考點聚焦
1．知道實驗、模型、分類、比較、觀察、假說等方法的界定、使用步驟、實際應用，能說出研究物質性質的基本程式並具有運用此程式的意識，體驗這些方法對化學研究的作用。
2．體驗實驗、假說、模型、比較、分類等科學方法對化學研究的作用。
考點精講
一、化學科學的研究方法
1．主要方法
（1）觀察：一種有計畫、有目的的用感官考察研究物件的方法。人們既可用感覺器官觀察物質的顏色、狀態、氣味，也可借用一些儀器進行觀察，從而提高觀察的靈敏度。
例如，我們通過觀察鈉的顏色、狀態、儲存方法及鈉與水反應的現象，可以分析歸納出金屬鈉是硬度、密度較小，熔點較低的銀白色固體。
（2）實驗：借助實驗，可以分離和提純所需要的物質，確定組成物質的元素及含量，解釋物質的微觀結構，揭示化學現象的本質。
實驗一般可分為定性實驗和定量實驗。實驗的一般程式是：明確實驗目的→設計實驗步驟→準備實驗藥品和裝置→實施實驗→記錄結果及分析→反思。
（3）分類：指分門別類地對所研究的物件進行研究，從而總結出各類事物的一般規律，或者將所研究的某一物件歸類，通過這一類事物的一般規律深刻認識所研究的物件。
例如，在有機化學中學習烴類物質時，可根據烴的組成和結構將烴分為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴進行研究。
（4）比較：找出比較物件（如化學概念、物質性質）間的異同，認識比較物件間的內在聯絡。
例如，通過對金屬鈉和金屬鐵的物理性質和化學性質的比較。可以在理解的基礎上，更加牢固地掌握金屬鈉作為金屬單質的通性以及作為活潑金屬的特性。
（5）假說：以已有的事實材料和科學理論為依據，面對未知事實或規律所提出的一種推測性說明。假說提出後需要實驗的證實，才能成為科學理論。
（6）模型：以客觀事實為依據建立起來的，是對事物及其變化的簡化模擬。模型一般可分為理論物體模型和理論思維模型。
例如：人類對原子結構的認識，就經歷了道爾頓的原子模型（2023年）、湯姆遜的「葡萄乾布丁」模型（2023年）、盧瑟福的核式模型（2023年），玻爾電子層排布模型（2023年）、量子力學模型（2023年）等不斷發展深化的理論物體模型過程。再如，人們對於物質可能具有的化學性質的分析，首先確定該物質類別，通過該類物質的化學性質的通性確定該物質可能有哪些性質；然後再分析構成物質的各元素的價態是處於最**、最低價、還是中間價態，判斷可能發生的氧化還原反應；最後再通過實驗驗證這些化學性質是否真正存在，這是一種理論思維模型。
2．研究物質性質的一般程式
3．研究未知物性質實驗設計
對未知物應該先根據觀察對其成分進行大膽猜測，以確定性質實驗設計的方向。
例如，藍色晶體可能是銅的化合物，紫色晶體可能是高錳酸鉀或鉀單質等。另外，可以根據氣體的氣味初步判斷氣體的成分。
在觀察過程中，當得不到明顯的資訊時，一般可按如下次序進行實驗：
①將物質加熱，觀察其穩定性。如果物質受熱時狀態發生變化，要注意判斷是否有氣體產生，氣體的氣味如何，是否有水凝結等。
②檢驗物質的酸鹼性。對於可溶性的物質，可以用ph試紙或酸鹼指示劑檢驗；對於難溶性物質，則可以分析其能否與酸、鹼反應
③氧化還原性。分析物質與常見的強氧化劑如高錳酸鉀溶液、硝酸、三氯化鐵溶液或常見的強還原劑如鐵粉、鋅粉、一氧化碳、氫氣等是否反應；若能反應，則要注意觀察反應的情況，如觀察反應發生的條件、難易等。
4．研究已知組成(或結構)的物質性質實驗的設計
對於已知組成(或結構)的物質，首先應該研究其元素組成、所含離子或原子團，根據已有的知識經驗，猜測其可能具有的性質，再根據猜測的結果，設計相應的實驗加以驗證。因些，熟練掌握常見物質的性質是非常必要的。
應用遷移
【例1】已知甲烷可在空氣中燃燒，現用如圖所示的方法研究甲烷在空氣中燃燒的產物是什麼，請回答下列問題：
（1）說明甲烷燃燒中有水的依據是
（2）要說明甲烷燃燒的產物中有二氧化碳，還應進行的實驗是
（3）從研究物質性質基本方法的方面來說，採用的研究方法主要包括
（4）從研究物質性質基本程式的方面來說，其研究程式是
解析：研究物質的基本方法有觀察法、實驗法、分類法、比較法。觀察生成物的外觀性質：
無色的水蒸氣在燒杯內壁遇冷後凝結為無色的液體。根據二氧化碳的化學性質**，實驗法驗證無色的二氧化碳氣體能使澄清石灰水變渾濁。
答案：（1）燒杯內壁上產生了無色液體
（2）觀察燒杯內氣體為無色，聞不到特殊氣味。待火焰自然熄滅後立即關閉甲烷氣源，小心地將燒杯正立，向其中倒入少量澄清石灰水，輕輕振盪燒杯，觀察石灰水變渾濁。
（3）觀察法、實驗法
（4）觀察物質的外觀性質→**物質的性質→實驗和觀察→解釋及結論
【例2】水楊酸(鄰羥基苯甲酸)最早來自楊柳樹葉子的提取物，有解熱鎮痛的功效，廣泛用於感冒藥的生產。請設計實驗，研究水楊酸的化學性質。
解析：首先研究水楊酸的基本結構：含有苯環、酚羥基、羧基。
故應該兼有這三種官能團的性質。可設計水楊酸與三氯化鐵溶液及與溴水的反應、水楊酸酸性檢驗、羧基的酯化反應等實驗。因為酚羥基不易直接發生酯化反應，故可不設計酚羥基的酯化實驗。
另外，應該考慮分子內不同官能團間的相互影響，如可設計實驗比較水楊酸與苯甲酸的酸性強弱等。
值得注意的是，題目中只籠統地說「研究水楊酸的化學性質」，並沒有具體指出哪些方面的化學性質，故此題是很大的，限於中學的實驗條件，一般不可能對其化學性質進行面面俱到的研究。如苯環的催化加氫等性質，就很難進行實驗研究。再如，一般有機化合物都具備的還原氧化銅等性質，也沒有必要專門進行實驗研究。
此題中只根據水楊酸的結構，設計其典型性質的實驗即可。
【答案】：根據水楊酸的結構，可設計如下實驗：
（1）檢驗水楊酸的酸性：①用玻璃棒蘸取水楊酸溶液，測其ph，觀察其酸性。②把水楊酸的濃溶液滴加到濃的苯甲酸鈉溶液中，觀察是否有苯甲酸的沉澱產生，以判斷水楊酸與苯甲酸的酸性強弱。
（2）將水楊酸的溶液滴加到濃溴水中，觀察有無白色沉澱產生。
（3）向少量水楊酸溶液裡滴加三氯化鐵溶液，觀察溶液的顏色變化。
（4）把2 g左右水楊酸溶於3 ml乙醇（於大試管中），再向其中加入3 ml濃硫酸，並加入幾片碎瓷片，小火加熱試管，並將產生的氣體導到另一盛有飽和碳酸鈉溶液的試管上方，觀察有無不溶於水的液體出現。若有，則振盪靜置後，聞其氣味。
課時訓練
1．某同學對亞硫酸鈉的化學性質進行以下**並寫如下實驗報告。請幫助他完成實驗報告並回答以下問題：
實驗報告ⅰ
實驗報告ⅱ
根據以上報告，回答下面問題：
（1）如何鑑別亞硫酸鈉和碳酸鈉？
（2）敞口放置亞硫酸鈉，亞硫酸鈉可能變質為如何證明亞硫酸鈉已經變質？
2．下面是某同學研究氯氣性質過程中的乙個片斷。請你幫助他完成部分實驗並補全實驗記錄。
[觀察]氯氣的顏色、狀態： 色狀態；聞氯氣的氣味： 氣味。
[**]氯氣是一種非金屬單質，它可能具有的性質有
從元素化合價的角度分析，它可能具有的性質有
[實驗**]
[實驗結論]
（1）氯氣與鐵反應生成氯氣與氫氣反應生成 。
（2）通過比較氯氣和曾經學習過的氧氣等非金屬單質的性質，可推知氯氣的化學性質
能與反應。
（3）這位同學是按照怎樣的程式來研究物質性質的？
（4）在上述過程中，該同學都用到了哪些研究物質性質的方法？
（5）說明聞氣體氣味的方法。
3．對牙膏的**要用到許多知識。
（1）下表列出了三種藥物牙膏中的摩擦劑。請在表中填寫三種摩擦劑所屬的物質類別。
（2）根據你的推測，牙膏摩擦劑的溶解性是填「易溶」或「難溶」）
（3）牙膏中的摩擦劑碳酸鈣可以用石灰石來製備。某學生設計了一種製備碳酸鈣的實驗方案 ，其流程圖為
石灰石生石灰石灰水碳酸鈣
請寫出上述方案中有關反應的化學方程式
（4）請你仍用石灰石為原料（其它試劑自選），設計另一種製備碳酸鈣的實驗方案。仿照（3）所示，將你的實驗方案用流程圖表示出來：
石灰石你設計的方案優點是
（5）檢驗牙膏中是否含有碳酸鹽的實驗方法是
（6）某學生為了測定一種以碳酸鈣為摩擦劑的牙膏中碳酸鈣的含量，用燒杯稱取這種牙膏膏體100.0 g，向燒杯中逐漸加入稀鹽酸至不再有氣體放出（除碳酸鈣外，這種牙膏中的其他物質不能與鹽酸反應生成氣體），共用去稀鹽酸200.0 g。
反應完畢後稱得燒杯內物質的質量為278.0 g。（所有質量資料均不含燒杯質量）。
請你計算這種牙膏中碳酸鈣的質量分數。（可能用到的相對原子質量：h:
1; c:12; o:16; cl:
35.5; ca:40）
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