[教学设计]第一节 金属的化学性质

 

第1课时

教学目标：

（一）知识与技能：

     1、掌握钠、镁、铝、铁的重要性质，认识钠是一种活泼金属；

     2、了解钠、镁、铝、铁的存在及用途；

 3、掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算方法和格式。

（二）过程与方法:

     1、采用实验探究法，按照思考、交流、实验、观察、分析，得出结论的方法进行启发式教学；

  2、发挥学生主主体作用，做好探究实验

3、通过例题分析和练习，培养学生综合运用知识的能力和综合计算的能力

（三）情感、态度与价值观：

     1、通过介绍钠的用途，指出化学工业早国民经济中的地位，激发学生报效祖国的责任感；

     2、通过介绍铝的冶炼，培养学生勇于探索的科学精神和严格求实的科学态度；

 3、通过动手实验体验化学的奥秘，激发学生学习兴趣。

 

教学重点：

   金属钠的氧化、与水反应

 

教学难点：

  钠与水反应现象观察、分析、总结

 

教学过程：

[引言]：五千年前人类进入青铜时代，三千年前进入铁器时代，20世纪铝合金成为仅次于铁的金属材料。金属在人类社会发展，改善人类生活发面起重要作用。金属和它的化合物有着截然不同的性质，例如：铝是一种常见的金属，具有金属的通性，高温时可以燃烧，而燃烧时Al₂O₃却不熔化，能耐高温，为什么？本章我们就来讨论它们的性质。

【板书】：  第三章   金属及其化合物

 

第一节          金属的化学性质

 

金属的物理性质（共性）：

    有金属光泽、易传热、易导电，有延展性、可塑性，除汞以外都是固体 。

金属的化学性质:

2Al+3Cu²⁺=2Al³⁺+3Cu

   2Mg+O₂=2MgO

   Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag

   Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑

金属单质中元素的化合价升高，表现出还原性。

 

一、金属与非金属的反应

实验：取出一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油用小刀切开一端的外皮观察钠表面的光泽和颜色，看新切开的钠的表面在空气中会不会发生变化。

【讲解】钠：银白色，较软，比水轻，熔点较低，保存在煤油中。

1、钠和氧气反应

常温下：银白色的切面很快变暗

4Na + O₂ === 2Na₂O

 

实验：再取一小块金属钠放在坩埚里加热观察有什么现象？

【讲解】现象：熔成闪亮的小球，剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色粉末．

2Na + O₂ === Na₂O₂

Ｎa₂O₂的特殊用途：

　2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂

  2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑

用途：制取少量氧气，用作帮助呼吸

2Na₂O₂+4HCl=4NaCl+O₂↑+2H₂O    Na₂O₂不是碱性氧化物，属于过氧化物

钠和氯气反应：2Na+Cl₂==2NaCl

2、铝和氧气反应：

【实验】：打磨过的铝箔和未打磨的铝箔在酒精灯上加热

   现象：加热萎缩但不滴落

【讲解】：铝表面的氧化膜保护了铝，即使是打磨过的铝箔，在空气中也很快生成了新的氧化膜，Al₂O₃薄膜的熔点为2050℃，高于铝的熔点660℃，包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会滴落。

                      4 Al + 3 O₂   2 Al₂O₃

活泼金属在空气中容易与氧气反应，表面生成一层氧化物。有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁等；有的氧化膜致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝等。

4 Fe + 3 O₂ == 2 Fe₂O₃

              Mg + O₂ == 2 MgO   

2 Cu + O₂ == 2 CuO

结论：（一般）金属+O₂→金属氧化物

         金属+Cl₂→高价金属氯化物

金属+S→低价金属硫化物

 例如：     2 Al + 3 Cl₂  2 AlCl₃

Fe + S FeS

 

第2课时

导入：【情景】  广州日报大洋网上找到了一则关于金属钠事故的报道——《炸起千层浪，珠江 “水雷”谜团待解》（2002-7-9）：

      若干神秘“水雷”惊现珠江。7月7日，在珠江石溪附近，前前后后共漂着七个白色的来历不明的金属桶。突然，从漂在水面上的一个金属桶内冒起一股白烟，窜起亮黄色火苗，紧接着一声巨响，蘑菇状的水柱冲天而起，这个铁桶接着又连续爆炸了多次，爆炸腾起的白色烟雾有近十米高，还有许多未燃尽的白烟飘进旁边的公司内，这些灰白色的物体一遇到水就不停地冒泡，有时甚至还突然着火。

 

 

  二、金属与酸和水的反应

 

【讨论】  1、俗话说“水火不相溶” ，为什么今天水会引火呢？引起爆炸的物质是什么呢？

2、装有钠的金属桶为什么会成为“水雷”呢？究竟发生了什么样的反应呢？

【活动探究】  金属钠能否像白磷一样保存在水中？

 

  1、【实验】：向一只盛有水的烧杯中滴加几滴酚酞试液，然后将绿豆般大小的金属钠投入到小烧杯中并盖上玻璃片，观察实验现象，并注意用耳朵听，用手触摸感受。

 

 

 

反应方程式：

2 Na + 2 H₂O == 2 NaOH + H₂↑

  

[思考]：1、金属钠长期放置在空气中的最终产物是什么？

        2、将金属钠投入到水和煤油的混合液中，有什么实验现象？

【思考】:如果在一支试管中加入水,再加入煤油.最后放入绿豆大小的钠会有什么现象?

钠与水反应实际上是钠与水电离出来的微弱的H^＋反应，那么钠与盐酸、硫酸等酸溶液的反应要比与水的反应   ，请预测试验现象。

(在金属活动性顺序表中可以发现排在金属活动性顺序氢前的都可以和酸发生反应.提示:酸电离的大量氢离子)

结论: 钠与盐酸、稀硫酸的反应

2 Na + 2 HCl ==2NaCl + H₂ ↑

实质：

钠与水反应是与水电离出的氢离子反应，在酸溶液中,氢离子主要来自于酸的电离,且氢离子浓度比水中大得多,所以,钠投入酸中先与酸电离出来的氢离子反应,比在水中更加剧烈.如果钠过量,多余的钠与水反应.

【知识扩展】：金属钠比铜活泼，能否从硫酸铜溶液中置换出单质铜？说出反应的现象，推断产物。

结论:2 Na + CuSO₄ + 2 H₂O == Cu(OH)₂ ↓ + Na₂SO₄ + H₂ ↑

实质：

　　钠投入水中先与水反应，生成NaOH，生成的碱再与CuSO₄反应.

实验现象：钠浮于水面，熔成一个小球，四处游动，逐渐缩小直至最后消失，发出嘶嘶的响声，最后生成蓝色絮状沉淀。

【思考】：将钠块投入FeCl₃溶液中，有何现象。写出化学方程式。

2、铁和水蒸气的反应

【实验】：铁和水蒸气的反应

分析实验装置：水蒸汽发生装置+水蒸汽与铁粉反应装置+气体收集装置

 实验现象：加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声，反应后，试管内的固体仍呈黑色。

3 Fe + 4 H₂O(g)  == Fe₃O₄ + 4 H₂

图 3-1  铁粉与水蒸气的反应装置

【思考】：

   一天，英国一家炼铁厂的熔铁炉底部产生了裂缝，顿时炽热的铁水从裂口夺路而出。当温度高达一千多摄氏度的铁水碰上炉旁一条水沟里的水时，刹那间，“轰”的一声震天动地的巨响，整个车间被掀掉了。水为什么会产生这么大的相当于TNT炸药的威力呢？      

【讲解】：这是因为高温下发生了下面的反应：

　　　　　　　3 Fe + 4 H₂O(g)  == Fe₃O₄ + 4 H₂

　　当一千多摄氏度的铁水流入水沟时，在极短的时间内产生了大量易燃易爆气体，并且被铁水的高温点燃，所以轻而易举地把巨大的生产车间给炸掉了。所以钢铁厂里的铁水包，在注入炽热的铁水与钢水之前，必须进行充分的干燥处理，不让包中留下一滴水，以防止爆炸事故的发生。

3、镁与热水反应：

   冷水：  不反应

   热水：   反应

三、铝与氢氧化钠溶液的反应

【实验】：铝与酸、碱（NaOH）反应

2Al + 2 NaOH + 2 H₂O == 2 NaAlO₂ + 3 H₂↑

实质:

    第一步: 2 Al + 6 H₂O == 2 Al(OH)₃ + 3 H₂↑

    第二步：Al(OH)₃ + NaOH == NaAlO₂ + 2 H₂O

总的反应方程式：

2 Al + 2 NaOH + 6 H₂O == 2 NaAlO₂ + 3 H₂↑ + 4 H₂O

氧化剂：H₂O；   还原剂：Al

 

 

第3课时

四、物质的量在化学方程式计算中的应用

物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子之间的数目关系。这些粒子之间的数目关系，又叫做化学计量数υ的关系。

计算原理：

?                               2Na +  2H₂O   =  2NaOH  +  H₂↑

   化学计量数之比           2   :   2     :   2     :   1

       扩大N_A倍           2×N_A:  2×N_A  ： 2×N_A   ： N_A

     物质的量之比          2 mol : 2 mol    :   2 mol   :  1 mol

     相对质量之比          2×23  : 2×18  :  2×40  :   2

                                              

结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的             之比。

    利用这个结论对于定量研究化学反应中各物质之间量的关系会更方便。

【例题分析1】详见书P。52页例题

【例题分析2】把5.4 g Al放入到足量NaOH溶液中完全反应，生成的氢气在标准状况下的体积为多少？

 解：设反应生成的氢气在标准状况下的体积为V

  

 

V=                     

答：   

[练习]0.2 g H₂在足量的O₂中完全燃烧，求生成的H₂O的物质的量是多少？

 

【例题分析3】实验室欲制备一定量的氯气，现有2.61 g MnO₂和12 mol·L^－1的浓盐酸50 mL，理论上可制得标况下的氯气多少升？(M_MnO2=87g·mol^－1)

[分析]初中化学关于化学方程式的计算一般都是已知一种反应物的量求另外一种反应物的量或生成物的量；而本题是已知两种反应物的量求生成物的量，必须判断哪一种反应物过量，用完全反应的反应物来计算。

解：设2.61 g MnO₂和V mL12 mol·L^－1的浓盐酸恰好完全反应

MnO2  ＋    4HCl (浓) MnCl2  ＋  2H2O＋  Cl2↑      87g         4 mol 2.61g     V×10-3 L×12mol·L－1        61 =           V=10mL

   

 

 

 

 

 

 

 

 

浓盐酸过量，求标况下的氯气的体积应按MnO₂的量来计算

设2.61 g MnO₂和50 mL 12 mol·L^－1 HCl理论上可制得标况下的氯气的体积V₁

MnO2  ＋    4HCl (浓) MnCl2  ＋  2H2O＋  Cl2↑ 87 g                                   22.4 L      2.61                                            V1           87 /2.61  =  22.4/V1          V1= 0.672

   

 

 

 

 

   

 

      答：  

 

 

 

 

 

【课后作业】课本P53-54页。