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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì) 第二單元 鈉、鎂及其化合物教案（7） 蘇教版必修1 教學(xué)過程 l 活動1：創(chuàng)設(shè)情景，引入課題 ［新聞資料］我們說生活之中有化學(xué)。如果大家平常多關(guān)注新聞，可以看到許多與化學(xué)有關(guān)的問題。閱讀下面一段新聞，思考你從中發(fā)現(xiàn)或想到什么化學(xué)問題？ 網(wǎng)上信息摘錄：若干神秘“水雷”驚現(xiàn)珠江。2002年7月7日，在珠江石溪附近，前前后后共飄著七個白色的來歷不明的金屬桶。突然，從飄在水面上的一個金屬桶內(nèi)冒起一股白煙，竄起亮黃色火苗，緊接著一聲巨響，蘑菇狀的水柱沖天而起，這個鐵桶接著又連續(xù)爆炸了多次，爆炸騰起的白色煙霧有近十米高，還有許多未燃盡的白煙飄進(jìn)旁邊的公司內(nèi)，這些灰白色的物體一遇到水就不停地冒泡，有時甚至還突然著火。 據(jù)悉，其中另有一鐵桶被過往船只發(fā)現(xiàn)，并將其打撈上船，打算清洗后使用，但當(dāng)船員把蓋子打開后，桶內(nèi)冒起濃濃白煙，一接觸桶內(nèi)物質(zhì)，雙手立即感到劇烈地疼痛，于是他們又將其推入江里，一遇水，這個桶就又爆炸了。所幸該船只迅速逃離，傷亡不大。 珠江水面上尚有五個一觸即發(fā)的“水雷”漂浮著，消防隊員、民警及廣州化工集團(tuán)的化學(xué)品專家趕來湊在一起，緊張地調(diào)查爆炸物的性質(zhì)及研究“水雷”的處置對策。 city.icchina/news/getInfo.asp?id=17681 ［問題討論］： 1。引起爆炸的物質(zhì)是什么？ 2。為什么會發(fā)生爆炸（金屬桶為什么會成為水雷）？ 3。如何防止爆炸（另五個沒有爆炸的金屬桶如何處理）？ 4。事故的啟示是什么？ 生1：引起爆炸的物質(zhì)可能是鈉，因信息中“竄起亮黃色火苗”是鈉元素的特征焰色反應(yīng)。發(fā)生爆炸是因為鈉與水發(fā)生了反應(yīng)。 生2：發(fā)生爆炸應(yīng)該是鈉與水反應(yīng)生成了大量的氣體，氣體膨脹就產(chǎn)生了爆炸。 生3：也有可能鈉是爆炸物。 生4：也有可能鈉與水反應(yīng)的生成產(chǎn)物是爆炸物。 …… 師：非常好，同學(xué)們提出很多的想法。鈉是怎么樣的物質(zhì)？它能與水反應(yīng)嗎？若反應(yīng)又生成什么呢？讓我們通過實驗來說明吧。 l 活動2：實驗演示，科學(xué)探究 ［實驗］（投影）取出一塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，再用小刀切成一小塊鈉，投入盛有滴入幾滴酚酞試液的水的玻璃皿中。 師：實驗中我們到了什么現(xiàn)象？又得到什么結(jié)論？ 生5：實驗現(xiàn)象是金屬鈉浮在水面，熔成閃亮的小球，向各個方向迅速游動，同時發(fā)生嘶嘶的響聲，溶液變?yōu)榧t色。結(jié)論有：說明鈉的密度小，反應(yīng)放熱且鈉的熔點低，反應(yīng)有氣體生成，生成的產(chǎn)物呈堿性。 生6：生成的氣體可能是H2，堿性物質(zhì)可能是NaOH。 師：同學(xué)們的觀察很仔細(xì)，所得結(jié)論也比較合理。請大家寫出此反應(yīng)的方程式。 …… 　　教師在實驗探究的基礎(chǔ)上又回到問題解決上，進(jìn)一步提出問題：模擬實驗證明了鈉與水能發(fā)生劇烈反應(yīng)，但為什么模擬實驗中鈉與水沒有發(fā)生爆炸，而新聞中卻發(fā)生了爆炸？ 生7：我覺得發(fā)生爆炸的原因應(yīng)該是鈉與水反應(yīng)生成大量的氫氣，氫氣在反應(yīng)中燃燒從而發(fā)生爆炸。 ［知識拓展］爆炸原因分析： 由于金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，與自然界的很多物質(zhì)到會發(fā)生反應(yīng)，尤其是當(dāng)它遇到水的時候，會釋放出氫氣，氫氣的著火點相當(dāng)?shù)?，大量的金屬鈉在水里迅速的化學(xué)反應(yīng)就會產(chǎn)生劇烈的爆炸，所以必須用煤油在儲存罐里做隔離層。在珠江水面上發(fā)生爆炸的桶裝金屬鈉就是因為在鐵皮桶里起隔離作用的煤油泄漏，引起金屬鈉與空氣和水接觸造成的。 l 活動3：聯(lián)系實際，提出解決問題的方案 師：現(xiàn)在運(yùn)用所學(xué)的知識來試著討論解決第3個問題：3.如何防止爆炸（另五個沒有爆炸的金屬桶如何處理）？ 生8：用炸藥炸掉。 生9：用滅火器處理。 生10：把它們撈上來，再把桶浸在煤油中。 師：有三位同學(xué)提出了不同的方法，請大家以4人為一小組，討論一下他們的方法哪個更合理？或者提出自己的合理方案。 …… 歸納：實際做法：消防隊員找來一個竹制的籮筐，在上面固定好纜繩，用來打撈鐵桶。又找來一個較大的白色塑料桶，準(zhǔn)備將打撈上來的鐵桶放在里面，再用煤油浸泡，因為金屬鈉在煤油里是不會燃燒的。 l 活動4：興趣延續(xù)，自主提出學(xué)習(xí)內(nèi)容 針對這一新聞，大家還想知道什么？ 生：我想知道鈉還有什么化學(xué)性質(zhì)。 生：我想知道鈉的結(jié)構(gòu)和用途是什么？ 生：我想知道哪些金屬與鈉的性質(zhì)類似？ 生：我想知道鈉的物理性質(zhì)和鈉怎樣保存？ 生：我還想知道鈉是怎樣制備出來的？ 生：我想知道新聞中的“水雷”從哪里來的？ 生：我想知道新聞中一桶鈉爆炸的威力有多大？ …… （老師與學(xué)生一起就以上的知識點進(jìn)行共同學(xué)習(xí)，下面以教學(xué)片斷的形式對教材設(shè)計的重要部分進(jìn)行展示） 【金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)】 ［過渡］鈉能與自然界的很多物質(zhì)到會發(fā)生反應(yīng)，那么鈉還有其他的哪些性質(zhì)？ ［交流與討論］從鈉的物質(zhì)類別猜測鈉的化學(xué)性質(zhì)？ 　　1．與非金屬單質(zhì)反應(yīng)（O2、Cl2等） 　　2．與水反應(yīng) 　　3．與酸反應(yīng)（金屬活動性順序） 　　4．與鹽反應(yīng)（金屬活動性順序） 一、鈉的化學(xué)性質(zhì) 1、鈉與水反應(yīng) 2、鈉與非金屬反應(yīng) ［實驗2］（投影）展示一塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，切開。用玻璃管插入鈉塊，觀察顏色。 ［師］實驗現(xiàn)象說明鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)生成了氧化鈉。 ［師］鈉在常溫下能與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉，在加熱時能否反應(yīng)呢？ ［實驗3］把一小塊鈉放在石棉網(wǎng)上加熱。 ［師］鈉在加熱時與氧氣反應(yīng)生成淡黃色的物質(zhì)，它是過氧化鈉，反應(yīng)式為： 　　2Na+O2=Na2O2　 　　過氧化鈉中鈉的化合價是＋1價，氧的化合價是－1價。 ［過渡］鈉還能與其它非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如氯氣、硫等。 ［實驗4］將2塊鈉放在一團(tuán)棉花中，放入一個盛氯氣的集氣瓶，觀察現(xiàn)象。 ［師］鈉與氯氣劇烈反應(yīng)燃燒，生成白煙，最后得到白色的固體，這種固體是NaCl。 3、鈉與酸反應(yīng) ［過渡］由金屬活動性順序可知鈉排在H元素的前面，鈉可與酸反應(yīng)。我們通過鈉與鹽酸反應(yīng)的實驗來證明。 ［實驗5］（投影）在玻璃皿中放入適量稀鹽酸，再放入一小塊鈉。 ［問］反應(yīng)的現(xiàn)象與鈉與水反應(yīng)是否相同？用方程式表示這一化學(xué)反應(yīng)。 ［學(xué)生］反應(yīng)方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑　 4、鈉與鹽反應(yīng) ［過渡］由金屬活動性順序可知鈉是排在比較前面的金屬，理論上鈉可以從鹽溶液中置換出排在它后面的金屬。把鈉放入硫酸銅溶液中，若有銅生成，可看到有紅色的固體析出。 ［實驗6］（投影）在玻璃皿中放入適量硫酸銅溶液，再放入一小塊鈉。 ［實驗現(xiàn)象］：除具有金屬鈉和水反應(yīng)的現(xiàn)象以外，還有藍(lán)色絮狀沉淀生成，有時有黑色沉淀產(chǎn)生。 2Na＋2H2O＋CuSO4＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑　　Cu(OH)2＝CuO＋H2O ［思考］鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)沒有紅色的銅生成，而是生成氫氧化銅，說明了什么？ ［結(jié)論］鈉先與水反應(yīng)，再與硫酸銅反應(yīng)。所以鈉不能從鹽溶液中置換出不活潑的金屬。 ［思考］如果鈉與鹽要發(fā)生置換反應(yīng)，應(yīng)該在什么條件下？ ［學(xué)生］無水條件下。 ［師］在熔融狀態(tài)下鈉可從鈦、鋯、鈮、鉭等金屬的氯化物中置換出金屬單質(zhì)。 　　如：TiCl4+4Na=4NaCl+Ti ［過渡］通過前面的敘述，我們了解了鈉的性質(zhì)：一種非?；顫姷慕饘?。我們分析分析鈉元素化合價的變化情況，指出鈉在反應(yīng)中所起的作用。 ［結(jié)論］：鈉都作還原劑，失去一個電子，從0價變?yōu)椋?價。 【鈉的制備】 ［拓展視野］金屬鈉是在1807年利用電解氫氧化鈉制得的，約在1891年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。 　　電解氯化鈉制金屬鈉通常在電解槽（圖）里進(jìn)行。電解時氯化鈉需要熔融，氯化鈉的熔點為801℃，在技術(shù)上有困難。用熔融溫度約為580℃的40％氯化鈉和60％氯化鈣的低共熔物（即兩種或兩種以上物質(zhì)形成的熔點最低的混合物），降低了電解時所需的溫度，從而也減低了鈉的蒸氣壓。電解時，氯氣在陽極放出，當(dāng)電流通過熔鹽時，金屬鈉和金屬鈣同時被還原出來，浮在陰極上方的熔鹽上面，從管道溢出。把熔融的金屬混合物冷卻到105～110℃，金屬鈣成晶體析出，經(jīng)過濾就可以把金屬鈉跟金屬鈣分離。 【鈉的用途】 　　鈉鉀合金、高壓鈉燈。（播放錄像） 【“水雷”來源】　這些水中的水雷是從哪里來的？ ［信息摘錄］這些金屬鈉到底來自哪里？到現(xiàn)在都是個神秘的問號。廣州海事局的歐仲健局長透露，金屬鈉的外包裝上有“上海浙聯(lián)運(yùn)輸公司”以及“上海至廣州”的標(biāo)志，估計貨物是從上海運(yùn)來的，但廣州地區(qū)并沒有廠家使用金屬鈉，因此，他估計這些貨物是到廣州轉(zhuǎn)運(yùn)的。 　　廣州海事局的人也估計，這些鈉本來是存放在倉庫內(nèi)的，但由于連日的暴雨，將它們沖進(jìn)了珠江；或者是由一艘私人小船運(yùn)輸，在經(jīng)過廣州時遇到大風(fēng)翻沉。最可怕的是第二種情況，因為這意味著在沉沒的船只內(nèi)還可能有沒有浮上來的金屬鈉，這對珠江的航行安全是一個巨大的威脅。 【金屬鈉的貯存運(yùn)輸】 ［信息摘錄］廣州市消防局防火處宣傳科的劉先生在接受記者電話采訪時說：據(jù)專家介紹，金屬鈉是國家有關(guān)部門認(rèn)定的一類危險品，它的儲存和運(yùn)輸都有特別的要求。消防機(jī)關(guān)對于這種危險品的管理是非常嚴(yán)格的，只有擁有符合消防條件的儲存場所和持有消防培訓(xùn)證的專業(yè)人員，并且獲得消防部門頒發(fā)的“危險品儲存證”的專業(yè)公司才能儲存。而對于金屬鈉的運(yùn)輸，必須由持有“危險品押運(yùn)員證”的專業(yè)人員押運(yùn)，并且每次都要到消防部門登記，辦理運(yùn)輸證。 【爆炸威力】 ［信息摘錄］“水雷”威力巨大，一個相當(dāng)8至9個煤氣罐。 珠江水面上來歷不明的金屬桶，每一個桶里都裝有98千克的純金屬鈉。北京化工大學(xué)的楊文勝教授說，從理論上講，每一個這樣的金屬桶發(fā)生爆炸的威力，比8到9個煤氣罐同時爆炸的威力還要大。所以將這些裝滿鈉的金屬桶喻為“水雷”也不算過分。如果碰巧有一艘船在發(fā)生爆炸的金屬桶附近，危險是可想而知的。 師：很好，大家想知道關(guān)于鈉的很多內(nèi)容，下面我們就按照結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、制取、保存的次序來學(xué)習(xí)鈉，另外大家也非常關(guān)心這次事故中一些細(xì)節(jié)問題，說明有些同學(xué)具有良好的化學(xué)敏感性，能從化學(xué)角度去關(guān)注新聞，我們結(jié)合新聞報道的情況給大家一個答復(fù)。 …… ［小結(jié)］：同學(xué)們，一個新聞報道中隱藏著如此豐富的化學(xué)知識，只要我們具有敏銳的眼光，化學(xué)的頭腦，我們一定還可以發(fā)現(xiàn)更多的生活中的化學(xué)。 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們主要學(xué)習(xí)了鈉的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、鈉的結(jié)構(gòu)。重點是鈉的化學(xué)性質(zhì)。 另外從本節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們體會到學(xué)習(xí)元素化合物的二個方法： 　　1、物質(zhì)類別推斷物質(zhì)的性質(zhì) 　　2、物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途、保存、制備 板書設(shè)計 1　金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用 一、鈉的化學(xué)性質(zhì) n 1、與水反應(yīng) 2Na+2H2O=2NaOH+ H2↑ n 2、與非金屬單質(zhì)反應(yīng) 4Na+O2=2Na2O 　2Na+O2==Na2O2 　 2Na+Cl2=2NaCl n 3、與酸反應(yīng) 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑ n 4、與鹽反應(yīng) 　TiCl4+4Na==4NaCl+Ti 二、鈉的物理性質(zhì) 三、鈉的原子結(jié)構(gòu) 作業(yè)設(shè)計 【問題研討】 1．如果實驗室中不慎發(fā)生金屬鈉失火，應(yīng)該采取什么方法滅火？ 2．把鈉投入稀鹽酸中，鈉是先與氫離子反應(yīng)還是先與水反應(yīng)？如何通過設(shè)計實驗驗證你的想法？ 教學(xué)反思 本節(jié)教學(xué)的設(shè)計體現(xiàn)了新課程的理念，實現(xiàn)了“從生活走向化學(xué)，從化學(xué)走向社會”的教學(xué)目標(biāo)，反思本節(jié)課的教學(xué)過程，有以下四個特點： （1）課題的引入具有趨動性。課題的提出是每一節(jié)課非常重要的環(huán)節(jié)，本節(jié)課通過一篇新聞報道“金屬鈉水雷驚現(xiàn)珠江”來引入，貼近生活、貼近實際，從一開始就激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并由此引發(fā)學(xué)生“你想了解鈉的哪些知識”的探究欲望。好的課題引入可以起到“一石激起千層浪”的作用，讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)的積極性，充分體驗學(xué)習(xí)的價值。 （2）充分展現(xiàn)學(xué)生的思維過程。在組織學(xué)生實驗時，通過讓學(xué)生討論鈉與水反應(yīng)的實驗操作過程和注意事項，引導(dǎo)學(xué)生抓住實驗?zāi)康?，研究實驗原理。對每個實驗的操作都力求讓學(xué)生知道怎么做，為什么這樣做，不這么做會怎么樣。通過分組討論師生交流，把以往的機(jī)械操作變?yōu)榛畹乃季S過程。變照方抓藥為主動探究。 （3）注重對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)。對于新高一的學(xué)生，掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的方法，是這節(jié)課的重要教學(xué)目的之一。通過實驗的指導(dǎo)、問題的歸納、思路的整理分析，引導(dǎo)學(xué)生初步的總結(jié)出學(xué)習(xí)元素化合物的一般思路，即以結(jié)構(gòu)為核心、以性質(zhì)為重點，為以后學(xué)習(xí)其它元素化合物做好準(zhǔn)備。 （4）突出問題的研究過程。在整個教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生從老師提供的資料中自己提煉研究的課題，自己發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)，自己設(shè)計實驗，討論實驗的操作，進(jìn)行驗證得出結(jié)論。從學(xué)生的思維出發(fā)去組織教學(xué)。特別注重展現(xiàn)學(xué)生的思維過程，從分析實驗現(xiàn)象、不同角度推斷反應(yīng)產(chǎn)物，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的能力。在整個教學(xué)過程中是重過程而不僅僅是重結(jié)論，知識的獲得是在展現(xiàn)學(xué)生思維的過程中水到渠成的。 從對學(xué)生的調(diào)查中反映出這節(jié)課是成功的。學(xué)生感覺課堂氣氛活躍；獲得了從學(xué)法到知識的全方位收獲；感到參與的樂趣。從反饋中也不難看出：學(xué)生注重的是獲取知識的過程，而不僅僅是將結(jié)論直接灌輸給他們；希望老師的講解能夠使他們充滿了繼續(xù)研究和探究的欲望。 【參考資料】 《炸起珠江千層浪:金屬鈉"水雷"來源謎團(tuán)待解》，愛喜網(wǎng)， city.icchina/news/getInfo.asp?id=17681 《鈉的制法原理》，jshlzx.net/klh/2/xx/text/zk04_114.htm