高中化学教师招聘高中化学必修一第3章 第1节 金属的化学性质 第1课时教案设计

第三章金属及其化合物

第一节金属的化这性质

第1课时

教学设计

三维目标

知识与技能

1.掌握钠、镁、铝、铁的重要性质，认识钠是一种活泼的金属。

2.了解钠、镁、铝、铁的存在及用途。

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.发挥学生主体作用，做好探究性实验。

情感、态度与价值观

1.通过介绍钠的用途，如制取过氧化钠，指出化学工业在国民经济中的地位，激发学生报效国家的责任感。

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，体验化学的奥妙，激发学生学习兴趣。

教学重点

钠的氧化和钠与水的反应

教学难点

钠与水反应实验现象的观察

教具准备

多媒体及课件，钠、过氧化钠、铝箔、还原铁粉、酚前、盐酸、氢氧化钠、肥皂液、水、试管架、试管、玻璃片、

小刀、镒子、滤纸、用期、珀蜗钳、三脚架、泥三角、酒精灯、砂纸、烧杯、酒精喷灯、棉花、火柴、水槽、蒸发皿、

胶塞、导管、图片。

教学过程

导入新课

五千年前人类进入青铜器时代，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着重要的作用。金属和它的化合物有着截然不同的性质，例如：铝是一种常见金属，具

有金属的通性（导电性、导热性、延展性），高温时可以燃烧，而氧化铝却耐高温，为什么？本章就来讨论它们的性质。

推进新课

［板书］第一节金属的化学性质

思考与交流：1.举例说明金属能发生哪些化学反应。

生：金属与氧气的反应;金属与酸的反应;金属与一些盐溶液的反应...

教师精讲：金属可以与非金属反应、可以与酸反应、可以与水反应、可以与某些盐反应等等。

如：2Mg+C）2====2MgO

△

3Fe+2ChFeaO4

Fe+CuSO4====Cu+FeSO4

2.多媒体投影课本图3-2

分析：图3-2四幅图分别是铝丝与CuSO4溶液反应形成铜树、镁条燃烧、铜丝与AgNCh溶液反应形成银树、镁条与盐

酸反应。

思考与讨论：镁条燃烧发生了什么反应？铜树、银树是怎样形成的？这些反应有什么特点？它们各属于什么反应类型？

写出相应反应的化学方程式。

［板书］置换反应

2AI+3CUSO4====3CU+A12（SO4）3

Cu+2AgNO3====2Ag4-Cu（NO3）2

Mg+2HCl====MgCl2+H2T

化合反应

2Mg+O2====2MgO

［板书］（一）金属与氧气的反应

［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］生：取出的金属钠表面有一灰黄色层，切开后的切口处露出银白色光泽；切口在空气中露置一会儿，会逐渐

变暗；久置表面还会形成溶液，再变成白色粉末。

讲解：实验说明，钠具有金属光泽，质软。放置后，钠表面逐渐变暗生成新物质。

［实验改进］（1）取两支口径不同而长短适当的试管，一支试管较小，可以紧密地放到另一支试管里而不留下较多空隙。

先在口径较大的试管里注入1mL洁净的煤油，取金属钠一小块（黄豆大小），除去表面已经发生变化的部分，露出金

属光泽，放入盛有煤油的试管里。在试管底部缓缓加热，等钠熔化后，插入较小口径的试管，把钠压挤在两个试管之

间，成为一个薄层，钠的颜色和光泽就清楚地显现出来。然后在两支试管口间的缝隙涂上石蜡，以隔绝空气。这样可

使钠的光泽在较长的时间内不至消失。

（2）选取一根管壁较薄的玻璃管，用布包裹着玻璃管像使用钻孔器一样，慢慢地钻入大的钠块里，使管中填有一段银

白色的金属钠。用玻璃棒把钠推到管的中央，然后用蜡封好玻璃管的两端，样品可以长期保存和使用。

［实验3-2］

实验现象：钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后生成的固体呈淡黄色。

讲解：（1）钠的燃烧实验在川崩里进行比较规范。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，还可以看到烧杯壁上附着的淡黄色的Na2O2o

（2）做此实验时应注意，钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯。

△

I板书］2Na+Ch^=Na2O2

［小结］活泼金属容易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）。

提问：点燃镁条时为什么要用砂纸打磨？

思考回答：镁条表面覆盖着致密的氧化膜，阻止内部金属继续被氧化，因此要用砂纸打磨。

［科学探究1］首先提出“铝与氧气能否反应”的问题，然后分析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？再分别用未打磨的铝箔和已打磨的铝箔在火焰上加热。铝箔厚度要适当。太薄，用砂纸打磨除去氧化

膜时难以操作或铝箔破损。打磨时用精细砂纸较易打磨。

现象：将未打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔发红蜷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（表面有氧化膜，因此

不能燃烧）。将已打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔也蜷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后铝箔表面又

很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）。可让学生讨论若要观察到铝的燃烧应采取哪些措施。例如，增大铝与空气（或火

焰）的接触面，将铝粉撒到火焰上；提高反应的温度，即将铝箔略卷，尖端夹一根火柴，然后将火柴引燃，把火柴和

铝箔一起伸入到氧气瓶中，均可观察到耀眼的白光。

［小结］铝容易被氧化，使铝表面形成致密的氧化膜。

［科学探究2］将打磨过的铝箔（或在酸中处理后，用水洗净）加热至熔化，观察现象。

现象：熔化的铝仍不滴落。

分析：铝的性质活泼，打磨过的铝在空气中又很快生成一层新的氧化膜。

应用：铝制品可以较长时间使用。

讲述：铁、铝或铜制水壶可用来烧水，说明这几种金属与热水不反应，是不是所有金属都不与水发生反应呢？

［板书］（二）金属与水的反应

［实验3-3］

说明：（1）钠与水的反应若在烧杯中进行，可让学生完成，但烧杯口上应盖一张塑料片，以防止钠反应时钠块或液体飞

溅伤人。应提示学生观察反应时钠所处的部位、形态、钠球的运动和大小变化情况、周围水雾的产生和发出的响声，

以及溶液的颜色变化等。如果教师演示，最好用玻璃水槽代替烧杯，用投影仪投影，以利于学生观察实验现象。

（2）补充钠与水反应收集气体的实验，以验证反应生成的气体是氢气。

［实验现象］生：钠浮在水面，熔成小球并在液面上迅速游动;钠球周围有水雾，有时可能有火花，或伴有爆鸣声;钠球在

反应中逐渐变小，最后消失;滴加酚酬的溶液变成红色。

［结论］金属钠可以与水反应（生成碱和氢气）。

思考：金属钠应如何保存？

（师生活动）大量金属钠应密闭保存，少量钠要保存在煤油中（钠不与煤油反应且密度较煤油大）。

思考：钠有哪些物理性质？

［师生小结］金属钠质地较软，可以用刀切割。切开外皮后，可以看到钠的“真面目”——呈银白色，具有美丽的光泽。钠

是热和电的良导体，密度0.97g-cm-3,比水的密度还小，能浮在水面上，熔点97.81℃,沸点882.9℃。

［深入］能与冷水反应的金属除钠外，还有钾、枷、葩、钙等，镁可以与热水反应。试写出金属钾、钙与水反应的方程式。

［科学探究］

先让学生用生活中的事例说明铁不能与冷水或热水反应。再提出若继续提高温度能否进行反应等问题展开讨论（如

将铁块烧红插入水中，或将铁粉与水蒸气在高温下反应等），逐渐引入到铁粉与水蒸气反应的主题。

铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应装置的设计。即导

出教材“铁与水蒸气反应”的实验装置，如下图左。课堂上若演示一下更能调动学生学习的积极性，演示时反应要在喷

灯加热的条件下进行，硬质玻璃管中的铁粉应与石棉绒混合。在此基础上再提出，用三支试管如何改进反应装置，总

结改进后的方案（如下图右）。最后介绍教科书中的实验装置，讨论该装置各部分的作用和装置的优点，然后用此装置

进行演示。

铁粉与水蒸气的反应装置图

说明：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。

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，且有部分水形成蒸汽时，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。

结论：铁可以与高温水蒸气反应。

△

反应方程式：3Fe+4H2。（g）—Fe3O4+4H2（g）

［小结］活泼金属可以与冷水反应，较活泼金属（如镁、铁）可以与热水或水蒸气发生反应。

［例题剖析］

（例1）把贮存在煤油里的金属钠取出后，切取一小块投入水中。往反应后的水溶液中加入酚醐试液，呈红色。试回答

下列问题：

（1）能用小刀切开金属钠，截面的色泽很快消失，这说明什么？

（2）钠投入水中有哪些主要现象？这说明钠哪些性质？

（3）在反应后的水溶液里加入酚微试液，显红色，这是为什么？

生：（1）说明金属钠很软。钠表面呈银白色光泽。由于钠的化学性质很活泼，表面很快被氧化而失去光泽变暗。（2）

金属钠熔化成小球，在水面游动并发出‘'嘶嘶”声，不久小球消失。这些现象说明钠的密度比水小。钠能与水剧烈反应,

且是放热反应，放出的热量使未反应的金属钠熔化成液态形成小球状，这也说明钠的熔点较低；由于钠浮在水面，表

面接触部位先发生反应，放出的氢气推动小球游动，但受力不均故小球不断滚动。由于水遇到熔融的小球迅速汽化而

发出声音。（3）钠与水反应生成氢气和氢氧化钠，使溶液呈碱性，所以酚猷显红色。

（例2）对于下列有关金属钠的叙述，正确的是（）

A.由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属

B.1个钠原子能失去1个电子，1个镁原子能失去2个电子，所以镁的还原性比钠强

C.钠能把钛、错等金属从熔融卤化物里还原出来

D.0.5L1moll」的盐酸分别与1mol钠、镁、铝反应，所生成的氢气的量相等

教师精讲：金属钠的化学性质非常活泼，具有很强的还原性，按理金属钠能把较不活泼的金属从它们的盐中置换出来,

但若是盐溶液，钠首先要和溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠继续与盐溶液发生复分解反应。如钠投入

FeCb溶液中的化学反应为：

2Na+2H2O====2NaOH+H2T

FeC13+3NaOH====Fe（OH）3l+3NaCl

因此，钠与盐溶液反应，不会有金属单质被钠置换出来。

若盐是熔融状态，则金属钠能将较不活泼的金属置换出来。如钠可以把钛、错、锯、留等金属从它们的熔融卤化物中

置换出来。题中A项错误，C项正确。

B项中比较钠、镁两种金属的还原性强弱，物质还原性的强弱是由其失电子的能力大小所决定的，与失电子多少无关。

由于钠原子的半径比镁原子的半径大，因此钠原子中原子核与最外层电子间的相互作用较弱，最外层的I个电子易失

去，故还原性钠强于镁，B项错误。

D项中所述金属与酸反应的本质是金属把H+还原成氢气放出，呈不同化合价的金属与酸反应消耗H+的量和生成氢气的

量有如下规律：

呈+1价的1mol金属（如Na）能还原1molH+,生成1mol氢原子，即0.5mol氢气；

呈+2价的1mol金属（如Mg）能还原2molH+,生成2mol氢原子，即1mol氢气；

呈+3价的1mol金属（如Al）能还原3molH+,生成3mol氢原子，即1.5mol氢气。

D项中的盐酸只含0.5molH+,因此酸为不足量，金属过量，生成氢气的量应按酸计算，酸完全反应均生成0.5mol

氢原子，即0.25mol氢气，但忽视了剩余的钠还能与溶液中的水反应生成氢气（水能微弱电离出H+,

H20k^H++0H;故钠与水反应的本质同样是与H+反应），故1mol钠与盐酸反应能生成0.5mol氢气。1mol钠、

镁、铝分别与盐酸反应生成的氢气的量的关系应是n（Na）＞n（Mg）=n（Al）,所以D项错误。

答案：C

（例3）把一块表面已部分被氧化的钠0.77g放入10g水中，得到标准状况下氨气224mL。求

（1）若将金属钠表面的氧化物均视为氧化钠，试求该氧化钠的质量。

（2）所得溶液中溶质的质量分数和该溶液的物质的量浓度（溶液的密度为dgym。）。

教师精讲：根据题意，一块表面为Na?O的钠块0.77g投入10g水中，发生如下反应：

①Na2O+H2O====2NaOH②2Na+2H2O====2NaOH+H2T

由题给H2的体积，通过②式可计算出钠的质量以及Na?O的质量。计算溶质质量分数时，要注意溶质是NaOH,而溶

液的质量等于10.77g减去氢气的质量。

解析：（1）设金属钠质量为x,与水反应生成NaOH的质量为y。

2Na+2H2O====2NaOH+H2T

2x23g2x40g22400mL

xy224mL

列比例式后解得x=0.46gy=0.8g

由此可得m(Na2O)=0.77g-0.46g=0.31go

⑵设0.31gNa2O与水反应生成NaOH的质量为z。

Na2。+H2O====2NaOH

62g2x40g

0.31gz

列比例式后解得z=0.4g

NaOH的质量分数为：

0.8g4-0.4g

x100%=11.37%

224mL

10g+0.