高中化學 第3章 金屬及其化合物 第1節(jié) 金屬的化學性質教案 新人教版必修1

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1、 第三章 金屬及其化合物 一、教學目標 1.了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質。 2.初步認識金屬材料在國民經濟中的重要作用和與人們日常生活的密切聯(lián)系，以及合理使用金屬材料的重要意義。 3.通過金屬及其化合物性質的實驗，提高學生對“化學是一門以實驗為基礎的科學”的認識，培養(yǎng)學生的實驗意識、操作技能、觀察能力和分析問題的能力等。 4.以金屬知識的學習為線索，通過閱讀、查閱資料、討論和概括等，培養(yǎng)學生獲取知識及信息加工的能力。通過比較、歸納等，讓學生逐步掌握學習元素化合物知識的一般方法。 5.通過金屬及其化合物、金屬材料在生產和生活中的應用等的學習，提高學生學習化學的興

2、趣，增強學好化學、服務社會的責任感和使命感。 6.通過多種多樣的活動，鼓勵學生積極提出問題，培養(yǎng)學生敢于質疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等。 二、內容分析 1.地位和功能 在第一章從實驗學化學和第二章化學物質及其變化的基礎上，本章開始介紹具體的元素化合物知識。這一章介紹金屬及其化合物，下一章介紹非金屬及其化合物。金屬元素、非金屬元素及其化合物構成了許許多多的物質，形成豐富多彩的世界。要想了解物質世界，了解化學，就要從構成常見物質的元素知識開始。元素化合物知識是中學化學的基礎知識，也是學生今后在工作和生活中經常要接觸、需要了解和應用的基本知識。這些知識既可以為前面的實驗和理論知識補充感性認

3、識的材料，又可以為化學2介紹的物質結構、元素周期律、化學反應與能量等理論知識打下重要的基礎；也可以幫助學生逐步掌握學習化學的一些基本方法；還能使學生真正認識化學在促進社會發(fā)展、改善人類的生活條件等方面所起到的重要作用。 2.內容結構 本章的元素化合物知識內容可分為單質、化合物和金屬材料三大塊。對于單質及化合物的化學性質，并沒有按下頁圖所示逐條介紹，而是采取不同的方式來呈現(xiàn)：有的用回憶與復習、討論的方式，有的用實驗、觀察的方式，有的用科學探究的方式，有的則讓學生通過實踐活動自己去研究和探索，從而使學生鞏固和豐富化學反應的有關知識。 教科書之所以這樣編排，是根據(jù)課程標準而設計，既考慮到必修課

4、程中兩個模塊的內容，又考慮到高中化學學科知識的連貫性和學生的認知規(guī)律。在金屬元素的選擇上，考慮到鎂是重要的金屬，而其化學性質在初中已經介紹過，且在合金部分也涉及到，因此沒有專門介紹。銅是大家熟知的金屬，所以以“資料卡片”的形式介紹了銅。為了使學生對金屬及其化合物有一個整體的了解，本章鈉、鋁、鐵、銅的知識采用橫向對比的寫法，這既是一種嘗試，也是當前比較理想的編排方案。 3.內容特點 本章知識內容多而廣，但要求有所降低學生在初中化學中已學過一些金屬及其化合物的知識，在平時的生活接觸中也已有較多了解，現(xiàn)在進一步學習一些有關金屬的新知識容易接受。受教學課時和教學要求的限制，金屬及其化合物知識不可能

5、分章詳細介紹，只能相對集中。本章內容多而廣，但受到課時限制，教學要求并不高。 按單質、氧化物、氫氧化物的性質分塊介紹在過去的教科書中，經常以某元素為線索，按照“金屬單質→金屬氧化物→氫氧化物→鹽”的縱向知識結構進行編排，還采取先典型、后擴展到一般的方法，如學習一種典型金屬元素及其化合物的性質，再學習同族元素性質的相似性和遞變性。但本章沒有按這一思路編排，而是按單質、氧化物、氫氧化物和鹽來分類，重新整合，橫向分塊，集中介紹。 突出了個別物質的特性反應對每種物質并沒有全面介紹，對物質的化學性質的介紹也不求面面俱到，而是突出重點，強調物質的一些特性反應。如鈉與水的反應、鋁的兩性、三價鐵和二價鐵的

6、氧化還原性等。 金屬知識的內容提前教科書將有關金屬的知識安排在“物質結構”“化學反應與能量”之前，集中學習。因此，元素的原子核外電子排布、周期表等相關知識只能立足于初中化學和前兩章的基礎之上，而不能在此得到更多地擴展，這也是本章內容的一個新情況。 三、課時建議 第一節(jié)  金屬的化學性質                         

7、;      3 課時 第二節(jié)  幾種重要的金屬化合物                         3 課時 第三節(jié)  用途廣泛的金屬材料            

8、               1 課時 復習                                  

9、60;              1 課時 第一節(jié) 金屬的化學性質 一、教學設計 課程標準要求“根據(jù)生產、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質，能列舉合金材料的重要應用”。金屬單質的性質是金屬元素性質的反映，是了解金屬化合物性質的基礎。由于受模塊內容和課時的限制，本節(jié)的設計不像以往教科書按一種金屬一節(jié)進行描述，而是將幾種重要的金屬列為一節(jié)進行介紹。本節(jié)要介紹的金屬，也僅是課程標準所確定的幾種常見金屬。 初

10、中化學中介紹的金屬主要是鋁、鐵和銅，金屬的性質以物理性質為主，化學性質只提及鋁與氧的反應，同時介紹了金屬活動性順序，使學生初步了解金屬與酸或鹽溶液反應的規(guī)律。本節(jié)“金屬的化學性質”是在初中介紹的金屬和金屬材料的基礎上，進一步加深和提高。金屬種類選了“鈉、鋁、鐵、銅”，具有代表性：兩種主族元素、兩種副族元素；一種非?；顫姷慕饘伲瑑煞N較活潑金屬，一種不活潑金屬；除鈉外，其他三種金屬都是常見金屬，學生有感性的認識，能與日常生活中金屬的應用相結合。 學生對金屬的化學性質主要通過實驗、圖畫和討論等途徑獲得。教科書中安排的實驗有：鈉在空氣里緩慢氧化，鈉加熱時氧化，鈉與水的反應，鋁與鹽酸或NaOH溶液的反

11、應，鋁箔在酒精燈上加熱和鐵跟水蒸氣的反應等。實驗操作與圖片展示相結合，可以加深實驗的印象，增強實驗的效果。實驗過程中有些現(xiàn)象和結論不是由老師告訴學生，也不在教科書中敘述，而是由學生自己得出，這樣有利于學生獨立思考，提高學生的分析能力和總結表達能力。幾種金屬的化學性質集中介紹，有利于金屬性質的比較，如鈉、鋁與氧反應的學習結合生活中鐵與氧的反應，可以對金屬與氧氣反應有一個整體的了解，并能認識到金屬與氧氣的反應情況與金屬的活潑性有關。如鈉與水的實驗，現(xiàn)象比較多，為了更好地觀察實驗現(xiàn)象，教科書設計了“觀察提示”，引導學生得出鈉的密度、熔點、反應程度、反應產物及反應過程中的能量變化等相關結論，這樣有利于

12、培養(yǎng)學生分析問題的能力和科學態(tài)度。 教科書里還安排了“思考與交流”“科學探究”和“實踐活動”等欄目，不是把知識直接交給學生，而是引導學生以活動的形式獲得。例如，鐵與水蒸氣的反應是通過科學探究，給出思路，引導學生提出設計方案、畫出實驗裝置圖等。這樣通過科學探究，學生不僅學到了知識，還培養(yǎng)了學習能力，同時也幫助學生樹立“結論來自實驗”的觀點。 本節(jié)教學重點：鈉的氧化和鈉與水的反應，鋁與NaOH溶液的反應。 本節(jié)教學難點：鈉與水反應、鋁與NaOH溶液反應的實驗現(xiàn)象觀察。 教學建議如下： 1.復習初中化學中金屬的有關知識，做好與新課的銜接 可引導學生回憶初中化學中金屬的化學性質和金屬活動性

13、順序的有關知識，讓學生暢談日常生活中有關金屬性質的所見、所聞。例如，打鐵鋪里鐵熔化錘打時Fe3O4的生成，鐵、鋁與酸（如醋酸）的反應，CuO、FeCl3等常見化合物的存在等，以此說明金屬可與一些非金屬反應，然后引入新課。這樣，既可以檢查學生初中金屬內容的掌握情況，為學習新內容奠定基礎，同時又可以比較快地形成課堂氣氛。 2.充分運用實驗，突出化學學科的學習特征 做好實驗是學習化學的重要途徑。做好本章實驗可以加深學生對金屬性質的認識，增強學生觀察和分析問題的能力。鈉是活潑金屬，在自然界中不存在游離態(tài)的鈉，所以，學生從未見過鈉，更談不上了解它的性質。教科書設計了新切開的銀白色鈉切口在空氣中氧化變

14、暗，鈉在坩堝中加熱時的逐漸變化及氧化反應的產物，以及鈉與水的反應等實驗。在教學中應該把這些實驗做好，讓學生感受到活潑金屬的一些反應原來如此精彩，與我們熟悉的鐵、銅的化學性質差別如此之大，從而增強學生希望了解更多金屬知識的迫切感。同樣，對鋁在空氣中受熱熔化，鋁與NaOH溶液的反應都應該充分發(fā)揮實驗的作用，使學生獲得感性的認識。在實驗中要引導學生注意觀察，通過所觀察到的現(xiàn)象來分析金屬的性質。鈉與水的反應、鋁與NaOH溶液的反應現(xiàn)象明顯，也是經典的實驗，教師應盡可能讓學生動手完成這些實驗，但要強調實驗安全。 在鐵與水蒸氣反應的科學探究中，實驗本身難度較大，現(xiàn)要求進行幾種實驗，難度更大。教科書中有關

15、實驗設計的內容不多，課程標準有培養(yǎng)學生實驗設計能力的要求，應引導學生完成好這一實驗。 實驗是化學知識的聯(lián)結點，如鈉的保存可以在鈉的取用時介紹，鈉的物理性質可以在做鈉與水反應的實驗時來介紹等。 3.提倡問題式教學，讓學生主動參與到學習中去 在課堂上不僅要善于用問題啟發(fā)學生思考，還應該積極調動學生學習的積極性，讓學生主動地提出問題。例如，對于金屬鈉在空氣中緩慢氧化與加熱時的氧化，可以“你對金屬鈉與氧氣在這兩種情況下的反應可以提出哪些問題（包括它們的不同點）？”等來啟發(fā)學生提出問題，改變以往“教師講、學生記”或“教師提出問題、學生回答問題”的教學方式。不僅在課堂上提倡問題啟發(fā)式教學，在一節(jié)課快

16、結束時，也可以布置學生課外去思考問題，比一比在下節(jié)課誰提出的問題多，提出的問題有價值。然后將學生提出的問題進行匯總、分類，把學習活動推向深入。 4.積極開展科學探究活動，讓學生體驗科學探究的過程 科學探究的目的是讓學生在獲得結論的同時，體驗科學探究的過程，了解科學探究的方法。開展科學探究活動時，不要給學生規(guī)定框框，不要束縛學生的思維，要讓學生動手實踐，學會通過實踐來解決問題，又從實踐中發(fā)現(xiàn)新的問題。例如，鐵與水蒸氣反應的探究，引導學生分析需要解決哪些問題（制水蒸氣、在什么條件下反應、產物是什么等），怎樣去解決，等。然后讓學生去思考，同學間交流探究方案（要告訴學生注意實驗安全），在哪些方面還

17、可以作出改進，再根據(jù)設計方案畫出裝置草圖。在探究教學中，要注意開放性。既然是探究，各種情況都有可能出現(xiàn)，學生也可能得出不同的、甚至違反常規(guī)的結論，在探究中這些都屬于正常的。學生提出的方案越多，思考的角度就越廣。取眾人所長，考慮的問題就越全面，設計的方案就越完美。教師對探究的評價應注意策略，多肯定學生好的方面，對于違反常規(guī)的設計，也不要立即否定，要鼓勵學生質疑，引導學生分析原因，或重新再試。 5.運用比較、歸納的學習方法，幫助學生總結提高 在學習了金屬與氧氣的反應、與水的反應、與NaOH溶液的反應等以后，要運用比較、歸納、分析、綜合等方法找出金屬的共性。同時也讓學生注意鈉、鋁、鐵分別與氧氣、

18、與水的反應各不相同，它們之間存在差異。然后可以根據(jù)反應程度的差異總結出不同金屬與氧氣、與水反應的情況與金屬活動性的關系，用金屬的活動性來說明鈉、鋁、鐵、銅的性質（金屬的活潑性與金屬的活動性是兩個不同的概念，但在某些方面是一致的）。同時還要讓學生了解鋁能夠與NaOH溶液反應，不是所有金屬共同具有的性質，而是少數(shù)金屬的特性。通過比較、歸納，使學生了解金屬的一般化學性質和個性，從而對金屬的化學性質有一個整體的認識。 二、活動建議 【實驗3-1】 切開金屬鈉前先觀察鈉的表面，以便與切后進行比較。切割金屬鈉在玻璃片上進行，切口處可觀察到銀白色光澤，暴露在空氣中很快變暗。這一實驗不僅說明鈉具有金屬光

19、澤，而且還說明鈉質軟。放置后鈉表面變暗或久置生成一層厚的物質是氧化鈉。 觀察鈉的金屬光澤還可以用以下方法： （1）取兩支口徑不同而長短適當?shù)脑嚬?，一支試管較小，可以緊密地放到另一支試管里而不留下較多空隙。先在口徑較大的試管里注入1 mL潔凈的煤油，取金屬鈉一小塊（黃豆大?。ケ砻嬉呀洶l(fā)生變化的部分，露出金屬光澤，放入盛有煤油的試管里。在試管底部緩緩加熱，等鈉熔化后，插入較小口徑的試管，把鈉壓擠在兩個試管之間，成為一個薄層，鈉的顏色和光澤就清楚地顯現(xiàn)出來。然后在兩支試管口間的縫隙涂上石蠟，以隔絕空氣。這樣可使鈉的光澤在較長的時間內不致消失。 （2）選取一根管壁較薄的玻璃管，用布包裹著玻

20、璃管像使用鉆孔器一樣，慢慢地鉆入大的鈉塊里，使管中填有一段銀白色的金屬鈉。用玻璃棒把鈉推到管的中央，然后用蠟封好玻璃管的兩端，樣品可以長期保存和使用。 實驗現(xiàn)象：取出的金屬鈉表面有一灰黃色層，切開后的切口處露出銀白色光澤。切口在空氣中露置一會兒，會逐漸變暗。久置表面還會形成溶液，再變成白色粉末。 【實驗3-2】 1.鈉的燃燒實驗在坩堝里進行比較規(guī)范。在石棉網上或蒸發(fā)皿里進行也比較安全，而且現(xiàn)象的能見度較大。如在火焰上方罩一個干燥的小燒杯，還可以看到燒杯壁上附著的淡黃色的Na2O2。 2.做此實驗時應注意，鈉開始燃燒后立即撤掉酒精燈。 實驗現(xiàn)象：可觀察到鈉先熔化后燃燒，燃燒時火焰呈黃色

21、，最后留下的固體呈淡黃色。 【實驗3-3】 1.鈉與水的反應若在燒杯中進行，可讓學生完成，但燒杯口上應蓋一張塑料片，以防止鈉反應時鈉塊或液體飛濺傷人。應提示學生觀察反應時鈉所處的部位、形態(tài)、鈉球的運動和大小變化情況、周圍水霧的產生和發(fā)出的響聲，以及溶液的顏色變化等。如果教師演示，最好用玻璃水槽代替燒杯，用投影儀投影，以利于學生觀察實驗現(xiàn)象。 2.可補充鈉與水反應收集氣體的實驗，以驗證反應生成的氣體是氫氣。 實驗現(xiàn)象：鈉浮在水面，熔成小球并在液面上迅速游動；鈉球周圍有水霧，有時可能有火花，或伴有爆鳴聲；鈉球在反應中逐漸變小，最后消失；加有酚酞的溶液變成紅色。 【實驗3-4】 若要檢驗

22、鋁分別與鹽酸、NaOH溶液反應放出的氣體是氫氣，鹽酸和NaOH溶液的濃度應稍偏大，如可用6 mol/L的鹽酸和30%的NaOH溶液，要保證氫氣產生的一定速率和一定數(shù)量。將點燃的木條放在試管口可觀察到藍色火焰，但不明亮，用爆鳴的檢驗方法成功率比較高。鋁片不宜太純。在反應中可觀察到開始反應較慢，后來漸漸加快，這是因為開始時是鋁表面的氧化膜先發(fā)生作用，氧化膜反應完以后才有H2產生，而且隨著反應的進行，溫度升高，反應速率也加快。 實驗現(xiàn)象：鋁分別放入鹽酸、NaOH溶液中有氣泡產生，將點燃的木條放在試管口，可觀察到藍色火焰。 【科學探究1】 首先提出“鋁與氧氣能否反應”的問題，然后分析若能反應應控

23、制的條件，如選鋁塊、鋁條還是鋁箔？需不需要加熱？再分別用未打磨的鋁箔和已打磨的鋁箔在火焰上加熱。鋁箔厚度要適當。太薄，用砂紙打磨除去氧化膜時難以操作或鋁箔破損。打磨時用精細砂紙較易打磨。 現(xiàn)象：將未打磨的鋁箔在酒精燈火焰上加熱，發(fā)現(xiàn)鋁箔發(fā)紅卷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（表面有氧化膜，因此不能燃燒）。將已打磨的鋁箔在酒精燈火焰上加熱，發(fā)現(xiàn)鋁箔也卷縮，變暗失去光澤，熔化不落下（打磨后鋁箔表面又很快形成氧化膜，阻止了鋁的燃燒）。 可讓學生討論若要觀察到鋁的燃燒應采取哪些措施。例如，增大鋁與空氣（或火焰）的接觸面，將鋁粉撒到火焰上；提高反應的溫度，即將鋁箔略卷，尖端夾一根火柴，然后將火柴引燃，把

24、火柴和鋁箔一起伸入到氧氣瓶中，均可觀察到耀眼的白光。 【科學探究2】 先讓學生用生活中的事例說明鐵不能與冷水或熱水反應。再提出若繼續(xù)提高溫度能否進行反應等問題展開討論（如將鐵塊燒紅插入水中，或將鐵粉與水蒸氣在高溫下反應等），逐漸引入到鐵粉與水蒸氣反應的主題。 鐵粉與水蒸氣反應，應從水蒸氣的產生、鐵粉與水蒸氣反應、反應產物的檢驗等環(huán)節(jié)討論反應裝置的設計（即導出原教材“鐵與水蒸氣反應”的實驗裝置，如圖3-1，左。課堂上若演示一下更能調動學生學習的積極性，演示時反應要在噴燈加熱的條件下進行，硬質玻璃管中的鐵粉應與石棉絨混合）。在此基礎上再提出，用三支試管如何改進反應裝置，總結改進后的方案（如圖

25、3-1，右）。最后介紹教科書中的實驗裝置，討論該裝置各部分的作用和裝置的優(yōu)點，然后用此裝置進行演示。 圖 3-1  鐵粉與水蒸氣的反應裝置 教科書中介紹的是用一支試管完成鐵粉與水蒸氣反應的實驗，試管底部塞有一團潮濕的棉花，在濕棉花左邊放有鐵粉，蒸發(fā)皿中放肥皂水（或在水中加幾滴洗滌劑）。整套裝置試管口應低于試管底。鐵粉與濕棉花的距離可近一些，加熱時用一盞酒精燈先后加熱兩處。反應產生的氣體導入到肥皂水中吹成氫氣泡，再用燃著的火柴去點燃，可發(fā)出爆鳴聲。這一實驗所用的時間短且很安全。演示該實驗要注意：（1）鐵粉不需要與石棉絨混合，因改用酒精燈加熱，溫度比用噴燈加熱時低。（2）酒精燈應

26、先在放濕棉花的位置上加熱一會兒，待試管底部溫度略高，且有部分水形成蒸氣時，再將酒精燈移至放鐵粉的位置加熱，可防止發(fā)生倒吸現(xiàn)象。（3）加熱一會兒后再將導管插入到肥皂水中，最初插入時吹起的是空氣泡。肥皂水不宜太稀，否則吹起的氫氣泡太小，點燃時難以有較大的爆鳴聲。（4）實驗結束時，應先從肥皂水中撤出導管，再移去燃著的酒精燈。 現(xiàn)象：加熱時試管內鐵粉紅熱，點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲。 【實踐活動】 1.讓學生在課外用卡片的形式把提出的問題收集并匯總，然后分類。 2.把學生的分類情況和自己選擇研究、調查的問題的結果以書面形式上交。 3.把結果張貼或在課堂上交流，教師對學生參加這次活動的情況要作出評

27、價。 問題舉例：① 金屬都有光澤嗎？鐵塊上的灰色是光澤嗎？ ② 觀察鐵粉為什么看不見銀白色光澤？ ③ 哪些金屬在自然界中以游離態(tài)存在？實驗室有單質金屬鈉，可以說鈉在自然界以游離態(tài)存在嗎？ ④ 為什么有的金屬只有一種化合價，而有的金屬有多種化合價？ ⑤ 鐵有銀白色光澤，為什么鐵又稱為黑色金屬？ ⑥ 鋁的導電性比銅的差，為什么電力工業(yè)上常用鋁做導線？ …… （分類可以有不同的標準，如金屬可按存在狀態(tài)、密度、顏色、活潑性等分類，對學生提出的問題也可以用不同的標準進行分類。） 三、問題交流 【思考與交流】 1.列舉金屬能發(fā)生哪些化學反應。 圍繞初中化學所學的金屬與氧氣的反應、金

28、屬與酸的反應和金屬與一些鹽溶液的反應，以及金屬活動性順序等知識，并結合生活中所觀察到的現(xiàn)象展開討論。 2.圖3-2四幅圖分別是：鋁絲與CuSO4溶液反應形成銅樹、鎂條燃燒、銅絲與AgNO3溶液反應形成銀樹、鎂條與鹽酸反應。根據(jù)圖3-2 有關金屬化學性質的一些實驗讓學生討論：鎂條燃燒發(fā)生了什么反應？銅樹、銀樹是怎樣形成的？這些反應有什么特點？它們各屬于什么反應類型？寫出相應反應的化學方程式。 四、習題參考 1.在實驗室里，應把金屬鈉保存在煤油里。這是由于鈉很容易與空氣或水反應，鈉的密度比煤油的大，沉在煤油底部，煤油起到隔絕空氣的作用。 2Na+O2Na2O2  

29、60; 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2.B 3.B 4.（1）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2↑ （2）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑  2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 5. 1 kg Mg與1 kg Al分別與足量鹽酸反應時，1 kg Al放出的H2多。（1 kg Mg與足量鹽酸反應可放出83 g H2，1 kg Al 與足量鹽酸反應可放出111 g H2。） 設體積為1 000 cm3，則Mg的質量為1 738 g，約72.4 mol，反應可產生H2 144.8 g；Al的質量為2 700 g，約100 mol，反應

30、可產生H2 300 g。所以相同體積的Mg、Al分別與足量鹽酸反應，Al放出的H2多。（建議學生運用物質的量概念進行計算，并列出計算式。） 6.建議從鋁的礦產資源、鋁的冶煉、鋁燃燒放出的熱量、鋁燃燒的條件、燃燒容器等方面去考慮。 7.建議教師幫助學生列表比較幾種主要因素，再由學生查閱資料，填表比較、分析，最后得出結論。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375