必修1第三章金属及其化合物教材分析及教学建议

必修1 第三章 金属及其化合物 教材分析及教学建议武汉市第一中学 高一化学组 董 静一、 本章地位和功能（1） 课标要求和地位新课程标准要求“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主质，能列举合金材料的重要用途”。 本章是在第一章“从实验学习化学”和第二章“化学物质及其变化”的基础上，系统学习元素化合物的开始。本章介绍金属及其化合物，下一章介绍非金属及其化合物。要想了解物质世界，了解化学，就要从构成常见物质的元素知识开始，为以后的理论学习打好基础。元素化合物知识是中学化学的基础知识，内容多而广，但要求有所降低。学生在初中化学中已学过一些金属及其化合物的知识，在平时的生活接触中也已有较多了解，现在进一步学习一些有关金属的新知识容易接受。受教学课时和教学要求的限制，金属及其化合物知识没有分章详细介绍，只安排了一章。除此之外，在必修2的元素周期表中也有涉及碱金属，必修2的第四章第一节 “开发利用金属矿物和海水资源”中讲到金属的冶炼，在选修3物质结构与性质中第三章第三节讲到金属晶体和金属键。对于元素化合物的知识再没有提及。所以对于元素化合物知识的教学是新课改变化比较大的一点。（2）结构金属知识的内容提前，教科书将有关金属的知识安排在“物质结构”“化学反应与能量”之前，集中学习。因此，元素的原子核外电子排布、周期表等相关知识只能立足于初中化学和前两章的基础之上，而不能在此处更多地扩展，这也是与旧教材不同的一点。（3）特点和变化课程标准界定的元素都是单个的元素，不像我们以前是强调一族一族的，在无机物里边主要是强调了八种元素钠、铝、铁、铜，非金属元素是氯、氮、硫、硅。新课程标准和以前大纲的区别就在于没有特别指出要讲那些物质，讲到什么程度。如果仅按课本教学，比较好的学生就感觉吃不饱，所以可以针对不同层次学生接受程度的不同，适当扩充教学内容，但注意不超过高考的要求。在过去的教学中，我们一般以某元素为线索，按照“金属单质金属氧化物氢氧化物盐”的纵向知识结构进行编排，再采取先典型、后扩展到一般的方法，如学习一种典型金属元素及其化合物的性质，再学习同族元素性质的相似性和递变性。但本章没有按这一思路编排，而是按单质、氧化物、氢氧化物和盐来分类，重新整合，横向分块，集中介绍。按单质、氧化物、氢氧化物的性质分块介绍。这样的编排反映了编写者的目的，既能对金属性质形成规律性认识，又能突出典型金属本章突出个别物质的特性反应，对每种物质并没有全面介绍，对物质的化学性质的介绍也不求面面俱到，而是突出重点，强调物质的一些特性反应。如钠与水的反应、铝的两性、三价铁和二价铁的氧化还原性等二、 本章核心内容本章的元素化合物知识可分为单质、化合物和金属材料三大块。章节核心内容与其它模块的关系第三章金属及其化合物第一节 金属的化学性质1、钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要物理性质。2、钠、铝、铁、铜等分别与氧气、水、酸、碱等物质的反应。必修2在元素周期表中有涉及，碱金属。选修模块中将在“物质结构与性质”中介绍金属键理论和金属晶体知识。第二节 几种重要的金属化合物1、 氧化钠、过氧化钠、氧化铝、氧化铁、氧化铜等分别与水、酸、碱等物质的反应。2、 碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性、热稳定性、与酸的反应。3、 碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法。4、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备方法，氢氧化铝的两性，氢氧化铝、氢氧化铁的受热分解。必修2在元素周期表中有涉及。选修模块会从弱电解质平衡的角度进一步认识氢氧化铝的两性。第三节 用途广泛的金属材料1、通过教学要帮助学生形成观念：成分金属元素的种类和含量对合金的性能会产生极大的影响。2、化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。选修中“化学与生活”和“化学与技术”中介绍更多的各种品种的金属材料，包括合金。必修2“开发利用金属矿物和海水资源”部分会进一步介绍金属的冶炼。三、 教学目标(1).了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质。(2).初步认识金属材料在国民经济中的重要作用和与人们日常生活的密切联系，以及合理使用金属材料的重要意义。(3).通过金属及其化合物性质的实验，提高学生对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养学生的实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力等。(4).以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养学生获取知识及信息加工的能力。通过比较、归纳等，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。(5).通过金属及其化合物、金属材料在生产和生活中的应用等的学习，提高学生学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。(6).通过多种多样的活动，鼓励学生积极提出问题，培养学生敢于质疑、勇于创新的精神和合作精神等。四、课改试验区2009年高考试题中相关内容课改区题号题型考查的知识上海卷10选择题钠与水反应15选择题镁、铝与碱反应计算22选择题铝热反应，计算25实验题铁氧化物、铝热反应27实验题制取过氧化钙江苏卷3选择题铝的化合物5选择题明矾、氧化镁7选择题离子共存Fe3+、Al3+、Mg2+9选择题Fe2+的还原性11选择题AlO2-、Fe（OH）315实验题Na+、Fe3+、Al3+、Ca2+16推断题Fe2+ 、Fe3+17实验题Cu2+海南卷3选择题NaHCO3 、Na2CO39选择题Al2O316实验题Au、Ag、Cu分离20-3选择题硬水转化广东卷2选择题海洋资源开发利用3选择题Na与水反应实验12选择题离子反应：Fe（OH）3、Cu与HNO317选择题Fe2+与H2O2反应21实验题Fe、Cu22实验题Fe3+、Al3+、Mg2+24填空题Al27填空题Cu北京卷8选择题Cu2+、Al3+26实验题FeSO427实验题Cu与HNO3安徽卷10选择题离子共存：Al3+25填空题Cu与浓硫酸，Al与FeO27实验题Fe2+ 、Fe3+、Fe（OH）2、Fe（OH）3浙江卷26推断题Cu27实验题Fe2+从2009年课改区的高考试题看来，对于金属中Al3+、Fe2+ 、Fe3+、Cu2+的考查还是比较多的，在金属元素和化合物的教学中还是应适当补充，但不要要求过高。五、课时分配建议节次内 容建议课时第一节金属的化学性质金属的物理性质，与氧气等非金属的反应，1金属与酸和水的反应1铝与氢氧化钠的反应及物质的量在化学方程式计算中的应用1第二节几种重要的金属化合物钠的重要化合物1铝的重要化合物1铁的重要化合物1第三节用途广泛的金属材料常见合金的重要应用和正确选用金属材料1复习课钠、铝、铁、铜的主要性质复习1合计8根据本校的具体情况，再增加练习和评讲时间，总共大约2周-3周时间。六、教学设计建议1、第一节设计建议本节教学重点：钠的氧化和钠与水的反应，铝与NaOH溶液的反应。本节教学难点：钠与水反应、铝与NaOH溶液反应的实验现象观察。本节设计三课时，主要是四个部分组成。第一部分，复习初中化学中金属的有关知识，做好与新课的衔接，初中化学介绍的金属主要是铝、铁和铜，金属的性质以物理性质为主，还介绍了金属活动性顺序，使学生初步了解金属与酸或盐溶液反应的规律。本节“金属的化学性质”是在初中学习的基础上，进一步加深和提高。金属种类选了“钠、铝、铁、铜”，具有代表性：两种主族元素、两种过渡元素；一种非常活泼的金属，两种较活泼金属，一种不活泼金属；除钠外，其他三种金属都是常见金属，学生有感性的认识，能与日常生活中金属的应用相结合。第二部分是介绍金属钠、铝与氧气在不同的条件下反应的情况，钠、铝与氧反应的学习结合生活中铁与氧的反应，可以对金属与氧气反应有一个整体的了解，并能认识到金属与氧气的反应情况与金属的活泼性有关，也与反应的条件有关。比较钠，铝的缓慢氧化和加热时的氧化。初中化学，学生探究过“铁生锈的条件”，也学过铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。可将金属铁与氧气在不同条件下的反应在此复习。第三部分介绍金属钠、铁、铝与酸和水的反应，金属与酸的反应在初中已经学过，先复习，引入金属与水的反应，建议增加金属镁与水的反应实验进行对比。适当解释铝与NaOH溶液反应的实质。第四部分“物质的量在化学方程式计算中的应用”的内容，进一步揭示了化学反应中反应物、生成物之间的粒子数关系，并学习物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等应用于化学方程式的计算，对于高中化学计算来说是重要的基础。但是学生对于同一反应涉及到多个物理量的计算的运用感到有些困难，建议适当补充一些不同类型的计算，帮助学生总结规律，理清思路，可以结合金属的化学性质中的新知识进行复练习。“金属的化学性质”这一节，实验比较多，学生很感兴趣，实验在本节教学中起到重要的作用。教科书中安排的实验有：（1）钠在空气里缓慢氧化，钠的物理性质、钠的保存。（2）钠加热时氧化(应用坩埚实验)。（3）科学探究：铝箔在空气中受热熔化（未打磨和打磨现象基本相同），建议：，可增加“毛刷”实验。（铝与硝酸汞的反应在离子反应的课后习题出现过）。学生讨论：若想要观察到铝的燃烧，可采取的措施（增大表面积用铝粉，增大氧气浓度用氧气等）。（4）钠与水的反应，产物的检验和联系氧化还原反应原理分析。（ 增加镁与水的反应演示）。（5）科学探究：铁与水蒸气的反应（实验装置的选择和探究），教师演示或播放视频。探究过程中，引导学生分析需要解决哪些问题（制水蒸气、在什么条件下反应、产物是什么等），怎样去解决，等。然后让学生去思考，同学间交流探究方案（注意实验安全），在哪些方面还可以作出改进，再根据设计方案画出装置草图。鼓励学生有不同的想法，引导学生讨论分析，得出较合适的方案。（6）铝与盐酸和NaOH溶液的反应（特殊性），化学方程式的书写，适当解释铝与NaOH溶液反应的实质。实验操作与视频图片展示相结合，可以加深实验的直观印象，增强实验的效果。教科书里还安排了“思考与交流”、“科学探究”和“实践活动”、“科学视野”等栏目，不是把知识直接交给学生，而是引导学生以活动的形式获得。“科学视野”介绍了金属钛的性质和用途。小结：在学习了金属与氧气的反应、与水的反应、与NaOH溶液的反应等以后，要运用比较、归纳、分析、综合等方法找出金属的共性。同时也让学生注意钠、铝、铁分别与氧气、与水的反应各不相同，它们之间存在差异。然后可以根据反应程度的差异总结出不同金属与氧气、与水反应的情况与金属活动性的关系，用金属的活动性来说明钠、铝、铁的性质。同时还要让学生了解铝能够与NaOH溶液反应，是少数金属的特性。通过比较、归纳，使学生了解金属的一般化学性质和个性，从而对金属的化学性质有一个整体的认识。2、第二节教学设计建议本节主要是对钠、铝、铁三种重要金属的化合物的性质按氧化物、氢氧化物和相应盐的顺序编写。铜的化合物是以“资料卡片”的形式出现的。根据课程标准的要求，对钠、铝、铁、铜的化合物性质的介绍仍以化学性质为主，且是主要的化学性质，对于它们的物理性质不作详细描述。初中阶段学生对各类物质的通性已有认识，因此建议在进行物质性质教学时，指导学生以各类物质的通性为基础用类比的方法展开研究，并在研究的过程中去发现和认识一些物质的特性，从而培养学生的探究能力和方法。例如过氧化钠的教学，初中学生已知碱性氧化物的通性中有“与水化合生成碱，与酸反应生成盐和水”的性质，这样在教学时就以此为基础指导学生进行类比探究：过氧化钠与水反应、与酸反应情况是怎样的呢，在研究过程中，学生发现和认识到过氧化钠并不是碱性氧化物，从而认识它的性质。氧化铁、氧化亚铁、氧化铝的教学都可以采用这种方法进行教学，帮助学生形成在没有理论支持的条件下研究性质的方法，并与第二章的物质的分类意义相衔接，做到举一反三（见教材24面倒数第二自然段）本节教学重点：氢氧化铝、氢氧化铁的性质，Fe3+、Fe2+的转化。本节教学难点：两性氢氧化物概念的形成，Fe3+、Fe2+的转化。教学建议如下：（1）运用列表比较的方法，理解各类金属化合物的性质规律本节化合物种类多，对同一类化合物的性质，运用比较法可以使知识结构清晰，得出它们的共同点和性质差异，有利于学生对知识的掌握。例1：金属氧化物的性质可列表为：氧化物固体颜色水溶性与盐酸反应的化学方程式（注明溶液的颜色）Na2O白色溶Na2O + 2HCl =2NaCl + H2O（溶液无色）MgO白色不溶MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O（溶液无色）Fe2O3红棕色不溶Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O（溶液黄色）CuO黑色不溶CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O（溶液蓝色）Al2O3白色不溶Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O（溶液无色）与NaOH溶液反应Al2O3+2NaOH= 2NaAlO2+H2O(溶液无色)例2：氧化钠（Na2O）和过氧化钠（Na2O2）性质比较物质氧化钠（Na2O）过氧化钠（Na2O2）阳、阴离子数之比Na+ 和 O2- 之比2：1Na+ 和 O22- 之比2：1氧元素化合价+2+1氧化物种类碱性氧化物非碱性氧化物色、态白色固体淡黄色固体化学性质与水反应Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2（标电子转移）与CO2反应Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2与盐酸反应Na2O 2HCl = 2NaCl 2H2O 2Na2O2 4HCl = 4NaCl 2H2O O2 （2 H2O2）用途氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂保存隔绝空气，密封保存隔绝空气，远离易燃物、密封保存生成条件钠在常温下缓慢氧化燃烧或加热金属钠转化Na2O Na2O2（O2 、加热）另外还可列表比较碳酸钠和碳酸氢钠，铁的氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）,铁的氢氧化物Fe（OH）2、Fe（OH）3、Fe3+、Fe2+的检验和转化等。通过列表进行比较,得出它们既具有一般性质，也有一些特殊的性质。如Al(OH)3是两性氢氧化物。（2）充分发挥实验的功能本节有6个实验，2个科学探究，1个实践活动。是实验数量最多的一节。过氧化钠与水的反应科学探究：碳酸钠和碳酸氢钠的性质焰色反应硫酸铝与氨水反应氢氧化铝与盐酸反应 FeCl3和FeSO4溶液与NaOH溶液反应Fe3+的检验科学探究：Fe3+与 Fe2+的相互转化实践活动：铝盐和铁盐的净水作用教参建议本节大都是简单易做的实验，可以采用边讲边实验的形式来完成。这些实验都是验证性的，但要让学生通过观察实验现象，分析得出有关结论，体验实验的作用。（3）指导学生观察图画和阅读资料，充分发挥图画、资料的功能本节有13幅图画用来配合和丰富教学内容，在这些图画中，有晶体的图片，有物质的制取和用途的图片，有配合实验展示现象的图片。例如氢氧化铁和氢氧化亚铁的生成、焰色反应等。要引导学生仔细观察这些图画，找出图画中所包含的丰富的信息，加深学生对相关知识的认识。（4）引导学生归纳金属化合物的性质与金属活动性顺序的联系学习金属化合物的性质要与金属活动性顺序联系起来，这样可以提高知识的理解层次，对其中存在的规律性加深认识。例如，金属越活泼，它的氧化物越容易生成，氢氧化物的碱性越强。金属活动性顺序的规律性很强，在平时应用很多，而且与金属化合物的性质联系起来，也为以后元素周期律的学习埋下伏笔。3、第三节教学设计建议这是一节全新的内容，阅读性比较强，可让学生自主学习。教学建议如下：1. 通过教学要帮助学生形成观念：成分金属元素的种类和含量对合金的性能会产生极大的影响。学生过去对有关金属材料的知识了解不多，金属材料究竟包含哪些材料？它们有哪些功能？主要应用在哪些方面？教师可学生事先通过多媒体手段查找相关资料，对金属材料有一个初步概念。金属材料的基本元素是金属。因此，笼统地说，金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。金属材料可分为两大类：钢铁和非铁金属（或有色金属）。重点掌握铜合金和钢的分类和性能。3.介绍金属材料面临的挑战，激发学生的社会责任感近一二十年来，金属材料的发展受到了巨大的压力，这种压力来自外部和内部两个方面。就外部来讲，从20世纪中期开始，高分子材料的崛起，尤其是工程塑料从性能到应用许多方面已能和传统的金属材料相抗衡，加上原料丰富、价格便宜，产量以惊人的速度增长。与此同时，先进陶瓷材料也崭露头角，特别是在现代电子工业中占有重要地位。因此，材料领域从金属材料的一统天下转变为金属、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局。从内部来讲主要是能源、资源和环境三个方面。金属材料的近百年的大力发展，某些主要的金属矿产资源日渐紧张，高品位的金属矿产很快减少，低品位的矿产使能源消耗和成本增加。金属工业是能源的最重要消耗者，也是严重的环境污染者。这些问题对金属材料今后的发展提出了有力的挑战