【教案】研究物质的基本方法 鲁科版高中化学必修一第一章第二节

研究物质的基本方法（第一课时）

课型：新授课

课时：1学时（40min）

教学目标

1、通过观察金属钠及金属钠与水反应的现象，体会运用观察法在研究物质性质中起到的作用，了解钠及其化合物的物理性质和化学性质，发展变化观念与平衡思想的核心素养。

2、通过金属钠与氧气的反应实验，体会实验法在化学研究中的作用，认识实验过程中控制实验条件的重要性，发展科学探究与创新意识到的核心素养。

3、通过分析钠作为金属单质的通性与其特性，运用分类法预测物质性质，运用比较法认识各种物质性质之间的异同，发展证据推理与模型认知的核心素养。

教材分析

本节位于鲁科版普通高中化学教科书化学必修第一册第一章第二节，上一节“走进化学科学”简要阐述了化学学科的定义以及特征，指出化学研究的对象是物质，体现出了高中化学不同于初中化学的更强的科学性。本课时内容进一步详细展现出研究物质性质的方法，并以金属钠以及化合物的性质为例，结合金属钠与水、氧气反应的实验，展现出研究物质性质方法的具体应用。本课时内容有两条线，一条是实验线，这里要明确，研究物质性质的方法并不是单独运用的，而是综合运用，不需要学生记住概念，但要明晰各个方法的细节与要求，由于是第一次对研究方法进行科学解释，教师需要在介绍具体实验的过程中点明各种方法的要求，帮助学生理解，并在之后其他物质的学习中反复强化，一条线是物质线，涉及到高中化学接触到的第一种金属元素钠及其化合物，这是学生要记忆的内容，可以结合实验现象让学生进行独立分析，帮助学生理解掌握。

学生分析

在上一节，学生对于化学学科的定义及特征有了基础的认识，体验到化学魅力的他们对于化学学习兴趣比较浓厚。在前一阶段的学习中，学生接触到的更多是书面知识，而亲自操作的实验较少，对于研究物质的方法仅知道含义却不知道细节要求，对于科学实验的科学性与严谨性也比较缺乏，因此我在设置实验环节时可以让学生亲自操作感受化学实验，强化记忆，增强参与感，同时科学实验的直观现象可以激发学生学习化学的兴趣。

教学重难点

教学重点：

1、通过金属钠与水反应的现象，分析对应的原因。

2、通过金属钠在不同环境下反应，认识到反应条件对实验的影响。

3、掌握金属钠的部分性质。

教学难点：

现象如何与物质性质结合起来，需要让学生自己构建“现象-原因-性质”的联想，这是学生构建化学学习思维的过程，为此我“观察金属钠与水反应的现象，分析对应的原因及反应的物质性质”设置为本课时的难点。

教学媒体

黑板、电子显示屏（若条件允许可以在实验室中进行）

教学流程（文字稿）

【同学们，上节课结束前留给你们一个问题，研究物质性质的方法和程序有哪些？相信你们预习完第二节后有自己的答案，这节课我们将学习研究物质性质的方法。（这句话可加可不加）】

在化学研究中，只有深入研究物质性质才能够更好地加以利用。请同学们思考并回答，生活中，人们根据物质性质运用的案例有哪些呢？

学生们回答。

同学们回答地都很正确，看来你们对于生活有非常细致的观察，从这些例子中我们不难发现，应用物质的前提是要明确物质具有的性质，请同学们回顾以往学习的内容，回答那么研究物质性质的方法有哪些。

（对于导入部分，也可以展示PPT，内容为研究叠氮化钠性质制成汽车安全气囊的气体发生剂、研究液态氢和液态氧性质制成火箭推进剂，用这些实例抛出问题）

同学们回答研究物质性质的方法，教师进行补充。

同学们回答得很正确，研究物质性质的方法有很多，同学们提到了观察法、实验法、分类法、比较法等等，除此之外在科学研究中还有很多方法，我们重点研究上述方法的前四种。

展示PPT，内容为观察法、实验法的定义。

同学们简单浏览观察法和实验法的定义，从名字上看，这两种方法很容易理解。那么在具体的研究中如何应用呢？通过两个实验，我们在实践中体会。

展示PPT，内容为观察金属钠及金属钠与水反应的现象，该实验的目的。

接下来我将给大家演示“观察金属钠及金属钠与水反应的现象”实验，请同学们快速阅读观察目的，并思考围绕这两个目的如何开展实验呢？待会我会让同学们协助我完成具体实验流程。

同学们思考

好，同学们，现在开始演示实验。这是金属钠（向学生们展示），有同学会问，你怎么知道它是金属钠呢？标签上写着呢（笑），装金属钠的容器是无色透明的广口瓶，里面还有一些液体，这些液体是煤油，为什么装金属钠的试剂瓶里要加煤油呢，这一点之后解释。接下来我会进行实验操作，你们注意观察，将结果记录在学案的表格里。

教师在做实验时戴好手套、护目镜，（关于实验安全的部分可以在第一周回顾初中内容时强调，此处不用）在小烧杯中加入适量水，滴入2滴酚酞溶液，用镊子将金属钠从试剂瓶中取出，用滤纸将表面的煤油吸干，在玻璃片上用小刀切下一小块金属钠。

首先，我们先向烧杯中加入适量水，再滴入2滴酚酞溶液，酚酞溶液有什么用？

学生回答酚酞溶液遇碱变红。

很好，然后呢，我将金属钠取出，注意，由于金属钠具有腐蚀性，一定不能用手直接接触而要用镊子夹取，用滤纸吸干表面的煤油，放在玻璃片上，用小刀切下一小块，注意观察切面，是什么颜色的？

学生回答银白色。

嗯，金属钠是银白色的、具有金属光泽的，而且它很软，小刀很容易就切下来了。接下来，我再切下黄豆大小的金属钠，将这块钠放入水中，同学们注意观察现象并记录。

学生观察实验现象并记录。

实验操作到这里就结束了，现在前后四个人形成一个小组，讨论你们记录的现象，并分析为什么会出现这些现象，这些现象说明金属钠有哪些性质。将分析的结果与结论填写在对应表格中，待会请一位同学交流答案。

学生自行完成任务。

教师点名让学生回答，可以提问学生有无补充。

很好，同学们观察的很细致，分析的结果也比较准确。这里呢，我带大家把实验流程再走一遍，注意细节。（边复述边板书）我们首先观察记录了金属钠的外观，金属钠是一种固体，将钠切开，发现切面呈现银白色，硬度相对较小。将钠置于滴加酚酞溶液的水中，发现金属钠浮在水面上，这说明什么，说明金属钠的密度比水小。然后，钠逐渐变成一个小球，从有棱有角变成球体，代表着钠变为液体，对吧，变成液体后才因水的表面张力变成球状，而由固态变为液态，发生的过程是熔化，这说明反应有热的产生，而且说明钠的熔点比较低，能不能反应过来？除了这些现象外，还有钠在水面上四处游动，发出嘶嘶的响声，这说明反应有气体产生，这个气体是什么呢，还需要检验，金属钠性质活泼，反应比较剧烈。溶液由无色变为红色，说明有碱性物质生成，因为我们的水中滴加了酚酞溶液，注意是碱性物质不一定是碱，我们大致推测一下，这种碱性物质是氢氧化钠。简单总结，钠与水反应的现象为钠浮在水面上，熔化为小球，四处游动，发出嘶嘶响声，溶液由无色变红色。注意我复述实验现象的顺序，可以简记为五个字“浮熔游响红”，对应的结论也要自己分析出来。

展示PPT，内容为钠的物理性质与化学性质。

最后呢，根据这个实验，我们可以得到钠的部分性质。金属钠的物理性质，颜色为银白色，有金属光泽，常温下状态为固态，硬度的相对较小，密度小于水，准确数据是0.968克每立方厘米，熔点较低，为97.72摄氏度。后续检验标明，金属钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，请同学们配平化学反应方程式。

学生完成任务。

方程式比较简单，计量数依次为2,2,2,1，注意不要忘记气体符号。我们之前提到，应用物质需要根据物质的性质，而根据金属钠性质活泼，能与水反应这一性质，我们在应用金属钠时需要注意什么?

教师可以提醒，我们提到，储存金属钠的试剂瓶中装着煤油。

煤油和石蜡油的密度小于金属钠，将金属钠储存在煤油或石蜡油中可以隔绝空气，隔绝水。

以上则是我们本节课进行的第一个实验。下面，我将演示第二个实验。

展示PPT，内容为金属钠与氧气反应实验，实验的目的，实验用品。

请同学们快速阅读实验目的。在本实验中，我将通过控制反应条件，研究不同条件下金属钠与氧气的反应，那么我可以怎么控制条件呢？如果是你，你会怎么做？

学生们回答

嗯，你们的回答很有参考价值，有的同学说可以控制反应温度，有的同学说可以控制氧气浓度，有的同学说可以控制金属钠的表面积等等，而这个演示实验中，我会采用控制反应温度的方法。

教师演示实验，展示实验用品。

我用小刀切下两块相同大小的金属钠，其中一块放在玻璃片上置于空气中，另一块放在坩埚中置于空气中加热，同时开始反应，反应时间为2min，同学们注意观察记录实验现象。

学生观察现象并记录。

好，实验结束了，请同学们回答，你们记录的现象是什么？

点名让学生回答。

展示PPT，内容为金属钠在不同条件下的反应现象。

很好。金属钠放置在空气中，表面失去金属光泽，变为白色，可能不是特别明显，可以稍微凑近一点看。而放在坩埚中加热的金属钠，先熔化为小球，然后燃烧，火焰是黄色的，生成淡黄色固体。实验结果不同，金属钠与氧气可以发生反应，在加热与不加热的条件下，金属钠与氧气发生了不同的反应。回顾整个实验操作过程，除了反应温度外，其他条件是一样的，也就是采用了控制变量法。为什么要这样做呢，是为了排除其他因素对实验的干扰，确保该现象的发生是由改变的条件引起的，正如本实验，出现不同的现象是因为反应时的温度不同。

到这里同学们有没有这样一个疑问，在金属钠与氧气反应结束后生成的是什么物质呢？他们又具有怎样的性质呢？金属钠与氧气反应，生成的是钠的氧化物，而钠的氧化物及其相关性质如下。

展示PPT，内容为氧化钠和过氧化钠的性质。

不难看出，在常温下，金属钠与氧气生成的是白色的氧化钠，而加热时，生成的是淡黄色的过氧化钠。过氧化钠可以与水和二氧化碳反应生成氧气。所以根据这个性质，它可以作为呼吸面具或潜水艇的氧气供给，因为人呼吸会释放二氧化碳和水，正好与过氧化钠反应生成氧气，对吧。

以上则是本节课进行的两组实验，在实验中我们应用体验了观察法以及实验法，得知了金属钠的部分性质。那么分类法和比较法又是如何运用在研究过程中的呢？先简单浏览这两种方法的定义。

展示PPT，内容为分类法和比较法的定义，抛出问题。

分类法，就是说在研究物质的性质时，既可以总结某一类物质的性质将物质进行分类，反过来也可以从物质类别出发预测物质所具有的性质。在这里我以金属铁为例，请同学们思考，参考金属钠的部分性质，预测金属铁可能具有哪些性质。

同学们回答。

展示PPT，内容为金属铁可能具有的性质。

同学们注意到了，钠与铁都为金属单质，从物质类别的角度来分析，金属单质的通性有哪一些呢？比如说部分金属可以与酸反应，可以与水反应，可以与非金属单质如氧气反应，可以与盐发生反应等等，所以金属铁也可能具备这些性质，可能与酸反应，可能与水反应，可能与氧气反应生成氧化物等。同时，金属铁与金属钠也呈现出不同的性质，金属铁在常温下，无法与水反应生成氢气，与氧气的反应产物也有多种，通过比较法，可以发现物质之间的差异与内在联系。

展示PPT，内容为金属钠为中心的性质图，两组实验的现象与结论，需要记住的化学反应方程式。

最后简单总结，这节课我们进行了两组实验，第一个实验，金属钠与水反应的实验，实验现象以及对应的结论要理解掌握；第二个实验，金属钠在不同条件下与氧气反应的产物，产物的性质，也需要掌握；金属钠的性质，作为金属单质的通性以及特性，需要同学们掌握。内容比较多，回去后好好消化，作业是完成XX习题。