2019-2020年高中化學(xué)必修1金屬的化學(xué)性質(zhì)1.doc

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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(guò)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(guò)程： 知識(shí)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(duì)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(zhǎng)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(wú)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(shuō)明）。 3、 Mg與CO2反應(yīng)現(xiàn)象：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，反應(yīng)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿；該實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(lái)越弱,其對(duì)應(yīng)離子的氧化性越來(lái)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?gòu)乃鼈兊目扇苄喳}溶液里置換出來(lái)（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(duì)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(duì)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(duì)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(lái)，則該金屬活潑性比另一金屬?gòu)?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(guò)程中，一般先得電子的金屬陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的金屬單質(zhì)的活潑性比后得電子的金屬陽(yáng)離子對(duì)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(duì)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(yáng)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(méi)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(shí)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(qǐng)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(qǐng)?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(hào))______________________。 　　(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(guò)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(qǐng)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(lái)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(lái)沒(méi)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(guò)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(lái)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(guò)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。