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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第二冊 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié)鎂和鋁(第一課時) 從容說課 本節(jié)教材可以分為三部分。 第一部分是鎂和鋁的性質(zhì)。教材采用對比的方法，以列表和討論的方式引導(dǎo)學(xué)生運用元素周期律知識，學(xué)習(xí)鎂和鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)．其中鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是本節(jié)的重點。教材從原子的最外層電子數(shù)引入，結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理，介紹鎂和鋁的還原性。 第二部分是鋁的重要化合物，分別介紹了鋁的氧化物、氫氧化物和一種重要的鹽。其中氫氧化鋁的兩性是重點，在介紹這一部分內(nèi)容時，運用前一章所學(xué)電離平衡的知識．分析、討論氫氧化鉛的兩性以及硫酸鋁鉀的水解。 第三部分是合金的知識。在初中．學(xué)生曾學(xué)過鐵合金，本節(jié)只簡單介紹合金的一些常見的性質(zhì)．并以列表的形式簡介幾種常見的合金。 運用理論知識指導(dǎo)元素化合物知識的學(xué)習(xí)，是高中化學(xué)中常見的方法之一。這種方法可以使學(xué)生用較短的時間，學(xué)習(xí)較多的知識．便于記憶和理解．同時又可以鞏固學(xué)生對理論知識的認(rèn)識。 通過復(fù)習(xí)金屬元素在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)的特點，使學(xué)生回憶在周期表里這些金屬元素主要位于每個周期的前部和中部．各周期的副族元素全部是金屬元素。金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征是：最外層的電子數(shù)一般比較少，是l～3個，這個特征的具體表現(xiàn)就是金屬原子易于失去電子而變成陽離子。 關(guān)于金屬的物理性質(zhì)．通過展示實物、閱讀教材，師生共同歸納．總結(jié)金屬具有金屬光澤、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性等共性．并結(jié)合這些性質(zhì)介紹它們的用途。 關(guān)于鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)結(jié)合演示實驗進(jìn)行講解。講氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)時，要突出它們的兩性。學(xué)生對氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)已有一些認(rèn)識，而且已學(xué)過元素周期律，因此，采用理論推測或?qū)嶒炋骄俊Ⅱ炞C的方法來進(jìn)行教學(xué)。讓學(xué)生做制備的Al2O3與酸或堿的反應(yīng)的實驗．探究Al2O3是否有兩性。把[實驗4—5]和[實驗4—6]結(jié)合起來由學(xué)生探究Al(OH)3的生成及分別與酸或堿反應(yīng)。學(xué)生探究后可以得出以下結(jié)論：制取Al(OH)3最好用氨水；Al(OH)3既能與酸反應(yīng)．又能與強堿反應(yīng)：Al(OH)3是兩性氫氧化物。對于Al(OH)3具有兩性的原因．教學(xué)時可寫出Al(OH)3的兩種電離方式．引導(dǎo)學(xué)生用電離理論和化學(xué)平衡理論進(jìn)行分析討論．使學(xué)生明確由于條件不同．Al(OH)3可以以酸或堿的形式電離．因此它既可以與堿反應(yīng)．又可以與酸反應(yīng)．培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義觀點分析問題和解決問題的能力。 有關(guān)合金的知識屬于常識性介紹的內(nèi)容．可讓學(xué)生自己閱讀，結(jié)合生活、生產(chǎn)實際討論合 金的廣泛用途。 ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生了解金屬的通性。 2.使學(xué)生了解鋁的物理性質(zhì)以及用途。 3.使學(xué)生掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)。 4.使學(xué)生了解鋁的幾種重要化合物。 5.使學(xué)生初步了解合金。 ●教學(xué)重點 鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、氫氧化鋁的兩性 ●教學(xué)難點 氫氧化鋁的兩性 ●課時安排 二課時 ●教學(xué)方法 討論法、實驗——對比法、實驗探究法。 ●教具準(zhǔn)備 1．鋁箔、氧氣、粗鐵絲、火柴、NaOH溶液、CO2、鎂帶、KClO3、氧化鐵、鋁粉、濾紙、蒸發(fā)皿、砂紙、帶鐵圈的鐵架臺、0.5 molL－1 Al2(SO4)3、溶液、氨水、2 molL－1鹽酸、氧化鋁、沙子、明礬、石蕊試液。 2．投影儀、膠片。 ●教學(xué)過程 ★第一課時 [引言]打開元素周期表，我們不難知道，在人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中。大約有4／5是金屬元素。金屬在人類社會的發(fā)展進(jìn)程中，一直起著非常重要的作用，即使在各種各樣的新材料層出不窮的現(xiàn)代社會中，金屬仍然起著不可替代的作用。在日常生活中我們常常接觸到各種各樣的金屬，因此，我們了解金屬的重要性質(zhì)是很有必要的。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)幾種重要的金屬。 ［師］第四章 幾種重要的金屬 ［師］展示幾種金屬樣品，引導(dǎo)學(xué)生觀察樣品，閱讀教材P79～P80總結(jié)金屬的物理通性。 ［學(xué)生活動］閱讀教材內(nèi)容，進(jìn)行歸納、總結(jié)。 [學(xué)生回答后，教師小結(jié)]金屬的物理通性 1.常溫時，除汞為液體外，其他金屬都是固體； 2.都有金屬光澤。（粉末狀一般呈暗灰色或黑色）； 3.大多數(shù)金屬有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，（導(dǎo)電性順序：Au>Ag>Cu>Al）； 4.大多數(shù)金屬具有展性和延性。延性最好的是鉑，展性最好的是Au。 5.硬度、熔點、密度差別較大（ρ>4.5gcm-3為金屬，ρ<4.5gcm-3為輕金屬） [過渡]我們這節(jié)課主要通過學(xué)習(xí)鎂和鋁的性質(zhì)來深入了解金屬的性質(zhì)及用途。 ［板書］第一節(jié) 鎂和鋁 [展示]用砂紙打磨過的鎂條和鋁片 ［生］觀察鎂、鋁樣品、結(jié)合P78表4-2歸納結(jié)鎂，鋁物理性質(zhì)的相似性的性質(zhì)和差異 ［學(xué)生回答，教師板書］一、物理性質(zhì) 相同性：都是銀白色的金屬，密度小，硬度小，溶、沸點低，有良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性。 不同點：鋁比鎂的硬度大，沸點高。 ［師］物質(zhì)的用途常與它們的性質(zhì)有很大關(guān)系，如鋁常用于制作導(dǎo)線和電纜，鋁箔常用于食品、飲料的包裝等。而鎂和鋁的更重要的用途是制造合金。請同學(xué)們舉出最常見的鎂、鋁合金的用途。 ［生］可用來做門窗。 ［師］制成合金可克服純鎂和純鋁的硬度、強度較低，不適于制造機器零件的缺點，而具有質(zhì)輕、堅韌、機械性能較好等許多優(yōu)良性質(zhì)。 ［師］鎂和鋁都是第三周期中比較活潑的金屬，它們有哪些化學(xué)性質(zhì)呢？下面我們就來學(xué)習(xí)一下二者的化學(xué)性質(zhì)。 ［板書］二、鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì) ［師］在高中化學(xué)第一冊第五章，學(xué)習(xí)元素周期律知識時，我們曾學(xué)過鎂、鋁分別跟熱水反應(yīng)的實驗，請同學(xué)們回憶一下實驗現(xiàn)象并寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。 ［生］化學(xué)方程式：Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑ 現(xiàn)象：（事先在水中滴加酚酞）待水沸騰后，鎂帶表面變紅，說明有堿生成，而鋁則不能。 ［師］鎂和鋁同屬第三周期的元素，原子最外層分別有2個和3個電子，在參加化學(xué)反應(yīng)時，容易失去最外層電子成為陽離子。但為什么與水反應(yīng)時有如此大的差別呢？請同學(xué)們試從原子結(jié)構(gòu)的知識來解釋。 ［生］鎂和鋁分屬不同的主族元素，鎂比鋁的原子半徑大，最外層電子數(shù)少，原子核對最外層電子的引力更小一些，因此鎂的最外層電子更易失去，鎂比鋁更活潑。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，由于結(jié)構(gòu)不同，所以二者性質(zhì)有差異。 ［師］很好。下面我們就采用實驗對比的方法來學(xué)習(xí)二者的化學(xué)性質(zhì)。 ［板書］1.跟非金屬反應(yīng) 思考：我們知道，鎂和鋁都具有金屬光澤，而為什么我手中的鎂帶和鋁箔沒有光澤呢？ ［答］在常溫下，鎂和鋁都跟空氣里的氧氣起反應(yīng)，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，從而使金屬失去光澤。 ［師］回答很好。下面我們來觀察一下實驗（展示鎂帶在空氣中燃燒，現(xiàn)象：發(fā)出耀眼的強光）。 ［問］鋁能不能燃燒呢？讓我們共同觀察一個實驗。 ［演示］（實驗4—1）鋁箔的燃燒 ［實驗說明：應(yīng)注意當(dāng)火柴燃盡時，再把鋁箔伸入集氣瓶中，不能過早伸入，以免消耗過多氧氣］ ［師］同學(xué)們，你們能說出鋁箔在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，并給出化學(xué)方程式嗎？ ［生］鋁箔在氧氣中可以燃燒，并放出大量的熱，產(chǎn)生耀眼的白光。化學(xué)反應(yīng)方程式為： 2Al+3O22Al2O3 ［師］鎂和鋁都能跟氧氣反應(yīng)，但在常溫下，鎂、鋁表面都能形成致密氧化物薄膜而阻止金屬繼續(xù)氧化，所以鎂和鋁都具有抗腐蝕性。鎂和鋁除能跟氧氣起反應(yīng)外，在加熱時還能跟其他非金屬如硫、鹵素等起反應(yīng)。 ［練習(xí)］寫出鎂、鋁分別與Cl2、S反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ［答案］Mg+Cl2MgCl2 Mg+SMgS 2Al+3Cl22AlCl3 2Al+3SAl2S3 ［板書］2.跟酸的反應(yīng) ［演示］在投影儀上放一培養(yǎng)皿，并盛少量稀鹽酸，用砂紙擦掉鎂帶和鋁箔表面的氧化膜后，放入同一培養(yǎng)皿中觀察投影屏幕。 ［師］請同學(xué)們說出觀察到的現(xiàn)象。 ［生］鎂帶和鋁箔表面都有氣泡，但鎂的反應(yīng)更劇烈一些。 ［師］請同學(xué)們寫出鎂、鋁分別與稀H2SO4反應(yīng)的離子方程式。 ［學(xué)生板演］Mg+2H+====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ ［師］以上是鎂、鋁與非氧化性酸的反應(yīng)，如果是氧化性的酸，情況則大不相同，如鎂與濃硫酸和濃硝酸的反應(yīng)分別為： Mg+2H2SO4（濃） MgSO4+SO2↑+2H2O Mg+4HNO3（濃） Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O 不會產(chǎn)生H2。而對于鋁來說，在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中，表面會被鈍化，生成堅固的氧化膜，可阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。因此，可以用鋁制的容器裝運濃硫酸或濃硝酸。 [過渡]我們在高一學(xué)過氫氧化鋁既可溶于HCl，又可溶于NaOH溶液，而Mg(OH)2只能溶于酸不能溶于堿，那么鎂和鋁的單質(zhì)能不能和堿反應(yīng)呢？下面我們來試驗一下。 [演示實驗4-2由學(xué)生自己演示] 現(xiàn)象：鋁開始不反應(yīng)，片刻后，有氣泡產(chǎn)生。點燃產(chǎn)生的氣體，火焰為淡藍(lán)色，而鎂條無變化。 [學(xué)生思考后得出結(jié)論]Mg不與堿反應(yīng)，Al和堿反應(yīng)生成H2 ［板書］3.跟堿反應(yīng) 2Al+2H2O+2NaOH====2NaAlO2＋3H2↑。 [討論]剩余的飯菜能否長時間保存在鋁鍋中？為什么？ [生]不能。因為酸、堿、鹽均能腐蝕鋁制品。 ［練習(xí)］回憶硅與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，寫出反應(yīng)方程式。 答案：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑ ［師］在這個反應(yīng)中氧化劑也是H2O，所以若要標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目需要在方程式的兩邊各補上1個H2O分子。 ［板書］4.跟某些氧化物的反應(yīng) ［師］鎂和鋁都是較活潑的金屬，它們的還原性比較強，不僅能把氧氣還原，而且在一定條件下還能跟某些氧化物起反應(yīng)，將其中的某些元素還原。 ［演示］（實驗4—3）鎂條在二氧化碳里燃燒 ［實驗說明］在做鎂條在二氧化碳中燃燒實驗之前，可先用燃著的火柴伸入裝滿CO2的集氣瓶里。改用燃著的鎂條時，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意觀察現(xiàn)象，并對兩個實驗的現(xiàn)象進(jìn)行對比，以加深對知識的理解。 ［實驗注意事項］1.CO2要收集滿，鎂條要稍長一些，并由瓶口逐漸伸入到瓶底，使其充分反應(yīng)，全部燃燒完。2.實驗所用的鎂條應(yīng)預(yù)先用砂紙擦去表面的氧化膜。 ［生］觀察并描述實驗現(xiàn)象：火柴熄滅，而鎂帶劇烈燃燒，在集氣瓶壁上有黑色固體生成生成白色固體。 [板書]：2Mg+CO22MgO+C ［師］該反應(yīng)為置換反應(yīng)，說明了鎂的強還原性，反應(yīng)同時也說明了CO2不支持燃燒是相對的。 [思考]：鎂在二氧化硫中能否燃燒？ 答案：鎂在二氧化硫中燃燒與在二氧化碳中相似，生成氧化鎂和單質(zhì)硫，但是生成的硫能繼續(xù)與鎂反應(yīng)，生成硫化鎂，反應(yīng)的方程式為：2Mg+SO22MgO+S,Mg+S MgS。 ［演示］（實驗4—4）鋁熱反應(yīng) ［實驗注意事項］（1）.要使用沒有被氧化的鋁粉，氧化鐵粉末要烘干。氧化鐵和鋁粉的質(zhì)量比為3∶1，混合要均勻。（2）.KClO3作為引燃劑，也可以用Na2O2或BaO2代替。實驗時可以不用鎂條點燃，而用在KClO3和白糖的混合物上滴加濃硫酸的方法來點燃。操作方法如下：把白糖和氯酸鉀各0.5 g混合均勻，堆放在鋁粉和鐵粉的混合物上，向其中滴加1～2滴濃硫酸，立即可以引發(fā)反應(yīng)。（3）.紙漏斗必須用水濕潤。4.注意安全，實驗裝置不宜離人太近。 ［生］觀察并描述實現(xiàn)現(xiàn)象，鎂條劇烈燃燒，放出的熱量使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。 [板書]：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 [師]觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式，分析各種試劑的作用 [生] 通過實驗我們看到，鎂條劇烈燃燒，放出一定熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。 反應(yīng)的方程式：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 反應(yīng)中用到的鋁熱劑，是鋁粉和某些金屬氧化物（氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化二鉻、二氧化錳等）組成的混合物。在該反應(yīng)中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應(yīng)。由于該反應(yīng)放出大量的熱，只要反應(yīng)已經(jīng)引發(fā)就可劇烈進(jìn)行，放出的熱使生成的鐵熔化為液態(tài)。 ［練習(xí)］請同學(xué)們寫出鋁與三氧化二鉻、二氧化錳、五氧化二釩反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ［答案］2Al+Cr2O3====2Cr+Al2O3 4Al+3MnO2====3Mn+2Al2O3 3V2O5+10Al====5Al2O3+6V ［小結(jié)］通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們可以看出，鎂和鋁的性質(zhì)即有相似之處，又有不同之處，這都與它們的原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，體現(xiàn)了性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的密切關(guān)系 ［布置作業(yè)］P85 一、1、2 二 五、1 ●板書設(shè)計 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié) 鎂和鋁 一、物理性質(zhì) 相似點都是銀白色的輕金屬，有較強的韌性、延性和展性，有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。 不同點：鋁比鎂硬度大熔、沸點高。 二、鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì) 1.跟非金屬反應(yīng) 2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3 2.跟酸的反應(yīng) Mg+2H＋====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ 3.跟堿的反應(yīng) 2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ 4.跟某些氧化物的反應(yīng) 2Mg+CO22MgO+C 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 ●教學(xué)說明 本節(jié)是學(xué)習(xí)理論知識之后集中學(xué)習(xí)金屬元素知識的，因此在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)討論，運用理論知識指導(dǎo)金屬元素的學(xué)習(xí)。例如，講鎂、鋁的性質(zhì)時，可結(jié)合元素周期表及周期律的知識。這樣，不僅鞏固高中所學(xué)的理論知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 另外，在講解鎂和鋁的性質(zhì)時，可采用實驗——對比法，對學(xué)生進(jìn)行精心的引導(dǎo)，讓學(xué)生親自參與到學(xué)習(xí)新知識的過程中來，最后通過對所學(xué)知識的應(yīng)用——練習(xí)，使本節(jié)課的知識得以鞏固，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，達(dá)到較好的教學(xué)效果。 參考練習(xí) 1.兩份鋁屑，第一份與鹽酸反應(yīng)，第二份與NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為1∶2，則第一份與第二價鋁屑的質(zhì)量比為( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1 解析：兩個反應(yīng)中，氫氣的體積比等于鋁失去的電子數(shù)之比。 答案：B 2．能說明鎂比鋁還原性強的事實是（ ） A.鎂原子最外層電子數(shù)比鋁少 B.鎂能在空氣中燃燒而鋁不能 C.鎂遇準(zhǔn)濃HNO3和濃H2SO4不鈍化，而鋁鈍化 D.鋁的硬度，延展性、熔點均比鎂大、好、高 答案：B 3．等質(zhì)量的Fe、Mg、Al與同體積、同濃度的HCl反應(yīng)，產(chǎn)生H2體積相同（相同狀況），下列判斷正確的是（ ） A.反應(yīng)掉的三種金屬質(zhì)量相等 B.反應(yīng)后三種金屬剩余 C.所用鹽酸均過量 D.Fe剛好反應(yīng)完，Mg、Al有剩余。 答案：BD 4．下列物質(zhì)相遇不能產(chǎn)生氣體是（ ） A.Mg與稀鹽酸 B.鎂與濃硫酸 C.鋁與冷的濃硝酸 D.鋁與NaOH溶液 答案：C 5.鋁熱劑中鋁的作用是( ) A.催化劑 B.氧化劑 C.還原劑 D.填充劑 答案：C