第一节金属的化学性质

PAGEPAGE14第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质（一）教学目的知识与技能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、铝与氧气的反应，归纳出活泼金属易与氧气发生反应的知识，了解金属氧化膜在生活生产中的运用，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情感态度价值观1、通过实验研究的方法培养学生严谨的、认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重点钠的物理性质和钠的氧化难点对实验现象的观察和分析知识结构与板书设计第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质一、金属与非金属的反应1、钠(sodium)的物理性质：银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。2、钠与氧气的反应：(1)缓慢氧化：4Na＋O2＝＝2Na2O［探究实验3-2］钠在空气中加热(2)2Na+O2Na2O2［科学探究］铝的性质探究3、其它常见金属与非金属的反应2Mg+O22MgO4Al＋3O22Al2O33Fe+2O2Fe3O4规律小结：一般金属+O2金属氧化物3Fe+2O2Fe3O4金属+Cl2最高价金属氯化物2Fe+3Cl22FeCl3金属+S低价金属硫化物Fe+SFeS教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［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，改善人类生活方面起重要作用。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（导电性、导热性、延展性），高温可以燃烧，而氧化铝却耐高温，为什么呢？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［讲］人类已经发现的一百多种元素中，大约4/5是金属元素。多数金属的化学性质比较活泼，因此，地球上绝大多数金属的元素是以化合态形式存在。地壳中含量最多的金属元素是Al，最多的非金属元素是O。不同的金属的化学活动性相差很大，我们在学习金属化学性质的时候，既要注意它们的共性，同时也要注意它们的差异性。［思考与交流］举例说明金属能发生哪些化学反应。(与非金属反应：2Na+Cl2==2NaCl；2Mg+O2==2MgO与酸反应：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑与盐反应Fe+CuCl2==FeCl2+Cu)［思考与交流］图3-2是金属发生化学的一些照片，请分析这些反应，并写出化学方程式2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu2Mg+O2=====2MgOCu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2AgMg+2HCl====MgCl2+H2↑［思考与交流］画出Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构有什么特点，与金属的化学性质有什么联系283+1283+13282+12281+11Na，MgAlNa最外层有一个电子，易失去，表现还原性，常表现为+1价，Mg最外层有两个电子，易失去，表现还原性，常表现为+2价，Al最外层有三个电子，易失去，表现还原性，常表现为+3价，［讲］今天我们就先来讨论金属与非金属的反应［板书］一、金属与非金属的反应［引言］提起钠，可能大家觉得并不陌生，因为我们天天吃的食盐就是NaCl，但NaCl中的钠是钠离子，与我们要研究的钠单质性质截然不同。［问］下面请大家用镊子从桌上盛放钠的试剂瓶里取出一小块钠，并用滤纸吸干表面液体(注意，不可用手接触)，放在表面皿上，用小刀切割，请仔细观察其断面处的变化。［师］描述你们所看到的现象。(钠很软，刚切开时，其断面呈银白色，后逐渐变暗)［师］回答得很好，请把刚才切割的钠块用镊子放回原试剂瓶中。请大家根据上述实验现象并结合课文总结出钠的物理性质［板书］1、钠(sodium)的物理性质：银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。［问］为什么在密封的玻璃管内的钠能保持光亮的银白色，而我们刚才切割的钠却不能呢？(玻璃管内的钠是与空气隔绝的，而刚才切割的钠却与空气充分接触，说明钠与空气中的物质发生了化学反应，以致变暗。)［讲］好，事实上，是由于空气中的氧气在常温下与钠反应生成了氧化钠，从而使金属钠失去了光泽，纯净的氧化钠是一种白色粉末。［板书］2、钠与氧气的反应：(1)缓慢氧化：4Na＋O2＝＝2Na2O［讲］常温下，金属钠在空气中就会发生变化，这说明钠比铁、铝、镁等金属活泼得多。因此，在实验室中，要把钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。那么，如果加热，钠又会发生什么变化呢？［探究实验3-2］钠在空气中加热实验现象：可观察到钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色。［讲］实验时应注意，钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯［板书］(2)2Na+O2Na2O2［讲］除了金属钠易与空气中的氧气反应，在金属表面生成一层氧化物，有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁表面的铁锈；有的氧化膜致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝表面的氧化层。所以，在点燃镁条前，常用砂纸打磨，这样点燃起来更容易些。铝的情况如何呢？［科学探究］铝的性质探究实验步骤：用手撕一小块铝箔，用坩埚夹住，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。观察现象，另取一小块铝箔，用砂纸打磨，除去表面的保护膜，再加热至熔化，观察现象。实验现象：铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落实验结论：在常温下，铝能与空气里的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜。加热时反应加剧，生成白色固体，放出大量的热。［讲］铝表面的氧化膜保护了铝，即使是未打磨的铝箔，在空气中也很快生成了新的氧化膜，构成的薄膜Al2O3的熔点为2050℃，高于铝的熔点660［板书］3、其它常见金属与非金属的反应2Mg+O22MgO4Al＋3O22Al2O33Fe+2O2Fe3O4［讲］除了能被氧气氧化外，金属还能被氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化，生成相应的氯化物或硫化物。［板书］规律小结：一般金属+O2金属氧化物金属+Cl2最高价金属氯化物金属+S低价金属硫化物例如：3Fe+2O2Fe3O42Fe+3Cl22FeCl3Fe+SFeS［小结］本节课我们主要学习了金属钠与氧气在不同条件下与氧气反应和铝箔在空气中加热的反应情况。同时我们利用铝在空气中的化学特性，可以把铝制成日常用的铝制品。由日常生活入手，激发学生求知欲。培养学生的实验观察能力，体验钠的性质的研究过程。根据现象思考并推理性质，培养学生逻辑推理能力。培养学生的实验动手能力、观察能力、探索能力和描述现象的能力，并培养学生合作精神第一节金属的化学性质（二）教学目的知识与技能1、根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，掌握铁与水蒸汽的反应原理。过程与方法1、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。2、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价值观1、通过介绍铝的冶炼，培养学生通于探索的科学精神和严格求实的科学态度2、通过动手实验体验化学的奥秘，激发学生学习兴趣。重点铁的化学性质、难点Fe与水反应原理知识结构与板书设计二、金属与酸和水的反应［投影实验3-3］钠与水反应失2e-1、钠与水的反应：2Na+2H2O==2NaOH+H2失2e-2Na+2H2O==2NaOH+H2↑得2e得2e-离子方程式：2Na+2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑2、金属铁与水的反应：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H23、钠与酸和盐溶液反应(1)2Na+2HCl==2NaCl+H2↑(2)投入CuSO4溶液中：2Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑4、镁、铝与酸的反应与非氧化性酸：Mg+2H＋==Mg2＋+H2↑2Al+6H＋==2Al3＋+3H2↑5、Fe与酸的反应与非氧化性酸的反应Fe+2H＋==Fe2＋+H2↑教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［引入］现代社会是金属的世界，金属的世界是丰富多彩的，从坚硬无比的铜墙铁壁，到柔弱无骨的水银，以“不怕火炼”而为人类痴迷的贵族金属金和铂，到见光就能放出电子以“娇柔美丽”著称于世的铷和铯，你会感到不同的金属在性质上有天壤之别，你们想更多了解关于金属的知识吗？那么，这节课就让我们一起走进金属的世界，共同来探索它们的化学性质。［板书］二、金属与酸和水的反应［实验导入］滴水点灯［问］为什么水能点燃酒精灯［问］使物质燃烧需要满足哪两个条件？［讲］可能是水与某物质发生了化学反应，而且该反应还放出了大量的热。事实上，我事先在酒精灯焰心上放了一小颗金属钠。金属钠可以与水反应并放热。［问］从日常生活经验我们知道，像铁、铝等金属不仅常温下与水不反应，即使加热条件也很难反应，但金属钠却能与冷水反应，解释这一实验事实的唯一理由是什么呢？(可能是因为钠比其他两种金属都活泼)［讲］金属钠与水究竟是怎么反应的，下面就请同学们来亲自感受一下该反应。［投影实验3-3］钠与水反应实验步骤：1、用镊子取一小块钠置于滤纸上，吸干表面的煤油，用小刀切绿豆大的一粒，其余放回原瓶。2、在小烧杯中加一小半水，并将切下的钠粒投入小烧杯中，观察实验现象3、反应结束后向烧杯中滴入1-2滴酚酞试剂，观察溶液的变化。［投影］实验现象现象解释浮在水面上钠的密度比水小熔成银白色小球钠是银白色金属，熔点低，且反应放热小球四处游动并发出嘶嘶响声生成气体推动小球游动反应剧烈且放热滴入酚酞溶液变红色有碱性物质生成［板书］1、钠与水的反应2Na+2H2O==2NaOH+H2↑［问］从氧化还原角度分析反应失2e-失2e-2Na+2H2O==2NaOH+H2↑得2e得2e-［问］从分类的角度说说该反应分别属于什么反应？［投影］置换反应、离子反应、氧化还原反应、放热反应，Na是还原剂，H2O是还原剂，NaOH是氧化产物，H2是还原产物［板书］离子方程式：2Na+2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑［过］了解了活泼金属与水的反应再回过头来看看我们熟悉的金属铁，根据金属活动性表，我们知道铁没有钠活泼，所以根据日常经验我们也知道铁与冷水、热水均不反应，那如果我们再把条件创造得更好一些，该反应是否能进行呢？例如，让高温的铁与炽热的水蒸汽接触呢？如果可以，请大家预测这一反应可能的产物。［板书］2、金属铁与水的反应［问］我们必须尊重实验事实，那么如何设计这一反应的装置？［引］设计反应装置的依据是什么(反应物状态、反应条件和生成物性质)［问］该反应的特点是固体与气体，需要加热且生成气体的反应，装置类似于初中学过的哪一套实验装置？(类似于CO还原CuO的实验装置)［投影］［投影］注意事项：1、剂的作用是吸收水蒸汽，使收集的氢气易点燃2、管中石绵绒的作用是铁粉的载体，增大铁粉与水蒸汽的接触面实验现象：加热时试管内铁粉红热，点燃气体可听到爆鸣声［讲］教科书中介绍的是用一支试管完成铁粉与水蒸气反应的实验，试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花左边放有铁粉，蒸发皿中放肥皂水（或在水中加几滴洗涤剂）。整套装置试管口应低于试管底。铁粉与湿棉花的距离可近一些，加热时用一盏酒精灯先后加热两处。反应产生的气体导入到肥皂水中吹成氢气泡，再用燃着的火柴去点燃，可发出爆鸣声。这一实验所用的时间短且很安全。［投影］演示该实验要注意：（1）铁粉不需要与石棉绒混合，因改用酒精灯加热，温度比用喷灯加热时低。（2）酒精灯应先在放湿棉花的位置上加热一会儿，待试管底部温度略高，且有部分水形成蒸气时，再将酒精灯移至放铁粉的位置加热，可防止发生倒吸现象。（3）加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，最初插入时吹起的是空气泡。肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声（4）实验结束时，应先从肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。现象：加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声。［板书］3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2［讲］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。当温度高达摄氏一千多度的铁水碰上炉旁一条水沟里的不时，刹那间，“轰”的一声震天动地的巨响，整个车间被掀掉了［问］水为什么会产生这么大的相当于TNT炸药的威力呢？(这是因为高温下发生了上述反应，当摄氏一千多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［问］在生产实践中，高温操作铁水的注意事项是什么？(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，不让包中留下水，以防止爆炸事故的发生)［讲］以上介绍了两种不同的金属与水的反应，从条件和产物都不相同，最本质的原因还是金属的活动性不同。其实，我们也可以根据金属与水、酸反应的情况来推测金属的活动性。［问］金属Al，它能与沸水反应生成对应的氢氧化物和氢气，请估计它的活动性范围。(Al的活动性介于金属钠和铁之间，因为其反应条件的苛刻程度介于这两种金属之间)［讲］Na与H2O和酸反应的实质都是与H＋反应，而酸电离出的H＋比水电离出的H＋要大得多，故先与酸反应，现象与水反应相似，但更剧烈，而且只有Na过量时，Na才与原酸中的H2O反应。［板书］3、钠与酸和盐溶液反应(1)2Na+2HCl==2NaCl+H2↑(2)投入CuSO4溶液中：2Na+2H2O+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑［讲］镁、铝、铁按照金属活动性顺序，产生H2的能力逐渐减弱。［板书］4、镁、铝与酸的反应与非氧化性酸：Mg+2H＋==Mg2＋+H2↑2Al+6H＋==2Al3＋+3H2↑［讲］与氧化性酸：Mg与浓H2SO4、HNO3反应不产生H2Al在冷的浓H2SO4或冷的浓HNO3中，表面会钝化，生成坚固的氧化膜，因此可用铝制容器装运浓H2SO4［讲］同样，铁也可以与非氧化性酸的反应，请写出Fe与稀盐酸、稀硫酸反应方程式［板书］5、Fe与酸的反应与非氧化性酸的反应Fe+2H＋==Fe2＋+H2↑［讲］Fe在常温下可遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，即在Fe表面生成致密的氧化物膜，阻止内部的金属进一步氧化。但加热条件下，可反应，生成Fe3＋［总结］在这节课中，我们利用实验探究的方法了解到金属的化学性质金属与水的反应，又用对比的方法了解到不同活动性的金属与同一种物质反应的条件、现象和产物的差异。实验法和对比法这两种方法也将成为我们今后学习其他元素化合物知识的重要方法。［课后作业］把一小块Na暴露在空气中，观察到以下各种现象，并写出相应的化学方程式。(1)金属Na表面变暗4Na+O==2Na2O(2)过一段时间后又逐渐变潮Na2O+H2O==2NaOH(3)再过一段时间，又转为白色固体2NaOH+CO2==Na2CO3+H2ONa2CO3+10H2O=Na2CO3·10H2O(4)又过一段时间后，白色固体变成白色粉末Na2CO3·10H2O==Na2CO3+10H2O结合多媒体开拓视野明确学习内容，引起兴趣，激发学习热情观察现象并猜测原因，培养学生的观察能力，激发发现问题兴趣。揭示反应的本质，培养学生逻辑思维能力通过回忆，指导学生掌握正确的分类方法，进一步加强对该反应本质的理解根据钠与水反应的产物预测铁与水蒸气反应的产物可能是氢氧化铁与氢气。指导学生运用对比学习的方法，激发学生的求知欲。培养学生探索精神、培养分析解决问题的能力和综合运用所学知识的能力。培养学生自主学习的能力。分析装置中每一部分的作用，培养学生创新能力。学生评价实验装置的优缺点。培养学生尊重实验结果，实事求是的精神。聆听、领悟、对该反应进一步形成正确的认识，树立化学反应与生产、生活的联系观。培养学生的推理能力和运用规律解决实际问题的能力。学会总结，将知识和方法及时总结成规律，便于识记和今后的学习。A第一节金属的化学性质（三）教学目的知识与技能1、了解铝与碱溶液的反应原理2、了解两性氢氧化物及氧化物3、掌握物质的量应用于化学方程式计算方法和格式过程与方法1、培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力2、加深对基本的理解和对化学反应规律的认识情感态度价值观培养学生综合运用知识的能力重点铝和强碱的反应难点计算中的解题技巧知识结构与板书设计三、铝与氢氧化钠溶液的反应失6e-2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2失6e-2Al+6NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O得6e得6e-四、物质的量在化学方程式计算中的应用1、计算原理：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑化学计量数之比2:2:2:1扩大NA倍2×NA:2×NA：2×NA：NA物质的量之比2mol:2mol:2mol:1mol相对质量之比2×23:2×18:2×40:2标况下体积22.4L2、化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［过］能与酸反应是活泼和较活泼金属的通性，但有些金属例如铝还有特殊的性质，是什么呢？这节课我们就来研究一下铝的特性。［板书］三、铝与氢氧化钠溶液的反应［投影实验3-4］铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应实验步骤：在2支试管里分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片。过一段时间后，将点燃的木条分别放在2支试管口，观察实验现象。实验现象：铝分别放入盐酸、NaOH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。［讲］通过实验我们可以看到，铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，反应可放出一种可燃性的气体氢气。［板书］2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑［讲］Al只能与强碱(NaOH、KOH)反应，不与弱碱(NH3·H2O)反应。Al与碱溶液反应，其实质是Al被氧化，溶液中的H＋被还原，Al与H2O反应生成H2，同时又生成难溶液的Al(OH)3覆盖在Al表面，阻止反应的进一步进行，所以，Al在常温下或加热条件下很难与H2O反应，而在碱性溶液中，Al(OH)3+OH―==AlO2―+2H2O，从而使Al与H2O的反应不断进行。请标出电子转移失6e失6e-［得6e-板书］2Al+6NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O得6e-［点击试题］剩余的饭菜能否长时间保存在铝锅中？为什么？［过］有关化学方程式的计算，我们在初中就已经很熟悉知道化学反应中各反应物和生成物的质量之间符合一定的关系呢？能不能把物质的量也应用于化学方程式的计算呢？这就是我们下面所要学习的内容。［板书］四、物质的量在化学方程式计算中的应用［讲］我们知道，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数目进行的，化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子间的数目关系，这些粒子间的数目关系，又叫做化学计算数的关系。［板书］1、计算原理：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑化学计量数之比2:2:2:1扩大NA倍2×NA:2×NA：2×NA：NA物质的量之比2mol:2mol:2mol:1mol相对质量之比2×23:2×18:2×40:2标况下体积22.4L［讲］由以上的分析可知，化学方程式中各物质的化学计算数之比等于组成各物质的粒子数之比。因而也等于各物质的物质的量之比。在计算时，应用的比例项必须性质相同，即上下单位统一。一般，所用的项与题给条件相同。［板书］2、化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。［讲］有了上述结论，我们即可根据化学方程式对有物质的物质的量进行定量计算。［投影］进行物质的量应用于化学方程式的计算，须按以下步骤进行：1、写出有关反应方程式2、找出相关物质的计量数之比3、对应计量数，找出相关物质的物质的量4、进行计算。［过］下面我们就在掌握上述各物理量间关系的基础上，来系统、全面地学习物质的量应用于化学方程式的计算。［板书］例1、把6.5gZn放入足量盐酸中，锌完全反应，计算：(1)6.5gZn的物质的量(2)参加反应的HCl的物质的量(3)生成H2的体积(标