高一化学第三章金属及其化合物.docx

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高一化学第三章金属及其化合物

第三章金属及其化合物

教学要求说明

本章教学目标

1.了解钠、铝、铁、铜等金属及其化合物的主要性质。

2.初步认识金属材料在国民经济中的重要作用和与人们日常生活的密切联系，以及合理使用金属材料的重要意义。

3.通过金属及化合物性质的实验，提高学生对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养学生的实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力等。

4.以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养学生获取知识及信息加工的能力。

通过比较、归纳等，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。

5.通过金属及其化合物、金属材料在生产和生活中的应用等学习，提高学生学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。

6.通过多种多样的活动，鼓励学生积极提出问题、培养学生敢干质疑、勇于创新的精神和合作精神等。

说明：

本教学目标说明中将教学要求分为基本的要求、弹性的要求、发展的要求和不宜拓展四个层次，各目标层次具体要求如下：

基本的要求：

全体学生应在本节学习时掌握

弹性的要求：

有条件的学生可在本节增补

发展的要求：

全体学生可在必修2结束时掌握

暂不宜拓展：

留待选修学习

第一节金属的化学性质

基本的要求

1.了解金属的通性

2.认识钠是一种很活泼的金属,了解钠的物理性质,掌握钠的保存及在不同反应条件和氧气反应现象及产物的差别

3.了解铝、铁与氧气的反应，通过观察、分析实验现象，初步学会实验观察的方法。

4.理解钠和水反应的现象，初步学会根据铁与水蒸汽反应的原理设计实验装置。

5.掌握铝和盐酸、氢氧化钠反应

6.能应用物质的量在化学方程式中进行计算

弹性的要求

钠投入到盐溶液中的现象及方程

发展的要求

常用计算技巧

不宜拓展

铝和氢氧化钠反应过程

第二节几种重要的金属化合物

基本的要求

1.了解氧化钠和过氧化钠的物理性质，掌握过氧化钠的化学性质。

2.掌握碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质及鉴别。

3.了解焰色反应及其用途。

4.了解铝的氧化物和氢氧化物的化学性质及其两性。

5.通过演示和学生实验，培养学生的观察能力、动手能力及分析问题的能力。

6.通过对铁的氧化物的学习，了解金属氧化物的一般性质、重要用途。

通过对氢氧化铁、氢氧化亚铁性质的学习，了解氢氧化物的制备方法和一般性质，理解氢氧化亚铁的不稳定性。

7.了解Fe3+的检验方法，理解Fe3+的氧化性、Fe3+与Fe2+的相互转化，巩固提高氧化还原反应的认识。

掌握Fe2+和Fe3+的检验方法，铁盐的氧化性和亚铁盐的还原性以及二者间的相互转化。

弹性的要求

氧化亚铁、四氧化铁与酸反应，以氢氧化亚铁可被氧化成氢氧化铁预测Fe2+能被氧化成Fe3+

发展的要求

不宜拓展

Al（OH）3、Al3+、AlO2-相互转化及图象。

明矾的净水原理。

第三节用途广泛的金属材料

基本的要求

①能列举铜合金、钢等合金材料的重要应用

②能说出青铜的主要成分，钢的主要成分

弹性的要求

发展的要求

分析金属在人类社会进步中的重要作用和人类社会进步对金属材料的影响。

不宜拓展

各种合金材料的具体组成比例

学案

第三章《金属及其化合物》

【课标要求】：

知识与技能要求：

1了解地壳中金属元素含量、金属的存在状态、金属的化学共性。

2了解Na的保存、Na常温下在空气中的变化，掌握加热条件下Na与O2的反应，Na与水的反应。

3了解Fe与Al分别与O2的反应，Al2O3的保护作用，掌握Al与NaOH溶液的反应。

4了解金属氧化物的物理性质，并通过实验探究掌握金属氧化物溶于水的规律、金属氧化物与酸的反应、Al（OH）3的两性。

5掌握Na2CO3、NaHCO3的性质，了解Na2CO3、NaHCO3、KAl（SO4）2的用途。

6掌握铁盐、亚铁盐的检验方法，Fe2+、Fe3+的性质和相互转化

7了解常见合金的性能及用途

过程与方法要求：

1通过金属及其化合物性质的实验，提高对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力。

2以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养获取知识及信息加工的能力。

通过比较归纳等，逐步掌握学习元素化合物知识面的一般方法。

3学会用焰色反应判断某些金属元素的存在

4学会选择金属材料的方法

情感与价值观要求：

1初步认识金属材料在国民经济中的重要作用和与人们日常生活的密切联系，以及合理使用金属材料的重要意义。

2通过金属及其化合物，金属材料在生产和生活中的应用等的学习，提高我们学习化学的兴趣，增强学好化学服务社会的责任感和使命感

3通过多种多样的活动，鼓励积极提出问题，培养敢于质疑、勇于创新的精神和合作精神等

第一讲《金属的化学性质》

第一课时

地壳中含量最多的金属元素是Al：

7.73%，第二位Fe：

4.75%。

大多数金属以化合态存在。

原因：

金属元素外层电子数较少，易失去电子，因而性质活泼。

【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应？

根据初中所学内容填写化学反应方程式：

举例写反应的化学方程式

金属与氧气反应

4Al+3O2==2Al2O3

金属与盐置换反应

Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

金属与酸反应

Fe+H2SO4==FeSO4+Cu

【探求新知】

一、金属与非金属的反应

金属钠的物理性质与存放方法。

色态

密度

硬度

熔沸点

导电导热性

银白色固体

比煤油大，比水小

小，质软

低

好

钠一般存放在石蜡油或煤油中

1：

Na和O2反应

（1）常温下

【实验探究1】用小刀从中间切开，观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗

反应可表示为：

4Na+O2====2Na2O

（颜色：

白色固体）

（2）钠的燃烧。

【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块，用滤纸吸干煤油后放入坩埚中，点燃酒精灯进行加热。

Δ

描述实验现象：

金属先熔化，在空气中燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体

反应可表示为：

2Na+O2Na2O2

（颜色：

淡黄色固体）

注意：

①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠，②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象，③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。

2、铝与氧气的反应

4Al+3O2点燃2Al2O3

【实验探究1】用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动

实验现象逐渐熔化，失去光泽，但不滴落

原因：

铝的熔点为665℃氧化铝的熔点为2050℃，铝表面的致密氧化膜包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会落下。

【实验探究2】用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动

实验现象：

熔化的铝仍不滴落

原因：

磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜

【归纳小结】①金属的活动性越强，与氧气反应就越易进行（如钠露置空气中就氧化）；金属活动性越弱，与氧气发生反应时反应条件较高（如铁在空气中不能被点燃），俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。

②金属和氧气反应一般生成普通氧化物，例MgOAl2O3CuO，但钠在氧气中燃烧生成Na2O2，铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。

③金属表面的氧化物有的疏松，不能保存内层金属，如铁；金属表面的氧化物有的致密，可以保存内层金属镁、铝。

巩固练习

1.金属钠是_______色固体，质地__________，将钠放在空气中一会儿，会发现金属钠的表面变暗，原因是（用化学方程式表示）___________________________；将钠放在空气中燃烧，其反应的化学方程式是_____________________，生成物的颜色是___________色。

2.保存金属钠时，应放在（　　）

A、水中　　B、煤油中　　C、棕色瓶中　　D、酒精中

3.以下说法错误的是（　　）

A、钠在常温下就容易被氧化B、钠受热后能够着火燃烧

C、钠在空气中缓慢氧化能自燃D、钠在氧气中燃烧更为激烈

4.关于Na2O与Na2O2的叙述正确的是（　　）

A、都是白色的固体B、都是碱性氧化物

C、都能和水反应形成强碱溶液D、都是强氧化剂

5.当钠着火时，应选用灭火的是（　　）

A、煤油　　B、水　　C、沙土　　D、泡沫灭火器

6.下列物质放置在空气中，因发生氧化还原反应而变质的是（　　）

A、NaB、NaClC、NaOHD、Na2O2

7.2.3g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体，由此可判断其氧化物是（　　）

A、只有Na2O　　B、只有Na2O2　　C、Na2O和Na2O2　　D、无法确定

8.钠离子的性质是（　　）

A、有强还原性　　B、有弱氧化性　　C、有碱性　　D、比钠原子稳定

9.取一小块钠放在玻璃燃烧匙里加热，下列实验现象正确的是（　　）

①金属先熔化②在空气中燃烧火焰呈黄色③燃烧时火星四射④燃烧后生成淡黄色固体⑤燃烧后生成白色固体

A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①③⑤

10.下列叙述正确的是（　）

①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物

②Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3,Na2O2与CO2发生置换反应生成O2

③Na2O主要起氧化剂，Na2O2主要起还原剂

④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不行

⑤Na2O2是强氧化剂，Na2O是一种碱性氧化物

A、都正确　　　B、②③④⑤　　C、②③⑤　　D、④⑤

11．将一小块金属钠久置于空气中，有下列现象：

①生成白色粉末；②变暗；③生成白色固体；④发生潮解变为液体，这些现象的先后顺序是（）

　　A．①②③④　B．④③②①　　C．②③④①　　　D．①③④②

参考答案　1、银白　柔软　4Na+O2=2Na2O　　2Na+O2=Na2O2　淡黄

2、B　3、C　4、C　5、C　6、AD　7、C　8、BD　9、B　10、D11、C

第二课时

二、金属和水的反应

1.钠与水反应

【实验探究】Na和烧杯里的水作用：

现象：

反应剧烈，钠浮在水面上，熔成小球，迅速游动，嘶嘶作响，溶液变红。

（2）现象分析

现象

原因

浮

密度比水小

熔

钠和水反应放热，使钠熔成闪亮的小球

游

钠和水反应生成气体，推动钠游动

响

钠和水反应放出热量使水局部蒸发为气体

红

钠和水反应生成了碱

化学反应方程式：

2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑离子方程式：

2Na＋2H2O=2Na++OH-＋H2↑

【思考讨论】

①金属钠着火，能否用水灭？

为什么？

应该如何处理？

（不能，因能和水反应。

应用细砂）

②为什么能将钠保存在煤油中？

能否保存在汽油或CCl4中？

（钠容易被氧气氧化而变质，必须将钠隔绝空气保存；钠不与煤油发生化学反应；钠的密度比煤油大，能够有效隔绝空气。

不能保存在汽油中，因汽油易挥发，使钠暴露在空气中，发生火灾。

不能保存在CCl4中因钠的密度小于CCl4的密度）

③将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，可观察到什么现象？

写出发生的化学方程式。

（观察到现象：

反应剧烈，钠熔成小球，浮在水面上，迅速游动，嘶嘶作响，溶液中同时出现蓝色沉淀。

2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH=Cu（OH）2↓＋Na2SO4）

2、铁和水反应

铁不能和冷水、热水反应但能和水蒸气反应

铁与水蒸气反应的实验装置见课本P50（引导学生从水蒸气的产生，水蒸气与铁粉反应,反应产物的检验设计装置。

还可设计成以下二种实验装置）

【实验探究】铁粉与水蒸气的反应：

3Fe＋4H2O（g）==Fe3O4＋4H2↑

现象：

点燃肥皂泡可听到爆鸣声

三、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

【实验探究】

（1）取2支小试管分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察现象。

（2）将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。

铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能产生一种可燃性气体H2

铝与盐酸反应的化学方程式：

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑离子方程式：

2Al+6H+=2Al3++3H2↑

铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

离子方程式：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【思考讨论】

1、在上述实验中，为什么铝片放入盐酸和NaOH溶液中，不立即产生气泡？

2、由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应？

（1）、原因：

铝片表面上的Al2O3先和盐酸和NaOH溶液中，所以不立即产生气泡

（2）、物质名称：

Al2O3

巩固练习

1、在进行钠和水的反应实验中，有如下操作和实验现象，请根据钠的性质解释说明。

（1）刚用小刀切开的金属钠断面呈_______色，在空气中放置几分钟后发生的变化为______________。

（2）切下来的金属钠块要用滤纸擦净后方可放入水中实验，这是因为_______________。

（3）金属钠块必须用_______夹取，而不能用手拿取，理由是______________________。

（4）金属钠块投入水中后，钠很快熔成一个闪亮的小球并浮于水面上，这是因为_____。

（5）钠小球在水面上迅速游动，这是因为_____________________________________，反应容器的上方弥漫着“白色物”，它的主要成分是___________________________________。

（6）如果水中在未加钠之前已滴入酚酞试溶，反应后溶液由无色变为_______________色，理由是____________________________。

2、红热的铁能与水蒸气反应，有氢气生成，根据下图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集，检验生成氢气。

请回答下列问题：

（1）写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式______________________________。

（2）干燥管C内盛放的药品是_______或______。

干燥管的________（m或n）端与g导管相连接。

（3）在D处画出用简单方法用试管来收集氢气的装置图（所需其他仪器自己选择）。

（4）怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气，简述实验操作步骤和现象___________________。

3、将一小块Na投入足量的CuSO4溶液中，现象是（　　）

A、置换出金属铜　　B、产生气体，置换出金属铜

C、生成蓝色沉淀　　D、产生气体，生成蓝色沉淀

4、下列物质中不能与NaOH溶液反应的是（　　）

A.NaB.FeC.AlD.Cu

5、铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式正确的是（　　）

A、2Al+2Na++2OH-+2H2O=2NaAlO2+3H2↑B、Al+OH-+H2O=AlO2-+3H2↑

C、2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑D、Al+2OH-+H2O=AlO2-+2H2↑

6、在实验室里做钠跟水反应的实验时，用到的仪器是（　　）

a.试管夹　b.镊子　c.小刀　d.冷凝管　e.滤纸　f.研钵　g.烧杯　

h.坩埚　i.石棉网　j.玻璃片　k.药匙　l.燃烧匙

A.abdiB.ecfkC.fghlD.bcegj

7、往烧杯内注入煤油和水各100mL，静置后将一小块钠投入烧杯内。

（已知钠的密度介于煤油和水之间，且水和煤油互不相溶）发生的现象是

A、钠沉到液柱1/2处，钠块下部有许多气泡放出，附有气泡的钠块徐徐上升到液体表面，一会儿又沉到液柱1/2处，如此反复多次，最后消失

B、钠块一直沉到烧杯底部，并停留在杯底，放出气泡，最后消失

C、钠块浮在液柱表面上，很快熔成一个光亮的小球，小球四处浮动，最后消失

D、钠块沉到液柱1/2处，很快熔成一个闪亮的小球，小球在液柱1/2处沿水平方向迅速游来游去，最后消失

8、用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水取气法收集产生的气体，则收集到气体的为（　　）

A.O2和H2的混合气体　　　B.0.05molH2

C.大于0.05molH2　　　　　D.小于0.05molH2气体

9、等质量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应，产生H2的质量由大到小排列顺序正确的是

A、Al、Mg、Na　　B、Mg、Al、Na　C、Na、Mg、Al　　D、Na、Al、Mg

10、相同质量的两块铝，分别和足量的稀H2SO4和NaOH溶液反应，产生气体的物质的量之比是（　）

　A、2：

3　　B、3：

2　　C、2：

1　　D、1：

1

11、将2.3g金属钠投入100g水中，反应结束后，溶液中溶质的质量分数计算式表示正确的是（　　）

A.2.3/100×100%B.4/（100+2.3-0.1）×100%

C.4/（100+2.3）×100%D.4/（4+100-1.8）×100%

12、将2.3g金属钠放入多少克水中，反应完全后，溶液中Na+与H2O分子的个数比为1:

50，最后溶液中水的质量为多少？

13、天平两边各放一个烧杯，烧杯分别盛放同体积同浓度的盐酸（足量），调节天平达到平衡。

将12g镁和12g铝分别放入两烧杯中，反应完毕后，哪一端还要放入多少克同种金属，反应完毕后天平才能平衡？

14、一块表面已部分被氧化成氧化钠的钠块质量为1.08g，投入到100g水中，完全反应后收集到0.02gH2。

求:

（1）未被氧化的金属钠的质量是多少？

（2）被氧化的金属钠的质量是多少？

参考答案：

1、

（1）银白　变暗　这是因为钠与氧气反应，在钠的表面生成了一薄层氧化物所致

（2）用滤纸吸干钠块表面煤油，防止钠与水反应放热，引起煤油燃烧

（3）镊子　手指表面有水份，能跟钠块反应生成强碱NaOH腐蚀皮肤

（4）钠的密度比水小，与水反应，放热，使钠熔化形成银白色小球

（5）钠与水反应放出氢气，推动钠球在水面上运动　钠与水反应放热使与钠球接触的水蒸发，在容器上方凝聚而形成白雾。

（6）使酚酞变红，钠与水反应生成NaOH。

2、

（1）3Fe+4H2O（g）=Fe3O4+4H2↑

（2）CaCl2碱石灰　　n

　（3）向下排空气法、导管口伸入试管底部

　（4）用拇指堵住试管口，移近火焰，松开，能燃烧或发出爆鸣声，说明收集的是H2

3、B　4、BD　5、C　6、D　7、A　8、C　9、A　10、D11、B12、90g　13、Al0.4g14、0.46g0.46g

第三课时

物质的量在化学方程式计算中的运用

一、回忆以物质的量为中心的计算公式

二、理解方程式中化学计量数之比与物质的量之比的含义

我们知道：

物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的，比如在下面的那个反应中，Na和H2O以及产物NaOH、H2是按2：

2：

2：

1的比例进行的，也就是说它们的分子数之比为：

2：

2：

2：

1

2Na+2H2O==2NaOH+H2

化学计量数之比2221

扩大NA倍1.204×10241.204×10241.204×10246.02×1023

物质的量之比2mol2mol2mol1mol

质量之比4g32g36g

从上面一系列的比例中我们可以得出一些什么结论呢？

结论：

化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比，还等于在相同条件下各气体的体积之比。

计算时同种物质各种量（物质的量、质量、体积）的单位要统一。

即上下单位要一致

三、物质的量在方程式中的运用

例题讲解

例1见课本P52页

例2实验室用60g含CaCO380％的大理石与足量12mol/l浓盐酸完全反应（杂质不参加反应）求：

①参加反应浓盐酸的体积。

②生成CO2的体积（标况下）。

分析思路：

把参加反应CaCO3转化为物质的量，再根据化学方程式中的化学计量数，求题目所求。

（注意解题格式）

解

CaCO3（S）+2HCl==CaCl2+H2O

+CO2

1mol2mol22.4L

0.48mol12mol/L×V[HCl（aq）]V（CO2）

V[HCL（aq）]=0.08LVV（CO2）=10.752L

答：

参加反应浓盐酸体积为0.08L，生成CO2的体积在标况下10.75L。

例3.用8.7gMnO2与100g36.5﹪的浓盐酸反应，消耗盐酸的物质的量是多少?

产生Cl2在标况下的体积是多少?

未参加反应的HCl的质量是多少?

被氧化的HCl物质的量是多少?

分析思路：

根据化学方程式进行计算，当两种反应物的量均为已知时，首先须判断何者过量，然后根据不过量的物质来进行计算。

解：

△

MnO2+4HCl（浓）======MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

1mol4mol22.4L

V（Cl2）

因为：

１ｍｏｌ×０.1ｍｏｌ＜４ｍｏｌ×１ｍｏｌ

所以，反应物HCl过量，应根据MnO2的物质的量0.1mol计算：

消耗HCl为：

n１（HCl）＝

剩余HCl为：

ｎ２（HCl）＝１ｍｏｌ－0.4ｍｏｌ＝0.6ｍｏｌ

剩余HCl的质量为：

m（HCl）＝ｎ２（ＨＣｌ）·M（ＨＣｌ）

=0.6mol×36.5　ｇ·ｍｏｌ－１＝21.9ｇ

Ｖ（Cl2）＝

被氧化的HCl物质的量:

因参加反应的盐酸一半被氧化所以n（被氧化HCl）=0.4mol/2=0.2mol

答：

消耗HCl0.4mol，产生Cl22.24L，未参加反应的HCl为21.9g，被氧化的HCl物质的量是0.2mol。

巩固练习

1.在250mL0.1mol·L-1的Ca（OH）2溶液中通入CO2，生成1g白色沉淀.则通入的CO2可能是（）

A.0.44gB.0.04mol　　　C.0.112L　D.4.4g

2.将H2和CO在相同条件下按2∶1的体积比混合成AL混合气，当完全燃烧时，所需O2的体积为（）

A.AL　　B.0.5AL　　　　　C.1.5AL　　　　　D.2AL

3.用CO还原1.0g某种赤铁矿石（主要成分为Fe2O3，杂质不参加反应）样品，生成的CO2跟足量的石灰水反应，得到1.36g沉淀.此赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为（）

A.72.5%　　　B.44.8%　　　C.25.6%　　　D.80.0%

4.称取14g铁放入100mL，0.1mol·L-1的CuSO4溶液中，反应后析出铜的质量为（）

A.0.32g　　B.0.64g　　　　C.16g　　　　　D.32g

5.把200gH2和O2混合气体，点燃爆炸后生成液态水，还剩余20g气体，则原混合气体中H2的质量分数为（）

A.40%　　　B.30%　　　　C.20%　　　D.10%

6.用1L、1.0mol·L-1NaOH溶液吸收0.8molCO2，所得溶液中CO32-和HCO3-的物质的量之比是（）

A.3∶1　　B.1∶3　　C.3∶2　　D.2∶3

7.在密闭容器中盛有H2、O2、Cl2的混合气体，通过电火花点燃，3种气体恰好完全反应，冷却至室温后所得溶液中溶质的质量分数为25.26%，则容器中原有H2、O2、Cl2的分子个数比是（）

A.9∶4∶1　B.13∶6∶1C.10∶6∶