金属的化学性质教案 13

第三章金属及其化合物第1节金属的化学性质知识精讲一、金属与氧气的反应1、钠与氧气的反应【实验3—1】切开金属钠前先观察钠的表面，以便与切后进行比较。切割金属钠在玻璃片上进行。观察现象：常温下钠在空气中，新切开的钠的光亮的表面很快变暗该反应化学方程式：常温：4Na+O22Na2O(氧化钠)，白色固体。【实验3—2】把一小块金属钠放在坩埚里，加热。观察现象：钠在空气中受热燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体物质。该反应化学方程式：点燃：2Na+O2Na2O2(过氧化钠)，淡黄色固体。注：（1）钠的燃烧实验在坩埚里进行比较规范。在石棉网上或蒸发皿里进行也比较安全，而且现象的能见度较大。如在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，还可以看见烧杯壁上附着的淡黄色的过氧化钠。（2）做此实验时应注意，钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯。说明：①钠与O2的反应因反应条件的不同，现象不同，产物不同。②热稳定性：Na2O2>Na2O③钠与氧气的反应都是氧化还原反应，还原剂都是钠，氧化剂都是氧气，但产物中氧元素的化合价不同，。【思考】1.点燃镁条时为什么要用砂纸打磨？镁条在空气中容易与氧气反应，表面生成一层氧化物。所以点燃之前必须用砂纸打磨。点燃时容易。2.铝与氧气能否反应？若能反应应控制的条件，如：选铝块、铝条还是铝箔？需不需要加热？铝能与氧气反应，但需用铝粉或铝箔，需要加热到着火点。【科学探究】1、用坩埚夹住一小块铝箔（箔厚约），在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。仔细观察。2、取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或在酸中处理后，用水洗净），除去表面的氧化膜，再加热至熔化。又有什么现象呢？实验现象：两块铝箔都熔化，失去金属光泽，但是熔化的铝不滴落。解释：铝表面的氧化膜保护了铝，构成薄膜的氧化铝的熔点（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下来。这也正是性质活泼的铝在空气中能稳定存在的原因。【小结】活泼金属容易与活泼非金属反应，如与氧气反应生成氧化膜，氧化膜疏松就不能保护内层金属（如铁等），氧化膜致密就可以保护内层金属不被继续氧化（如铝、镁等）2.镁、铝、铁与氧气反应(1)2Mg+O2点燃2MgO现象：发出耀眼的强光(2)4Al+3O2点燃2Al2O3(注：铝粉或铝箔可在空气中点燃，铝片可在氧气中点燃，但纯铝在空气中常温下极易被氧化生成一层氧化膜，所以铝具有抗腐蚀性)(3)3Fe+2O2点燃Fe3O4 (黑色晶体)现象：火星四射，有黑色固体生成，放出大量的热。二、金属与水的反应钠除了能与氧气反应之外，能否跟水反应呢？其他的金属能否与水反应呢？这节课我们就来探究金属与水反应的问题。我们来做一下钠与水反应的实验，看看钠到底能不能跟水反应呢？反应又能生成什么物质？【实验1】在小烧杯中加入约1/2的水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，盖上表面皿，观察现象。★观察时应注意几方面内容：钠在水中的哪个部位反应，形态有何变化，如何运动，发出怎样的声音，溶液颜色有何变化？实验现象：1、钠投入水里后，浮在水面上2、钠立即跟水反应，并有气体产生，同时钠熔化成闪亮的小圆球。3、小圆球在水面上向各个方向迅速游动4、有嘶嘶的声音发出，最后小圆球消失5、反应后的滴有酚酞的水溶液变红色实验结论：1、因为钠的密度比水小。 (浮)2、钠与水的反应是放热反应，且钠的熔点较低 (熔)3、钠与水反应产生气体，推动小球迅速游动； (游)4、产生的氢气与水摩擦、与空气中的氧气化合、反应放热等，从而发出响声。 (鸣)5、说明钠与水反应生成了碱 (NaOH) (红)说明：①钠与水的反应是氧化还原反应，钠是还原剂，水是氧化剂，其电子转移：②钠与水的反应是钠原子和水电离出来的氢离子反应即该反应属于离子反应。其离子方程式：2Na+2H2O2Na++2OH－+H2↑③钠的保存：实验室中的钠需保存在煤油中，其原因有：（1）钠与空气中的氧气反应；（2）钠与水反应；（3）钠不与煤油反应，且其的密度大于煤油的密度。【思考】根据金属活泼顺序，钠排在铜的前面，那么金属钠能否从CuSO4溶液中置换出单质铜？推测可能出现的现象。【实验2】在烧杯中加入约20ml的CuSO4溶液，将切好的钠投入到其中，盖上表面皿，观察现象。现象：除钠与水的反应现象外，还产生蓝色絮状沉淀【结论】钠与盐溶液反应不能置换出金属，实际上是将钠投入盐溶液中，首先钠与水反应，然后生成的氢氧化钠再与盐反应生成难溶的碱。【问题讨论】1、钠既能与氧气反应，又能与水反应，那么钠应该如何保存呢？隔绝空气，保存在煤油中2、已知钠和四氯化碳不能反应，四氯化碳的密度比钠大，那么钠能否保存在四氯化碳中？不能保存在四氯化碳中，浮在上面3、钠着火应该怎么扑灭？用水行吗？泡沫灭火器呢？钠能与水反应，同时产生易燃的氢气并放出大量的热，钠也能在二氧化碳中燃烧，所以钠着火，不能用水、泡沫灭火器、干粉灭火器灭火，应用沙子压灭。钠是活泼金属，能够和水反应，那么铁能否和水反应呢？平常我们何以用铁锅来煮水，说明铁是不能和冷水和热水反应的。但是能否与水蒸气反应呢？阅读课本P42的内容。【科学探究】可用以下三种实验装置中的任意一种探究铁与水蒸气的反应。【提出问题】这一套三试管的【思考】铁与水的反应中，如果将实验中的还原铁粉换成铁片或铁钉，反应能否发生？不能，铁钉与水蒸气的接触面积小。三、铝与盐酸及氢氧化钠溶液的反应【实验3—4】铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应现象：均有气泡产生方程式：2Al+6H+=2Al3++3H2（常温下与遇浓H2SO4，浓HNO3钝化，加热时反应不放出H2）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al与NaOH反应的实质是Al的表面有一层氧化膜(氧化铝)，能与NaOH反应而除去，从而使铝裸露出来与水反应生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反应生成NaAlO2，促进Al和水的反应而溶解，因此水是氧化剂。该反应也可以分两步写出： 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑ 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O【应用】铝制容器不宜蒸煮或长时间盛放酸性、碱性或咸的食物。四、物质的量在化学方程式计算中的应用【思考】2CO+O2==2CO2这个反应方程式表示哪些意义？1. 每2个CO分子和1个O2反应生成2个CO2分子2. 每2摩CO分子和1摩O2反应生成2摩CO2分子3. 每28gCO和32个O2反应生成88CO24. 在同一条件下,每2体积CO和1体积O2反应生成2体积CO2学习内容：复习：1、构成物质的粒子有哪些？原子、分子、离子、质子、中子等。2、物质的量与其它物理量之间的关系我们知道物质之间的发生化学反应是按一定微观粒子数目关系进行的。化学方程式可以明确表示化学反应中这些粒子数之间的数目关系。隔就是化学计算数的关系。如：化学计算数之比2：1：2扩大×10232××1023：×1023：2××1023物质的量之比2mol：1mol：2mol气态物质体积比2：1：2总结：从以上例子的分析可知：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。因而也等于各物质的物质的量之比，所以我们可以将物质的量应用于化学方程式进行计算。而物质的量又与质量，摩尔体积、物质的量浓度存在一定关系，将这些量应用于化学方程式进行计算，对于定量的研究化学反应中各物质之间的量的关系，带来很大的方便。【应用举例】[例题1]完全中和NaOH需要H2SO4的物质的量是多少？所需H2SO4的质量是多少？[解]2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O21n(H2SO4)H2SO4的相对分子质量是98，H2SO4的摩尔质量是98g/mol，H2SO4的质量：M=n•M=×98g/mol=答：完全中和需要，所需H2SO4的质量为。总结：物质的量应用于化学方程式计算的一般解题步骤1、正确书写有关的化学方程式配平，确定题中未知量。2、找出相关的物质的化学计量数之比。3、对应化学计量数，写相关物质的物质的量。4、根据相关化学反应列出比例式进行计算。练习1：某元素的单质直接跟氯气反应后，质量增加，这种元素的是（）A．MgB．NaC．AlD．Fe答案：A2、在反应X+2Y==R+2M中，已知R和M的摩尔质量之比为22:9，当与Y完全反应后，生成则此反应中Y和M的质量之比是（）A．16：9B．23：9C．32：9D．46：9答案A。[例题2]将30gMnO2的质量分数为%的软锰矿石与足量12mol/L浓盐酸完全反应（杂质不参加反应）。计算：（1）参加反应的浓盐酸的体积；（2）生成的Cl2的体积（标准状况）。[分析]根据题目中所给的已知条件，可先计算出参加反应的MnO2的物质的量n(MnO2)，然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出参加反应的浓盐酸的体积V[HCl(aq)]和生成的Cl2的体积V（Cl2）。[解]（1）MnO2的摩尔质量为87g/mol。=4HCl(浓)+MnO2MnCl2¬+2H2O+Cl2↑4112mol/L×V[HCl(aq)]（2）4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑1molV(Cl2)答：参加反应的浓盐酸的体积为，生成Cl2的体积在标准状况下为。总结：1、2、物质的量应用于化学方程式计算注意的问题（1）以方程式为基础进行计算时，注意代入方程式的量必须是纯量。（2）一般已知物质的其它物理量一般都换算成物质的量。（3）同一物质的某量单位要相同，不同物质的某量单位可以不同，即上下单位相同，左右单位相应。[例题3]400mL某浓度的NaOH的溶液恰好与(标准状况)完全反应，计算：（1）生成的NaClO的物质的量；（2）该溶液中Na