2019-2020年高中化學(xué) 3.1《 金屬的化學(xué)性質(zhì)》（第2課時）教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 3.1《 金屬的化學(xué)性質(zhì)》（第2課時）教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修1 【教學(xué)目標(biāo)】： 1、 通過學(xué)習(xí)鈉、鋁、鐵分別與水的反應(yīng)，找出與水反應(yīng)的相同點(diǎn)和差異 2、 2、根據(jù)鈉、鋁、鐵與水的反應(yīng)情況差異，找出其本質(zhì)原因 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】：鈉與水的反應(yīng)、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 【教學(xué)過程】 【板書】二、金屬與水的反應(yīng) 【講述】鈉除了能與氧氣反應(yīng)之外，能否跟水反應(yīng)呢？其他的金屬能否與水反應(yīng)呢？這節(jié)課我們就來探究金屬與水反應(yīng)的問題。我們來做一下鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，看看鈉到底能不能跟水反應(yīng)呢？反應(yīng)又能生成什么物質(zhì)？ 【演示實(shí)驗(yàn)1】 在小燒杯中加入約1/2的水，滴入1～2滴酚酞溶液，將切好的鈉投入到水中，蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象。 ★觀察時應(yīng)注意幾方面內(nèi)容：鈉在水中的哪個部位反應(yīng)，形態(tài)有何變化，如何運(yùn)動，發(fā)出怎樣的聲音，溶液顏色有何變化？ 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 1、鈉投入水里后，浮在水面上 2、鈉立即跟水反應(yīng)，并有氣體產(chǎn)生，同時鈉熔化成閃亮的小圓球。 3、小圓球在水面上向各個方向迅速游動 4、有嘶嘶的聲音發(fā)出，最后小圓球消失 5、反應(yīng)后的滴有酚酞的水溶液變紅色 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1、因?yàn)殁c的密度比水小。 (浮) 2、鈉與水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且鈉的熔點(diǎn)較低 (熔) 3、鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生氣體，推動小球迅速游動； (游) 4、產(chǎn)生的氫氣與水摩擦、與空氣中的氧氣化合、反應(yīng)放熱等，從而發(fā)出響聲。(響) 5、說明鈉與水反應(yīng)生成了堿 (NaOH) (紅) 【說明】：①鈉與水的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，鈉是還原劑，水是氧化劑，其電子轉(zhuǎn)移： ②鈉與水的反應(yīng)是鈉原子和水電離出來的氫離子反應(yīng)即該反應(yīng)屬于離子反應(yīng)。 其離子方程式： 2Na+2H2O2Na++2OH－+H2↑ ③鈉的保存：實(shí)驗(yàn)室中的鈉需保存在煤油中，其原因有：（1）鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)；（2）鈉與水反應(yīng)；（3）鈉不與煤油反應(yīng)，且其的密度大于煤油的密度。 【思考】根據(jù)金屬活潑順序，鈉排在銅的前面，那么金屬鈉能否從CuSO4溶液中置換出單質(zhì)銅？推測可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。 【演示實(shí)驗(yàn)2】在燒杯中加入約20ml的CuSO4溶液，將切好的鈉投入到其中，蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象。 現(xiàn)象：除鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象外，還產(chǎn)生藍(lán)色絮狀沉淀 【結(jié)論】鈉與鹽溶液反應(yīng)不能置換出金屬，實(shí)際上是將鈉投入鹽溶液中，首先鈉與水反應(yīng)，然后生成的氫氧化鈉再與鹽反應(yīng)生成難溶的堿。 【問題討論】1、鈉既能與氧氣反應(yīng)，又能與水反應(yīng)，那么鈉應(yīng)該如何保存呢？ 隔絕空氣，保存在煤油中 2、已知鈉和四氯化碳不能反應(yīng)，四氯化碳的密度比鈉大，那么鈉能否保存在四氯化碳中？ 不能保存在四氯化碳中，浮在上面 3、鈉著火應(yīng)該怎么撲滅？用水行嗎？泡沫滅火器呢？ 鈉能與水反應(yīng)，同時產(chǎn)生易燃的氫氣并放出大量的熱，鈉也能在二氧化碳中燃燒，所以鈉著火，不能用水、泡沫滅火器、干粉滅火器滅火，應(yīng)用沙子壓滅。 鈉是活潑金屬，能夠和水反應(yīng)，那么鐵能否和水反應(yīng)呢？平常我們何以用鐵鍋來煮水，說明鐵是不能和冷水和熱水反應(yīng)的。但是能否與水蒸氣反應(yīng)呢？閱讀課本P42的內(nèi)容。 【科學(xué)探究】 可用以下三種實(shí)驗(yàn)裝置中的任意一種探究鐵與水蒸氣的反應(yīng)。 3 2 1 【思考】鐵與水的反應(yīng)中，如果將實(shí)驗(yàn)中的還原鐵粉換成鐵片或鐵釘，反應(yīng)能否發(fā)生？ 不能，鐵釘與水蒸氣的接觸面積小。 【小結(jié)】金屬與水反應(yīng)的規(guī)律是： （1）K、Ca、Na等金屬和冷水作用，生成可溶性堿和H2。 2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑ （2）Mg和冷水反應(yīng)緩慢，與沸水迅速反應(yīng)，Al與冷水很難反應(yīng)，與沸水能反應(yīng)，生成不溶性堿和氫氣。 Mg + 2H2O === Mg(OH)2 + H2↑ （3） Zn、Fe、Sn、Pb和高溫水蒸氣反應(yīng)，生成不溶性氧化物和H2。 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4 + 4H2 Zn + H2O(g) === ZnO + H2 （4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應(yīng)。 【板書】三、鋁與鹽酸及氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 【實(shí)驗(yàn)3—4】鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng) 現(xiàn)象：均有氣泡產(chǎn)生 方程式： 2Al+6H+=2Al3++3H2 （常溫下與遇濃H2SO4，濃HNO3鈍化，加熱時反應(yīng)不放出H2） 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 【講述】Al與NaOH反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Al的表面有一層氧化膜(氧化鋁)，能與NaOH反應(yīng)而除去，從而使鋁裸露出來與水反應(yīng)生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，促進(jìn)Al和水的反應(yīng)而溶解，因此水是氧化劑。該反應(yīng)也可以分兩步寫出： 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑ 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O 【應(yīng)用】鋁制容器不宜蒸煮或長時間盛放酸性、堿性或咸的食物。 【課外閱讀】鋁對人體的毒性效應(yīng) 鋁是自然界最常見的元素，也是地殼中分布廣泛，含量高達(dá)8.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，僅次于氧和硅，多以硅鋁酸鹽的形式存在于礦物、巖石、粘土和土壤中，在生物體內(nèi)鋁的含量很少，被稱為微量元素。過去很長時間內(nèi)認(rèn)為鋁是無毒元素，鋁對環(huán)境的污染，對人類健康的影響一直未被引起注意，但隨著近代對鋁礦的開采，煉鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁及鋁的合金和化合物已遍及國防、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個部門，并已進(jìn)入千家萬戶。這一方面給人類社會帶來了現(xiàn)代化的舒適和方便，但也給人類生活帶來了一定的危害。 長期以來鋁一直被認(rèn)為是無毒元素，鋁制烹調(diào)器皿、含鋁膨松劑、發(fā)酵粉、凈水劑的使用也均未發(fā)現(xiàn)鋁的直接毒性，大劑量的口服含鋁藥物也無顯著的毒性反應(yīng)，也就是說鋁無直接的毒性效應(yīng)。但近幾年的研究表明，鋁可以擾亂生物體的代謝作用，造成長期地、緩慢地對人類健康的危害。 鋁對土壤的污染可引起對植物的毒性效應(yīng)，鋁對水體的污染可引起對水生生物的毒性效應(yīng)，這些毒性效應(yīng)也可間接對人體產(chǎn)生毒性效應(yīng)。下面就鋁對人體直接產(chǎn)生的毒性加以簡述： 一、鋁進(jìn)入人體的渠道 1、含鋁凈水劑的使用 自19世紀(jì)末葉美國首先將硫酸鋁用于給水處理以來，一直被廣泛應(yīng)用，在最早時中國人也有用明礬凈水的習(xí)慣。目前世界各國水廠多采用鋁鹽(如硫酸鋁、明礬、聚硫酸鋁、聚氯化鋁)對飲用水進(jìn)行凈化，這些可溶性酸性的水(用漂白粉或氯氣消毒的自來水)更易使Al3+溶出隨飲用水進(jìn)入人體。1983年美國國家環(huán)保局對200個水廠調(diào)查表明，用硫酸鋁作為混凝劑的50%水廠自來水中含鋁量在0.12mg/L以下，未處理的水為0.96mg/L。1986年美國自來水協(xié)會調(diào)查表明，25%的水廠自來水均含鋁0.2mg/L，處理水為0.25mg/L，而自來水中含鋁量高達(dá)0.41mg/L的水廠中82%為用石灰調(diào)pH值，鋁含量平均為0.026mg/L的水廠只有35%的石灰調(diào)pH。這表明水的凈化處理技術(shù)對自來水中鋁的殘留量有很大的影響。 2、含鋁膨松劑的作用 目前常用的膨松劑有明礬和磷鋁酸鈉(Na3Al(PO)4)2，在制作油條、粉絲等膨化食品時加入，隨食用Al3+進(jìn)入人體。 3、鋁制炊具的不當(dāng)使用 在使用鋁制炊具時接觸酸(醋)、堿、鹽等也可以使大量Al3+溶出進(jìn)入食物中。又如我們習(xí)慣用鋁鍋燒開水，此水中鋁含量大于216/L，最高可達(dá)4631/L，比自來水和鐵壺煮水高出9~190倍。 4、飲茶及含鋁藥劑的使用 飲茶雖有利健康，但多種茶葉中含鋁量也很高，如綠茶含403.31/L，紅茶已含485.79/L，花茶含319.06/L，在茶葉的泡制過程中Al3+會溶出進(jìn)入人體。血液透析時透析液含鋁多，也可引起鋁在體內(nèi)滯留；長期使用氫氧化鋁胃藥也會造成鋁在人體內(nèi)的蓄積，但這不是主要的。 二、鋁對人體的毒性效應(yīng) 正常人體含鋁量50~100mg，人體攝入的鋁99.7%來自食品、飲水和飲料，每天從飲食中攝取鋁平均45mg左右。進(jìn)入胃腸道的鋁吸收率為0.1%，大部分隨糞便排出體外，少量的鋁經(jīng)腸道吸收人體。近10年來人們發(fā)現(xiàn)了鋁的毒性，并引起了重視。普遍認(rèn)為鋁的毒性主要表現(xiàn)為對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害，臨床上鋁中毒的表現(xiàn)主要有鋁性腦病、鋁性胃病和鋁性貧血等，老年性癡呆癥的發(fā)生增多就與鋁在體內(nèi)的積累有關(guān)，醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)該病的病人腦組織中含有高濃度的鋁。將AlCl3注入貓腦等動物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。原因是神經(jīng)元吸收鋁后，鋁進(jìn)入神經(jīng)核內(nèi)，改變了細(xì)胞的骨架，影響染色體而產(chǎn)生病變，造成蛋白質(zhì)的生化代謝的紊亂，導(dǎo)致癡呆病的發(fā)生。 鋁在人體內(nèi)還能干擾磷的代謝，鋁在腸道內(nèi)可與磷酸鹽形成不溶性的AlPO4，阻止腸道對磷的吸收，從而使血液中和其它組織內(nèi)磷的總量送還和，磷在生物體內(nèi)起著舉足輕重的作用，磷的缺少會引起機(jī)體的代謝紊亂，也會影響機(jī)體對鈣的吸收，造成機(jī)體脫鈣的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致骨軟化癥。另外，Al3+能取代重要酶及生物分子上的Mg2+，與生物配體形成比Mg2+更穩(wěn)定的化合物，抑制Mg2+依賴酶的活性。Mg2+對神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，低鎂時神經(jīng)肌肉興奮性增強(qiáng)，因此，一旦Al3+取代Mg2+，將引起機(jī)體代謝的不平衡，造成神經(jīng)系統(tǒng)等各方面的疾患。 總之，鋁在人體中引起的毒性是緩慢的，長期的，不易覺察的，但是一旦發(fā)生代謝紊亂的毒性反應(yīng)，則后果是嚴(yán)重的，是不可恢復(fù)的。 三、控制鋁對人體危害的有效途徑 (1)迄今為止，自來水工業(yè)普遍采用鋁鹽凈化飲用水，國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)方法制得飲用水含量比原水一般高出1~2倍，這對人體可能構(gòu)成一定的不良影響，因此水的凈化處理技術(shù)有待于進(jìn)一步改進(jìn)。 (2)少施或不施酸性化肥如硫銨[(NH4)2SO4]，氯化銨(NH4Cl)等，降低土壤的酸度，使Al3+盡量少釋放，以免影響作物的生長。我國在這方面也多有改進(jìn)，多生產(chǎn)尿素、碳銨等中性肥料和腐植酸類肥料。 (3)鋁對環(huán)境的污染與酸雨有關(guān)，我國南方等地酸雨現(xiàn)象比較突出，酸雨可使工業(yè)含鋁污泥和土壤中的鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄凿X，從而給作物帶來毒害及水體污染。我國正發(fā)展排煙脫硫的化學(xué)方法，控制SO2的排放，以便減少酸雨的降落。 (4)改良不合理的飲食習(xí)慣，盡量減少Al3+的人口渠道，丟掉傳統(tǒng)油條膨松劑的使用，治療胃病的藥物盡量避開Al(OH)3的制劑，改用胃動力藥。