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2019-2020年高中化學(xué)必修1金屬的化學(xué)性質(zhì)1 教學(xué)目標(biāo): 1.掌握金屬單質(zhì)的共性(物理性質(zhì))和化學(xué)性質(zhì)； 2.通過復(fù)習(xí)，鞏固物質(zhì)比較的基本方法。 教學(xué)重點(diǎn)：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(diǎn)：鈉與水反應(yīng)、鋁與NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察。 課時(shí)安排：一課時(shí) 教學(xué)過程： 知識梳理 一、金屬和氧氣的反應(yīng)： 1.鈉的物理性質(zhì)：＿＿色、有＿＿光澤的固體，＿＿的良導(dǎo)體，質(zhì)＿＿、密度＿＿、熔點(diǎn)＿＿。實(shí)驗(yàn)室保存鈉的方法＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，如何取用金屬鈉＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2. 金屬和氧氣的反應(yīng)： 鋁在空氣中能否燃燒？＿＿為什么？＿＿＿＿＿＿＿＿，鋁燃燒的條件是：＿＿＿＿＿＿＿＿。寫出鋁的“毛刷”實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)化學(xué)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。 3. Na2O與Na2O2性質(zhì)對比： 二.金屬與水的反應(yīng) 1．金屬鈉與水的反應(yīng) 寫出（1）鈉與水（2）鈉與鹽酸（3）屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 思考：（1）在空氣中長時(shí)間放置少量金屬鈉，最終的產(chǎn)物是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（2）下列滅火劑能用于撲滅金屬鈉著火的是＿＿＿＿＿A.干冰滅火劑B.黃沙 C.水D.泡沫滅火劑 2、（1）鐵粉與水蒸氣反應(yīng)高溫條件下反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，化學(xué)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）Mg能跟水反應(yīng)，加熱反應(yīng)更明顯：Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑（3）將去掉膜的Al條放在沸水中2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑ 三、與酸、堿、氧化物反應(yīng)： 1、與氧化性酸＿＿＿＿＿＿＿＿＿反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣，如：Mg與濃硫酸反應(yīng)放出＿＿＿，常溫下，F(xiàn)e、Al與冷濃H2SO4、濃HNO3發(fā)生鈍化等。 2、將Mg、Al條放入NaOH水溶液中，Mg表面無變化，Al條表面有許多氣泡產(chǎn)生。試分析原因：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，在反應(yīng)中，氧化劑是那種物質(zhì)＿＿＿＿，為什么：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（用方程式說明）。 3、 Mg與CO2反應(yīng)現(xiàn)象：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，反應(yīng)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿；該實(shí)驗(yàn)說明CO2不支持燃燒是＿＿＿＿。Mg表現(xiàn)出強(qiáng)＿＿＿＿。 Al在高溫條件下也可以與CO2反應(yīng)，甚至于能與某些金屬氧化物反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)現(xiàn)象＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，反應(yīng)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，在生產(chǎn)中應(yīng)用＿＿＿＿＿。 疑難點(diǎn)撥 1．金屬單質(zhì)性質(zhì)與金屬活潑性順序表： (1)隨著金屬活動(dòng)順序表中金屬活動(dòng)性的減弱,金屬的還原性越來越弱,其對應(yīng)離子的氧化性越來越強(qiáng).(除Fe3＋外) (2)前面的金屬容易失去電子，而它們的離子較難得到電子，氧化性較弱。越靠后面的金屬，越不易失去電子，還原性也越弱，它們的離子氧化性越強(qiáng)。 (3)在金屬活動(dòng)性順序表中，排在氫前面的金屬能置換出酸里的氫，且金屬的位置越靠前，金屬與酸反應(yīng)越劇烈。注意這里的酸不能是濃硫酸、硝酸。 (4)在金屬活動(dòng)性順序表中，只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬從它們的可溶性鹽溶液里置換出來（具體應(yīng)用時(shí)，一般不選用K、Ca、Na與鹽的溶液反應(yīng)）。 (5)單質(zhì)鐵在與酸、鹽的溶液發(fā)生的置換反應(yīng)中總是變?yōu)椋?價(jià)的亞鐵離子。 2．金屬與酸反應(yīng)的規(guī)律 (1)定性規(guī)律：按金屬活動(dòng)性順序表：K Ca Na Ｍg Al Ｍn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cｕ Hg Ag Pt Au可分為五種情況： ①K→Pb和非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸等)發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)生H2逸出。如Fe＋H2SO4====FeSO4＋H2↑。 ②K→Pb和強(qiáng)氧化性酸(如硝酸、濃硫酸等)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能生成H2。如3Zn＋4H2SO4(濃) 3ZnSO4＋4H2O＋S↓。 ③Al、Fe單質(zhì)遇強(qiáng)氧化性的濃硝酸、濃硫酸，在常溫下發(fā)生鈍化，形成極薄的鈍化膜，保護(hù)金屬不再與濃酸繼續(xù)反應(yīng)。 ④Cｕ→Aｕ和強(qiáng)氧化性酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如Cｕ＋4HNO3(濃)====Cｕ(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。 ⑤Pｔ→Aｕ和強(qiáng)氧化劑混酸(王水)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如Aｕ＋HNO3＋3HCl====AｕCl3＋2H2O＋NO↑。 (2)定量規(guī)律 ①金屬與酸反應(yīng)失去電子的物質(zhì)的量＝產(chǎn)生氫原子的物質(zhì)的量。 ②當(dāng)參加反應(yīng)的金屬與產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量差相等時(shí)，則反應(yīng)后兩溶液增加的質(zhì)量相等。 ③相同物質(zhì)的量的金屬與足量的酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量之比等于反應(yīng)后對應(yīng)金屬呈現(xiàn)的化合價(jià)之比。 ④相同質(zhì)量的金屬與足量酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的量之比等于其金屬失去1 mol電子時(shí)質(zhì)量倒數(shù)比。 ⑤若產(chǎn)生相同量的氫氣，所需金屬的物質(zhì)的量之比等于反應(yīng)后對應(yīng)金屬呈現(xiàn)的化合價(jià)倒數(shù)比。 ⑥若產(chǎn)生相同量的氫氣，所需金屬的質(zhì)量比等于失去1 ｍol電子時(shí)金屬的質(zhì)量比。 3.如何判斷金屬活動(dòng)性的規(guī)律 (1)金屬與水或酸的反應(yīng)越劇烈，該金屬越活潑。 (2)金屬對應(yīng)的氫氧化物的堿性越強(qiáng)，該金屬越活潑。 (3)一種金屬能從另一種金屬鹽的溶液中將其置換出來，則該金屬活潑性比另一金屬強(qiáng)。 (4)兩金屬能構(gòu)成原電池時(shí)，作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 (5)在電解過程中，一般先得電子的金屬陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì)的活潑性比后得電子的金屬陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì)的活潑性差。 典型例題剖析 【例1】下列有關(guān)金屬元素特征的敘述正確的是 　　A、金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性 　　B、金屬元素在化合物中一定顯正價(jià) 　　C、金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同 　　D、金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為金屬晶體 　　解析：A 不正確，對于有可變化合價(jià)的金屬，當(dāng)其呈現(xiàn)低價(jià)態(tài)金屬陽離子時(shí)，既有還原性又有氧化性。B 正確，因?yàn)榻饘僭又挥羞€原性，在化合物中只顯正價(jià)；C 不正確，如果金屬元素沒有變價(jià)，在不同的化合物中化合價(jià)相同。如鋁在AlCl3、NaAlO2、Al(OH)3…中均為+3價(jià)，若有變價(jià)的金屬則在不同的化合物甚至在同一物質(zhì)中化合價(jià)不同，如FeCl3、FeCl2中Fe分別為+3價(jià)和+2價(jià)，而在Fe3O4中就同時(shí)有+3價(jià)和+2價(jià)。 D 不正確，大多數(shù)金屬在常溫下為金屬晶體，個(gè)別金屬如汞則為液態(tài)，是非晶體。故本題的正確答案是B選項(xiàng)。 【例2】在燒杯中加水和苯（密度：0.88g/cm-3）各50mL。將一小粒金屬鈉（密度：0.97g/cm-3）投入燒杯中。觀察到的現(xiàn)象可能是 A、鈉在水層中反應(yīng)并四處游動(dòng)。 B、鈉停留在苯層中不發(fā)生反應(yīng)。 C、鈉在苯的液面上反應(yīng)并四處游動(dòng)。 D、鈉在苯與水的界面處反應(yīng)并可能作上、下跳動(dòng)。 解析：此題考查的知識面很廣：（1）苯與水互不相溶，且苯在上層，水在下層；（2）鈉的密度介于水與苯之間，且鈉只與水反應(yīng)放出H2；（3）由于鈉與水反應(yīng)放出的H2使鈉在苯與水的界面上處反應(yīng)并可能上、下跳動(dòng)。答案：D 【例3】現(xiàn)有一定量含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣.請從下圖中選用適當(dāng) 應(yīng)物只有CaCO3固體,6摩爾/升，鹽酸和蒸餾水). 　　 　　請?zhí)顚懴铝锌瞻? 　　(1)寫出實(shí)驗(yàn)中Na2O2和Na2O分別發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________。 　　(2)應(yīng)選用的裝置是(只要求寫出圖中裝置的標(biāo)號)______________________。 　　(3)所選用裝置的連接順序應(yīng)是(填各接口的字母;連接膠管省略)_________。 解答：方法一、 　　(1)　 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑　　Na2O+H2O=2NaO 　　(2)　 ⑤①④ 　　(3)　 (G)接(A)(B)接(F) 　 方法二、　　 (1)　 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2　　 　Na2O+CO2=Na2CO3 　　(2)　 ⑤②⑥⑦①④ 　　(3)　 (G)接 (D)(C) 接 (H)(I)[或(I)(H)] 接(J)(K) 〔或(K)(J)〕 接(A)(B) 接(F) 【例4】在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng),可以得到鐵的氧化物.該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng),生成顆粒很細(xì)的鐵粉.這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性,在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒,所以俗稱"引火鐵".請分別用下圖中示意的兩套儀器裝置,制取上述鐵的氧化物和"引火鐵".實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6mol/L鹽酸,其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去). 填寫下列空白: (1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是 ;燒瓶B的作用是 ;燒瓶C的作用是 ;在試管D中收集得到的是 . (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),U型管G中應(yīng)加入的試劑是 ;長頸漏斗H中應(yīng)加入 . (3)兩套裝置中,在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是(填該儀器對應(yīng)的字母) . (4)燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液,其目的是 . (5)試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 . (6)為了安全,在E管中的反應(yīng)發(fā)生前,在F出口處必須 ;E管中的反應(yīng)開始后,在F出口處應(yīng) . 解析：由題中給出的信息可知，制鐵的氧化物要有產(chǎn)生水蒸氣的裝置，制引火鐵則需要有產(chǎn)生氫氣的裝置。察看給出的兩套裝置，制H2的裝置很有特色（應(yīng)有長頸漏斗或分液漏斗），所以，右邊的裝置是制引伙鐵，上邊裝置則用來制鐵的氧化物。那么水蒸氣怎么產(chǎn)生呢？上邊裝置里有2只燒瓶都有導(dǎo)管通入反應(yīng)試管。如果在2只燒瓶中加水并煮沸，都能向反應(yīng)試管中通入水蒸氣，但燒瓶C與氣體收集裝置相連，它作為水蒸氣發(fā)生裝置不合適，水蒸氣的發(fā)生應(yīng)在燒瓶B中進(jìn)行。那么燒瓶C的作用是什么？這就得了解試管里發(fā)生的反應(yīng)，該反應(yīng)應(yīng)該是： 由反應(yīng)式可知、試管D中收集的是H2在排水法收集H2的裝置與反應(yīng)試管之間安裝一個(gè)燒瓶，看來沒有別的作用，只能起到防止水倒流入反應(yīng)試管的作用。 下圖中反應(yīng)器是試管E，氫氣進(jìn)入反應(yīng)器之前經(jīng)過U型管G，應(yīng)是起凈化H2的作用。應(yīng)該除去的H2中的雜質(zhì)主要是HCl氣和H2O氣，所以干燥劑應(yīng)是固體堿性干燥劑。氫氣通入反應(yīng)試管應(yīng)待排完空氣后再加熱，以防爆炸，所以反應(yīng)開始前，應(yīng)在F管口收集H2驗(yàn)純。反應(yīng)開始后，應(yīng)在F管口點(diǎn)燃多余的H2，以防可燃?xì)怏w大量逸散到空氣中。 答案：（1）普通鐵粉（或鐵粉）；作為水蒸氣發(fā)生器（或用來產(chǎn)生水蒸氣）；防止水倒吸（或用作安全瓶）；氫氣。 （2）固體NaOH（或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑）；6molL-1鹽酸。 （3）A，B，E。 （4）加快氫氣產(chǎn)生的速率。 （5）Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O （6）檢驗(yàn)氫氣的純度；點(diǎn)燃?xì)錃狻? 【例5】在兩燒杯中，均裝有相同體積的3mol/L的稀硫酸置于天平上，天平平衡，當(dāng)在兩燒杯中分別放入10.8g鎂和10.8g鋁后，天平是否還平衡？如不平衡，哪個(gè)托盤上升？若想仍保持平衡需向哪個(gè)燒杯加入原放入的金屬多少克？（此刻兩燒杯過量的酸可以和加入的金屬完全反應(yīng)） 　　分析：10.8g Mg物質(zhì)的量為0.45mol Mg與硫酸完全反應(yīng)消耗硫酸0.45mol消耗硫酸150mol。10.8g鋁物質(zhì)的量為0.4mol，消耗硫酸0.6mol，消耗硫酸溶解的體積：，當(dāng)硫酸溶液的體積時(shí)，鎂完全反應(yīng)，鋁部分與硫酸反應(yīng)（酸不足）置換出的H2體積和質(zhì)量相同，天平保持平衡。當(dāng)時(shí)，鎂單質(zhì)已經(jīng)和體積在時(shí)反應(yīng)完了，燒杯內(nèi)質(zhì)量不再改變，而Al還有剩余可繼續(xù)與硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣逸出，此燒杯內(nèi)質(zhì)量因減少，天平不再保持平衡，放Al的一端變輕而上升。若時(shí)若使天平仍保持平衡需向放入鋁的燒杯加入一定量鋁。設(shè)10.8g鎂與硫酸完全反應(yīng)后溶液凈增x： 　　 　　要保持天平平衡，放鋁的燒杯內(nèi)也要凈增9.9g。 　　設(shè)：燒杯內(nèi)凈增9.9g需加入鋁的質(zhì)量為y。 　　 　　需補(bǔ)充鋁：0.3375g。 　　當(dāng)時(shí)，原放入鋁的燒杯中再補(bǔ)充0.3375g鋁天平才能重新達(dá)到平衡。