最新人教版高一化学必修1第三章《几种重要的金属化合物》教案示例2第1课时Word文档下载推荐.docx

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本节课我们就来学习几种重要的金属化合物。

［板书］第二节几种重要的金属化合物

（一）氧化物

展示CaO、MgO、Fe2O3、CuO样品，观察其颜色，取少量分装于试管中，分别加入蒸馏水，振荡，观察现象。

（投影）填充下列表格：

氧化物

固体的颜色

水溶性

CaO

MgO

Fe2O3

CuO

多数金属氧化物不溶于水，只有少数金属氧化物能与水反应，生成可溶或微溶的碱。

［问题探究］多数金属氧化物不溶于水，能溶于酸吗？

［实验3-5］在三支分别装有少量MgO、Fe2O3、CuO粉末的试管中加入盐酸，振荡，观察现象。

［现象］白色的MgO粉末溶于盐酸生成MgCl2无色溶液，红棕色的Fe2O3粉末溶于盐酸生成黄色的FeCl3溶液，黑色的CuO粉末溶于盐酸生成蓝绿色的CuCl2溶液。

［投影］填充下列表格：

溶液的颜色

化学方程式

［讲述］新制的氧化铝除了能与酸反应外，还有一个特殊的性质——能与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠和水。

［板书］Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O

Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O

［设疑］什么是酸性氧化物、碱性氧化物以及两性氧化物？

生1：

只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物。

生2：

只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物。

生3：

既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物。

讲述：

大家回答得很好，自然界中的金属氧化物多以矿物的形式存在，如铝土矿和赤铁矿，它们除作为冶炼金属的原料外，还有着广泛的用途。

例如，氧化铁呈红棕色，可用于制造油漆和涂料；

氧化铝是一种较好的耐火材料，常用于制造耐火坩埚和耐火管等；

氧化铜呈黑色，可用于制造铜盐的原料；

氧化亚铜呈红色，可作为制造玻璃、陶瓷的红色颜料等。

【学与问1】学生讨论

Na2O、Al2O3都是白色固体，但附在银白色的金属钠或铝上均显暗灰色。

它们的化学性质不同：

Na2O能溶于水生成NaOH，Al2O3不溶于水；

Na2O能与酸反应，Al2O3既能与酸反应，又能与强碱反应；

Na2O疏松，对内层金属不能起保护作用，而在空气中铝表面的Al2O3是致密的薄层，对内层铝有很好的保护作用。

过渡：

我们已学习了几种金属氧化物的性质，知道有的金属氧化物可溶于水得到相应的碱，如Na2O、K2O、CaO等，有的不能与水反应得到相应的碱，如Fe2O3、Al2O3、CuO等，但它们可以由相对应的可溶性盐与碱溶液起反应而制得。

［实验3-6］

用吸有NaOH溶液的胶头滴管，分别垂直地从盛有FeCl3、FeSO4溶液的试管口滴入NaOH溶液，可以观察到FeSO4溶液中产生的沉淀迅速变化。

分析原因，然后再改进实验：

将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象；

或向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油，以隔绝空气，再将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象。

（学生回答观察到的实验现象）

在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液生成红褐色的Fe（OH）3沉淀；

在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮状的Fe（OH）2，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe（OH）3沉淀。

从实验中我们观察到开始生成的白色絮状沉淀的是Fe（OH）2，最后生成的红褐色沉淀是Fe（OH）3，从铁的化合价来看，Fe（OH）2被氧化了，那么是什么氧化剂氧化的呢？

生：

是空气中的氧气。

对。

由此可见Fe（OH）2极易被氧化。

［板书］

（二）氢氧化物

1.铁的氢氧化物

FeCl3+3NaOH====Fe（OH）3↓+3NaCl

FeSO4+2NaOH====Fe（OH）2↓+Na2SO4

4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH）3

【学与问2】

写出Fe（OH）2、Fe（OH）3与盐酸反应的化学方程式。

Fe（OH）2+2HCl====FeCl2+2H2O

Fe（OH）3+3HCl====FeCl3+3H2O

Fe（OH）3对热不稳定，受热能失去水生成红棕色的Fe2O3粉末。

［板书］2Fe（OH）3

Fe2O3+3H2O↑

［设疑］Al2O3不能与水反应，如何制备相应的碱？

可以由相对应的可溶性盐与碱溶液起反应而制得。

回答很好。

［实验3-7］在试管里加入10mL0.5mol·

L-1Al2（SO4）3溶液，再滴加氨水，观察现象。

继续滴加氨水至过量，观察现象。

有白色胶状沉淀生成，滴加氨水至过量，沉淀不溶解。

观察很仔细，得到的白色胶状物质是氢氧化物，它几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。

［板书］2.氢氧化铝

Al2（SO4）3+6NH3·

H2O====2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4

［实验3-8］

将［实验3-7］制得的Al（OH）3沉淀分装在两支试管里，分别加入盐酸和NaOH溶液，边加边振荡，观察现象。

［实验现象］Al（OH）3沉淀中加盐酸或NaOH溶液，沉淀都消失。

［板书］Al（OH）3+3HCl====AlCl3+3H2O

Al（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O

思考：

什么是两性氢氧化物？

既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物。

Al（OH）3对热也不稳定，受热能分解为氧化铝和水。

［板书］2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

［设疑］在实验室里如何制取Al（OH）3？

［例题剖析］

【例1】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。

可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：

①2Al+3H2SO4====Al2（SO4）3+3H2↑

Al2（SO4）3+6NaOH====2Al（OH）3↓+3Na2SO4

②2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑

2NaAlO2+H2SO4+2H2O====2Al（OH）3↓+Na2SO4

（1）上述哪一种方法比较节约试剂？

（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明可以节约试剂的根据）。

教师精讲：

（1）Al既可以跟稀H2SO4，也可以跟NaOH溶液反应，Al溶解并放出H2。

溶解后如果再用NaOH溶液或H2SO4处理，实际上是调节溶液的pH，因为铝元素均存在于Al（OH）3沉淀中。

先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、碱的量却不同。

同样是制备2molAl（OH）3，前者需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH，而后者只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH。

显然，后者节约了酸、碱试剂。

（2）通过观察，发现第一种方法中第一步生成的是Al2（SO4）3，溶液呈酸性，所以要用较多的NaOH。

第二种方法中，第一步生成的是NaAlO2，溶液呈碱性，所以要有较多的H2SO4。

因此，设想是否能用呈酸性的Al2（SO4）3和呈碱性的NaAlO2混合反应制备Al（OH）3呢？

实验说明上述设想可行。

即将第一种方法和第二种方法联立起来，得到第三种方法。

其化学方程式如下：

2Al+3H2SO4====Al2（SO4）3+3H2↑

2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑

Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O====8Al（OH）3↓+3Na2SO4

由这些反应式，可算得当制备2molAl（OH）3时需用2molAl、3/4molH2SO4、3/2molNaOH，比第一种和第二种方法使用的原料均少，确实节约了原料。

［探索］铝盐和偏铝酸盐与酸碱溶液反应的图象。

（1）AlCl3和NaOH反应

［演示］向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量。

现象为：

先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解。

反应方程式：

AlCl3+3NaOH====Al（OH）3↓+3NaCl，离子方程式为：

Al3++3OH-====Al（OH）3↓，Al（OH）3↓+OH-====AlO

+2H2O，n〔Al（OH）3〕=〔n（NaOH）〕图象如下图

（1）。

［演示］向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量。

开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。

反应方程式为：

AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O，3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al（OH）3↓+3NaCl，离子方程式为：

Al3++4OH-====AlO

+2H2O，3AlO

+Al3++6H2O====4Al（OH）3↓

n〔Al（OH）3〕=〔n（AlCl3）〕的图象如下图

（2）。

（二）

（2）NaAlO2和HCl

［演示］向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量，现象为：

先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。

反应的化学方程式为：

NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al（OH）3↓Al（OH）3+

3HCl====AlCl3+3H2O，离子方程式为：

AlO

+H++H2O====Al（OH）3↓Al（OH）3+

3H+====Al3++3H2O，n〔Al（OH）3〕=〔n（HCl）〕的图象如下图（3）。

［演示］向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量，现象为：

反应的方程式为：

NaAlO2+4HCl====NaCl+AlCl3+2H2O，3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al（OH）3↓+3NaCl，离子方程式为：

+4H+====Al3++2H2O，3AlO

+Al3++6H2O====Al（OH）3↓，〔n（Al（OH）3）〕=n（NaAlO2）的图象如下图（4）。

图

（1）图

（2）图（3）图（4）

思考1：

向AlCl3溶液中滴加氨水至过量和向NaAlO2溶液中通入CO2气体至过量，有何现象？

其图象应该怎样画？

点拨：

向AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失；

向NaAlO2溶液中通入CO2至过量，溶液中出现白色沉淀且不消失。

AlCl3+3NH3·

H2O====Al（OH）3↓+

3NH4ClNaAlO2+2H2O+CO2====Al（OH）3↓+NaHCO3

思考2：

写出往明矾〔KAl（SO4）2〕溶液中加入少量氢氧化钡溶液和过量氢氧化钡溶液的离子方程式。

分析：

2Al3++3SO

+3Ba2++6OH―====3BaSO4↓+2Al（OH）3↓

2Ba2++4OH―+Al3++2SO

====2BaSO4↓+AlO

+2H2O

【例2】实验室如何从含有少量的SiO2和Fe2O3杂质的Al2O3混合物中提取纯净的Al2O3?

混合物的三种氧化物中SiO2为酸性氧化物，Fe2O3为碱性氧化物，Al2O3为两性氧化物。

根据它们的性质差异，除去杂质制取纯净Al2O3的过程可表示为：

为确保混合物中的Al2O3不损失，关键的操作步骤是（3），因此NaAlO2与酸反应必须使之能完全转化为Al（OH）3，故反应（3）中以通入过量CO2为宜，反应式为：

+2H2O+CO2====Al（OH）3↓+HCO

，Al（OH）3不溶于H2CO3。

若反应中加入的是其他强酸如盐酸，则常由于难于控制盐酸的用量，使溶液中的AlO

可能因为加入的盐酸不足量而没有完全转化为Al（OH）3沉淀，或者又由于加入的盐酸过量而使生成的Al（OH）3部分溶解，其结果都造成混合物中的Al2O3因实验操作不慎而损失。

加HCl溶液反应式表示为：

+H++H2O====Al（OH）3↓Al（OH）3+3H+====Al3++3H2O

通过上述例题的分析应明确，由铝盐（Al3+）或偏侣酸盐（AlO

）制取Al（OH）3，在实验中应采用向铝盐溶液加稍过量氨水或向偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2的方法。

【例3】准确称取bg铝土矿（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）样品，放入盛有100mLH2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol·

L-1NaOH溶液，产生沉淀的质量m（g）与所加NaOH溶液的体积V（mL）的关系如下图所示。

（1）试求H2SO4溶液的物质的量浓度。

（2）若b=2.75，求铝土矿中各成分的质量分数。

（3）b值的范围是___________，在这个范围内，b值越大，___________的含量越少。

本题提供了观察能力和思维能力等考查的很好情景。

从题给图象看出，当向滤液中加入NaOH溶液时，开始并无沉淀产生，这告诉我们，首先发生的反应是OH-+

H+====H2O，可推出，100mLH2SO4溶液在与bg铝土矿反应后应当有剩余，另外，从沉淀产生到沉淀达最大量，发生的反应为：

Al3++3OH-====Al（OH）3↓，Fe3++3OH-====Fe（OH）3↓

而Al3+和Fe3+是H2SO4与Al2O3、Fe2O3反应所得，即

Al2O3+6H+====2Al3++3H2O，Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O

不难看出关系式：

3H+—→Al3+—→3OH-—→3H+—→Fe3+—→3OH-，也就是说35mL

10mol·

L-1的NaOH溶液完成了对100mLH2SO4溶液的完全中和。

从加入35mLNaOH溶液到加入45mLNaOH溶液，完成的是Al（OH）3+OH-====AlO

+2H2O，所以图示沉淀量减少直至Al（OH）3完全溶解。

若提供b的具体数据，则样品中各物质的质量可得。

关于b值范围的讨论，实质上是关于在完成bg铝土矿样品中Al2O3和Fe2O3之后，过量H2SO4的讨论。

在bg样品中，Al2O3的物质的量为0.050mol已成事实，溶解0.050molAl2O3需H2SO40.150mol。

知100mLH2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.175mol。

（1）假设bg铝土矿中没有Fe2O3，则H2SO4过量0.175mol-0.150mol=0.025mol，则中和0.025molH2SO4需10mol·

L-1NaOH溶液5mL。

但事实上bg铝土矿中有Fe2O3，故b＜5。

（2）假设bg铝土中没有SiO2，则Fe2O3的物质的量为（bg-0.05mol×

102g·

mol-1）÷

160g·

mol-1≈0.0056mol。

溶解该Fe2O3还需H2SO40.0056mol×

3≈0.017mol。

这样，尚剩余H2SO4的物质的量为：

0.175mol-0.150mol-0.017mol≈0.008mol。

中和剩余0.008molH2SO4需

10mol·

L-1的NaOH溶液1.60mL，但事实上bg铝土矿中有SiO2，故b＞1.60。

答案：

（1）1.75mol·

L-1

（2）w（Al2O3）=85%，w（Fe2O3）＝10%w（SiO2）=5%

（3）1.60＜b＜5；

［课堂小结］

铝及其化合物在历年高考试题中内容较多，如在离子共存、离子方程式、物质的鉴别与推断题等题中大量出现；

此外，一些定量计算，实验以及在日常、生活、生产中的应用也常出现。

解这类题的关键是铝元素的两性，即Al、Al2O3、Al（OH）3均既能与酸反应，又能与碱反应。

[板书设计]

Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O

Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O

（二）氢氧化物

FeCl3+3NaOH====Fe（OH）3↓+3NaCl

FeSO4+2NaOH====Fe（OH）2↓+Na2SO4

2Fe（OH）3

Fe2O3+3H2O↑

2.氢氧化铝

H2O

2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4

Al（OH）3+3HCl====AlCl3+3H2O

Al（OH）3+NaOH====NaAlO2+2H2O

2Al（OH）3

[活动与探究]

1.胃舒平是一种常见的治疗胃病的药物。

其主要的成分为Al（OH）3，试设计实验证明胃舒平含有Al（OH）3

实验目的

验证胃舒平药片中含有Al（OH）3

实验原理

Al（OH）3的两性

仪器及药品

研钵、试管、烧杯、漏斗、漏斗架、滤纸、玻璃棒、胶头滴管、NaOH溶液、大理石、启普发生器、胃舒平药片

步骤1

取3～5片药片，研碎，溶于水，观察

步骤2

向其中加入足量的NaOH溶液

步骤3

过滤

步骤4

向滤液中通入足量的CO2，观察

结论

备注

NaAlO2+CO2+2H2O====Al（OH）3↓+NaHCO3

[随堂练习]

1.将8g铁片放入100mL硫酸铜溶液中，当溶液中的Cu2+全部被还原时，“铁片”的质量变为8.2g，则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为

A.0.5mol·

L-1B.0.25mol·

L-1

C.0.025mol·

L-1D.0.125mol·

C

2.下列各组离子能大量共存于同一溶液中的是

A.Fe2+，Ca2+，NO

，Cl-B.Fe3+，NH

，Cl-，I-

C.Fe2+，H+，NO

，Cl-D.Fe3+，Na+，SO

，OH-

A

3.铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量的硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。

过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。

上述沉淀和残渣分别为

A.Fe（OH）3；

Fe2O3B.Fe（OH）2；

FeO

C.Fe（OH）2；

Fe（OH）3；

Fe3O4D.Fe2O3；

Fe（OH）3

4.把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。

过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为ag，则原合金中铁的质量分数为

A.70％B.52.4％C.47.6％D.30％

5.某溶液中含有大量Fe2+、Fe3+、Mg2+和NH

，其c（H+）=10-2mol·

L-1。

在该溶液中可以大量存在的阴离子是

A.SO

B.NO

C.SCN-D.CO

6.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是

A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+D.H+

7.用Fe与含amolH2SO4的稀硫酸恰好完全反应，FeO与含bmolH2SO4的稀硫酸恰好完全反应，混有少量FeO的Fe与含cmolH2SO4的稀硫酸恰好完全反应，并欲制得等量的绿矾，则下列关系正确的是

A.a=b=cB.a＞b＞cC.b＞a＞cD.c＞b＞a

8.A、B、C、D、E、F六种物质，它们的组成中有一种元素是相同的。

现有以下事实：

①A、B都难溶于水，A在空气中易氧化成B；

②B受热可分解生成C；

③足量的F加入到D的溶液中，充分振荡后生成了浅绿色的E溶液；

④往D的溶液中滴入AgNO3溶液，可生成难溶于稀HNO3的白色沉淀，往KSCN溶液中滴入D的溶液振荡呈红色。

据上述事实，

（1）推断A～F的化学式分别为A.___________、B.___________、C.___________、D.___________、E.___________、F.___________、

（2）请写出①③涉及的化学方程式。

（1）Fe（OH）2Fe（OH）3Fe2O3FeCl3FeCl2Fe

（2）①4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH）3③2FeCl3+Fe====3FeCl2