高中化学必修一教案金属的化学性质.docx

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高中化学必修一教案金属的化学性质

教学案

课题

金属的化学性质

年级

高中化学必修一

授课对象

授课教师

刘

时间

2016年月日

学习目标

1、培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力

2、加深对基本的理解和对化学反应规律的认识

学习重点难点

钠的物理性质和钠的氧化　、铁的化学性质、Fe与水反应原理、

铝和强碱的反应

教学过程

S

（归纳）

第一节　金属的化学性质

一、金属与非金属的反应

1、钠（sodium）的物理性质：

银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。

2、钠与氧气的反应：

（1）缓慢氧化：

4Na＋O2＝＝2Na2O

［探究实验3-2］钠在空气中加热

（2）2Na+O2

Na2O2

［科学探究］铝的性质探究

3、其它常见金属与非金属的反应

2Mg+O2

2MgO4Al＋3O2

2Al2O3

3Fe+2O2

Fe3O4

规律小结：

一般金属+O2

金属氧化物3Fe+2O2

Fe3O4

金属+Cl2

最高价金属氯化物2Fe+3Cl2

2FeCl3

金属+S

低价金属硫化物Fe+S

FeS

二、金属与酸和水的反应

［观察实验3-3］钠与水反应

1、钠与水的反应：

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

离子方程式：

2Na+2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑

2、金属铁与水的反应：

3Fe+4H2O（g）

Fe3O4+4H2

3、钠与酸和盐溶液反应

（1）2Na+2HCl==2NaCl+H2↑

（2）投入CuSO4溶液中：

2Na+2H2O+CuSO4==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑

4、镁、铝与酸的反应

与非氧化性酸：

Mg+2H＋==Mg2＋+H2↑

2Al+6H＋==2Al3＋+3H2↑

5、Fe与酸的反应

与非氧化性酸的反应Fe+2H＋==Fe2＋+H2↑

三、铝与氢氧化钠溶液的反应

［观察实验3-4］铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

2Al+6NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O

四、物质的量在化学方程式计算中的应用

1、计算原理：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

化学计量数之比2:

2:

2:

1

扩大NA倍2×NA:

2×NA：

2×NA：

NA

物质的量之比2mol:

2mol:

2mol:

1mol

相对质量之比2×23:

2×18:

2×40:

2

标况下体积22.4L

2、化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。

例1、把6.5gZn放入足量盐酸中，锌完全反应，计算：

（1）6.5gZn的物质的量

（2）参加反应的HCl的物质的量（3）生成H2的体积（标准状况）

解：

（1）n（Zn）=m/M=6.5g/65g.mol-1=0.1mol

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

1mol2mol22.4L

0.1moln（HCl）V（H2）

（2）n（HCl）=0.1mol×2=0.2mol（3）V（H2）=0.1×22.4L=2.24L

例2、将0.65g锌加到50mL1mol/L盐酸中，计算：

（1）标准状况下，生成H2的体积

（2）若反应完成后，溶液体积仍为50mL，这时溶液中的Zn2+和H＋的物质的量浓度是多少？

解：

n（Zn）==0.65/65==0.01moln（HCl）==0.05*1==0.05mol

∵Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑∴HCl过量

∴设生成H2xmol,ZnCl2ymol,HClzmol

Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

1211

0.01zyx∴x==0.01moly==0.01molz==0.02mol

（1）标准状况下生成H2体积V（H2）==0.04*22.4==0.224L

（2）c（Zn2+）==

==0.2mol/L

n（H＋）==n（HCl）—z==0.05—0.02==0.03mol

c（H＋）==

==0.6mol/L

E

（典例）

金属及其化合物

　第一节　金属的化学性质

［讲］人类已经发现的一百多种元素中，大约4/5是金属元素。

多数金属的化学性质比较活泼，因此，地球上绝大多数金属的元素是以化合态形式存在。

地壳中含量最多的金属元素是Al，最多的非金属元素是O。

不同的金属的化学活动性相差很大，我们在学习金属化学性质的时候，既要注意它们的共性，同时也要注意它们的差异性。

［思考］举例说明金属能发生哪些化学反应。

（与非金属反应：

2Na+Cl2==2NaCl；2Mg+O2==2MgO

与酸反应：

Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

与盐反应Fe+CuCl2==FeCl2+Cu）

［思考］画出Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构有什么特点，与金属的化学性质有什么联系

Na，MgAl

Na最外层有一个电子，易失去，表现还原性，常表现为+1价，

Mg最外层有两个电子，易失去，表现还原性，常表现为+2价，

Al最外层有三个电子，易失去，表现还原性，常表现为+3价，

［讲］今天我们就先来讨论金属与非金属的反应

［概念］一、金属与非金属的反应

［引言］提起钠，可能大家觉得并不陌生，因为我们天天吃的食盐就是NaCl，但NaCl中的钠是钠离子，与我们要研究的钠单质性质截然不同。

［概念］

1、钠（sodium）的物理性质：

银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。

［问］为什么在密封的玻璃管内的钠能保持光亮的银白色，而我们刚才切割的钠却不能呢？

（玻璃管内的钠是与空气隔绝的，而刚才切割的钠却与空气充分接触，说明钠与空气中的物质发生了化学反应，以致变暗。

）

［讲］好，事实上，是由于空气中的氧气在常温下与钠反应生成了氧化钠，从而使金属钠失去了光泽，纯净的氧化钠是一种白色粉末。

［概念］2、钠与氧气的反应：

（1）缓慢氧化：

4Na＋O2＝＝2Na2O

［讲］常温下，金属钠在空气中就会发生变化，这说明钠比铁、铝、镁等金属活泼得多。

因此，在实验室中，要把钠保存在石蜡油或煤油中，以隔绝空气。

那么，如果加热，钠又会发生什么变化呢？

［探究实验3-2］钠在空气中加热

实验现象：

可观察到钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色。

［讲］实验时应注意，钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯

［概念］

（2）2Na+O2

Na2O2

［讲］除了金属钠易与空气中的氧气反应，在金属表面生成一层氧化物，有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁表面的铁锈；有的氧化膜致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝表面的氧化层。

所以，在点燃镁条前，常用砂纸打磨，这样点燃起来更容易些。

铝的情况如何呢？

［科学探究］铝的性质探究

实验步骤：

用手撕一小块铝箔，用坩埚夹住，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。

观察现象，另取一小块铝箔，用砂纸打磨，除去表面的保护膜，再加热至熔化，观察现象。

实验现象：

铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落

实验结论：

在常温下，铝能与空气里的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜。

加热时反应加剧，生成白色固体，放出大量的热。

［讲］铝表面的氧化膜保护了铝，即使是未打磨的铝箔，在空气中也很快生成了新的氧化膜，构成的薄膜Al2O3的熔点为2050℃，高于铝的熔点660℃，包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会滴落。

［概念］3、其它常见金属与非金属的反应

2Mg+O2

2MgO

4Al＋3O2

2Al2O3

3Fe+2O2

Fe3O4

［讲］除了能被氧气氧化外，金属还能被氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化，生成相应的氯化物或硫化物。

［概念］规律小结：

一般金属+O2

金属氧化物

金属+Cl2

最高价金属氯化物

金属+S

低价金属硫化物

例如：

3Fe+2O2

Fe3O4

2Fe+3Cl2

2FeCl3

Fe+S

FeS

［小结］本节课我们主要学习了金属钠与氧气在不同条件下与氧气反应和铝箔在空气中加热的反应情况。

同时我们利用铝在空气中的化学特性，可以把铝制成日常用的铝制品。

钠与水反应

实验步骤：

1、用镊子取一小块钠置于滤纸上，吸干表面的煤油，用小刀切绿豆大的一粒，其余放回原瓶。

2、在小烧杯中加一小半水，并将切下的钠粒投入小烧杯中，观察实验现象

3、反应结束后向烧杯中滴入1-2滴酚酞试剂，观察溶液的变化。

［观察］实验现象

现象

解释

浮在水面上

钠的密度比水小

熔成银白色小球

钠是银白色金属，熔点低，且反应放热

小球四处游动并发出嘶嘶响声

生成气体推动小球游动反应剧烈且放热

滴入酚酞溶液变红色

有碱性物质生成

［概念］1、钠与水的反应

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

［问］从氧化还原角度分析反应

［概念］

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

［问］从分类的角度说说该反应分别属于什么反应？

［观察］置换反应、离子反应、氧化还原反应、放热反应，Na是还原剂，H2O是还原剂，NaOH是氧化产物，H2是还原产物

［概念］离子方程式：

2Na+2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑

［过］了解了活泼金属与水的反应再回过头来看看我们熟悉的金属铁，根据金属活动性表，我们知道铁没有钠活泼，所以根据日常经验我们也知道铁与冷水、热水均不反应，那如果我们再把条件创造得更好一些，该反应是否能进行呢？

例如，让高温的铁与炽热的水蒸汽接触呢？

如果可以，请大家预测这一反应可能的产物。

［概念］2、金属铁与水的反应

［问］我们必须尊重实验事实，那么如何设计这一反应的装置？

［引］设计反应装置的依据是什么

（反应物状态、反应条件和生成物性质）

［问］该反应的特点是固体与气体，需要加热且生成气体的反应，装置类似于初中学过的哪一套实验装置？

（类似于CO还原CuO　的实验装置）

［观察］

［观察］注意事项：

1、Cacl2干燥剂的作用是吸收水蒸汽，使收集的氢气易点燃

2、管中石绵绒的作用是铁粉的载体，增大铁粉与水蒸汽的接触面

实验现象：

加热时试管内铁粉红热，点燃气体可听到爆鸣声

［讲］教科书中介绍的是用一支试管完成铁粉与水蒸气反应的实验，试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花左边放有铁粉，蒸发皿中放肥皂水（或在水中加几滴洗涤剂）。

整套装置试管口应低于试管底。

铁粉与湿棉花的距离可近一些，加热时用一盏酒精灯先后加热两处。

反应产生的气体导入到肥皂水中吹成氢气泡，再用燃着的火柴去点燃，可发出爆鸣声。

这一实验所用的时间短且很安全。

［观察］演示该实验要注意：

（1）铁粉不需要与石棉绒混合，因改用酒精灯加热，温度比用喷灯加热时低。

（2）酒精灯应先在放湿棉花的位置上加热一会儿，待试管底部温度略高，且有部分水形成蒸气时，再将酒精灯移至放铁粉的位置加热，可防止发生倒吸现象。

（3）加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，最初插入时吹起的是空气泡。

肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声

（4）实验结束时，应先从肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。

现象：

加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声。

［概念］3Fe+4H2O（g）

Fe3O4+4H2

［讲］一天，英国一家炼铁厂的熔铁炉底部产生了裂缝，顿时炽热的铁水从裂口夺路而出。

当温度高达摄氏一千多度的铁水碰上炉旁一条水沟里的不时，刹那间，“轰”的一声震天动地的巨响，整个车间被掀掉了

［问］水为什么会产生这么大的相当于TNT炸药的威力呢？

（这是因为高温下发生了上述反应，当摄氏一千多度的铁水流入水沟时，在极短的时间内产生了大量易燃易爆气体，并且被铁水的高温点燃，所以轻而易举地把巨大的生产车间给炸掉了

［问］在生产实践中，高温操作铁水的注意事项是什么？

（所以钢铁厂里的铁水包，在注入炽热的铁水与钢水之前，必须进行充分的干燥处理，不让包中留下水，以防止爆炸事故的发生）

［讲］以上介绍了两种不同的金属与水的反应，从条件和产物都不相同，最本质的原因还是金属的活动性不同。

其实，我们也可以根据金属与水、酸反应的情况来推测金属的活动性。

［问］金属Al，它能与沸水反应生成对应的氢氧化物和氢气，请估计它的活动性范围。

（Al的活动性介于金属钠和铁之间，因为其反应条件的苛刻程度介于这两种金属之间）

［讲］Na与H2O和酸反应的实质都是与H＋　反应，而酸电离出的H＋比水电离出的H＋要大得多，故先与酸反应，现象与水反应相似，但更剧烈，而且只有Na过量时，Na才与原酸中的H2O反应。

［概念］3、钠与酸和盐溶液反应

（1）2Na+2HCl==2NaCl+H2↑

（2）投入CuSO4溶液中：

2Na+2H2O+CuSO4==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑

［讲］镁、铝、铁按照金属活动性顺序，产生H2的能力逐渐减弱。

［概念］4、镁、铝与酸的反应

与非氧化性酸：

Mg+2H＋==Mg2＋+H2↑

2Al+6H＋==2Al3＋+3H2↑

［讲］与氧化性酸：

Mg与浓H2SO4、HNO3反应不产生H2

Al在冷的浓H2SO4或冷的浓HNO3中，表面会钝化，生成坚固的氧化膜，因此可用铝制容器装运浓H2SO4

［讲］同样，铁也可以与非氧化性酸的反应，请写出Fe与稀盐酸、稀硫酸反应方程式

［概念］5、Fe与酸的反应

与非氧化性酸的反应Fe+2H＋==Fe2＋+H2↑

［讲］Fe在常温下可遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，即在Fe表面生成致密的氧化物膜，阻止内部的金属进一步氧化。

但加热条件下，可反应，生成Fe3＋

［总结］在这节课中，我们利用实验探究的方法了解到金属的化学性质------金属与水的反应，又用对比的方法了解到不同活动性的金属与同一种物质反应的条件、现象和产物的差异。

实验法和对比法这两种方法也将成为我们今后学习其他元素化合物知识的重要方法。

［练一练］

往烧杯内注入煤油和水各100mL，静置后将一小块钠投入烧杯内，发生的现象是（）

A、钠沉到液柱1/2处，钠块下部有许多气泡，附有气泡的钠块徐徐上升到液体上部，一会儿又沉到液柱1/2处，如此反复多次，最后消失。

B、钠块一直沉到烧杯底部，并停留在杯底，放出气泡，最后消失

C、钠块浮在液柱表面上，很快熔成一个闪亮的小球，小球四处游动，最后消失

D、钠块沉到液柱1/2处，很快熔成一个闪亮的小球，小球在液柱1/2处沿水平方向迅速游来游去，最后消失

三、铝与氢氧化钠溶液的反应

［观察实验3-4］铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

实验步骤：

在2支试管里分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片。

过一段时间后，将点燃的木条分别放在2支试管口，观察实验现象。

实验现象：

铝分别放入盐酸、NaOH溶液中有气泡产生，将点燃的木条放在试管口，可观察到蓝色火焰。

［讲］通过实验我们可以看到，铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，反应可放出一种可燃性的气体---氢气。

［概念］2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑

［讲］Al只能与强碱（NaOH、KOH）反应，不与弱碱（NH3·H2O）反应。

Al　与碱溶液反应，其实质是Al被氧化，溶液中的H＋被还原，Al与H2O反应生成H2，同时又生成难溶液的Al（OH）3覆盖在Al表面，阻止反应的进一步进行，所以，Al在常温下或加热条件下很难与H2O反应，而在碱性溶液中，Al（OH）3+OH―==AlO2―+2H2O，从而使Al与H2O的反应不断进行。

请标出电子转移

［概念］

2Al+6NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O

［典例试题］剩余的饭菜能否长时间保存在铝锅中？

为什么？

［过］有关化学方程式的计算，我们在初中就已经很熟悉知道化学反应中各反应物和生成物的质量之间符合一定的关系呢？

能不能把物质的量也应用于化学方程式的计算呢？

这就是我们下面所要学习的内容。

［概念］四、物质的量在化学方程式计算中的应用

［讲］我们知道，物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定数目进行的，化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子间的数目关系，这些粒子间的数目关系，又叫做化学计算数的关系。

［概念］1、计算原理：

•2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

化学计量数之比2:

2:

2:

1

扩大NA倍2×NA:

2×NA：

2×NA：

NA

物质的量之比2mol:

2mol:

2mol:

1mol

相对质量之比2×23:

2×18:

2×40:

2

标况下体积22.4L

［讲］由以上的分析可知，化学方程式中各物质的化学计算数之比等于组成各物质的粒子数之比。

因而也等于各物质的物质的量之比。

在计算时，应用的比例项必须性质相同，即上下单位统一。

一般，所用的项与题给条件相同。

［概念］2、化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。

［讲］有了上述结论，我们即可根据化学方程式对有物质的物质的量进行定量计算。

［观察］进行物质的量应用于化学方程式的计算，须按以下步骤进行：

1、写出有关反应方程式

2、找出相关物质的计量数之比

3、对应计量数，找出相关物质的物质的量

4、进行计算。

［过］下面我们就在掌握上述各物理量间关系的基础上，来系统、全面地学习物质的量应用于化学方程式的计算。

［概念］例1、把6.5gZn放入足量盐酸中，锌完全反应，计算：

（1）6.5gZn的物质的量

（2）参加反应的HCl的物质的量

（3）生成H2的体积（标准状况）

解：

（1）n（Zn）=m/M=6.5g/65g.mol-1=0.1mol

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

1mol2mol22.4L

0.1moln（HCl）V（H2）

（2）n（HCl）=0.1mol×2=0.2mol

（3）V（H2）=0.1×22.4L=2.24L

［讲］在化学反应中，反应物间是按化学方程式所确定的质量比或物质的量比进行反应的。

如果某一反应中两种反应物的量都已给出。

此时存在两种可能，一种是两种反应物恰好完全反应；二是两种反应物不是恰好完全反应。

而是一种反应物过量，这时就首先确定哪种反应物的量是过量的，然而根据不足量的物质，即完全反应的物质的量进行有关计算。

下面我们按以上思路来解答。

［概念］例2、将0.65g锌加到50mL1mol/L盐酸中，计算：

（1）标准状况下，生成H2的体积

（2）若反应完成后，溶液体积仍为50mL，这时溶液中的Zn2+和H＋的物质的量浓度是多少？

解：

n（Zn）==0.65/65==0.01mol

n（HCl）==0.05*1==0.05mol

∵Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

∴HCl过量

∴设生成H2xmol,ZnCl2ymol,HClzmol

Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

1211

0.01zyx

∴x==0.01moly==0.01molz==0.02mol

（1）标准状况下生成H2体积V（H2）==0.04*22.4==0.224L

（2）c（Zn2+）==

==0.2mol/L

n（H＋）==n（HCl）—z==0.05—0.02==0.03mol

c（H＋）==

==0.6mol/L

［总结］综合以上计算，物质的量应用于化学方程式的计算时，须注意以下几点：

1、化学方程式中各物质的化学计算数之比等于各物质的物质的量之比，这是进行各项计算的最根本依据。

2、计算时要注意物质的量与其他各物理量（如质量、气体体积、浓度等）之间的关系。

3、存在过量问题时，要根据不过量的物理量来进行计算。

C

（巩固）

1、下列说法正确的是（）

A．自然界中没有游离态的金属B．金属的化学性质都很活泼

C．在已知的元素中金属的种类占绝大多数D．金属在地壳中的含量比非金属元素高

2、保存金属钠时，应放在（）

A、水中B、煤油中C、棕色瓶中D、酒精中

3、以下说法错误的是（）

A、钠在常温下就容易被氧化B、钠受热后能够着火燃烧

C、钠在空气中缓慢氧化能自燃D、钠在氧气中燃烧更为激烈

4、2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体，由此可判断其氧化物是（）

A、只有Na2OB、只有Na2O2C、Na2O和Na2O2D、无法确定

5、钠与水反应时产生的各种现象如下：

①钠浮在水面上；②钠沉在水底；③钠熔化成小球；④小球迅速游动逐渐减小，最后消失；⑤发出嘶嘶的声音；⑥滴入酚酞后溶液呈红色。

其中正确的一组是（）

A、①②③④⑤B、①②③④⑤⑥C、①②③⑤⑥D、①③④⑤⑥

6、铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式正确的是（）

A、2Al+2Na++2OH-+2H2O=2NaAlO2+3H2↑B、Al+OH-+H2O=AlO2-+3H2↑

C、2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑D、Al+2OH-+H2O=AlO2-+2H2↑

7、等质量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生H2质量由大到小排列顺序正确的是（）A、Al、Mg、NaB、Mg、Al、NaC、Na、Mg、AlD、Na、Al、Mg

8、相同质量的两块铝，分别和足量的稀H2SO4和NaOH溶液反应，产生气体的物质的量之比是（）A、2：

3B、3：

2C、2：

1D、1：

1

9、将8.1g铝投入到足量的稀氢氧化钠溶液中，问：

（1）铝的物质的量是多少？

（2）生成氢气的体积是多少？

（标准状况下）

10、天平两边各放一个烧杯，烧杯分别盛放同体积同浓度的盐酸（足量），调节天平达到平衡。

将12g镁和12g铝分别放入两烧杯中，反应完毕后，哪一端还要放入多少克同种金属，反应完毕后天平才能平衡？

学生评价（签字）

非常满意

较满意

满意

不满意

课后记

学生的接受程度：

完全能接受□部分能接受□不能接受□

学生的课堂表现：

很积极□比较积极□一般积极□不积极□

备注：