金属与酸和水的反应教学设计.docx
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金属与酸和水的反应教学设计
金属与酸和水的反应教学设计
杨晓昇
庄浪县第二中学
一、教学目标
（1）深化并扩充金属活动性顺序表的应用；
（2）掌握Na、Fe与H2O反应的现象及特殊性；
（3）培养学生对实验现象的观察能力，对问题的分析和归纳总结的能力。
透过现象看本质，分析发生反应的内在原因，以提高自身观察能力和分析问题的能力。
培养学生科学分析问题的能力和方法，激发学生学习化学的兴趣，乐于探索金属性质的奥秘，感受化学世界的奇妙与和谐。
二、教学重点
钠、铁与水的反应。
三、教学难点
铁与水蒸气的反应的实验设计
四、教学方式
实验演示探究法、分析归纳法、理论联系实际法。
五、教学准备
多媒体课件：
铁与水蒸气反应的视频
实验用品：
钠、蒸馏水、酚酞、小烧杯、玻璃片、小刀、镊子。
六、教学过程
知识回顾
上节我们学习了金属与氧气等非金属的反应，知道产物、反应的现象因金属的性质和反应条件不同而不同。
根据所学知识完成下列填空。
［投影］回顾知识
［引入］今天我们来学习金属与酸和水的反应，在初中我们就已经接触到了金属活动性顺序表，那么请大家回忆一下，金属活动性顺序到底是怎样排列的呢？
［板书］一、金属与酸的反应
［小结］金属活动性顺序，排在前面的金属能置换出酸里的氢气，其实质是金属与酸电离出的氢离子反应。
［板书］实质：
金属与酸电离出的H+反应
［设问］水也能电离出少量的H+，那么金属和水能不能反应呢?
下面我们共同来学习金属与水的反应。
［板书］二、金属与水反应
［引入］日常生活中我们经常用金属器皿来盛水，也能够用铁铜或铝制水壶烧水，这说明这些金属与冷热水都不反应。
那么是不是所有的金属都与水不反应呢？
实验可以证明。
［演示实验3-3］在烧杯中加一些水，滴入酚酞溶液然后把一绿豆大小的钠放入水中，引导学生观察、相互配合描述现象并完成导学案表格。
［板书］
（一）钠与水反应
现象及解释：
序号
现象
解释
1
钠浮在水面上
钠的密度小于水
2
融化成光亮的银白色小球
反应放热，钠的熔点低
3
小球在水面上四处游动
产生的气体推动钠来回游动
4
游动过程中发出“嘶嘶”声
放出气体，气体与水面摩擦发出响声
5
钠完全消失，水溶液呈红色
钠与水反应产生了碱性物质，根据元素分析，应是氢氧化钠
［分析］钠是非常活泼的金属，能够在常温下和冷水发生剧烈的反应，反应过程的现象可以用五个字来概括“浮、熔、游、响、红”，体现了钠的一些物性质的与众不同。
［板书］1.反应现象：
“浮、熔、游、响、红”
［提问］请同学们写出钠与水反应的化学方程式，并分析它是否是一个氧化还原反应？
［板书］2.反应方程式：
2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑
［分析］钠与水的反应是一个氧化还原反应，钠是强还原剂，被氧化为+1价钠离子，水作氧化剂，被还原为氢气。
［点评］钠与水反应，水被还原为氢气，实质是水电离出的极少量的氢离子被钠还原为氢气，这也说明了钠是非常活泼的金属，还原性非常强。
那么，钠着火了能否用水灭火？
［讨论后分析］不能，因为钠与水发生剧烈反应，并且产生可燃性气体，这就相当于火上浇油。
应该用干燥的沙土灭火。
［设疑］同学们是否在影视片中见到过古代铁匠打铁场景呢？
当中铁匠将红热的铁放入水中，听到“嘶嘶”的声音，这又是为什么呢？
［解释］这个过程叫淬火，淬火能够改变铁器的一些性质，铁器的表面也会变为黑色有一定的光泽。
淬火的过程中实际上是铁和水蒸气发生了反应。
下面我们共同学习有关铁与水的反应。
［板书］
（二）铁与水反应
［设问］那么我们在实验室如何来完成该反应，并检验该反应的生成物呢？
［实验探究］请设计一套简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应。
该装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体等部分。
［讲解］一个好的实验设计要求必须遵循以下四个基本原则：
1、科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。
2、安全性——尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
3、可行性——实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有实验条件下能够满足。
4、简约性——方案简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的步骤和药品，并能在较短的时间内完成实验。
现提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设计的装置简图
［分组讨论设计］将学生分组按以上环节，讨论反应装置的设计。
［提示］设计考虑因素：
（1）水蒸气的发生装置；
（2）水蒸气与铁粉反应装置；（3）产物的检验（收集）装置。
［投影小结］
铁与水蒸气反应装置图
有人设计了如图3-8所示的装置，用一支稍大的试管代替3支试管就能完成实验，想想其中的原理。
［分析］该实验装置设计精巧、简便，易操作。
经过加热，温度升高，湿棉花中的水蒸气挥发，水蒸气遇到炽热的铁粉发生反应，产生的气体用肥皂液收集，并用明火点燃肥皂泡检验气体。
预期结果如何，请同学们观看实验视频并观察现象。
［播放视频］铁与水蒸气反应
［强调］
（1）不能让试管里的湿棉花团流水，反之会将铁粉冲下去，其次可能会炸裂试管。
（2）加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，刚开始为空气泡。
肥皂水不宜太稀，否则气泡太小，点燃时难以听到较大的爆鸣声。
（3）实验结束时，应先从肥皂水中撤出导管，在移去酒精灯。
［板书］1.现象：
铁粉失去光泽，变为黑色粉末，产生的气体在肥皂泡中经明火点燃，可燃，并伴有爆鸣声。
结论：
铁与水蒸气在高温条件下反应，方程式为：
［板书］3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2↑
［分析］铁与水的反应条件比较苛刻，必须在高温且水为气态下才可以进行，书写化学方程式时一定要注意。
［练习］铁粉也能与酸反应，那么和它与水蒸气反应的类型相同吗？
如果将等物质的量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气反应，产生氢气的量是否相等呢？
比例又如何呢？
［点评］与酸反应取决于酸的类型，算不同反应不同。
等量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气反应，产生氢气的量不相等，比例为3:
4。
［本节小结］本节课我们主要学习了钠与水、铁与水蒸气的反应。
通过钠和水的反应，我们知道了不是所有的金属都与水不反应，活泼性极强的金属能与水发生剧烈反应。
而铁没有钠活泼，所以铁与水的反应条件比较苛刻，必须在高温且水为气态下才能进行，在书写化学方程式时一定要注意反应条件。
［布置作业］导学案2、3、4题
板书设计
一、金属与酸的反应
实质：
金属与酸电离出的H+反应
二、金属与水反应
（一）钠与水反应
1.反应现象：
“浮、熔、游、响、红”
2.反应方程式：
2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑
（二）铁与水反应
1.现象：
铁粉失去光泽，变为黑色粉末，产生的气体在肥皂泡中经明火点燃，可燃，并有轻微的爆鸣声。
2.反应的方程式为：
3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2↑
参考文献：
［1］人民教育出版社等编.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）教师教学用书［M］.北京：
人民教育出版社，2007，（3）：
38-43.
［2］人民教育出版社等编.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）［M］.北京：
人民教育出版社，2007，（3）：
49-51.
［3］［M］.海口：
南方出版社，2005，（4）：
66-70.
［4］
［5］
［6］
二、金属元素及其化合物
一、钠及其化合物
【知识清单1、
（1）金属钠是色，质地，密度____，熔沸点_____，导电导热性____的金属。
少量金属钠可保存在里，大量的金属钠则保存在中。
（2）化学性质：
完成反应方程式：
△
Na+O2──Na+O2──（_____火焰,大量烟,生成__________固体）
Na+Cl2──（现象：
）Na+S──
Na+H2O──离子方程式：
钠块投入到CuSO4溶液中：
钠块投入到FeCl3溶液中：
钠块投入到MgCl2溶液中：
2、氧化钠和过氧化钠的比较
氧化钠
过氧化钠
化学式
色、态
氧元素化合价
所属物质类别
化
学
性
质
与H2O反应
与CO2反应
与SO2反应
与HCl反应
稳定性
＞
用途
【典例剖析】
例1、下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是（）
A．干冰灭火剂 B．黄砂C．干粉（含NaHCO3）灭火剂D．泡沫灭火剂
例2、向紫色石蕊试液中加过量的Na2O2粉末，振荡，正确的叙述是（）
A．溶液仍为紫色B．最后溶液变为蓝色
C．最后溶液褪色D．反应中有气泡产生
例3、下列四组反应中既有沉淀产生又有气体放出的是（）
A．金属钠投入到MgSO4溶液中B．BaCl2和NaHSO4溶液反应
C．小苏打溶液和澄清石灰水反应D．Na2O2和CuSO4溶液反应
例4、将等质量的Na、Na2O、Na2O2、NaOH，分别投入等质量的足量水中，所得溶液质量分数最大的是（）
A．NaB．Na2OC．Na2O2D．NaOH
例5、将ag水煤气（成分为CO和H2）充分燃烧，将燃烧生成的气体（150℃）通过盛有过量的Na2O2的干燥管（反应气体无损失），充分反应后干燥管增重bg，则a和b的关系为（）
A．a＞bB．a＝bC．a＜bD．无法比较
例6、将金属钠分别投入下列物质的溶液中，有气体放出，且溶液质量减轻的是（）
A．HClB．K2SO4 C．CuCl2D．饱和NaOH溶液
例7、有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠，质量为10.8g，投入到100g水中完全反应后，收集到0.2g氢气，试计算：
（1）未被氧化的金属钠的质量是多少克？
（2）钠元素的质量分数是多少？
（3）反应后所得溶液的溶质的质量分数？
例8、室温下，氢氧化钠的溶解度为22g，将多少克金属钠投入100g水中，可获得该温度下的饱和溶液？
二、镁及其化合物
【知识清单】1、
（1）镁是色的金属，是的良导体，质地，硬度较，熔点较，镁的密度较_____,镁可形成许多合金,硬度和强度都很____,因此镁合金被大量用于制造、和的部件,氧化镁的熔点可以达到2800℃，是很好的______材料。
（2）化学性质：
完成反应方程式：
Mg+O2──Mg+Cl2──Mg+N2──
Mg+HCl──Mg+CO2──
【典例剖析】
例1、海水提镁的步骤：
相关的化学反应方程式为：
①
②③
④⑤
例2、质量相同，浓度也相同的稀硫酸分别与足量的下列物质反应，所得硫酸镁溶液的质量分数最小的是（）
A.MgB.MgOC.Mg（OH）2D.MgCO3
三、铝及其化合物
【知识清单】1、铝是较活泼的金属元素，在自然界中以态存在，在地壳中的含量占金属中的第位，铝元素在地壳中主要存在的物质是。
2、
（1）铝是色、有的固体，硬度、质地较，具有良好的性、性和性。
常温下，铝在空气中生成，因此常温下铝制品具有抗腐蚀的性能。
（2）铝的化学性质：
完成反应方程式：
Al+O2──Al+S──Al+Cl2──
Al+Fe2O3──Al+HCl──Al+NaOH──
3、
（1）氧化铝是色，溶于水，熔点。
属于氧化物。
（2）氧化铝的化学性质：
完成反应方程式：
与HCl反应（离子方程式）
与H2SO4反应（化学方程式）
与强碱反应（离子方程式）
4、
（1）氢氧化铝是色，溶于水，有较强的，可用作。
属于氢氧化物。
（2）氢氧化铝的化学性质：
完成反应方程式：
与HCl反应（离子方程式）
与H2SO4反应（化学方程式）
与少量氢氧化钠反应（离子方程式）
与过量氢氧化钠反应（离子方程式）
实验室常用和反应制取氢氧化铝：
（离子方程式）
5、铝三角
【典例剖析】
例1、两个烧杯加入同体积的浓度为2mol／L的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10．8g的A1和Mg，则反应完毕后，天平（）
A．可能向加Mg一端下倾B．可能向加Al一端下倾
C．可能仍保持天平平衡D．无法判断
例2、用铝箔包装0．1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）（）
A．O2和H2的混合气体B．1．12LH2
C．大于1．12LH2D．小于1．12L气体
例3、等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是（）
A．2mol·L-1H2SO4溶液B．18mol·L-1H2SO4溶液
C．6mol·L-1KOH溶液D．3mol·L-1HNO3溶液
例4、下列各金属的混合物2．5g和足量的盐酸反应，放出的H2在标准状况下体积为2．24L，其中可能的是（）
A．Zn和FeB．Mg和ZnC．Al和MgD．Cu和Fe
例5、Na、Mg、Al三种金属各0．2mol，分别与100mL1mol／L的HCl溶液反应，放出H2的量是（）
A．Mg最多B．Al最多C．Na最多D．一样多
例6、有10.2gMg、Al混合物，溶于0.5L4mol/L盐酸中。
若加入2mol/LNaOH溶液，使得沉淀量最大，应加NaOH溶液的体积是（）
LB.0.5LC.1L
例7、有一根粗铝含铁和硅两种杂质，取等质量的粗铝分别投入足量稀HCl和足量的NaOH溶液中，放出等量的H2，则该粗铝中，铁和硅的关系为（）。
a.物质的量之比为2∶1b.物质的量之比为3∶1
c.质量之比为2∶1d.质量之比为4∶1
A．bdB.bcC.adD.只有d
例8、等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5：
6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是（）
A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量、乙中碱过量
例9、氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。
[图中横坐标为加入试剂的体积]
（1）图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液
反应离子方程式：
A～B段：
B～C段：
（2）图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液
反应离子方程式：
A～B段：
B～C段：
（3）图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液
A～B段：
B～C段：
C～D段：
（4）图为向盐酸中加入NaAlO2溶液
A～B段：
B～C段：
（5）图为向NaAlO2溶液中加入盐酸
A～B段：
B～C段：
（6）图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液（也可表示为Na[Al（OH）4]溶液）
A～B段：
四、铁及其化合物
【知识清单】1、在地壳中含量第一的元素是，铁是含量第的元素，铁是含量第的金属元素。
铁元素在自然界中的存在形式是态。
2、
（1）纯净的铁是的色金属，有较好的、、性能，还能被吸引。
（2）铁的化学性质：
完成反应方程式：
Fe+O2
Fe+Cl2
Fe+I2==△==Fe+S
Fe+HNO3（过量）==
离子方程式为：
Fe（过量）+HNO3==
离子方程式为：
Fe+HNO3（浓）
铁与浓HNO3、浓H2SO4在常温下会发生现象，所以可用铁制容器贮存和运输浓HNO3和浓H2SO4。
Fe+Cu2+====Fe+Fe3+====
3、铁的氢氧化物
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
色态
制法
（化学方程式）
二者的关系
空气中，Fe（OH）2能迅速被氧气氧化成Fe（OH）3，现象是__色迅速变成______色，最后变成_____色，反应方程式为____________________
由此可知Fe（OH）3比Fe（OH）2稳定
4、Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化关系（铁三角）
Fe单质具有还原性、
Fe3＋具有氧化性、
Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
★特别提醒：
注意转化过程所选氧化
剂或还原剂的强弱
（1）常见Fe2＋转化成Fe3＋的离子方程式
2Fe2＋＋Cl2（Br2）===2Fe3＋＋2Cl－（Br－）
3Fe2＋＋4H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
（2）常见Fe3＋转化成Fe2＋的离子方程式
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓或2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO42－＋4H＋
（3）Fe2＋、Fe3＋转化成单质铁一般是高温时利用还原剂（H2、C、CO、Al）进行还原生成。
5、Fe2+、Fe3+的检验
（1）Fe2+：
①加强碱溶液，得到白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。
②加KSCN溶液无明显现象，通入氯气后溶液变红。
（2）Fe3+：
①加强碱溶液，得到红褐色沉淀。
②加入KSCN溶液，溶液变为红。
③加入苯酚溶液，溶液变为紫色。
【典例剖析】
例1、铁与下列物质反应后中铁元素的化合价只有+3的是（）
A．氧气（燃烧）B．稀硫酸C．氯化铁D．氯化铜E氯气F硫单质
例2、下列物质发生反应时其离子方程式正确的是（）
A、铁与三氯化铁溶液反应：
Fe+Fe3+=2Fe2+
B、足量的氯气通入溴化亚铁溶液中：
2Fe2++4Br－+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl－
C、Fe（OH）3跟盐酸反应：
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
D、FeS跟稀硝酸反应：
FeS+2H+=Fe2++H2S
例3、1.4g铁全部溶于盐酸中，加入足量NaOH溶液，得红棕色沉淀，过滤后给红棕色沉淀加热（在空气中），最后得到红色物质的质量是（）
A.1gB.1.6gC.2gD.1.8g
例4、将Fe，Cu，Fe2＋，Fe3＋和Cu2＋盛于同一容器中充分反应，如Fe有剩余，则容器中只能有（）
A.Cu，Fe3＋2＋，Fe3＋C.Cu，Cu2＋，FeD.Cu，Fe2＋，Fe
例5、在FeCl3和CuCl2的混合物溶液中，加入过量的Fe屑，反应停止后，称得固体与加入的铁屑质量相等。
原混合液中FeCl3和CuCl2的物质的量之比是。
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