必修1金屬及其化合物教材分析及教學建議

1、必修1 第三章 金屬及其化合物 教材分析及教學建議武漢市第一中學 高一化學組 董 靜一、 本章地位和功能（1） 課標要求和地位新課程標準要求“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主質(zhì)，能列舉合金材料的重要用途”。 本章是在第一章“從實驗學習化學”和第二章“化學物質(zhì)及其變化”的基礎上，系統(tǒng)學習元素化合物的開始。本章介紹金屬及其化合物，下一章介紹非金屬及其化合物。要想了解物質(zhì)世界，了解化學，就要從構(gòu)成常見物質(zhì)的元素知識開始，為以后的理論學習打好基礎。元素化合物知識是中學化學的基礎知識，內(nèi)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

2、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沒有分章詳細介紹，只安排了一章。除此之外，在必修2的元素周期表中也有涉及堿金屬，必修2的第四章第一節(jié) “開發(fā)利用金屬礦物和海水資源”中講到金屬的冶煉，在選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中第三章第三節(jié)講到金屬晶體和金屬鍵。對于元素化合物的知識再沒有提及。所以對于元素化合物知識的教學是新課改變化比較大的一點。（2）結(jié)構(gòu)金屬知識的內(nèi)容提前，教科書將有關金屬的知識安排在“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”“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

3、章的基礎之上，而不能在此處更多地擴展，這也是與舊教材不同的一點。（3）特點和變化課程標準界定的元素都是單個的元素，不像我們以前是強調(diào)一族一族的，在無機物里邊主要是強調(diào)了八種元素鈉、鋁、鐵、銅，非金屬元素是氯、氮、硫、硅。新課程標準和以前大綱的區(qū)別就在于沒有特別指出要講那些物質(zhì)，講到什么程度。如果僅按課本教學，比較好的學生就感覺吃不飽，所以可以針對不同層次學生接受程度的不同，適當擴充教學內(nèi)容，但注意不超過高考的要求。在過去的教學中，我們一般以某元素為線索，按照“金屬單質(zhì)金屬氧化物氫氧化物鹽”的縱向知識結(jié)構(gòu)進行編排，再采取先典型、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(zhì)，再學習同

4、族元素性質(zhì)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(zhì)、氧化物、氫氧化物和鹽來分類，重新整合，橫向分塊，集中介紹。按單質(zhì)、氧化物、氫氧化物的性質(zhì)分塊介紹。這樣的編排反映了編寫者的目的，既能對金屬性質(zhì)形成規(guī)律性認識，又能突出典型金屬本章突出個別物質(zhì)的特性反應，對每種物質(zhì)并沒有全面介紹，對物質(zhì)的化學性質(zhì)的介紹也不求面面俱到，而是突出重點，強調(diào)物質(zhì)的一些特性反應。如鈉與水的反應、鋁的兩性、三價鐵和二價鐵的氧化還原性等二、 本章核心內(nèi)容本章的元素化合物知識可分為單質(zhì)、化合物和金屬材料三大塊。章節(jié)核心內(nèi)容與其它模塊的關系第三章金屬及其化合物第一節(jié) 金屬的化學性質(zhì)1、鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要

5、化合物的主要物理性質(zhì)。2、鈉、鋁、鐵、銅等分別與氧氣、水、酸、堿等物質(zhì)的反應。必修2在元素周期表中有涉及，堿金屬。選修模塊中將在“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中介紹金屬鍵理論和金屬晶體知識。第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物1、 氧化鈉、過氧化鈉、氧化鋁、氧化鐵、氧化銅等分別與水、酸、堿等物質(zhì)的反應。2、 碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶解性、熱穩(wěn)定性、與酸的反應。3、 碳酸鈉和碳酸氫鈉的鑒別方法。4、氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵的制備方法，氫氧化鋁的兩性，氫氧化鋁、氫氧化鐵的受熱分解。必修2在元素周期表中有涉及。選修模塊會從弱電解質(zhì)平衡的角度進一步認識氫氧化鋁的兩性。第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料1、通過教學要幫助學生形成

6、觀念：成分金屬元素的種類和含量對合金的性能會產(chǎn)生極大的影響。2、化學科學對提高人類生活質(zhì)量和促進社會發(fā)展的重要作用。選修中“化學與生活”和“化學與技術(shù)”中介紹更多的各種品種的金屬材料，包括合金。必修2“開發(fā)利用金屬礦物和海水資源”部分會進一步介紹金屬的冶煉。三、 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(zhì)。(2).初步認識金屬材料在國民經(jīng)濟中的重要作用和與人們?nèi)粘Ｉ畹拿芮新?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(zhì)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

7、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(chǎn)和生活中的應用等的學習，提高學生學習化學的興趣，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(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和合作精神等。四、課改試驗區(qū)2009年高考試題中相關內(nèi)容課改區(qū)題號題型考查的知識上海卷10選擇題鈉與水反應15選擇題鎂、鋁與堿反應計算22選擇題鋁熱反應，計算25實驗題鐵氧化物、鋁熱反應27實驗題制取過氧化鈣江蘇卷3選擇題鋁的化合物5選擇題明礬

8、、氧化鎂7選擇題離子共存Fe3+、Al3+、Mg2+9選擇題Fe2+的還原性11選擇題AlO2-、Fe（OH）315實驗題Na+、Fe3+、Al3+、Ca2+16推斷題Fe2+ 、Fe3+17實驗題Cu2+海南卷3選擇題NaHCO3 、Na2CO39選擇題Al2O316實驗題Au、Ag、Cu分離20-3選擇題硬水轉(zhuǎn)化廣東卷2選擇題海洋資源開發(fā)利用3選擇題Na與水反應實驗12選擇題離子反應：Fe（OH）3、Cu與HNO317選擇題Fe2+與H2O2反應21實驗題Fe、Cu22實驗題Fe3+、Al3+、Mg2+24填空題Al27填空題Cu北京卷8選擇題Cu2+、Al3+26實驗題FeSO427實驗

9、題Cu與HNO3安徽卷10選擇題離子共存：Al3+25填空題Cu與濃硫酸，Al與FeO27實驗題Fe2+ 、Fe3+、Fe（OH）2、Fe（OH）3浙江卷26推斷題Cu27實驗題Fe2+從2009年課改區(qū)的高考試題看來，對于金屬中Al3+、Fe2+ 、Fe3+、Cu2+的考查還是比較多的，在金屬元素和化合物的教學中還是應適當補充，但不要要求過高。五、課時分配建議節(jié)次內(nèi) 容建議課時第一節(jié)金屬的化學性質(zhì)金屬的物理性質(zhì)，與氧氣等非金屬的反應，1金屬與酸和水的反應1鋁與氫氧化鈉的反應及物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用1第二節(jié)幾種重要的金屬化合物鈉的重要化合物1鋁的重要化合物1鐵的重要化合物1第三節(jié)用途

10、廣泛的金屬材料常見合金的重要應用和正確選用金屬材料1復習課鈉、鋁、鐵、銅的主要性質(zhì)復習1合計8根據(jù)本校的具體情況，再增加練習和評講時間，總共大約2周-3周時間。六、教學設計建議1、第一節(jié)設計建議本節(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。本節(jié)設計三課時，主要是四個部分組成。第一部分，復習初中化學中金屬的有關知識，做好與新課的銜接，初中化學介紹的金屬主要是鋁、鐵和銅，金屬的性質(zhì)以物理性質(zhì)為主，還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(zhì)”是在初中學習的基礎上，進一步加深和提高

11、。金屬種類選了“鈉、鋁、鐵、銅”，具有代表性：兩種主族元素、兩種過渡元素；一種非?；顫姷慕饘?，兩種較活潑金屬，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(jié)合。第二部分是介紹金屬鈉、鋁與氧氣在不同的條件下反應的情況，鈉、鋁與氧反應的學習結(jié)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，也與反應的條件有關。比較鈉，鋁的緩慢氧化和加熱時的氧化。初中化學，學生探究過“鐵生銹的條件”，也學過鐵在氧氣中燃燒生成Fe3O4?？蓪⒔饘勹F與氧氣在不同條件下的反應在此復習。第三部分介紹金屬鈉、鐵、鋁與

12、酸和水的反應，金屬與酸的反應在初中已經(jīng)學過，先復習，引入金屬與水的反應，建議增加金屬鎂與水的反應實驗進行對比。適當解釋鋁與NaOH溶液反應的實質(zhì)。第四部分“物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用”的內(nèi)容，進一步揭示了化學反應中反應物、生成物之間的粒子數(shù)關系，并學習物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、氣體摩爾體積等應用于化學方程式的計算，對于高中化學計算來說是重要的基礎。但是學生對于同一反應涉及到多個物理量的計算的運用感到有些困難，建議適當補充一些不同類型的計算，幫助學生總結(jié)規(guī)律，理清思路，可以結(jié)合金屬的化學性質(zhì)中的新知識進行復練習?！敖饘俚幕瘜W性質(zhì)”這一節(jié)，實驗比較多，學生很感興趣，實驗在本節(jié)教學中起到重要的作

13、用。教科書中安排的實驗有：（1）鈉在空氣里緩慢氧化，鈉的物理性質(zhì)、鈉的保存。（2）鈉加熱時氧化(應用坩堝實驗)。（3）科學探究：鋁箔在空氣中受熱熔化（未打磨和打磨現(xiàn)象基本相同），建議：，可增加“毛刷”實驗。（鋁與硝酸汞的反應在離子反應的課后習題出現(xiàn)過）。學生討論：若想要觀察到鋁的燃燒，可采取的措施（增大表面積用鋁粉，增大氧氣濃度用氧氣等）。（4）鈉與水的反應，產(chǎn)物的檢驗和聯(lián)系氧化還原反應原理分析。（ 增加鎂與水的反應演示）。（5）科學探究：鐵與水蒸氣的反應（實驗裝置的選擇和探究），教師演示或播放視頻。探究過程中，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(chǎn)物是什么等），怎樣去解

14、決，等。然后讓學生去思考，同學間交流探究方案（注意實驗安全），在哪些方面還可以作出改進，再根據(jù)設計方案畫出裝置草圖。鼓勵學生有不同的想法，引導學生討論分析，得出較合適的方案。（6）鋁與鹽酸和NaOH溶液的反應（特殊性），化學方程式的書寫，適當解釋鋁與NaOH溶液反應的實質(zhì)。實驗操作與視頻圖片展示相結(jié)合，可以加深實驗的直觀印象，增強實驗的效果。教科書里還安排了“思考與交流”、“科學探究”和“實踐活動”、“科學視野”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?！翱茖W視野”介紹了金屬鈦的性質(zhì)和用途。小結(jié)：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、

15、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(jié)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、鐵的性質(zhì)。同時還要讓學生了解鋁能夠與NaOH溶液反應，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(zhì)和個性，從而對金屬的化學性質(zhì)有一個整體的認識。2、第二節(jié)教學設計建議本節(jié)主要是對鈉、鋁、鐵三種重要金屬的化合物的性質(zhì)按氧化物、氫氧化物和相應鹽的順序編寫。銅的化合物是以“資料卡片”的形式出現(xiàn)的。根據(jù)課程標準的要求，對鈉、鋁、鐵、銅的化合物性質(zhì)的介紹仍以化學性質(zhì)

16、為主，且是主要的化學性質(zhì)，對于它們的物理性質(zhì)不作詳細描述。初中階段學生對各類物質(zhì)的通性已有認識，因此建議在進行物質(zhì)性質(zhì)教學時，指導學生以各類物質(zhì)的通性為基礎用類比的方法展開研究，并在研究的過程中去發(fā)現(xiàn)和認識一些物質(zhì)的特性，從而培養(yǎng)學生的探究能力和方法。例如過氧化鈉的教學，初中學生已知堿性氧化物的通性中有“與水化合生成堿，與酸反應生成鹽和水”的性質(zhì)，這樣在教學時就以此為基礎指導學生進行類比探究：過氧化鈉與水反應、與酸反應情況是怎樣的呢，在研究過程中，學生發(fā)現(xiàn)和認識到過氧化鈉并不是堿性氧化物，從而認識它的性質(zhì)。氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鋁的教學都可以采用這種方法進行教學，幫助學生形成在沒有理論支持的條

17、件下研究性質(zhì)的方法，并與第二章的物質(zhì)的分類意義相銜接，做到舉一反三（見教材24面倒數(shù)第二自然段）本節(jié)教學重點：氫氧化鋁、氫氧化鐵的性質(zhì)，F(xiàn)e3+、Fe2+的轉(zhuǎn)化。本節(jié)教學難點：兩性氫氧化物概念的形成，F(xiàn)e3+、Fe2+的轉(zhuǎn)化。教學建議如下：（1）運用列表比較的方法，理解各類金屬化合物的性質(zhì)規(guī)律本節(jié)化合物種類多，對同一類化合物的性質(zhì)，運用比較法可以使知識結(jié)構(gòu)清晰，得出它們的共同點和性質(zhì)差異，有利于學生對知識的掌握。例1：金屬氧化物的性質(zhì)可列表為：氧化物固體顏色水溶性與鹽酸反應的化學方程式（注明溶液的顏色）Na2O白色溶Na2O + 2HCl =2NaCl + H2O（溶液無色）MgO白色不溶Mg

18、O + 2HCl = MgCl2 + H2O（溶液無色）Fe2O3紅棕色不溶Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O（溶液黃色）CuO黑色不溶CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O（溶液藍色）Al2O3白色不溶Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O（溶液無色）與NaOH溶液反應Al2O3+2NaOH= 2NaAlO2+H2O(溶液無色)例2：氧化鈉（Na2O）和過氧化鈉（Na2O2）性質(zhì)比較物質(zhì)氧化鈉（Na2O）過氧化鈉（Na2O2）陽、陰離子數(shù)之比Na+ 和 O2- 之比2：1Na+ 和 O22- 之比2：1氧元素化合價+2+1氧化物種類堿性氧化物非堿性氧化物

19、色、態(tài)白色固體淡黃色固體化學性質(zhì)與水反應Na2OH2O=2NaOH2Na2O22H2O=4NaOHO2（標電子轉(zhuǎn)移）與CO2反應Na2OCO2=Na2CO32Na2O22CO2=2Na2CO3O2與鹽酸反應Na2O 2HCl = 2NaCl 2H2O 2Na2O2 4HCl = 4NaCl 2H2O O2 （2 H2O2）用途氧化劑、供氧劑、漂白劑、殺菌劑保存隔絕空氣，密封保存隔絕空氣，遠離易燃物、密封保存生成條件鈉在常溫下緩慢氧化燃燒或加熱金屬鈉轉(zhuǎn)化Na2O Na2O2（O2 、加熱）另外還可列表比較碳酸鈉和碳酸氫鈉，鐵的氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）,鐵的氫氧化物Fe（OH）2、

20、Fe（OH）3、Fe3+、Fe2+的檢驗和轉(zhuǎn)化等。通過列表進行比較,得出它們既具有一般性質(zhì)，也有一些特殊的性質(zhì)。如Al(OH)3是兩性氫氧化物。（2）充分發(fā)揮實驗的功能本節(jié)有6個實驗，2個科學探究，1個實踐活動。是實驗數(shù)量最多的一節(jié)。過氧化鈉與水的反應科學探究：碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)焰色反應硫酸鋁與氨水反應氫氧化鋁與鹽酸反應 FeCl3和FeSO4溶液與NaOH溶液反應Fe3+的檢驗科學探究：Fe3+與 Fe2+的相互轉(zhuǎn)化實踐活動：鋁鹽和鐵鹽的凈水作用教參建議本節(jié)大都是簡單易做的實驗，可以采用邊講邊實驗的形式來完成。這些實驗都是驗證性的，但要讓學生通過觀察實驗現(xiàn)象，分析得出有關結(jié)論，體驗實驗的

21、作用。（3）指導學生觀察圖畫和閱讀資料，充分發(fā)揮圖畫、資料的功能本節(jié)有13幅圖畫用來配合和豐富教學內(nèi)容，在這些圖畫中，有晶體的圖片，有物質(zhì)的制取和用途的圖片，有配合實驗展示現(xiàn)象的圖片。例如氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的生成、焰色反應等。要引導學生仔細觀察這些圖畫，找出圖畫中所包含的豐富的信息，加深學生對相關知識的認識。（4）引導學生歸納金屬化合物的性質(zhì)與金屬活動性順序的聯(lián)系學習金屬化合物的性質(zhì)要與金屬活動性順序聯(lián)系起來，這樣可以提高知識的理解層次，對其中存在的規(guī)律性加深認識。例如，金屬越活潑，它的氧化物越容易生成，氫氧化物的堿性越強。金屬活動性順序的規(guī)律性很強，在平時應用很多，而且與金屬化合物的性質(zhì)聯(lián)

22、系起來，也為以后元素周期律的學習埋下伏筆。3、第三節(jié)教學設計建議這是一節(jié)全新的內(nèi)容，閱讀性比較強，可讓學生自主學習。教學建議如下：1. 通過教學要幫助學生形成觀念：成分金屬元素的種類和含量對合金的性能會產(chǎn)生極大的影響。學生過去對有關金屬材料的知識了解不多，金屬材料究竟包含哪些材料？它們有哪些功能？主要應用在哪些方面？教師可學生事先通過多媒體手段查找相關資料，對金屬材料有一個初步概念。金屬材料的基本元素是金屬。因此，籠統(tǒng)地說，金屬材料具有高強度、優(yōu)良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導電性、導熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學技術(shù)中最重要的材料。金屬材料可分為兩大

23、類：鋼鐵和非鐵金屬（或有色金屬）。重點掌握銅合金和鋼的分類和性能。3.介紹金屬材料面臨的挑戰(zhàn)，激發(fā)學生的社會責任感近一二十年來，金屬材料的發(fā)展受到了巨大的壓力，這種壓力來自外部和內(nèi)部兩個方面。就外部來講，從20世紀中期開始，高分子材料的崛起，尤其是工程塑料從性能到應用許多方面已能和傳統(tǒng)的金屬材料相抗衡，加上原料豐富、價格便宜，產(chǎn)量以驚人的速度增長。與此同時，先進陶瓷材料也嶄露頭角，特別是在現(xiàn)代電子工業(yè)中占有重要地位。因此，材料領域從金屬材料的一統(tǒng)天下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?、陶瓷、高分子材料三足鼎立的新格局。從?nèi)部來講主要是能源、資源和環(huán)境三個方面。金屬材料的近百年的大力發(fā)展，某些主要的金屬礦產(chǎn)資源日漸緊張，高品位的金屬礦產(chǎn)很快減少，低品位的礦產(chǎn)使能源消耗和成本增加。金屬工業(yè)是能源的最重要消耗者，也是嚴重的環(huán)境污染者。這些問題對金屬材料今后的發(fā)展提出了有力的挑戰(zhàn)