第一节金属的化学性质y

1、第三章 金属及其化合物第一节 金属的化学性质学习目标：知识与技能：1、用实验的方法探索和认识钠的性质2、通过实验了解活泼金属钠与氧气的反应，归纳出活泼金属易与氧气发生反应的知识，培养学生习惯用化学的视角去观察身边的物质和发生的事情。过程与方法：1、通过经历实验探究和问题讨论的过程，了解实验研究化学物质的一般方法，初步形成推理、综合归纳的能力。2、学习以实验为基础的实验研究方法。3、通过研究性学习的方式让学生初步掌握研究性学习的学习方法，为在高一学生中开展化学研究性学习课题的研究打下基础。4、注意实验现象的讨论、培养观察和分析问题的能力。情感态度与价值观：1、通过实验研究的方法培养学生严谨的、认

2、真的学习态度和科学方法观。2、通过研究性学习的方式培养学生的操作能力、观察能力、思维能力及学生团结协作能力和语言表达能力。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：钠的物理性质和钠的氧化、教学难点：对实验现象的观察和分析 知识链接：离子反应、氧化还原反应金属元素占总元素的4/5地壳中含量最多的金属是Al：7.73%第二位Fe：4.75%。大多数金属以化合态存在。金属的一些物理性质 铝和硫酸铜溶液反应铜和硝酸银溶液反应铁丝在氧气中燃烧镁在空气中燃烧镁与盐酸、锌与盐酸反应有关反应金属燃烧 2Mg+O2 2MgO 3Fe+2O2 Fe3O4金属与酸 Mg + H2 SO4 = Mg

3、 SO4 + H2 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 金属与盐 2Al + 3 CuSO4 = Al2（ SO4 ）3+ 3Cu Cu + 2AgNO3 = Cu (NO3 )2 + 2Ag点燃点燃金属活动性顺序：1.在金属活动性顺序里：金属的位置越 _ ,它的活动性就越强。与氧气反应更剧烈2. 在金属活动性顺序里，位于_ 的金属能把位于_ 的金属从它们的化合物的 _里置换出来。（K、Ca、Na除外！）靠前后面溶液前面 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性，由强逐渐减弱。Na、Mg、Al的原子结构特点：最外层电子数较少

4、，容易失去NaMgAl一、金属与非金属的反应观察钠的外观，记录有关现象一、钠的物理性质颜色：银白色，带有金属光泽 状态：固体。硬度：柔软 密度： 保存在煤油或石蜡油中比煤油的密度大，与水相比呢？钠的化学性质从此图片中可以看到，钠表面是银白色的，过一段时间银白色逐渐退去，你知道为什么吗？钠易被空气中的氧气氧化而生成氧化钠钠保存在煤油中，在空气中容易变暗，原因是什么？原因：易与空气中的氧气反应 4Na+O2=2Na2O（白色）二、钠的化学性质（一）钠与非金属的反应观看钠的燃烧实验加热时状况：反应程度 ：火焰颜色：生成物状态并记录： 熔化成小球剧烈燃烧黄色火焰淡黄色固体(淡黄色固体) 金属钠与其它非

5、金属的反应2Na+Cl2 2NaCl 2Na+S Na2S点燃加热钠与水的反应在烧杯中加一些水 实验33:操作步骤：滴加几滴酚酞溶液 把一小块钠放入水中 钠所在的位置钠球的运动和大小变化情况周围水雾的产生以及响声溶液颜色的变化情况观察点金属钠与水的反应钠浮在水面上-钠熔成一个闪亮的小球-小球四处游动-发出“嘶嘶嘶”的响声-加入酚酞，溶液变红-浮熔游响红实验现象：现象分析（或结论）（1）钠浮在水面上（2）钠熔成一小亮球（3）钠球不停的游动（4）发出嘶嘶的响声 （5）溶液变红密度比水小熔点低，反应放热产生了气体，气体推动小球迅速移动反应剧烈、有可燃性气体生成生成了碱性物质金属钠与水(加了酚酞)反应

6、的实验现象:比煤油大金属钠与水化学方程式：2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2练习写出钠与水反应的离子方程式：反应的实质：钠原子与水电离出来的H+发生氧化还原反应。2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 0 +1 +1 0失去2e-，化合价升高，被氧化得到2e-，化合价降低，被还原还原剂：Na 氧化剂：H2O氧化产物：NaOH 还原产物：H2 如何设计实验验证钠与水反应产生的气体是什么?1.预测金属钠与盐酸的反应的现象。 钠与酸反应比与水反应剧烈。由于钠与水反应，实质上是钠跟水电离出的H+反应；而酸中的H+浓度比水中H+浓度大。思维拓展:钠与酸反应的离子方程式:

7、2Na + 2H+ = 2Na+ + H2探究：金属钠与CuSO4溶液反应 钠浮在液面上，熔成小球，四处游动，发出嘶嘶响声，有蓝色沉淀产生。现象：(1)2Na +2 H2O = 2NaOH + H2 (2)2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4总反应方程式：2Na +2 H2O +CuSO4 = Cu(OH)2+Na2SO4+H2 反应：思维拓展2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2+ Na2SO4 蓝色絮状沉淀总反应式： 2Na + 2H2O + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2钠和盐

8、溶液反应实质：钠先和水反应，生成的氢氧化钠再 与某些盐反应。例如：钠和CuSO4溶液反应钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。2.若将金属钠投入到硫酸铜溶液中，能否置换出铜来呢？思考1 根据钠易与O2、H2O反应， 钠应如何保存？ 思考2 钠能否保存在四氯化碳或汽油中?钠应保存在煤油或石蜡油中。不能。因为汽油易挥发，四氯化碳的密度比钠大。保存：为什么要保存在煤油（或石蜡油）中？不和煤油反应，密度比煤油大，能隔绝空气和水。思考：能否用手直接取用钠？钠的保存1、钠着火时，应如何灭火？2 、将金属钠(密度为0.9788g/cm3)放入煤油(密度为0.8g/cm3)和水的混合物中，你推测可能会观察到什

9、么现象？并解释原因。思考与交流用沙土扑灭钠放入煤油和水的混合物中，产生的现象： 钠块将沉到煤油和水的界面上，有气泡产生，钠块上浮。当气泡逸出后，钠块又下沉到煤油和水的界面上，又发生反应，重复发生上述现象至钠块消失。一、钠的性质1、钠的物理性质 银白色有金属光泽的固体，密度小，硬度 小（质软）、熔点低2、钠的化学性质钠与水的反应2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 钠和非金属单质（O2)的反应4Na+O2=2Na2O（白色）2Na+O2 Na2O2（淡黄色） 小结点燃观察铝与氧气的反应1.未打磨的铝条在酒精灯上加热2.打磨过的铝条在酒精灯上加热箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。铝表

10、面的氧化膜的熔点远远高于铝，它包在熔化了的铝的表面，使铝不滴落下来。虽然在加热前，铝的表面经过了打磨，除去了氧化膜，但熔化的铝仍然没有滴落。铝的化学性质较活泼，在空气中又会很快生成一层新的氧化膜。Al2O3的作用：致密的氧化层，保护内部的金属不被氧化，起着隔绝空气的作用。类似的还有Mg、Zn、Sn等金属的氧化物薄膜，Fe3O4也具有保护作用思维拓展:若要观察到铝的燃烧应采取哪些措施？实验1实验24Al + 3O2 = 2Al2O3三、铝与氢氧化钠溶液的反应实验探究：实验3-4Mg、Fe都能与稀盐酸、稀硫酸反应，不能与NaOH 溶液反应.Al能否与NaOH溶液反应？实验现象: 铝分别放入盐酸、N

11、aOH溶液中有气泡产生，将点燃的木条放在试管口，可观察到蓝色火焰。 化学方程式： 2Al+2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2铝的特殊性：既能跟酸反应产生H2，又能跟强碱溶液反应产生H2。偏铝酸钠两性学以致用 解释：铝和氧化铝能跟酸、碱反应，因而铝的保护膜和铝制品会直接被酸、碱、盐侵蚀，所以，铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性或咸的食物。 为什么铝制餐具不能用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物?为什么?联系生活应 用：危 害：来 源:1.建筑工地上不用铝桶盛装石灰乳。2.家中不能用铝制器皿长时间盛放食物。 铝盐能致人体中毒,出现老年性

12、痴呆症,导致骨病,肾病和缺铁性贫血等。油条、粉丝和含铝药物(如胃舒平)等。 人们通常用铁制水壶来盛水和烧水。这说明了什么?铁真的不能跟水反应吗?思考与交流 铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气反应？ 你能不能用3支试管、水槽、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品设计一套简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应？（这套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检查产生气体等部分。） 与课本的实验相比较，你觉得哪一套更好？科学探究：铁与水的反应水蒸气的发生装置水蒸气与铁粉反应装置产物收集装置 方案1: 方案2: 方案3:课本中设计的装置更好（优点:装置简单、操作方便、现象明显）在下表中记录实验现象现

13、象化学方程式3Fe+4H2O(g) = Fe3O4+4H2 加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声。金在自然界中以游离态存在 以上我们学习了金属的一些化学性质，通过分析不难发现，在反应中这些金属元素的化合价都发生了变化，它们从0价升为正价。 在这些变化中，金属表现了强的还原性，作还原剂 。 在自然界中金属多以化合态存在，只有极少数不活泼的金属如金以游离态存在。小结： 1、下列离子方程式不正确的是（ ） A.钠与水的反应：2Na + 2H2O = 2Na + 2OH + H2 B .铝与氢氧化钠溶液的反应： 2Al+2OH +2H2O=2AlO2 +3H2 C.铝与氯化亚铁溶液的反应：Al

14、+Fe2+=Al3+Fe D.钠与硫酸铜溶液的反应：2NaCu2+Cu2NaCD练习:2.向一个铝制易拉罐充满CO2,然后往罐中注入足量的NaOH溶液,立即用胶布严封罐口,不一会儿听到罐内“咔咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来（1）易拉罐变瘪的原因是什么？写出（ 反应的离子方程式； （2）易拉罐又鼓起来的原因是什么？写出反应的离子方程式。 NaOH溶液吸收CO2 ，罐内压强减小，外界压强将易拉罐压瘪。CO2 + 2OH- = CO32-+ H2O Al表面氧化膜溶解后，Al与NaOH溶液反应产生H2，罐内压强又增大。2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 练习: 刚才

15、，我们定性研究了铝的化学性质。工农业生产当中更需要了解、掌握反应的定量问题，这就涉及到运用有关物理量进行计算的问题，我们已学习哪些物理量？它们之间有哪些联系？质量、物质的量、浓度、微粒个数、气体的体积 m n c N v想一想合作探究：物质的量与哪些物理量建立了联系？结论：物质的量是联系各物理量的纽带，是中心环节.物 质 的 量 (n) 质 量 (m)微 粒 个 数 (N) 体 积 (V) 浓 度 (c) M M NA NA 22.4L/mol22.4L/mol V(aq) V(aq)四、铝与氢氧化钠溶液的反应2Al+6HCl=2AlCl3+ 3H2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO

16、2+ 3H2 铝既能与强酸反应，又能与强碱反应，是两性金属探究：相同质量的铝，分别与足量的强酸、强碱反应，产生氢气体积比为：_1:1五、物质的量在化学方程式计算中的应用2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 化学计量数之比 2NA个 ：2NA个 ：2NA个 ： 2NA个物质的量之比 2mol ：2mol ：2mol ：1mol 质量之比 46g ： 36g ： 80g ： 2g 气体体积之比 2mol ：2mol ：2mol ：22.4L横（量）相当，竖（单位）相同多单位混合比 2mol ：2NA个 ： 80g ： 22.4L例题1：6.5g Zn与500mL盐酸恰好完全反应，能生成氢

17、气_L(标准状况)。盐酸的物质的量浓度为_。Zn + 2HCl = ZnCl2 + H265g 2mol 22.4L当有65g锌参加反应时，需要2molHCl与之反应，同时生成22.4L氢气6.5g amol bLa=0.2molb=2.24LC(HCl)=0.2mol/0.5L=0.4mol/L实际有6.5g锌参加反应，假设未知数a、b方程式：Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2理论值：65g 2mol 22.4L实际值：6.5g amol bL方程式计算“三段式”成比例: = = 强调： (1)横(量)相当，竖(单位)相同； (2)带单位运算，结果单位要合理。将8.1g铝与足量的氢

18、氧化钠反应，计算生成氢气 _ L,需要氢氧化钠 _ mol，有_ mol电子发生转移。 例题2：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2 6e-54g 2mol 22.4L 6mol8.1g xmol yL zmolX=0.3molY=3.36LZ=0.9mol生成氢气3.36 L,需要氢氧化钠 0.3 mol，有0.9 mol电子发生转移。 化学计量数： 2 2 2 2 3 扩大 NA :物质的量: 结 论： 化学方程式中各物质的化学计量之比等于各物质 的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比。2mo12mo12mo12NA 2NA 2NA2NA2Al + 2NaOH +

19、2H2O 2NaAlO2 + 3H23NA2mo13mo1四、物质的量在化学方程式计算中的应用（3）生成氢气的体积（标准状况）。（1） Al的摩尔质量是27g/mol.n(Al)=m(Al)M(Al)=2.7g27g/mol=0.1mol 2mol 2mol0.1mol n(NaOH) 2mol0.1mol= 2moln(NaOH) n(NaOH)= 0.1mol2mol2mol=0.1mol解：例：把2.7克铝放入足量氢氧化钠溶液中，铝完全反应，计算：（1）2.7克铝的物质的量；（2）参加反应的NaOH的物质的量；( 2 ) 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H22

20、mol 3mol 22.4L/mol( 3) 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H22mol 67.2L 0.1mol V(H2)V(H2)=0.1mol67.2L2mol=33.6L答： (1)2.7g Al 的物质的量是.mol； (2)有.1mol NaOH参加了反应； (3)生成H2的体积在标准状态下是33.6L. 2mol0.1mol= 67.2L V(H2)( 3 ) 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H25.4gAl与足量的NaOH溶液反应，求生成的气体在标况下的体积？若是足量的盐酸呢？练习：2mol3mol解：2Al+2NaO

21、H+2H2O 2NaAlO2+3H254g3mol22.4L/mo1 =67.2L5.4gV(H2)解：答：生成的氢气在标况下的体积都是 6.72L。 54g5.4g 67.2LV(H2) 54g5.4g67.2LV(H2)6.72LV(H2)54g67.2L5.4gV(H2)2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2V(H2)6.72L2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 小 结：这节课你学到了什么？（收获与体会）定性:定量：物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。Al与NaOH溶液的反应2Al + 2NaO

22、H + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2(特性) 向一金属铝的易拉罐内充满CO2,然后向罐内注入足量NaOH溶液,立即用胶布严封罐口，过一段时间后,罐壁内凹而瘪,再过一段时间后,瘪了的罐壁重新鼓起,解释上述变化的实验现象：(1)罐壁内凹而瘪的原因： 反应方程式： (2)罐壁重新鼓起的原因：反应方程式： 动动脑？ (1)是因为CO2与NaOH反应生成Na2CO3,使得罐内气压小于 外界大气压； 解答：(2)是因为过量的NaOH与铝罐反应生成H2,使罐内气压等于或大于外界大气压；2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2CO2+2NaOH 2NaCO3+H2O 请同学们参考例题 (以

23、Al为已知量,与足量的氢氧化钠溶液反应，以H2为未知量)自己动手设计测试题,并分析反应过程中电子转移情况。课后探究2Al+ 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2三、铝与氢氧化钠溶液的反应: (特 性)偏铝酸钠Al(OH)3 NaOHNaAlO22H2O 反应历程：2可得：2Al6H2O2NaOH2NaAlO2 4H2O3H2 2Al6H2 O2Al(OH)33H2 化简为： 2Al2H2O2NaOH2NaAlO23H2四、物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式中各物质的化学计量之比等 于各物质的物质的量之比。 1.可不用假设，直接用相关的字母表示相应的物理量，如V表示体积。

24、 2.列比例式时应注意上下同单位，左右应相当。注意：情景假设：假如你是一名非常喜欢化学探究的学生，现有6.5克锌放入足量的稀盐酸中，锌完全反应，尝试计算下列各物质的质量：（1）生成氢气的质量？（2）参加反应的HCl的质量？你们可以参考的答案解：设生成H2的质量为x，参加反应的HCl的质量为y，则有Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 65736.5gx2y6526.5gx解得：x0.2g65736.5gy解得：x7.3g答： 。变式训练1：现有6.5克锌放入足量的稀盐酸中，锌完全反应，尝试计算下列各物质的物质的量？（1）生成氢气的物质的量？（2）参加反应的HCl的物质的量？解法参考：从

25、上面解得的氢气的质量为0.2g，再将氢气的质量转换成氢气的物质的量可以根据公式：n(H2)=M (H2)m(H2)=2g/mol0.2g=0.1mol同理：M (HCl)=36.5g/moln(HCl)=m(HCl)7.3g=0.2mol通过上面的练习，我们是否还可以求出更多的呢？比如：氢气的体积(2.24L)，氢分子的数目(0.1NA)等总结可得以物质的量为中心的计算：真的还记得这些公式转换吗？我们来交流一下吧!到目前为止，我们已经可以看到若求物质相关的量，都可以由物质的量为中心来进行的，你们还可以看到在化学方程式的计算中物质的量跟什么有关呢？Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 化学计量数之比： 1211：物质的量之比： =化学计量数之比 物质的量之比 0.10.20.1：我们再从另外一个角度分析：Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 化学计量数之比： 1211：物质的量之比： 1