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金属的性质



人教版化学必修一

第三章第一节

金属的化学性质
顺义九中 梁娃

说 课 内 容
金属的化学性质教学功能价值 整体教学设计思路 教学设计的几个维度 金属的前沿研究

金属的化学性质教学功能价值
认识金属的物理性 质、化学性质的通性 和特性;金属反应的 相关计算。<

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学科学习 价值

金属材料在生产生活中的广 泛应用。与人类社会的发展、 人们的社会生活息息相关。

金属的 化学性质

生活应用 价值

教学功能 价值

学会从个别到一般、从规律到特殊、从结构到性质、从定 性到定量的认识物质的一般方法。建立预测性质→方案设 计→实验验证→解释和结论的研究物质性质的基本程序。 指导后续元素化合物、元素周期律、元素周期表的学习, 构建元素化合物知识体系。发展学生对物质分类、元素转 化等化学学习意义的认识。

当代著名的科学家和科学史学者贝 尔纳曾经指出:“良好的方法能使我 们更好地发挥运用天赋的才能,而拙 劣的方法则可能阻碍才能的发挥”。

研究物质的性质就应 该首先把握研究物质 的方法和程序!

整体教学设计思路
第一课时
回忆已有的知识
(金属的通性)

第二课时
(活动性强弱比较、 特性)

学习元素 化合物的方法

证明金属的性质

第三课时
金属相关的计算

研究物质性质 的基本程序

定量计算在研究 物质性质中的应用

进行教学设计的角度 维度一:化学知识 金属的性质
通性:

物理性质—— 金属光泽、硬度大、熔沸点高、延展性、导电 化学思想
性、导热性等。 化学性质—— 还原性(原子的结构) 与非金属反应、与水反应、与酸反应 特性: Al的两性
(结构决定性质)

进行教学设计角度 教材上列出的几个重要化学反应 维度二:研究方法 1.钠与氧气的反应 2.钠与水的反应 3.铁与水蒸气的反应 4.铝与氢氧化钠溶液的反应 观察法 实验法 分类法 比较法

进行教学设计的角度 维度三. 研究思路

研究物质性质的基本程序
预测性质 设计方案
依据

物质类别 元素化合价 酸碱反应 氧化还原反应

依据

实验验证 解释结论

第三章 金属及其化合物

金属的化学性质
---教学设计

第一课时

人类对金属的应用

绚丽多彩的金属世界

绚丽多彩的金属世界

问题一:金属有哪些共同的物理性质?
不透明固体(汞除外),有金属光泽,易导电, 易导热,有延展性等。

问题二:金属的化学通性有哪些?

1

2

3

4

1、铜树:2Al +3 CuSO4 === 3Cu + Al2(SO4)3 点燃 2、镁条燃烧:2Mg + O2 == 2MgO 3、银树:2AgNO3 + Cu === 2Ag + Cu(NO3)2 4、镁条与盐酸反应:Mg +2HCl === MgCl2 + H2↑

结合金属的原子结构示意图,讨论其特点与化 学性质的联系。 分析金属单质参与的反应是否为氧化还原反应
金属与氧气、水、酸、盐等反应,表 现出还原性。 金属单质在其中体现的性质

具有氧化性的物质,如O2、Cl2 具有怎样特点的物质可以和金属单质反应

研究金属性质的一般方法
共性 物理 性质 特性 金属的 性质 与非金属 与酸、水

类别 金属通性 化学 性质

与盐
价态 氧化还原 还原性

差异

特性 金属活动性

金属与非金属的反应
任务一:探究金属钠与氧气的反应
[分组讨论]

预测钠与氧气的反应。
你预测的依据是什么?
氧化钠

1. 滤纸擦净表面煤油。 注 2. 钠块开始燃烧时,撤掉酒精灯。 意 3. 不要移动坩埚!注意实验安全。 事 4. 组内分工合作,边观察现象,边记录。 项

1. Na的正确取用

2. Na与O2在 常温 和 加热 下的反应

操作步骤:

实验验证

1.用镊子取出一小块钠 4.观察断面情况 2.滤纸擦净表面煤油 5.将钠块放入坩埚 3.小刀切开 6.加热,观察现象

从实验中观察到什么现象?

钠与氧气的反应 常温缓慢氧化:4Na+O2 = 2Na2O 加热燃烧: 2Na+O2 = Na2O2


Na2O白色固体

Na2O2淡黄色固体

任务二:探究金属铝与氧气的反应 和铝表面的氧化膜的保护作用
?

实验后学生 分析两组实 验现象,得 出铝很快与 空气中氧气 生成氧化膜

21

现象:除去铝箔表面的保护 膜后,再加热至熔化,熔化的 铝仍不滴落。
解释:即使是打磨过的铝片,在空气中也会很快 生成新的氧化膜。致密、熔点高的氧化铝包在铝 的外面,所以熔点低的铝融化后不会滴下来。

铝表面容易形成致密的氧化物,可以隔绝 铝与空气的接触,阻止内部铝被氧化.正因 为如此, 铝成为一种应用广泛的金属材料。

研究物质性质的基本流程
观察物理性质
物质分类 通性 氧化还原

预测化学性质 方案设计

化合价

酸碱反应 氧化还原反应

……

实验验证 解释和结论

第二课时

以金属锌为例,说说金属与酸反应的本质:
2e-

Zn + 2HCl = ZnCl2+ H2↑
还原剂 氧化剂

水中也有+1价的氢元素,是否也能与酸一样,具有 氧化性呢?
如果有氧化性,能否氧化金属单质,与之发生化学 反应呢?

铝 壶 烧 水

铁 锅 烧 水

铜 壶 烧 水

铜 火 锅

金属与水的反应
任务一:探究活泼金属钠与水是否反应
[分组讨论]

?预测钠与水的反应。预测依据? ?设计实验验证

研究物质性质的基本程序
预测性质
设计方案

汇报交流
由实验观察到什么现象?由 现象得出什么结论?与之前 的预测是否一致?

实验验证
解释结论

[实验探究] Na与H2O的反应
操作步骤:

1.取半烧杯水,滴入几滴酚酞试剂
2.镊子取出一小块钠,滤纸擦净表面煤油

3.放入水中,并迅速盖上玻璃片

[实验探究] Na与H2O的反应
实验操作 实验现象 实验结论

钠块浮在水面上 熔成小球 四处游动 发出声响 溶液变成红色

ρ (Na)<ρ (H2O)
钠的熔点低,反应放热

生成气体使Na受力不均衡

反应激烈,局部水沸腾
反应生成了碱

反应原理分析
?根据实验现象得出结论,与我们之前的预测是一致的。 ?从化合价角度分析,这是氧化还原反应,必有化合价的

升和降

失2e-

2Na + 2H2O =2NaOH+ H2↑
还原剂 得2e氧化剂

[思考] 根据钠易与 O2、H2O反应,钠 应如何保存?

煤油或石蜡油

[思考] 还有哪些金属可能与水反应?
活泼金属 不活泼金属 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe… (H)Cu…
与冷水反应生 成碱和氢气 与热水反应生 成碱和氢气



金属与水的反应 铁粉 水蒸气 任务二:探究金属铁与水是否反应
[分组讨论]

?预测铁与水的反应。预测依据? ?设计实验装置,并讨论装置包括 几部分?每部分的作用?

[汇报交流]

水蒸气发生装置 主反应发生装置 产物检验或收集

装置有所不同, 但原理相同。 各部分作用相同。

研究物质性质 的基本程序
预测性质
物质

汇报交流 [资料卡片]
FeO 黑色 否 Fe2+ Fe2O3 红棕色 否 Fe3+ Fe3O4 黑色 能 Fe2+ Fe3+ Fe(OH)2 白色 否 Fe2+ Fe(OH)3 红褐色 否 Fe3+ 颜色

设计方案

实验验证
解释结论

能否被磁铁 吸引 与HCl反应

高温 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4 + 4H2
34

[思考] 比较钠与水、铁与水蒸气的反应, 有何异同?原因是什么? [小结]
活泼金属 不活泼金属 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe… (H)Cu…
与冷水反应 生成碱和氢气 与热水反应 高温下,与水蒸 生成碱和氢气 气反应生成氧化 物和氢气

不与水反应

2K + 2H2O = 2KOH + H2↑ (剧烈,氢气易爆炸) 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ Mg+2H2O === Mg(OH)2+H2↑ ? 2Al+6H2O === 2Al(OH)3+3H2 ↑
100℃

[结论]

3Fe+4H2O(g) === Fe3O4+4H2↑

高温

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe… (H)Cu…
反应条件由易 难,金属越活泼,越容易与水反应

研究物质性质 的基本程序
预测性质
设计方案

依据:物质的分类、氧化 还原反应 实验目的、反应条件、 实验装置 有序观察、如实记录 比较预测与实验结果

实验验证
解释结论

感谢倾听!

几点教学建议(离子反应、氧化还原反应、物质的量计算)
常温缓慢氧化:4Na+O2 = 2Na2O 加热燃烧: 2Na+O2 = Na2O2


反应条件——氧化剂的 氧化能力
元素转化的角度(Na---Na+)

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4 + 4H2
Fe(OH)3
高温

氧化还原的角度

(H2O---H2)

电解质的角度(加酚酞溶液变红) (Fe +2、+3价)

2Al + 2NaOH + H2O=== 2NaAlO2 + 3H2 ↑(Al3+、AlO2-)
OHH+
离子共存 判断

有关金属的前沿研究(学生报志愿)
日本立命馆大学研究人员发明了一种名为“调和组织控制法” 的制作方法,让成型的金属材料兼备了高强度和高韧度。 麻省理工学院的研究人员在一项金属特性实验 中意外发现受损的金属也具有自我修复的功能。
美国加州大学欧文分校、加州理工学院 和HRL实验公司的研究人员,应五角大 楼办公室的要求,研发出一种新型微电 网材料并称它是世界上最轻的固体材料。 它的密度仅0.9mg/cm3,比发泡胶轻 100倍,甚至比“冷冻烟雾”还要轻。

Microlattice(迷你网 格)99.99% 都是空气, 剩下 0.01% 为固体。

清华大学李亚栋院士团队在世界上 首次成功制备出单原子层纳米铑片, 相关成果发表在国际权威学术期刊 《自然-通讯》上。

核工业北京地质研究院院长李子颖带领的研 究团队采用光电能谱方法,对产于我国典型 热液型铀矿床中沥青铀矿的成分和价态进行 了系统研究,发现沥青铀矿中铀不仅有四价 和六价形式,还以金属铀(零价)形式存在。

瑞士联邦理工学院的研究者们就研 发出了这样一种机器人,它们的重 量不过才几克,但却能够折叠、翻 转、跳跃和行走。



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