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第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 整體設計 從容說課 元素有兩種存在狀態(tài)：化合態(tài)、游離態(tài)。第一節(jié)介紹的金屬單質是元素存在的游離態(tài)，本節(jié)介紹的金屬化合物是元素的化合態(tài)。在自然界中金屬元素基本上都以化合物的形式存在，因此，既要了解金屬單質的化學性質，又要學習它們的化合物的性質。 本節(jié)按鈉、鋁、鐵三種重要金屬化合物性質的順序編寫。按這樣的順序編寫，可以使鈉、鋁、鐵化合物的性質知識更加系統(tǒng)化，更有利于學生的掌握。 根據課程標準的要求，對鈉、鋁、鐵的化合物性質的介紹仍以化學性質為主，而對于它們的物理性質則不作詳細介紹。 本節(jié)內容在編排上有以下特點： 1.實驗多，有利于培養(yǎng)學生的感性認識。 2.圖片較多，有利于激發(fā)學生的學習興趣。 3.表格多，有利于培養(yǎng)學生的探究能力、自主學習能力。 新課標的精神在本節(jié)得到了充分的體現。 教學過程中要注重以下幾個方面問題： 1.認真做好每一個實驗，充分發(fā)揮實驗的功能。 本節(jié)有六個實驗，兩個科學探究，一個實踐活動，是實驗數量最多的一節(jié)。有條件的學校完全可以把本節(jié)課放到實驗室去上，在教師的指導下讓學生自己動手完成實驗。這樣，不僅使學生有效地掌握知識，同時也培養(yǎng)了學生的觀察能力、動手能力，而且課堂氣氛活躍，學生主動學習、快樂學習，體現了人文關懷。例如，對Fe(OH)2轉變?yōu)镕e(OH)3的實驗，只有通過自己實驗，才能準確觀察到由白色到灰綠色到紅褐色的轉變，才能形成深刻的印象。又例如，Al2O3、Al(OH)3性質特殊且重要，是典型的兩性氧化物和兩性氫氧化物，通過實驗認真觀察，并結合前面學習過的離子反應知識，寫出離子反應方程式，這樣，既鞏固了舊知識又學習了新知識，一舉兩得。本節(jié)的實驗都比較安全，且簡單容易做，讓學生自己動手做實驗，由于容易成功，可以極大地增強學生的自信心，有利于學生以后進一步學習，認真做好每一個實驗，充分發(fā)揮實驗的功能，讓學生熱愛實驗，熱愛化學這正是我們的最高追求。 2.運用比較的方法，全面理解各種金屬的各類化合物的性質。 新教材分別介紹鈉、鋁、鐵的重要化合物，知識系統(tǒng)，規(guī)律性強，有利于學生掌握。因此，要積極引導學生采用不同的方法進行歸納、比較。例如，可以讓學生仿照教材的列表法進行比較，也可以讓學生討論，評選出最佳方案供大家參考，有助于體現學生的主體意識。 Na2CO3和NaHCO3的比較，Fe3+和Fe2+的比較，教材中已有表格。建議補充Na2O和Na2O2的比較，Fe(OH)3和Fe(OH)2的比較表格，使學生通過其性質的比較，分辨其異同，更好地掌握知識。 3.正確指導學生觀察圖畫和閱讀資料，充分發(fā)揮圖畫、資料的功能。 本節(jié)有12幅圖畫用來配合和豐富教學內容，在這些圖畫中，有晶體的圖片，有物質的制取和用途的圖片，有配合實驗展示現象的圖片。例如，Na2CO3和NaHCO3溶液的性質、氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的生成、焰色反應等。要引導學生仔細觀察這些圖畫，找出圖畫中所包含的豐富的信息，加深學生對相關知識的認識。 4.指導學生認真填好各個表格。 本節(jié)表格比較多，為培養(yǎng)學生歸納能力、比較能力提供了基礎。在教學時要認真引導學生，在獨立思考和認真觀察實驗的基礎上完成每一個表格。同時，為了培養(yǎng)學生良好的發(fā)散思維習慣，可以組織學生對每一份表格進行補充、完善，以培養(yǎng)學生的探究能力、自主學習的能力。同時亦可以使學生所學知識系統(tǒng)化。 5.多采用討論式教學法、問題式教學法。 為了更好地調動學生的學習積極性和主動性，可以針對重點問題，教師給出提綱，讓學生討論。 例如，（1）Al2O3、Al(OH)3為什么都具有兩性？ （2）Fe(OH)2向Fe(OH)3的轉化過程中，為什么會呈現出不同的顏色？ （3）哪些試劑可以實現下列轉化？ 為了促進學生主動地學習，可以鼓勵學生大膽地提出問題。在學生提出問題的過程中促進學生思考，促進學生去自學、去搜集資料、去解決自己想要了解的問題。愛因斯坦曾經說過：“提出問題有時比解決問題更重要?！比鐚W了Fe(OH)2、Fe(OH)3后知道鐵元素有+2、+3價，學生可能會問：鐵的氫氧化物只有兩種，為什么鐵的氧化物會有三種？在Fe3O4中，難道鐵元素還有第三種價態(tài)嗎？Al2O3、Al(OH)3為什么都具有兩性？等等。不論學生提出的問題有多少，質量有多高，我們都可以從學生的問題中了解學生的思想、學生的認識水平，同時這些問題也可以提供大量的教學素材，有利于生動活潑的課堂教學模式的形成。 教學重點 氧化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鐵的性質；Fe3+和Fe2+的相互轉化 教學難點 兩性氫氧化物概念的形成;Fe3+和Fe2+的相互轉化 課時安排 3課時 第1課時 教學設計 三維目標 知識與技能 1.掌握Na2O和Na2O2性質的異同。 2.掌握Na2CO3和NaHCO3性質的異同及二者之間的相互轉化。 3.掌握焰色反應的實驗操作方法及鈉、鉀的焰色。 過程與方法 1.列表比較Na2O和Na2O2的性質。 2.充分利用教材已有表格，使學生比較掌握Na2CO3和NaHCO3的性質。 3.通過實物展示、實驗演示和學生實驗相結合的方法，填充表格。并適時啟發(fā)、誘導使學生加深認識，深化理解達到鞏固知識之目的。 4.通過對比分析、討論歸納和實驗探究，夯實知識基礎，突破教學難點。 情感、態(tài)度與價值觀 1.通過對鈉的重要化合物性質的學習，激發(fā)學生學習化學的熱情，樹立為社會的發(fā)展、人類的進步而努力學習的責任感。 2.通過Na2O2和Na2O、Na2CO3和NaHCO3性質的學習，對學生進行辯證唯物主義教育。培養(yǎng)學生思維能力和綜合分析能力，培養(yǎng)學生實驗技能。 教學重點 Na2O2的性質，Na2CO3和NaHCO3性質比較，焰色反應及實驗操作。 教學難點 Na2O2的化學性質，Na2CO3和NaHCO3的相互轉化。 教具準備 投影儀、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、酚酞試液、蒸餾水、澄清石灰水、2 mol L-1鹽酸、酒精燈、鐵架臺（帶鐵夾）、試管（帶膠塞）、玻璃導管、藥匙、膠頭滴管、鉑絲（或無銹鐵絲)、脫脂棉、玻璃管、石棉網、三腳架 教學過程 師：上一節(jié)課我們學習了鈉、鋁、鐵的單質的性質，請大家回顧，鈉、鋁、鐵都可以和哪些物質發(fā)生化學反應。 學生活動： 1.鈉、鋁、鐵和非金屬單質的反應（Cl2、O2等） 2.與水的反應 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 3.與酸的反應 Fe+2HCl====FeCl2+H2↑ 2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑ 4.Al與堿的反應 2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ [過渡]大家回答得很全面,多數金屬單質都可以很容易轉化為化合物,生成金屬氧化物、氫氧化物及鹽。本節(jié)課我們就來學習幾種重要的金屬化合物。 [板書]第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 (一)鈉的重要化合物 師：自然界中有沒有游離態(tài)的鈉？為什么？同學們知道鈉的哪些化合物？ 生：沒有；因為鈉的性質很活潑；鈉的化合物有：NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、Na2O等。 師：鈉元素以化合態(tài)存在于自然界。NaOH是一種重要的堿，初中我們已學過它的性質及重要應用，本課時我們主要來學習鈉的氧化物及鈉的幾種重要的鹽。 [板書]1.氧化鈉和過氧化鈉 師：大家回憶一下上節(jié)課我們做過的實驗，新切開的鈉暴露在空氣中發(fā)生哪些變化？ 生：新切開的鈉呈銀白色金屬光澤，在空氣中很快變暗，后來鈉的斷面逐漸變潮濕又逐漸出現白色固體，最終會變成白色粉末。 師：大家回答得很好，新切開的鈉的斷面很快變暗，是鈉被空氣中的氧氣氧化為白色的氧化鈉（Na2O），氧化鈉是一種堿性氧化物，它的化學性質有哪些呢？ 生：與水反應、與酸性氧化物反應、與酸反應。 投影表格，指導學生邊聽講邊把相關的知識填充起來，亦可指名板演。 物質 性質 Na2O Na2O2 顏色、狀態(tài) 與水反應 與CO2反應 是否是堿性氧化物 氧元素的化合價 師：今天我們再來認識一種新的鈉的氧化物——過氧化鈉（Na2O2）。 [投影]展示過氧化鈉樣品的顏色和狀態(tài)，同時填充表格相關欄目。 師：Na2O2的性質是否與Na2O一樣呢，我們共同觀察下面的演示實驗。 ［實驗35］：教師取少量Na2O2裝于試管，滴加蒸餾水，觀察現象；用帶火星的木條檢驗生成的氣體；讓幾個同學用手輕摸試管；向反應后的溶液中滴入酚酞，引導學生觀察現象。 師：過氧化鈉與水反應都生成了什么物質？你是如何知道的？ 生：生成了O2，因為帶火星木條燃燒起來；有NaOH生成，因為反應后的溶液使酚酞變紅色。 師：用手輕摸試管感覺到了什么？說明什么問題？ 生：試管燙手，說明反應放出了大量的熱。 師：你能完成該反應的化學方程式嗎？ 生：各自寫化學方程式于表格中相應位置（教師指名板演）。 師：我們再來觀察下面的實驗。 ［操作］教師把石棉網置于三腳架上，并放一團脫脂棉，將半藥匙過氧化鈉放在脫脂棉上，并簡單地包一下，然后用膠頭滴管滴加蒸餾水，脫脂棉劇烈燃燒起來。 師：過氧化鈉和CO2的反應是怎樣的呢？ ［操作］同上，用玻璃管向包住Na2O2的脫脂棉上吹氣，脫脂棉燃燒起來。 師：過氧化鈉和CO2反應會生成什么物質？試寫化學方程式（指名板演）。 生：有O2生成，有Na2CO3生成。 師：Na2O2和Na2O的性質有何異同？Na2O2是否是堿性氧化物？Na2O2中的氧元素的化合價是多少？請大家討論后回答。 生：都能與水、與CO2反應。Na2O2的反應中生成了O2，Na2O的反應中無O2放出。Na2O2不是堿性氧化物。Na2O2中的氧元素顯-1價。 師：大家回答得很好。Na2O2不是堿性氧化物，屬于過氧化物，因為它與水、酸性氧化物及酸反應有O2生成；Na2O2中的氧元素顯-1價。 教師顯示同學完成的表格投影，歸納講評。 師：根據Na2O2的性質，能否說出Na2O2的一項用途，大家討論。 生：過氧化鈉可用于呼吸面具中或潛水艇中作為氧氣的來源；實驗室可以用Na2O2和水制取少量的O2。 ［例題剖析］ 例題.在120 ℃、1.01105 Pa時，4.76 g二氧化碳和水蒸氣的混合氣體，緩慢通入37.16 g足量過氧化鈉中，充分反應，固體物質的質量變?yōu)?40 g。 求： (1)混合氣體中二氧化碳和水蒸氣的物質的量。 (2)若將上述 4.76 g混合氣體通入 60 mL 2 mol L-1氫氧化鈉溶液中，充分反應后，求生成物的物質的量。 教師精講：CO2與Na2O2反應，以及H2O與Na2O2反應均使固體物質質量增加，這與題給固體質量從 37.16 g變?yōu)?40 g，增加 2.84 g相關，可運用化學方程式通過“質量差量法”列式計算出兩種氣體的物質的量。 另外，4.76 g + 37.16 g - 40 g=1.92 g，1.92 g即是生成的氧氣的質量，同樣可以計算出兩種氣體的物質的量。 將CO2、H2O氣體通入一定量的NaOH溶液中，可能發(fā)生的反應是： ①2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O ②NaOH+CO2====NaHCO3 若NaOH與CO2物質的量比為2∶1時，按①式進行，生成物為Na2CO3； 若NaOH與CO2物質的量比為1∶1時，按②式進行，生成物為 NaHCO3； 若NaOH與CO2物質的量比介于2∶1和1∶1之間，按①②式進行，生成物為Na2CO3和NaHCO3。 解析： (1)設混合氣體中CO2、H2O的物質的量分別為x、y。 2Na2O2 + 2CO2==== 2Na2CO3+O2 固體凈增 2 mol 1 mol 56 g 2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑ 固體凈增 2 mol 1 mol 4 g 解得 x=0.1 mol y=0.02 mol (2)NaOH和CO2的反應為： 2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O NaOH+CO2====NaHCO3 n(NaOH)=2 mol L-10.06 L=0.12 mol n(CO2)= 0.1 mol 兩者之比介于2∶1和1∶1之間，故生成物為Na2CO3和NaHCO3。 2NaOH + CO2==== Na2CO3+H2O 2 mol 1 mol 1 mol 0.12 mol 0.06 mol 0.06 mol Na2CO3 + CO2 + H2O====2NaHCO3 1 mol 1 mol 2 mol 0.04 mol 0.04 mol 0. 08 mol 生成Na2CO3的物質的量=0.06 mol -0.04 mol =0.02 mol ，NaHCO3為 0.08 mol。 答案：(1)混合氣體中含CO2 0.1 mol ，水蒸氣0.02 mol。 (2)生成物中Na2CO3 0. 02 mol，NaHCO3 0. 08 mol。 [板書]2.碳酸鈉和碳酸氫鈉 [科學探究]碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質。 [投影]學生實驗并完成下列表格： Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性： 步驟 1 g Na2CO3 1 g NaHCO3 ①加1 mL水 ②加10 mL 水 ③加2滴酚酞溶液 初步結論 [演示實驗]Na2CO3和NaHCO3的熱穩(wěn)定性實驗，觀察現象，并完成下列表格。 現象 發(fā)生反應的化學方程式 結論 Na2CO3 ─ NaHCO3 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 思考：Na2CO3和NaHCO3還有沒有其他的性質？請同學們討論并進行總結。 生：Na2CO3和NaHCO3都可以與Ca(OH)2反應，NaHCO3還可以與NaOH反應;Na2CO3和NaHCO3都可以與鹽酸反應;Na2CO3可以與CaCl2反應。 師：同學們總結得很好。能否實現Na2CO3和NaHCO3的相互轉化呢？請同學們思考。 生：在Na2CO3的溶液中通入過量的CO2氣體可以轉化為NaHCO3,在NaHCO3的溶液中加入適量的NaOH，可以轉化為Na2CO3;如果NaHCO3呈固態(tài)可以通過加熱使其轉化為Na2CO3。 [設疑]回答很全面，那么如何除去Na2CO3中的NaHCO3？又如何除去NaHCO3中的Na2CO3?請課后思考，并完成有關反應的化學方程式。 [設疑]如何鑒別Na2CO3和NaHCO3兩種物質？ 生：向兩種溶液中分別加入CaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3;分別置于大試管中加熱，有氣體生成，且氣體能使澄清石灰水變渾濁的是NaHCO3。 講述：碳酸鈉粉末遇水生成含有結晶水的碳酸鈉晶體——水合碳酸鈉（Na2CO3xH2O）,碳酸鈉晶體在干燥的空氣里容易逐漸失去結晶水變成碳酸鈉粉末。碳酸鈉和碳酸氫鈉雖然都屬于鹽類，但它們的溶液都顯堿性，這就是它們被作為食用堿的原因。 [過渡]我們在觀察鈉燃燒時，發(fā)現火焰呈黃色，節(jié)日燃放的煙花五彩繽紛。這在化學上叫焰色反應。 [板書]3.焰色反應 金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈特殊的顏色,在化學上叫做焰色反應。 ［實驗3-6］演示碳酸鈉溶液和碳酸鉀溶液的焰色反應,觀察現象。 生：碳酸鈉的火焰呈黃色,透過藍色鈷玻璃觀察碳酸鉀火焰呈紫色。 [設疑]焰色反應應如何操作?有何用途? 生：做焰色反應實驗前，鉑絲（或無銹鐵絲）應灼燒到無色。也可先用鹽酸清洗，再灼燒至無色。焰色反應用于鑒別金屬元素。 教師總結：焰色反應的操作步驟可概括為：洗、蘸、燒、看…… [實驗改進] （1）用甲醇配制金屬鹽溶液，裝入噴霧器向火焰處噴射，焰色明顯。 （2）將粉筆先吸足酒精，再點燃，在火焰上進行焰色反應實驗，現象很明顯。 實驗現象：焰色反應的顏色為：鈉鹽呈黃色、鉀鹽呈紫色、鈣鹽呈磚紅色、鍶鹽呈洋紅色、銅鹽呈綠色。 板書設計 第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 （一）鈉的重要化合物 1.氧化鈉和過氧化鈉 物質 性質 Na2O Na2O2 顏色、狀態(tài) 白色粉末 淡黃色粉末 與水反應 Na2O+2H2O====2NaOH 2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑ 與CO2反應 Na2O+CO2====Na2CO3 2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2 是否堿性氧化物 是 不是 氧元素化合價 -2 -1 2.碳酸鈉和碳酸氫鈉 （1）Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性 （2）Na2CO3和NaHCO3的熱穩(wěn)定性 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O （3）Na2CO3和NaHCO3的其他的性質 3.焰色反應 （1）鉑絲（或無銹鐵絲）： （2）操作：洗、蘸、燒、看…… （3）注意事項：觀察鉀的焰色要透過藍色鈷玻璃片。 活動與探究 1.小蘇打片是一種常見的治療胃酸過多的藥物，試設計實驗證明小蘇打片中含有NaHCO3。 實驗目的 驗證小蘇打片中含有NaHCO3 實驗原理 NaHCO3的化學性質及焰色反應 儀器及藥品 研缽 藥匙 小燒杯 玻璃棒 鐵架臺 鐵夾 酒精燈 大試管 小試管 玻璃導管及膠塞 澄清石灰水 小蘇打片 稀鹽酸 鉑絲 蒸餾水 步驟1 取3~5片小蘇打片研碎 步驟2 裝入大試管，固定在鐵架臺上，加熱；將生成的氣體通入澄清石灰水中 步驟3 取3~5片小蘇打片研碎，放入小燒杯加水溶解 步驟4 用處理好的鉑絲蘸取溶液在酒精燈上灼燒，觀察焰色 現象及結論 隨堂練習 1.在一定溫度下，向飽和的燒堿溶液中加入一定量的過氧化鈉，充分反應后恢復到原來溫度，下列說法正確的是( ) A.溶液中Na+濃度增大，有O2放出 B.溶液pH不變，有H2放出 C.溶液中Na+數目減少，有O2放出 D.溶液pH增大，有O2放出 答案:C 2.（2007山東聊城期中，13）物質的量均為1 mol的下述物質，長期放置于空氣中(最終物質不考慮潮解情況)，最后質量增加的大小關系是( ) ①氧化鈉 ②過氧化鈉 ③氫氧化鈉 ④亞硫酸鈉 A.①=③>②>④ B.①>②>④>③ C.③>①=②>④ D.④>③>②>① 答案:B 3.（2007山東臨沂一模，12）向0.1 molL-1 NaOH溶液中通入過量CO2后，溶液中存在的主要離子是( ) A.Na+、 B.、 C.Na+、 D.Na+、OH- 答案:C 4.可以用來斷定碳酸氫鈉粉末中是否混有碳酸鈉的實驗方法是( ) A.加熱時有無氣體放出 B.滴加鹽酸時有無氣泡放出 C.溶于水后，滴加稀的氯化鎂溶液看有無白色沉淀生成 D.溶于水后，滴加澄清石灰水，看有無白色沉淀生成 答案:C 5.呼吸面具中有Na2O2，可吸收CO2放出O2，若用超氧化鉀（KO2）代替Na2O2也可起到同樣的作用。 （1）寫出KO2與CO2反應的化學方程式：________________________。 （2）1 kg Na2O2和1 kg KO2分別和CO2反應，生成的O2的體積比（同溫、同壓下）為________________。 （3）等物質的量的CO2分別與足量的Na2O2、KO2反應，生成的O2的體積比（同溫、同壓下）為_______________。 （4）你認為選用_____________作補氧劑更合適，理由是__________________________。 答案:(1)4KO2+2CO2====2K2CO3+3O2 (2)0.6∶1 (3)1∶3 (4)KO2 因為KO2釋放出的氧氣多 6.（1）NaHCO3溶液中混有Na2CO3，為除去Na2CO3，可以通入足量的_____________，化學方程式為__________________________。 （2）NaOH溶液中混有Na2CO3，可以加入適量的_____________，反應的離子方程式為__________________________。 答案:（1）CO2 CO2+Na2CO3+H2O====2NaHCO3 (2)Ca(OH)2 Ca2++====CaCO3↓ 7.把A克NaHCO3固體加熱分解一段時間后，固體質量變?yōu)锽克，求： （1）生成Na2CO3的質量。 （2）當B為_____________時，表示NaHCO3完全分解。 答案:（1）（A-B）g (2)B=53A/84 8.將28.6 g碳酸鈉鹽的結晶水合物(Na2CO3xH2O)加熱至完全失去結晶水，得到無水化合物10.6 g，試求x的值。 答案:x=10 8