第3章第1節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 第1課時

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第三章 金屬及其化合物 單元規(guī)劃 本章介紹的是元素及其化合物的知識。在第二章“化學(xué)物質(zhì)及其變化”中學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的分類方法，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)本章知識，有利于學(xué)生鞏固上章的知識，有利于學(xué)生對本章內(nèi)容編排體系的了解，也有利于對本章知識的學(xué)習(xí)，起到了承上啟下的作用。 本章主要介紹了鈉、鎂、鋁、鐵等典型金屬元素及其重要化合物的性質(zhì)。這些知識與生活聯(lián)系密切，便于學(xué)生掌握。金屬元素在周期表中占絕大多數(shù)，因此學(xué)習(xí)好本章知識對以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。本章共分三節(jié)。 第一節(jié)：金屬的化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬單質(zhì)主要性質(zhì)。 第二節(jié)：幾種重要的金屬化合物，本節(jié)按鈉、鋁、鐵三種重要金屬化合物的性質(zhì)的順序編寫，使知識結(jié)構(gòu)非常系統(tǒng)，有利于學(xué)生形成規(guī)律性知識網(wǎng)絡(luò)，有利于學(xué)生的掌握。 第三節(jié)：用途廣泛的金屬材料，通過金屬材料發(fā)展史及有關(guān)的知識，使學(xué)生初步了解合金的性質(zhì)及認識合理使用金屬材料的意義。通過對“用途廣泛的稀土金屬”的學(xué)習(xí)，可以大大激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，有利于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感。 本章介紹金屬元素化合物知識和研究方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累感性材料，是學(xué)生認識元素周期律、元素周期表知識的重要基礎(chǔ)。在選材上著眼于幾種金屬元素的單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)，在知識安排上盡量使知識和用途相結(jié)合，理論和實際相結(jié)合，利用辯證唯物主義的觀點理解事物的兩面性，從而使學(xué)生認識到常見無機物在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用，以及與人類和環(huán)境的辯證關(guān)系。例如，通過實驗介紹鈉、鎂、鋁、鐵等單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，用途廣泛的金屬材料等，不僅可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和辯證唯物主義世界觀。通過科學(xué)視野“未來金屬——鈦”“過氧化鈉的特殊用途”等，讓學(xué)生了解最新的科研成果，有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。 教學(xué)時要復(fù)習(xí)初中化學(xué)中金屬的有關(guān)知識，做好與新課的銜接，引導(dǎo)學(xué)生充分利用已有的知識學(xué)習(xí)新知識。本章選取的幾種典型金屬元素，它們的化學(xué)性質(zhì)與離子反應(yīng)尤其是氧化還原反應(yīng)聯(lián)系密切，教學(xué)時要從離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等不同角度來理解和認識所涉及的化學(xué)反應(yīng)，從新角度鞏固氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念。 在教學(xué)時，要充分運用實驗，突出化學(xué)的學(xué)科特征，增強學(xué)習(xí)的探究性和體驗性。要讓學(xué)生通過實驗進一步鞏固元素化合物的性質(zhì)。 由于鎂、鋁、鐵等金屬在日常生活中應(yīng)用廣泛，所以應(yīng)盡可能地采用探究式、討論式、問題式教學(xué)法，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)中去，獲取更多的感性認識。本章通過“實驗”“思考與交流”“學(xué)與問”“實踐活動”“科學(xué)探究”以及“習(xí)題”等的設(shè)計，使學(xué)生活動得到增強，體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)上的主體性。同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為以后的學(xué)習(xí)打下了扎實的基礎(chǔ)。 本章也和其他章節(jié)一樣，設(shè)置了大量的插圖、實驗、科學(xué)探究和實踐活動，使教科書更具有可讀性、娛樂性和趣味性。漂亮的插圖及“科學(xué)視野”無時不散發(fā)出時代的氣息，對學(xué)生更具有吸引力，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和有利于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。 教學(xué)重點 鈉、鎂、鋁、鐵等金屬單質(zhì)及其化合物的化學(xué)性質(zhì)。 教學(xué)難點 通過對幾種典型金屬性質(zhì)的學(xué)習(xí)，初步了解金屬的通性，并培養(yǎng)分析問題、歸納問題的能力。通過基本實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α? 課時安排 第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 2 課時 第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 3課時 第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料 1課時 復(fù)習(xí)課 1課時 第一節(jié) 金屬的化這性質(zhì) 整體設(shè)計 從容說課 新課程標準要求“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)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要性質(zhì)，能列舉合金材料的重要應(yīng)用”。金屬單質(zhì)的性質(zhì)是金屬元素性質(zhì)的反映，是了解金屬化合物性質(zhì)的基礎(chǔ)。本節(jié)不像以往教科書按一種金屬一節(jié)進行描述，而是將鈉、鋁、鐵、銅等幾種重要的金屬作為一節(jié)進行介紹。初中化學(xué)中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，化學(xué)性質(zhì)只提及鋁與氧的反應(yīng)，同時介紹了金屬活動性順序，使學(xué)生初步了解金屬與酸或鹽溶液反應(yīng)的規(guī)律。本節(jié)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”是在初中介紹的金屬和金屬材料的基礎(chǔ)上，進一步加深和提高。金屬種類選了“鈉、鋁、鐵、銅”，具有代表性：兩種主族元素、兩種副族元素；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(xué)生有感性的認識，能與日常生活中金屬的應(yīng)用相結(jié)合。學(xué)生對金屬的化學(xué)性質(zhì)主要通過實驗、圖片和討論等途徑獲得。教科書中安排的實驗有：鈉在空氣里緩慢氧化，鈉加熱時的氧化，鈉與水的反應(yīng)，鋁與鹽酸或NaOH溶液的反應(yīng)，鋁箔在酒精燈上加熱和鐵跟水蒸氣的反應(yīng)等。實驗操作與圖片展示相結(jié)合，可以加深實驗的印象，增強實驗的效果。實驗過程中的現(xiàn)象和結(jié)論不是由老師告訴學(xué)生，也不在教科書中敘述，而是由學(xué)生自己得出，這樣有利于學(xué)生獨立思考，提高學(xué)生的分析能力和歸納總結(jié)能力。幾種金屬的化學(xué)性質(zhì)集中介紹，有利于金屬性質(zhì)的比較，如鈉、鋁與氧反應(yīng)的學(xué)習(xí)結(jié)合生活中鐵與氧的反應(yīng)，可以對金屬與氧氣反應(yīng)有一個整體的了解，并能認識到金屬與氧氣的反應(yīng)情況與金屬的活潑性有關(guān)。如鈉與水的實驗，現(xiàn)象比較多，為了更好地讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，進行探究性學(xué)習(xí)，教科書設(shè)計了“觀察提示”，改變了以前的教科書中把所有的現(xiàn)象都敘述的清清楚楚的做法，引導(dǎo)學(xué)生自己得出鈉的密度、熔點、反應(yīng)程度、反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)過程中的能量變化等相關(guān)結(jié)論，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。 教學(xué)過程中可以從以下幾個方面入手： 1.復(fù)習(xí)初中化學(xué)中金屬的有關(guān)知識，做到溫故而知新。 引導(dǎo)學(xué)生回憶初中化學(xué)中金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬活動性順序的有關(guān)知識，讓學(xué)生討論并歸納日常生活中有關(guān)金屬性質(zhì)的應(yīng)用。例如，鋁鍋可以用來做飯，體現(xiàn)了鋁的哪些性質(zhì)和用途？鐵比鋁容易生銹等。 2.做好演示實驗，增強示范性。 演示實驗不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的行之有效的方法。學(xué)生只有在具備一定的基礎(chǔ)知識和基本技能之后，才能進行探究學(xué)習(xí)。尤其是一些難度較大的實驗、有一定危險性的實驗，教師更是要先做好演示，之后再指導(dǎo)學(xué)生自己動手做。例如，鈉與水的反應(yīng)，經(jīng)驗告訴我們，做這個實驗時學(xué)生往往切大塊的鈉，容易引發(fā)事故。 3.開展討論式教學(xué)，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的主體性。 在課堂上不僅要善于用問題啟發(fā)學(xué)生思考，還應(yīng)該積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動地提出問題，積極討論。例如，對于金屬鈉在空氣中緩慢氧化，最后會得到什么物質(zhì)？在整個過程中有什么現(xiàn)象發(fā)生？這樣可以激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性、主動性，有利于培養(yǎng)思維能力。 4.積極開展科學(xué)探究活動，讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程。 5.做好探究實驗，培養(yǎng)探究能力。 對于較簡單的實驗、較安全的實驗，要放手讓學(xué)生做，以培養(yǎng)其動手能力，增強學(xué)習(xí)的效果。例如，鋁與酸、堿的反應(yīng)。在探究教學(xué)中，要注意開放性。既然是探究，各種情況都有可能出現(xiàn)，學(xué)生也可能得出不同的，甚至違反常規(guī)的結(jié)論，在探究中這些都屬于正常的。學(xué)生提出的方案越多，思考的角度就越廣。取眾人所長，考慮的問題就越全面，設(shè)計的方案就越完美。教師對探究的評價應(yīng)注意策略，多肯定學(xué)生好的方面，對于違反常規(guī)的設(shè)計，也不要立即否定，要鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生分析原因或重新再試。 6.運用歸納、比較的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生歸納能力、比較能力。 在學(xué)習(xí)了金屬與氧氣的反應(yīng)、與水的反應(yīng)、與NaOH溶液的反應(yīng)以后，要運用比較、歸納、分析、綜合等方法找出金屬的共性。同時也讓學(xué)生注意鈉、鋁、鐵分別與氧氣、與水的反應(yīng)各不相同，它們之間存在差異。然后，可以根據(jù)反應(yīng)程度的差異總結(jié)出不同金屬與氧氣、與水反應(yīng)的情況與金屬活動性的關(guān)系，用金屬的活動性來說明鈉、鋁、鐵、銅的性質(zhì)。同時還要讓學(xué)生了解鋁能夠與NaOH溶液反應(yīng)，但這不是所有金屬共同具有的性質(zhì)，而是少數(shù)金屬的特性。通過比較、歸納，使學(xué)生了解金屬的一般化學(xué)性質(zhì)和個別金屬的特性，從而對金屬的化學(xué)性質(zhì)有一個整體的認識。 教學(xué)過程中，要采取靈活多變的教學(xué)方法，如：實驗探究法、實驗法、觀察、分析法、啟發(fā)式教學(xué)法等。 同時，還要充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性，做好探究性實驗，培養(yǎng)探究能力。 教學(xué)重點 鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng)，鋁與NaOH溶液的反應(yīng) 教學(xué)難點 鈉與水反應(yīng)、鋁與NaOH溶液反應(yīng)的實驗現(xiàn)象觀察 課時安排 2課時 第1課時 教學(xué)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(xué)。 2.發(fā)揮學(xué)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(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位，激發(fā)學(xué)生報效國家的責(zé)任感。 2.通過介紹鋁的冶煉，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神和嚴格求實的科學(xué)態(tài)度。 3.通過動手實驗，體驗化學(xué)的奧妙，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。 教學(xué)重點 鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng) 教學(xué)難點 鈉與水反應(yīng)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、酚酞、鹽酸、氫氧化鈉、肥皂液、水、試管架、試管、玻璃片、小刀、鑷子、濾紙、坩堝、坩堝鉗、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(dǎo)管、圖片。 教學(xué)過程 導(dǎo)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(dǎo)電性、導(dǎo)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(xué)性質(zhì) 思考與交流：1.舉例說明金屬能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)。 生：金屬與氧氣的反應(yīng);金屬與酸的反應(yīng);金屬與一些鹽溶液的反應(yīng)…… 教師精講：金屬可以與非金屬反應(yīng)、可以與酸反應(yīng)、可以與水反應(yīng)、可以與某些鹽反應(yīng)等等。 如：2Mg+O2====2MgO 3Fe+2O2Fe3O4 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(yīng)形成銅樹、鎂條燃燒、銅絲與AgNO3溶液反應(yīng)形成銀樹、鎂條與鹽酸反應(yīng)。 思考與討論：鎂條燃燒發(fā)生了什么反應(yīng)？銅樹、銀樹是怎樣形成的？這些反應(yīng)有什么特點？它們各屬于什么反應(yīng)類型？寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 [板書]置換反應(yīng) 2Al+3CuSO4====3Cu+Al2(SO4)3 Cu+ 2AgNO3====2Ag+Cu(NO3)2 Mg+2HCl====MgCl2+ H2↑ 化合反應(yīng) 2Mg+O2====2MgO [板書]（一）金屬與氧氣的反應(yīng) [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1 mL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)鈉的燃燒實驗在坩堝里進行比較規(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Na2O2。 （2）做此實驗時應(yīng)注意，鈉開始燃燒后立即撤掉酒精燈。 [板書]2Na+O2Na2O2 [小結(jié)]活潑金屬容易與氧氣反應(yīng)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(xué)探究1］首先提出“鋁與氧氣能否反應(yīng)”的問題，然后分析若能反應(yīng)應(yīng)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(xué)生討論若要觀察到鋁的燃燒應(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)，是不是所有金屬都不與水發(fā)生反應(yīng)呢？ [板書]（二）金屬與水的反應(yīng) ［實驗3-3］ 說明：(1)鈉與水的反應(yīng)若在燒杯中進行，可讓學(xué)生完成，但燒杯口上應(yīng)蓋一張塑料片，以防止鈉反應(yīng)時鈉塊或液體飛濺傷人。應(yīng)提示學(xué)生觀察反應(yīng)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(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。 （2）補充鈉與水反應(yīng)收集氣體的實驗，以驗證反應(yīng)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(yīng)中逐漸變小，最后消失;滴加酚酞的溶液變成紅色。 [結(jié)論]金屬鈉可以與水反應(yīng)（生成堿和氫氣）。 思考：金屬鈉應(yīng)如何保存？ （師生活動）大量金屬鈉應(yīng)密閉保存，少量鈉要保存在煤油中（鈉不與煤油反應(yīng)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(dǎo)體，密度0.97 gcm-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(yīng)的金屬除鈉外，還有鉀、銣、銫、鈣等，鎂可以與熱水反應(yīng)。試寫出金屬鉀、鈣與水反應(yīng)的方程式。 ［科學(xué)探究］ 先讓學(xué)生用生活中的事例說明鐵不能與冷水或熱水反應(yīng)。再提出若繼續(xù)提高溫度能否進行反應(yīng)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(yīng)等），逐漸引入到鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的主題。 鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，應(yīng)從水蒸氣的產(chǎn)生、鐵粉與水蒸氣反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗等環(huán)節(jié)討論反應(yīng)裝置的設(shè)計。即導(dǎo)出教材“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實驗裝置，如下圖左。課堂上若演示一下更能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，演示時反應(yīng)要在噴燈加熱的條件下進行，硬質(zhì)玻璃管中的鐵粉應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)先從肥皂水中撤出導(dǎo)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(yīng)。 反應(yīng)方程式：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2(g) [小結(jié)]活潑金屬可以與冷水反應(yīng)，較活潑金屬（如鎂、鐵）可以與熱水或水蒸氣發(fā)生反應(yīng)。 ［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(yīng)后的水溶液中加入酚酞試液，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(yīng)后的水溶液里加入酚酞試液，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(xué)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(yīng)，且是放熱反應(yīng)，放出的熱量使未反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，使溶液呈堿性，所以酚酞顯紅色。 （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、鋯等金屬從熔融鹵化物里還原出來 D.0.5 L 1 mol L-1的鹽酸分別與 1 mol 鈉、鎂、鋁反應(yīng)，所生成的氫氣的量相等 教師精講：金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡哂泻軓姷倪€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(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉繼續(xù)與鹽溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如鈉投入FeCl3溶液中的化學(xué)反應(yīng)為： 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ FeCl3+3NaOH====Fe(OH)3↓+3NaCl 因此，鈉與鹽溶液反應(yīng)，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、鋯、鈮、鉭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1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(yīng)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(yīng)消耗H+的量和生成氫氣的量有如下規(guī)律： 呈+1價的1 mol 金屬(如Na)能還原1 mol H+，生成1 mol 氫原子，即 0.5 mol 氫氣； 呈+2價的 1 mol 金屬(如Mg)能還原2 mol H+，生成2 mol 氫原子，即 1 mol 氫氣； 呈+3價的1 mol 金屬(如Al)能還原3 mol H+，生成3 mol 氫原子，即 1.5 mol 氫氣。 D項中的鹽酸只含 0.5 mol H+，因此酸為不足量，金屬過量，生成氫氣的量應(yīng)按酸計算，酸完全反應(yīng)均生成0.5 mol 氫原子，即 0.25 mol 氫氣，但忽視了剩余的鈉還能與溶液中的水反應(yīng)生成氫氣(水能微弱電離出H+，H2OH++OH-，故鈉與水反應(yīng)的本質(zhì)同樣是與H+反應(yīng))，故1 mol 鈉與鹽酸反應(yīng)能生成0.5 mol 氫氣。1 mol 鈉、鎂、鋁分別與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣的量的關(guān)系應(yīng)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 0.77 g放入 10 g水中，得到標準狀況下氫氣 224 mL。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 d gcm-3)。 教師精講：根據(jù)題意，一塊表面為Na2O的鈉塊 0.77 g投入10 g水中，發(fā)生如下反應(yīng)： ①Na2O+H2O====2NaOH②2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ 由題給H2的體積，通過②式可計算出鈉的質(zhì)量以及Na2O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 10.77 g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(yīng)生成NaOH的質(zhì)量為y。 2Na + 2H2O====2NaOH + H2↑ 223 g 240 g 22 400 mL x y 224 mL 列比例式后解得x=0.46 g y=0.8 g 由此可得m(Na2O)=0.77 g-0.46 g=0. 31 g。 (2)設(shè) 0.31 g Na2O與水反應(yīng)生成NaOH的質(zhì)量為z。 Na2O +H2O ====2NaOH 62 g 240 g 0.31 g z 列比例式后解得z=0.4 g NaOH的質(zhì)量分數(shù)為： 100%=11.37% c(NaOH)40 gmol-1=11.37%1 000 d gL-1 c(NaOH)=2.84 d molL-1 答案：(1)氧化鈉的質(zhì)量為0.31 g (2)氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為11.37％，氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為 2.84 d mol L-1 ［課堂小結(jié)］本節(jié)課我們討論了金屬的兩個化學(xué)性質(zhì):（1）金屬與氧氣的反應(yīng);（2）金屬與水的反應(yīng)。我們共同完成了3個驗證性實驗和2個探究性實驗，通過實驗、實驗現(xiàn)象觀察、實驗現(xiàn)象的分析，明確了金屬的性質(zhì)，同時有意識地鍛煉觀察能力和思維能力。 板書設(shè)計 第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) （一）金屬與氧氣的反應(yīng) 4Na+O2====2Na2O(常溫下變暗) 2Na+O2Na2O2 (黃色火焰) 淡黃色固體 4Al+3O22Al2O3 (二）金屬與水的反應(yīng) 2Na+2H2O（g)====2NaOH+H2↑ 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 活動與探究 1.取一支小試管，向其中加入等體積的水和煤油，然后把一小塊Na放入到試管中，可以觀察到什么現(xiàn)象？并解釋。 現(xiàn)象 解釋 結(jié)論 隨堂練習(xí) 1.下列關(guān)于金屬鈉的敘述正確的是（ ） A.鈉是金屬，所以難熔 B.鈉是金屬，所以硬度較大 C.鈉的氧化物的對應(yīng)水化物是可溶性強堿 D.固態(tài)鈉不能導(dǎo)電，液態(tài)鈉可以導(dǎo)電 答案:C 2.將2.3 g鈉投入97.7 g水中，反應(yīng)完畢后，溶液的質(zhì)量分數(shù)（ ） A.大于4% B.小于4% C.等于4% D.大于2%，小于4% 答案:A 3.金屬鈉分別與下列各溶液反應(yīng)，既有沉淀生成又有氣體產(chǎn)生的是（ ） A.氯化鋇溶液 B.硫酸鉀溶液 C.氯化鐵溶液 D.硝酸鉀溶液 答案:C 4.把一小塊金屬鈉投入滴有石蕊試液的水中，下列對所產(chǎn)生現(xiàn)象的描述，不正確的是（ ） Ａ.鈉浮在水面上 Ｂ.鈉熔成小球，并在水面上迅速游動 Ｃ.有氣泡放出 Ｄ.水溶液變成紅色 答案:D 5.寫出下列化學(xué)方程式，若是氧化還原反應(yīng)，標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。 (1)將鈉投入水中_____________________________________________： (2)在Na2O中加水：_____________________________________________ (3)鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)_____________________________________________ 答案:(1)====2NaOH+H2↑ (2)Na2O+H2O====2NaOH (3)O(g)Fe3O4+4H2 9