高中化学必修1金属及其化合物（1.1）教学设计

高中化学必修 1 金属及其化合物（1.1）教学设计 授课人：董 xx ①了解钠的原子结构，物理性质，保存方法。 教学目标： ②掌握钠、氧化钠、过氧化钠的重要性质。 ③掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质、转化和制法。 教学重点： 碱金属的物理性质和化学性质、碱金属性质的差异及递变规律 教学难点： Na2O2，Na2CO3，NaHCO3 的性质以推断题形式考查 教学方法： 根据核外电子排布做好定位，推测化学性质，然后再去分析。 教学过程： 第一课时 基础知识精析 一、钠和钠的化合物 钠及其化合物之间的转化关系： 1、钠 （1）钠的物理性质： 钠是银白色的固体，很软，密度比水小（0.97 g／cm3），熔点为 97.81℃，是热和 电的良导体。 （2）钠的化学性质： 钠原子最外电子层上只有一个电子，在反应中极易失去 1 个电子，表现较强 的还原性。 Na ①与非金属单质的反应： 2Na+O2 Na2O2 (火焰呈黄色)4Na+O2=2Na2O (银白色变暗) 2Na+S=Na2S ②与水反应： 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ (现象：浮、游、熔、响、红) ※ NaH+H2O=NaOH+H2↑ 问题思考 1．在烧杯中加入水和苯(苯的密度为 0.88 g·cm －3，与水互不相溶，且不与 钠反应)各 50 mL，将一小粒金属钠(密度为 0.97 g·cm －3)投入烧杯中，观察到的 现象可能是什么？ 2．钠分别与水和酸反应时，哪一个更剧烈些？钠与稀酸反应时是先与 H2O 反应还是先与酸电离出的 H＋反应？ 3．将一小块钠投入到 CuSO4 溶液中，可观察到的现象是什么？并写出相关 的化学方程式。 ③与盐的反应 a ． 钠 与 熔 融 态 盐 反 应 ， 钠 可 将 不 活 泼 的 金 属 置 换 出 来 。 例 如 ： 4Na+TiCl4=4NaCl+Ti. b．钠与盐溶液反应时，钠首先与水反应生成 NaOH，再考虑盐与 NaOH 反应， 反应不能置换出溶液中的金属。 I．钠与硫酸铜溶液反应：2Na+2H2O+CuSO4=C u ( O H ) 2 ↓+Na2SO4+H2↑ II．钠与饱和食盐水反应:2Na＋2H2O=2NaOH+H2↑(放出气体，析出沉淀) III．钠与氯化铵溶液反应:2Na+2NH4Cl=2NaCl+2NH3↑+ H2↑ IV．钠与碳酸氢钠溶液反应:2Na+2NaHCO3=2Na2CO3 +H2↑ V．钠与三氯化铝溶液反应:4Na+AlCl3+2H2O=NaAlO2+3NaCl+2H2↑ VI．钠与氯化亚铁溶液反应: 8Na+4FeCl2+O2+10H2O =4F e ( O H ) 3 ↓+8NaCl+4H2↑※总方程式的写法：先将各步反应的化学方程式写出，然后再将各步反应中 的中间产物抵消掉，便得到总方程式。总方程式在解决某些复杂的化学反应计算 中，有着非常重要的意义。 钠置于空气中的变化： ①变化过程： Na→Na2O(少量 Na2O2)→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H 2O→Na2CO3，最终得到 白色粉末。 ②钠的保存：放在煤油中，隔绝空气。 (3)固体保存：固体应保存在广口瓶中，如果固体与空气中的成分反应，则应 密封保存，对于特别活泼的物质还应液封。在采取液封时，应考虑固体与该液体 是否反应或溶解，密度大小，液体是否挥发等因素。 (4) 钠的用途 ①制取 Na2O2 等化合物。 ②钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 ③用作电光源，制作高压钠灯。 ④冶炼某些金属。 金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如 4Na＋ TiCl44NaCl＋Ti。 说明：工业上在 850 ℃，钠与熔融状态的 KCl 反应可以制取金属钾：Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)， 反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增 反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾！ 【思维建模】 题组一　金属钠与 H2O、醇、酸反应的实质 1．将一小块金属钠分别投入盛 a 水、b 乙醇、c 稀 H2SO4 的三个小烧杯中， 反应速率由快到慢的顺序为_______。解释反应速率不同的原因：__________。答案：c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与 H＋间的置换反应，H＋ 浓度的大小决定了反应速率的快慢， 由三种物质电离 H＋的能力可知 H＋浓度的 大小顺序为 c>a>b，因而反应速率为 c>a>b。 题组二　金属钠与盐溶液、碱溶液反应的实质 2．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的 是_______。 ①MgSO 4 溶液　②NaCl 溶液　③Na 2SO4 溶液　④饱和澄清石灰水　⑤ Ca(HCO3)2 溶液　⑥CuSO4 溶液　⑦饱和 NaCl 溶液 答案：①④⑤⑦ 解析：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④中 反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2 的溶解度降低，析出 Ca(OH)2 产生沉淀；⑤ 中 Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的 Cu(OH)2 是蓝色沉淀，不符 合题意；⑦水减少，c(Na＋)增大，使 NaCl(s)Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。 3．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与 FeSO4 溶液反应的方法以验证反 应实质。实验时，往 100 mL 大试管中先加 40 mL 煤油，取 3 粒米粒大小的金属 钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入 FeSO4 溶液使煤油的液面至胶塞， 并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题： (1)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的 Na 能否放回原试剂瓶？ (2)有关钠反应的现象是_______________________。 (3)大试管的溶液中出现的现象：________________________。 (4)装置中液面的变化：大试管内________；长颈漏斗内____________。 (5)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：_________。 答案　(1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小 刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢 弃。 (2)有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和 FeSO4 溶液界面处上下跳动，最终 完全溶解(3)下层溶液出现白色絮状沉淀 (4)下降　上升 (5)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 2、氧化钠和过氧化钠： (1)化学式： Na2O； Na2O2 (2)性质： Na2O 是白色固体，Na2O2 是淡黄色固体（黄色固体在化学中并不多见，在推 断题中可能会遇到，应引起注意）。 Na2O 属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性，Na2O2 不属于碱性氧化物， 它们都能与 H2O、CO2、HCl 等反应。 2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2CO2=Na2CO3+O2↑ Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑ Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 注意： ①Na2O2 具有强氧化性，常用作氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂。Na2O2 可 以使品红溶液褪色，使石蕊试液先变蓝后褪色。 ②无论是 CO2 或 H2O 的单一物质还是二者的混合物，通过足量的 Na2O2 时， CO2 或 H2O 与放出 O2 的物质的量之比均为 2∶1。 ③若 CO2 和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减 少量等于原混合气体体积的，也等于生成氧气的量。 ④当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，物质的量关系为 2Na2O2～O2～2e－。 ⑤一定量的 Na2O2 与一定量的 CO2 和 H2O(g)的混合物的反应，可视作 Na2O2 先与 CO2 反应，待 CO2 反应完全后，Na2O2 再与 H2O 发生反应。 【方法与技巧】Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，相当于固体(Na2O2)只吸收了 CO2 中的“CO”或 H2O 中的“H2”，可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CONa2CO3、Na2O2 ＋H22NaOH(实际上两反应均不能发生)。凡分子组成符合(CO)m·(H 2)n 的物质，W g 该物质在 O2 中完全燃烧，将其产物 (CO2 和水蒸气)通过足量的 Na2O2 后，固体增重必为 W g。或是由 C、H、O 三种 元素组成的物质，只要 C、O 原子个数比为 1∶1，即可满足该条件。 中学阶段常见的符合这一关系的物质有： a．无机物：H2、CO 及 H2 和 CO 的混合气体； b．有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲 酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。 【思考与交流】 1．Na2O2 中，阴、阳离子个数比是多少？它是碱性氧化物吗？ 2、等物质的量的 Na2O 和 Na2O2 分别投入等量且足量的水中，所得溶液的物 质的量浓度有什么关系？二者溶液的质量差是否相等？ 3、往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入 0.1 mol 的钠、氧化钠、过氧化钠 和氢氧化钠，然后各加入 100 mL 的水，搅拌，使固体完全溶解。则甲、乙、丙、 丁溶液中溶质的质量分数大小的顺序是(　　) A．甲