第三章 金屬及其化合物

1、第三章 金屬及其化合物一、本章的地位在進行了第一、二章的學習之后，學生對化學學科以及化學學科的研究方法有了初步的了解，本章開始介紹具體的元素化合物知識。本章和下一章所介紹的金屬、非金屬及其化合物構成了豐富多采的物質世界。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(jīng)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。在這一章的學習過程中也可以幫助學生逐步掌握研究物質性質的一些基本方法，對前兩章所學習的知識能夠加以應用。二、內容分析本章的元素化合物知識內容可

2、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。學生在學習本間內容之前的起點不高，初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，初步了解金屬與酸或鹽溶液反應的規(guī)律。而且本章內容多而廣，但受到課時限制，教學要求并不高。內容呈現(xiàn)特點：（1）“實驗觀察分析結論”作為本章內容學習的基本方式課程標準要求“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應用實例或通過實驗探究

3、，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”。本章屬傳統(tǒng)的元素化合物內容，金屬及其化合物的性質，這些事實性知識教材并未直接陳述，而是通過實驗探究、觀察、思考、交流、歸納，讓學生自主獲得結論。過去的教科書中對元素化合物內容的處理1、先非金屬后金屬2、鈉，鎂、鋁，鐵分散3、金屬單質金屬氧化物氫氧化物鹽，縱向體系4、具備氧化還原反應、離子反應、物質結構理論、化學平衡理論基礎（2）按單質、氧化物、氫氧化物和鹽縱向體系，橫向比較，了解通性，突出特性。教材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。如鈉的活潑性、鋁

4、的化合物的兩性、三價鐵和二價鐵的氧化還原性等。三、教學建議做好每一個實驗，發(fā)揮實驗的各種功能本章實驗和科學探究兩個欄目中涉及的化學實驗有17個，這些實驗的功能和作用各不相同，有單純提供實驗事實；有訓練科學思維和科學方法的；還有一些不但提供實驗事實，還可訓練實驗基本操作技能的。和前一版教材相比，刪除了一些目的單純的實驗，和蘇教版、魯教版教材相比，增加了一些探索性較強以及和生活實際相關的實驗，因此做好實驗，發(fā)揮實驗在化學教學中的功能是本章教學的關鍵。在進行探究實驗時，要注意根據(jù)教學內容的難度以及本班學生的實際情況把握好探究的層次。具體層次如下：層次實驗前活動實驗活動實驗后活動探究問題或課題使用地點

5、或步驟進行步驟提供答案或結論使用實驗的成果應用于下步教學1教師教師教師教師教師2教師教師教師教師學生3教師教師教師學生學生4教師教師學生學生學生5教師學生學生學生學生6學生學生學生學生學生第一節(jié) 金屬的化學性質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

6、表達能力。實驗3-1、3-2：觀察金屬鈉，鈉在空氣里緩慢氧化以及鈉加熱時氧化。本實驗是一個傳統(tǒng)實驗，在以往各版本的教材和現(xiàn)行新課標蘇教版和魯教版的教材中都有出現(xiàn)，尤其是在魯教版的教材中更是在第一章認識化學科學中第二節(jié)研究物質的程序和方法中作為典型案例出現(xiàn)，因此在做這個實驗時要注意培養(yǎng)學生科學研究的方法和態(tài)度，建議過程如下：實驗3-1（觀察金屬鈉以及鈉在空氣里緩慢氧化）觀察結論（鈉的物理性質：銀白色光澤；質軟。鈉的化學性質：常溫下易被氧化）感悟（鈉的硬度很小，鈉是非?；顫姷慕饘伲┰O疑（鈉常溫下被氧化的產(chǎn)物是什么？鈉為什么保存在石蠟油或煤油中？）實驗3-2（以及鈉加熱時氧化）本實驗可以直接在石棉網(wǎng)

7、上進行加熱，用實物投影進行觀察，如右圖：觀察現(xiàn)象（鈉先熔化后燃燒，燃燒時火焰呈黃色，最后留下的固體呈淡黃色 ）比較（Na2O、 Na2O2的生成條件，顏色，氧元素的化合價）聯(lián)想（鐵的氧化物：顏色，鐵元素的化合價）感悟（條件不同，反應產(chǎn)物不同）拓展（標出各物質元素的化合價，判斷是否是氧化還原反應，判斷氧化劑和還原劑）可以將兩個通過表格進行比較，以加深學生對鈉的活潑性的理解：實驗記錄：實驗內容實驗現(xiàn)象結論金屬鈉在空氣中放置在空氣中加熱金屬鈉科學探究1：鋁箔的加熱這是一個全新的探究實驗，在其它版本的教材中都沒有。首先可以由教師提出“鋁與氧氣能否反應”的問題，然后引導學生分析若能反應應控制的條件，如選

8、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。然后可以由學生進行實驗，觀察現(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）。得出結論：鋁箔表面有氧化膜，起到了保護鋁的作用。再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

9、一根火柴，然后將火柴引燃，把火柴和鋁箔一起伸入到氧氣瓶中，均可觀察到耀眼的白光。實驗3-3（鈉和水的反應）這是一個傳統(tǒng)實驗，整個探究過程可以全部由學生完成。教師在整個實驗過程中要注意書上彩圖引導學生觀察，而不要替代學生進行概括、歸納。在魯教版的教材中有一張表格引導學生進行概括，值得借鑒：金屬鈉與水的反應現(xiàn)象分析（或結論）（1）（2）（3）（4）（5）生成氣體是什么？可以通過氧化還原反應原理進行推導，或是進行實驗（如下圖），視具體情況而定?？茖W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

10、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(chǎn)生、鐵粉與水蒸氣反應、反應產(chǎn)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。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

11、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(chǎn)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

12、肥皂水中撤出導管，再移去燃著的酒精燈。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、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）。（1）K、Ca、Na等金屬和冷水作用，生成可溶性堿和H2。2Na + 2H2O = 2NaOH + H2（2）Mg和冷水反應緩慢，與沸水迅速反應，Al與冷水很難反應，與沸水能反應

13、，生成不溶性堿和氫氣。 Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2（3） Zn、Fe、Sn、Pb和高溫水蒸氣反應，生成不溶性氧化物和H2。3Fe + 4H2O(g) =Fe3O4 + 4H2Zn + H2O(g) =ZnO + H2（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應。討論、歸納通過哪些實驗事實來比較不同金屬的活動性強弱？ 金屬與水反應的難易。 與水反應越容易，反應越劇烈，金屬越活潑。金屬與酸反應的難易。 與酸反應產(chǎn)生H2越容易，反應越劇烈，金屬越活潑。金屬之間的置換反應。較活潑金屬能將較不活潑的金屬置換出來。建議補充鋁熱反應實驗，該實驗現(xiàn)象明顯，教學效果良好，一直是深受學生歡迎

14、的實驗，并且可以通過該實驗讓學生得到高溫下金屬轉換的感性認識。實驗3-4 （鋁和氫氧化鈉的反應）本實驗的目的是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。觀察結論鋁能跟強堿溶液反應鋁與酸反應生成鋁鹽（以Al3+存在）鋁與堿反應生成偏鋁酸鹽（以AlO2-存在）第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物本節(jié)對鈉、鋁、鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質按氧化物、氫氧化物和相應鹽的順序編寫。同類化合物的性質有許多相似性，這樣編排便于從一類化合物的性質中找出共性，形成規(guī)律性的知識，有利于對同類其他化合物的認識和推斷。實驗3-5（Na2O2 和水的反應）本實驗是新版教材所增加的實

15、驗，可以通過這個實驗讓學生了解氧化物和過氧化物的區(qū)別，建議可以補充Na2O2 與CO2 反應的實驗，并改進實驗的做法，以增強趣味性。滴水生火或吹氣生火將少量Na2O2 粉末平鋪在一層脫脂棉上，用玻璃棒輕輕壓撥，使Na2O2 進入脫脂棉中。用鑷子將帶有Na2O2 的脫脂棉輕輕卷好，放在石棉網(wǎng)上。再用滴管和向其中滴加幾滴水，便可以引燃脫脂棉；或用長玻璃管向脫脂棉緩緩吹氣，也可以引燃脫脂棉。該實驗可以說明Na2O2 可以和水及CO2 反應生成氧氣，同時放出大量的熱。實驗3-6（焰色反應）做實驗時，可以用鉑絲蘸一些蒸餾水后再蘸一些鹽的粉末，然后進行灼燒，這樣效果更明顯。有條件的話，火源最好用噴燈、煤氣

16、燈，因酒精燈火焰略帶黃色，噴燈的火焰溫度高，而且無色。實驗3-7、3-8（氫氧化鋁的制備和兩性）可讓學生逐滴加入氨水，振蕩，觀察沉淀的生成、沉淀的膠狀和沉淀量的增加，形成膠狀沉淀的概念。靜置一會兒，觀察沉淀沉降的情況，并與氫氧化鎂沉淀進行比較，以了解膠狀沉淀的特點。建議補充補充Al(OH)3吸附色素的實驗，如下圖：氫氧化鋁的兩性實驗，可以由學生完成，最好由兩個學生同時來做，以增強實驗效果。該實驗能讓學生完成反應化學方程式和離子方程式即可，因為學生尚未學習有關電離平衡的知識，所以有關氫氧化鋁的兩性問題不宜拓展。實驗3-9（Fe(OH)2 和Fe(OH)3 的制備）用吸有NaOH溶液的膠頭滴管垂直

17、從盛有FeCl3、FeSO4溶液的試管口滴入NaOH溶液，可以觀察到FeSO4溶液中產(chǎn)生的沉淀迅速變化。分析原因，然后再改進實驗：將吸有NaOH溶液的長滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，擠出NaOH溶液，觀察現(xiàn)象；或向盛有FeSO4溶液的試管里加入少量煤油，以隔絕空氣，再將吸有NaOH溶液的長滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，擠出NaOH溶液，觀察現(xiàn)象。由學生結合教材彩圖對實驗結果進行分析?？茖W探究1（碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質）科學控究2（鐵鹽和亞鐵鹽的一些性質）采用課堂實驗教學法，合并為一節(jié)課，寫出實驗報告。拓展探究1.如何除去碳酸氫鈉溶液中的碳酸鈉?2.如何除去碳酸鈉固體中的碳酸氫鈉?3.亞鐵離子的檢