2019-2020年高中化学必修1金属的化学性质1.doc

2019-2020年高中化学必修1金属的化学性质1教学目标:1.掌握金属单质的共性(物理性质)和化学性质；2.通过复习，巩固物质比较的基本方法。教学重点：钠的氧化和钠与水的反应，铝与NaOH溶液的反应。教学难点：钠与水反应、铝与NaOH溶液反应的实验现象观察。课时安排：一课时教学过程：知识梳理一、金属和氧气的反应： 1.钠的物理性质：色、有光泽的固体，的良导体，质、密度、熔点。实验室保存钠的方法，如何取用金属钠。2. 金属和氧气的反应：铝在空气中能否燃烧？为什么？，铝燃烧的条件是：。写出铝的“毛刷”实验中的两个化学方程式：、。3. Na2O与Na2O2性质对比：二.金属与水的反应 1金属钠与水的反应写出（1）钠与水（2）钠与盐酸（3）属钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式、。思考：（1）在空气中长时间放置少量金属钠，最终的产物是；（2）下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是A.干冰灭火剂B.黄沙 C.水D.泡沫灭火剂2、（1）铁粉与水蒸气反应高温条件下反应产生氢气，化学方程式：。（2）Mg能跟水反应，加热反应更明显：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2（3）将去掉膜的Al条放在沸水中2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2三、与酸、碱、氧化物反应：1、与氧化性酸反应不产生氢气，如：Mg与浓硫酸反应放出，常温下，Fe、Al与冷浓H2SO4、浓HNO3发生钝化等。2、将Mg、Al条放入NaOH水溶液中，Mg表面无变化，Al条表面有许多气泡产生。试分析原因：，在反应中，氧化剂是那种物质，为什么：（用方程式说明）。3、 Mg与CO2反应现象：，反应方程式：；该实验说明CO2不支持燃烧是。Mg表现出强。Al在高温条件下也可以与CO2反应，甚至于能与某些金属氧化物反应。铝热反应现象，反应方程式：，在生产中应用。疑难点拨1金属单质性质与金属活泼性顺序表：(1)随着金属活动顺序表中金属活动性的减弱,金属的还原性越来越弱,其对应离子的氧化性越来越强.(除Fe3外)(2)前面的金属容易失去电子，而它们的离子较难得到电子，氧化性较弱。越靠后面的金属，越不易失去电子，还原性也越弱，它们的离子氧化性越强。(3)在金属活动性顺序表中，排在氢前面的金属能置换出酸里的氢，且金属的位置越靠前，金属与酸反应越剧烈。注意这里的酸不能是浓硫酸、硝酸。(4)在金属活动性顺序表中，只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的可溶性盐溶液里置换出来（具体应用时，一般不选用K、Ca、Na与盐的溶液反应）。(5)单质铁在与酸、盐的溶液发生的置换反应中总是变为2价的亚铁离子。2金属与酸反应的规律(1)定性规律：按金属活动性顺序表：K Ca Na g Al n Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) C Hg Ag Pt Au可分为五种情况：KPb和非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应，产生H2逸出。如FeH2SO4=FeSO4H2。KPb和强氧化性酸(如硝酸、浓硫酸等)发生氧化还原反应，不能生成H2。如3Zn4H2SO4(浓) 3ZnSO44H2OS。 Al、Fe单质遇强氧化性的浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化，形成极薄的钝化膜，保护金属不再与浓酸继续反应。CA和强氧化性酸发生氧化还原反应，如C4HNO3(浓)=C(NO3)22H2O2NO2。PA和强氧化剂混酸(王水)发生氧化还原反应。如AHNO33HCl=ACl32H2ONO。(2)定量规律金属与酸反应失去电子的物质的量产生氢原子的物质的量。当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的量之比等于其金属失去1 mol电子时质量倒数比。若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价倒数比。若产生相同量的氢气，所需金属的质量比等于失去1 ol电子时金属的质量比。3.如何判断金属活动性的规律(1)金属与水或酸的反应越剧烈，该金属越活泼。(2)金属对应的氢氧化物的碱性越强，该金属越活泼。(3)一种金属能从另一种金属盐的溶液中将其置换出来，则该金属活泼性比另一金属强。(4)两金属能构成原电池时，作负极的金属比作正极的金属活泼。(5)在电解过程中，一般先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差。典型例题剖析【例1】下列有关金属元素特征的叙述正确的是 A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B、金属元素在化合物中一定显正价C、金属元素在不同化合物中的化合价均不同D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体解析：A 不正确，对于有可变化合价的金属，当其呈现低价态金属阳离子时，既有还原性又有氧化性。B 正确，因为金属原子只有还原性，在化合物中只显正价；C 不正确，如果金属元素没有变价，在不同的化合物中化合价相同。如铝在AlCl3、NaAlO2、Al(OH)3中均为+3价，若有变价的金属则在不同的化合物甚至在同一物质中化合价不同，如FeCl3、FeCl2中Fe分别为+3价和+2价，而在Fe3O4中就同时有+3价和+2价。 D 不正确，大多数金属在常温下为金属晶体，个别金属如汞则为液态，是非晶体。故本题的正确答案是B选项。 【例2】在烧杯中加水和苯（密度：0.88g/cm-3）各50mL。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm-3）投入烧杯中。观察到的现象可能是A、钠在水层中反应并四处游动。 B、钠停留在苯层中不发生反应。C、钠在苯的液面上反应并四处游动。D、钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动。解析：此题考查的知识面很广：（1）苯与水互不相溶，且苯在上层，水在下层；（2）钠的密度介于水与苯之间，且钠只与水反应放出H2；（3）由于钠与水反应放出的H2使钠在苯与水的界面上处反应并可能上、下跳动。答案：D【例3】现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样.请从下图中选用适当 应物只有CaCO3固体,6摩尔/升，盐酸和蒸馏水). 请填写下列空白:(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式_。(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)_。(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母;连接胶管省略)_。解答：方法一、(1) 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2Na2O+H2O=2NaO(2) (3) (G)接(A)(B)接(F) 方法二、(1) 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O+CO2=Na2CO3(2) (3) (G)接 (D)(C) 接 (H)(I)或(I)(H) 接(J)(K) 或(K)(J) 接(A)(B) 接(F) 【例4】在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称引火铁.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和引火铁.实验中必须使用普通铁粉和6mol/L盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是 ;烧瓶B的作用是 ;烧瓶C的作用是 ;在试管D中收集得到的是 .(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是 ;长颈漏斗H中应加入 .(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) .(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是 .(5)试管E中发生反应的化学方程式是 .(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须 ;E管中的反应开始后,在F出口处应 .解析：由题中给出的信息可知，制铁的氧化物要有产生水蒸气的装置，制引火铁则需要有产生氢气的装置。察看给出的两套装置，制H2的装置很有特色（应有长颈漏斗或分液漏斗），所以，右边的装置是制引伙铁，上边装置则用来制铁的氧化物。那么水蒸气怎么产生呢？上边装置里有2只烧瓶都有导管通入反应试管。如果在2只烧瓶中加水并煮沸，都能向反应试管中通入水蒸气，但烧瓶C与气体收集装置相连，它作为水蒸气发生装置不合适，水蒸气的发生应在烧瓶B中进行。那么烧瓶C的作用是什么？这就得了解试管里发生的反应，该反应应该是：由反应式可知、试管D中收集的是H2在排水法收集H2的装置与反应试管之间安装一个烧瓶，看来没有别的作用，只能起到防止水倒流入反应试管的作用。下图中反应器是试管E，氢气进入反应器之前经过U型管G，应是起净化H2的作用。应该除去的H2中的杂质主要是HCl气和H2O气，所以干燥剂应是固体碱性干燥剂。氢气通入反应试管应待排完空气后再加热，以防爆炸，所以反应开始前，应在F管口收集H2验纯。反应开始后，应在F管口点燃多余的H2，以防可燃气体大量逸散到空气中。答案：（1）普通铁粉（或铁粉）；作为水蒸气发生器（或用来产生水蒸气）；防止水倒吸（或用作安全瓶）；氢气。（2）固体NaOH（或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂）；6molL-1盐酸。（3）A，B，E。（4）加快氢气产生的速率。（5）Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O（6）检验氢气的纯度；点燃氢气。【例5】在两烧杯中，均装有相同体积的3mol/L的稀硫酸置于天平上，天平平衡，当在两烧杯中分别放入10.8g镁和10.8g铝后，天平是否还平衡？如不平衡，哪个托盘上升？若想仍保持平衡需向哪个烧杯加入原放入的金属多少克？（此刻两烧杯过量的酸可以和加入的金属完全反应）分析：10.8g Mg物质的量为0.45mol Mg与硫酸完全反应消耗硫酸0.45mol消耗硫酸150mol。10.8g铝物质的量为0.4mol，消耗硫酸0.6mol，消耗硫酸溶解的体积：，当硫酸溶液的体积时，镁完全反应，铝部分与硫酸反应（酸不足）置换出的H2体积和质量相同，天平保持平衡。当时，镁单质已经和体积在时反应完了，烧杯内质量不再改变，而Al还有剩余可继续与硫酸反应，产生的氢气逸出，此烧杯内质量因减少，天平不再保持平衡，放Al的一端变轻而上升。若时若使天平仍保持平衡需向放入铝的烧杯加入一定量铝。设10.8g镁与硫酸完全反应后溶液净增x：要保持天平平衡，放铝的烧杯内也要净增9.9g。设：烧杯内净增9.9g需加入铝的质量为y。需补充铝：0.3375g。当时，原放入铝的烧杯中再补充0.3375g铝天平才能重新达到平衡。