(本题共3小题)

12．根据所学知识回答下列有关问题。

(1)下列说法正确的是________(填序号)。

A．漂白粉久置在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2不稳定、易分解

B．新制氯水中含有HCl，因此向紫色石蕊溶液中滴入氯水后变红

C．Ca(ClO)2中含有氯离子

D．漂白粉与84消毒液的消毒原理相同

(2)工业上将氯气通入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]制取漂白粉，反应的化学方程式为____________________________________________；湿润的Cl2也能漂白物质，但人们常将Cl2制成漂白粉使用，其主要目的是__________________________________________。

(3)漂白粉与空气中的CO2和H2O作用，即可产生具有漂白、杀菌作用的次氯酸，反应的化学方程式为_________________________________________。

答案　(1)D　(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O　使它转化为较稳定的物质，以便于贮存和运输

(3)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3＋2HClO

解析　漂白粉在空气中容易失效的原因是Ca(ClO)2易与空气中的CO2和H2O反应生成次氯酸，次氯酸不稳定，易分解；氯水中还含有HClO，因此紫色石蕊溶液先变红后褪色；次氯酸钙中不含氯离子。

13．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质。新制氯水可分别与图中四种物质作用(四种物质与氯水的重合部分代表物质间的反应，且氯水足量)，请回答下列问题。

(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”“d”或“e”)。

(2)反应c的现象是____________________；反应e的现象是____________________，产生该现象的化学方程式为________________________________；反应b中生成气体的反应的化学方程式为____________________________________。

(3)氯水久置最终会变成________，用化学方程式表示为________________________。

(4)实验室保存氯水的方法是_____________________________________。

答案　(1)d　

(2)有白色沉淀生成　氯水的黄绿色消失　

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑

(3)盐酸　2HClO2HCl＋O2↑

(4)在棕色试剂瓶中并置于阴凉处密封保存

解析　氯水中含有H＋、Cl－、Cl2、H2O、HClO等粒子，可以与NaOH、AgNO3、Na2CO3发生反应。HClO具有漂白性，故氯水可使石蕊试液先变红后褪色，但HClO不稳定，见光易分解。

14．小王同学在一次实验中发现：把新制氯水逐滴加到含有酚酞的氢氧化钠溶液中，当加到最后一滴时溶液的红色突然消失。

(1)将氯气通入水中发生反应的化学方程式为

___________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)探究“溶液的红色突然消失”的原因：

①猜想：a.是氯水中的盐酸和次氯酸中和了NaOH，使酚酞由红色变成无色；

b．是____________________________________________________。

②设计实验：往已褪色的溶液中连续滴加NaOH溶液至过量，若现象为______________________________，则证明“猜想a”正确；若现象为________________________，则证明“猜想b”正确。

答案　(1)Cl2＋H2O===HCl＋HClO　

(2)①氯水中的HClO具有漂白性，将酚酞漂白而褪色　②红色重新出现　红色不再出现

解析　(2)①红色消失，可能是氯水中的盐酸和次氯酸与氢氧化钠发生中和反应，也可能是指示剂被HClO漂白而使溶液褪色。