高中化學教師招聘高中化學必修一第3章 第1節(jié) 金屬的化學性質(zhì) 第1課時教案設(shè)計

第三章金屬及其化合物

第一節(jié)金屬的化這性質(zhì)

第1課時

教學設(shè)計

三維目標

知識與技能

1.掌握鈉、鎂、鋁、鐵的重要性質(zhì)，認識鈉是一種活潑的金屬。

2.了解鈉、鎂、鋁、鐵的存在及用途。

過程與方法

1.采用實驗探究法，按照思考、交流、實驗、觀察、分析、得出結(jié)論的方法進行啟發(fā)式教學。

2.發(fā)揮學生主體作用，做好探究性實驗。

情感、態(tài)度與價值觀

1.通過介紹鈉的用途，如制取過氧化鈉，指出化學工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位，激發(fā)學生報效國家的責任感。

2.通過介紹鋁的冶煉，培養(yǎng)學生勇于探索的科學精神和嚴格求實的科學態(tài)度。

3.通過動手實驗，體驗化學的奧妙，激發(fā)學生學習興趣。

教學重點

鈉的氧化和鈉與水的反應

教學難點

鈉與水反應實驗現(xiàn)象的觀察

教具準備

多媒體及課件，鈉、過氧化鈉、鋁箔、還原鐵粉、酚前、鹽酸、氫氧化鈉、肥皂液、水、試管架、試管、玻璃片、

小刀、鎰子、濾紙、用期、珀蝸鉗、三腳架、泥三角、酒精燈、砂紙、燒杯、酒精噴燈、棉花、火柴、水槽、蒸發(fā)皿、

膠塞、導管、圖片。

教學過程

導入新課

五千年前人類進入青銅器時代，三千年前進入鐵器時代，20世紀鋁合金成為僅次于鐵的金屬材料金屬在人類社

會發(fā)展、改善人類生活方面起著重要的作用。金屬和它的化合物有著截然不同的性質(zhì)，例如：鋁是一種常見金屬，具

有金屬的通性（導電性、導熱性、延展性），高溫時可以燃燒，而氧化鋁卻耐高溫，為什么？本章就來討論它們的性質(zhì)。

推進新課

［板書］第一節(jié)金屬的化學性質(zhì)

思考與交流：1.舉例說明金屬能發(fā)生哪些化學反應。

生：金屬與氧氣的反應;金屬與酸的反應;金屬與一些鹽溶液的反應...

教師精講：金屬可以與非金屬反應、可以與酸反應、可以與水反應、可以與某些鹽反應等等。

如：2Mg+C）2====2MgO

△

3Fe+2ChFeaO4

Fe+CuSO4====Cu+FeSO4

2.多媒體投影課本圖3-2

分析：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AgNCh溶液反應形成銀樹、鎂條與鹽

酸反應。

思考與討論：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。

［板書］置換反應

2AI+3CUSO4====3CU+A12（SO4）3

Cu+2AgNO3====2Ag4-Cu（NO3）2

Mg+2HCl====MgCl2+H2T

化合反應

2Mg+O2====2MgO

［板書］（一）金屬與氧氣的反應

［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。

［觀察現(xiàn)象］生：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。

講解：實驗說明，鈉具有金屬光澤，質(zhì)軟。放置后，鈉表面逐漸變暗生成新物質(zhì)。

［實驗改進］（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1mL潔凈的煤油，取金屬鈉一小塊（黃豆大?。?，除去表面已經(jīng)發(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(nèi)不至消失。

（2）選取一根管壁較薄的玻璃管，用布包裹著玻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3-2］

實驗現(xiàn)象：鈉先熔化后燃燒，燃燒時火焰呈黃色，最后生成的固體呈淡黃色。

講解：（1）鈉的燃燒實驗在川崩里進行比較規(guī)范。在石棉網(wǎng)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Na2O2o

（2）做此實驗時應注意，鈉開始燃燒后立即撤掉酒精燈。

△

I板書］2Na+Ch^=Na2O2

［小結(jié)］活潑金屬容易與氧氣反應生成氧化膜，氧化膜疏松就不能保護內(nèi)層金屬（如鐵等），氧化膜致密就可以保護內(nèi)層

金屬不被繼續(xù)氧化（如鋁、鎂等）。

提問：點燃鎂條時為什么要用砂紙打磨？

思考回答：鎂條表面覆蓋著致密的氧化膜，阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)被氧化，因此要用砂紙打磨。

［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)紅蜷縮，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)鋁箔也蜷縮，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）?？勺寣W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，把火柴和

鋁箔一起伸入到氧氣瓶中，均可觀察到耀眼的白光。

［小結(jié)］鋁容易被氧化，使鋁表面形成致密的氧化膜。

［科學探究2］將打磨過的鋁箔（或在酸中處理后，用水洗凈）加熱至熔化，觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象：熔化的鋁仍不滴落。

分析：鋁的性質(zhì)活潑，打磨過的鋁在空氣中又很快生成一層新的氧化膜。

應用：鋁制品可以較長時間使用。

講述：鐵、鋁或銅制水壺可用來燒水，說明這幾種金屬與熱水不反應，是不是所有金屬都不與水發(fā)生反應呢？

［板書］（二）金屬與水的反應

［實驗3-3］

說明：（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(chǎn)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）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］生：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;滴加酚酬的溶液變成紅色。

［結(jié)論］金屬鈉可以與水反應（生成堿和氫氣）。

思考：金屬鈉應如何保存？

（師生活動）大量金屬鈉應密閉保存，少量鈉要保存在煤油中（鈉不與煤油反應且密度較煤油大）。

思考：鈉有哪些物理性質(zhì)？

［師生小結(jié)］金屬鈉質(zhì)地較軟，可以用刀切割。切開外皮后，可以看到鈉的“真面目”——呈銀白色，具有美麗的光澤。鈉

是熱和電的良導體，密度0.97g-cm-3,比水的密度還小，能浮在水面上，熔點97.81℃,沸點882.9℃。

［深入］能與冷水反應的金屬除鈉外，還有鉀、枷、葩、鈣等，鎂可以與熱水反應。試寫出金屬鉀、鈣與水反應的方程式。

［科學探究］

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?qū)㈣F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(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(shè)計。即導

出教材“鐵與水蒸氣反應”的實驗裝置，如下圖左。課堂上若演示一下更能調(diào)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(zhì)玻璃管中的鐵粉應與石棉絨混合。在此基礎(chǔ)上再提出，用三支試管如何改進反應裝置，總

結(jié)改進后的方案（如下圖右）。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。

鐵粉與水蒸氣的反應裝置圖

說明：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(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。

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，且有部分水形成蒸汽時，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(jié)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(nèi)鐵粉紅熱，點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲。

結(jié)論：鐵可以與高溫水蒸氣反應。

△

反應方程式：3Fe+4H2。（g）—Fe3O4+4H2（g）

［小結(jié)］活潑金屬可以與冷水反應，較活潑金屬（如鎂、鐵）可以與熱水或水蒸氣發(fā)生反應。

［例題剖析］

（例1）把貯存在煤油里的金屬鈉取出后，切取一小塊投入水中。往反應后的水溶液中加入酚醐試液，呈紅色。試回答

下列問題：

（1）能用小刀切開金屬鈉，截面的色澤很快消失，這說明什么？

（2）鈉投入水中有哪些主要現(xiàn)象？這說明鈉哪些性質(zhì)？

（3）在反應后的水溶液里加入酚微試液，顯紅色，這是為什么？

生：（1）說明金屬鈉很軟。鈉表面呈銀白色光澤。由于鈉的化學性質(zhì)很活潑，表面很快被氧化而失去光澤變暗。（2）

金屬鈉熔化成小球，在水面游動并發(fā)出‘'嘶嘶”聲，不久小球消失。這些現(xiàn)象說明鈉的密度比水小。鈉能與水劇烈反應,

且是放熱反應，放出的熱量使未反應的金屬鈉熔化成液態(tài)形成小球狀，這也說明鈉的熔點較低；由于鈉浮在水面，表

面接觸部位先發(fā)生反應，放出的氫氣推動小球游動，但受力不均故小球不斷滾動。由于水遇到熔融的小球迅速汽化而

發(fā)出聲音。（3）鈉與水反應生成氫氣和氫氧化鈉，使溶液呈堿性，所以酚猷顯紅色。

（例2）對于下列有關(guān)金屬鈉的敘述，正確的是（）

A.由于鈉比較活潑，所以它能從溶液中置換出金屬活動順序表中鈉后面的金屬

B.1個鈉原子能失去1個電子，1個鎂原子能失去2個電子，所以鎂的還原性比鈉強

C.鈉能把鈦、錯等金屬從熔融鹵化物里還原出來

D.0.5L1moll」的鹽酸分別與1mol鈉、鎂、鋁反應，所生成的氫氣的量相等

教師精講：金屬鈉的化學性質(zhì)非常活潑，具有很強的還原性，按理金屬鈉能把較不活潑的金屬從它們的鹽中置換出來,

但若是鹽溶液，鈉首先要和溶液中的水反應生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉繼續(xù)與鹽溶液發(fā)生復分解反應。如鈉投入

FeCb溶液中的化學反應為：

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

FeC13+3NaOH====Fe（OH）3l+3NaCl

因此，鈉與鹽溶液反應，不會有金屬單質(zhì)被鈉置換出來。

若鹽是熔融狀態(tài)，則金屬鈉能將較不活潑的金屬置換出來。如鈉可以把鈦、錯、鋸、留等金屬從它們的熔融鹵化物中

置換出來。題中A項錯誤，C項正確。

B項中比較鈉、鎂兩種金屬的還原性強弱，物質(zhì)還原性的強弱是由其失電子的能力大小所決定的，與失電子多少無關(guān)。

由于鈉原子的半徑比鎂原子的半徑大，因此鈉原子中原子核與最外層電子間的相互作用較弱，最外層的I個電子易失

去，故還原性鈉強于鎂，B項錯誤。

D項中所述金屬與酸反應的本質(zhì)是金屬把H+還原成氫氣放出，呈不同化合價的金屬與酸反應消耗H+的量和生成氫氣的

量有如下規(guī)律：

呈+1價的1mol金屬（如Na）能還原1molH+,生成1mol氫原子，即0.5mol氫氣；

呈+2價的1mol金屬（如Mg）能還原2molH+,生成2mol氫原子，即1mol氫氣；

呈+3價的1mol金屬（如Al）能還原3molH+,生成3mol氫原子，即1.5mol氫氣。

D項中的鹽酸只含0.5molH+,因此酸為不足量，金屬過量，生成氫氣的量應按酸計算，酸完全反應均生成0.5mol

氫原子，即0.25mol氫氣，但忽視了剩余的鈉還能與溶液中的水反應生成氫氣（水能微弱電離出H+,

H20k^H++0H;故鈉與水反應的本質(zhì)同樣是與H+反應），故1mol鈉與鹽酸反應能生成0.5mol氫氣。1mol鈉、

鎂、鋁分別與鹽酸反應生成的氫氣的量的關(guān)系應是n（Na）＞n（Mg）=n（Al）,所以D項錯誤。

答案：C

（例3）把一塊表面已部分被氧化的鈉0.77g放入10g水中，得到標準狀況下氨氣224mL。求

（1）若將金屬鈉表面的氧化物均視為氧化鈉，試求該氧化鈉的質(zhì)量。

（2）所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)和該溶液的物質(zhì)的量濃度（溶液的密度為dgym。）。

教師精講：根據(jù)題意，一塊表面為Na?O的鈉塊0.77g投入10g水中，發(fā)生如下反應：

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

由題給H2的體積，通過②式可計算出鈉的質(zhì)量以及Na?O的質(zhì)量。計算溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)時，要注意溶質(zhì)是NaOH,而溶

液的質(zhì)量等于10.77g減去氫氣的質(zhì)量。

解析：（1）設(shè)金屬鈉質(zhì)量為x,與水反應生成NaOH的質(zhì)量為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設(shè)0.31gNa2O與水反應生成NaOH的質(zhì)量為z。

Na2。+H2O====2NaOH

62g2x40g

0.31gz

列比例式后解得z=0.4g

NaOH的質(zhì)量分數(shù)為：

0.8g4-0.4g

x100%=11.37%

224mL

10g+0.