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第三章金属及其化合物教材分析广州市第五中学 戴光宏广州市海珠区教研室 孙力克一、本章教材的解读1、主要内容及其内容结构（1）以Na、Al、Fe为例学习金属单质与氧气、水、氢氧化钠反应的相关知识和实验操作。（2）以CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、CuO为例学习金属氧化物与水、酸反应的相关知识和实验操作。（3）以Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3为例学习金属氢氧化物的性质和实验操作。（4）以Na2CO3、NaHCO3、Fe3+为例学习盐的性质和实验操作。（5）金属的焰色反应现象和操作方法。（6）以铜合金和钢为例学习金属合金的应用。（7）物质的量在化学方程式计算中的应用金属与氧气的反应金属与水的反应金属与酸的反应个别金属与碱的反应金属与盐溶液的反应氧化物氢氧化物盐常见合金的重要应用正确选用金属材料金属的化学性质金属化合物金属材料金属及其化合物四种基本反应离子反应氧化还原反应化学反应物质的量用于化学方程式的计算各部分内容之间的关系如下图所示：2、教材的编排整体特点及其意图（1）必修课程两个模块要完成高中化学几乎所有知识的教学，必然导致教学内容的重整组合。“为了使学生对金属及其化合物有一个整体的了解，本章钠、铝、铁、铜的知识采用横向对比的写法，是当前比较理想的编排方案。”然而，刚刚适应过渡教材的老师们却感到教材内容比较凌乱，不方便教学，这就要求我们放下心理包袱认真领会新课程理念，发掘新教材的优势，使我们的教学更适应新课程的需要，更有利于学生的学习，一味抗拒教材只能让我们陷入两难境地。总体而言，课本改变了以往“金属单质金属氧化物金属氢氧化物盐”的纵向编排，学习方式也放弃了从典型元素的学习推广到同族元素性质的一贯做法，取而代之的是按单质、氧化物、氢氧化物和盐来分类，横向分块，集中介绍。而且补充了不少与生活生产实际联系较多的知识，删减了一些不常见的反应。由于没有物质结构和元素周期律、元素周期表知识作为理论指导，只能以物质分类作为暗线贯穿全章。这样编排的优势就在于便于学生在学习过程中经常性的加以对比，在比较中加深记忆领会规律。（2）本章各重要知识点在教材中的呈现形式也是多种多样的，主要有“学生回忆、交流与讨论、实验观察、科学探究、资料卡片”等形式。教学时应该充分利用好课本提供的情境，使学生在掌握知识的同时体会多种学习方法，提高自学能力。（3）除了“金属活动顺序”和“物质分类方法”，本章学习缺乏足够的理论指导，学生不能用推理、假设、验证的方法来学习。必须以大量实验事实为依据，运用归纳的方法总结知识，形成规律。所以各知识点的展开都是以实验为出发点，实验多是本章的最大特点，有条件的学校应把动手机会更多的留给学生。每一节以及全章的归纳工作是本章教学务必要做好的地方。（4）值得一提的是，本章所学知识在必修II以及以后的选修模块中都很少涉及到，学生不再有集中学习的机会，因此知识的落实显得尤为重要。教学中应防止活动频繁冲淡了重点的把握。二、教学目标知识与技能1、能够写出课本上出现的化学反应方程式，并能根据金属活动顺序表解释相关的反应现象和反应条件。2、在老师的指导下能够安全地取用钠，能顺利完成科学探究实验，并能用规范的语言记录实验现象。过程与方法1、通过一些金属及金属化合物的性质实验，训练学生运用观察、归纳、比较的方法提炼出反应的本质。让学生逐步掌握学习化学的一般方法，提高学生学习的主动性和有效性。2、以金属知识内容的学习为线索，通过阅读、查阅资料、反思、讨论和概括等过程，提高自主学习的主动性，培养学生获取知识及信息加工能力。情感态度与价值观1、通过多种多样的活动，鼓励学生积极提出问题，培养学生敢于质疑勇于创新的精神。并通过互相交流、角色扮演的活动，增进感情，培养合作精神。2、通过金属及其化合物、金属材料在生产生活中的应用实例提高学生学习化学知识的热情，增强学好化学，服务社会的责任感和使命感。三、课时安排第一节 金属的化学性质（4课时）第二节 几种重要的金属化合物（4课时）第三节 用途广泛的金属材料（1课时）单元复习（1课时）单元测验（1课时）测验讲评（1课时）四、教学建议（一）注意与初中知识以及后续课程的衔接初中关于金属知识的介绍：第一章（我们周围的空气）中，学习氧气时做了铝箔、铁丝在氧气中燃烧的实验，但没有出现真正意义的化学方程式。第五章（化学方程式）中，做了镁条点燃实验，出现了铁、氢气、镁置换出铜的化学方程式，但仅为方程式教学服务。第六章（碳和碳的氧化物）中，谈到CO还原性时做了CO还原CuO的实验。第八章（金属和金属材料）中，集中介绍了金属有关知识，第一节对金属的物理性质、合金的成分及用途有详细介绍，第二节对金属的氧化略有提及，重点是通过金属与盐酸反应的现象比较得出金属活动顺序以及金属间的置换，第三节简要提及铁的冶炼原理，学生进行过铁钉锈蚀的探究活动，对金属腐蚀有感性认识。必修II中有关金属的知识：第一章（物质结构元素周期律）中，对碱金属元素的知识有较为完整的归纳，并补充了钾与氧气、水反应的实验。在学习元素周期律时补充归纳了钠、镁、铝与水反应以及与酸反应的现象，镁与水反应有较详细的实验。学习化学键时有钠在氯气中燃烧的实验。 第四章（化学与可持续发展）中，十分详细的介绍了金属的冶炼，并有铝热反应的实验。（二）重视基础知识的落实，保证教学质量本章涉及的物质将近20种，仅课本上出现的化学反应方程式就有22个，涉及的各种实验也多达17个，而且都集中在第一、第二两节中，此外课本还提供了四大项实践活动。容量大、活动多是本章的特点，在组织好学生活动的同时一定要高度重视知识的落实：（1）化学反应方程式的书写（2）氧化还原反应的判断，如金属单质普遍具有的还原性、Fe（III）的氧化性、Fe（II）的还原性等（3）简单离子反应方程式的书写（4）某些实验操作的描述，如钠的取用、Fe3+的检验及氧化性、焰色反应等（5）某些实验现象的书面表达，如钠与水反应、Fe(OH)2的生成及氧化、Na2CO3和NaHCO3的比较、Fe3+和Fe2+的转化及验证等（6）钢（FeC）、青铜（CuSn）、黄铜（CuZn）的主要成分（三）各节某些参考意见第一节 金属的化学性质（4课时）基本的要求钠与氧气、水的反应；铝与氧气、盐酸、氢氧化钠溶液的反应；铁与氧气、水、盐酸的反应用氧化还原反应知识分析金属单质在各种反应中所表现的氧化还原性了解钠的物理性质，金属钠的保存掌握物质的量在简单的化学方程式计算中的灵活运用弹性的要求过氧化钠与水、二氧化碳的反应本节教材的重难点在于钠的氧化、钠与水反应以及铝与氢氧化钠溶液的反应，但是这些性质并非大多数金属所共有的性质，而金属通性的学习是本节教材要完成的一个最基本的任务，不能因为学生在初中接触过就忽略过去，否则对学生建立完善的知识体系十分不利。所以在第一课时的教学中应充分调动学生的记忆，用好课本提供的图片素材和问题，花足够的精力让学生先对金属的通性做好整理，在共性的基础上再引出钠、铝的特殊性。这是初高中知识衔接的关键点之一。共性、个性的学习完成以后必须上升为规律并学以致用，应引导学生用金属活动顺序把已知的和未知的知识串起来。本节教材涉及到较为危险的金属钠，因此实验安全教育也是本节不可忽视的内容之一。第一课时：金属的通性、金属与氧气反应课本38页的几幅图片是初中课本多处关于金属单质性质的图片，但是在初中课本中并不是集中出现的，而是分散在各个章节中，即金属普遍具有哪些性质对学生来说不完全是复习，教学时应充分利用它们帮学生回忆已有知识，对金属单质的反应有一般认识，并要求学生动手写出足够多具有代表性的化学方程式，运用前一单元学习的氧化还原反应知识分析金属在这些反应中的共性。对于金属与氧气反应部分，课本把重点放在了与实验安全和生活实际联系紧密的知识上，如钠的氧化、铝的氧化膜问题、铁锈问题，这是教材的改进，同时为了突出共性中的特性。在一系列的实验观察和讨论之后，学生有可能对于各种金属究竟是否稳定、是否能燃烧以及反应条件的影响产生混乱，要引导学生作以下归纳：打磨后置于空气中打磨后在空气（氧气）中加热存放要求NaMgAlFe第二课时：金属与水反应、铝与氢氧化钠溶液反应中学化学教学“要基于学科，超越学科，面向真实世界；要始于课堂，走出课堂，融入真实社会”。为了让学生深切地感受到化学就在我们身边，本节课可以从2001年广州日报一则关于珠江水面发生爆炸的新闻引入，以激发学生深入探究的兴趣。“钠与水反应”的实验探究注重培养学生实验观察能力和分析能力，教会学生如何细致观察实验现象，以及怎样用规范的语言描述出来，并从现象概括出原因和本质。“铝与氢氧化钠溶液反应”对学生来说是全新的知识，务必让学生亲自动手，将铝与盐酸、氢氧化钠反应作对比，以氧化还原反应知识作导向，用事实说话，且要充分比较两个反应方程式的异同点，学生接受起来才比较容易。对于上述两个实验，应让学生完成下列研究内容：现象原因钠浮在水面钠熔化为一个小球，周围有水雾，偶尔看见火花在液面上迅速游动，发出咝咝声钠球逐渐变小，最后消失滴加酚酞变红色钠的密度比水小反应放热且钠熔点低有气体放出反应逐渐将钠消耗完生成了NaOH，使酚酞变红现象原因铝投入盐酸或者氢氧化钠：开始没有明显现象后来有少量气泡产生，然后逐渐增多试管发热将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声氧化膜与酸、碱发生反应铝与酸、碱反应产生气体反应放热都有氢气生成本节课的教学无需对各种金属与水的反应作详细小结，一方面由于实验事实不充分，很可能加重学生负担，况且本节课的重点在于钠和铝与常见其他金属相比所具有的特性。另一方面在必修II中将会对此内容作更深入的讨论。第三课时：设计铁粉与水蒸气反应的装置本活动注重培养学生的实验设计能力，引导学生从影响反应难易的条件分析入手选择反应物和仪器，初步体会反应装置的评价和优化。实验设计能力的提高必须让学生充分体会设计活动的全过程，任何一个环节缺失或者由教师代替包办，都是对学生学习机会和创造力的抹杀。本节课学生活动必须要包括设计、交流、评价三个阶段，缺一不可。根据学生能力的实际情况，教师可以选择提供原理让学生设计（一般学校）或让学生提出反应的假设再设计实验验证（重点学校）。通过本节课的学习学生应该懂得一切实验设计都根源于实验原理且服务于实验原理。为了适应各个层次学生的思维水平，教师可以提出一些有梯度的问题来激发学生的创造灵感，例如：（1）制取CO2时为什么用颗粒状大理石而不用块状？说明了什么？（2）如果用液态水作反应物，反应的最高温度是否受限制？（3）有什么办法能提高加热温度？ 装置设计阶段也可分步及分组完成：产生水蒸气的装置设计主反应装置的设计产物收集或检验装置设计。如果学生仍然觉得有困难，老师们可以有两种方式降低难度：一是投影出中学实验室常用仪器，二是投影初中课本中学生用过的反应装置。每一部分设计都由教师展评、学生交流共同选出科学合理的几个样本，三部分设计综合以后继续让学生进行整体评价，最后付诸实践来检阅设计的优缺点。如有必要再与课本的方案比较分析，教师还可以提供更多给学生参考的方案。第四课时：物质的量在化学方程式计算中的应用第二节 几种重要的金属化合物（4课时）基本的要求（1）氧化物的性质：氧化物与水、盐酸反应；氧化铝的两性（2）氢氧化物的性质：氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备方法理解氢氧化铝的两性了解氢氧化铝、氢氧化铁等难溶性氢氧化物受热分解（3）盐的性质：比较碳酸钠、碳酸氢钠在水中的溶解性、水溶液的碱性、热稳定性，掌握鉴别它们的方法碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应理解Fe3+的氧化性，Fe2+和Fe3+之间的相互转化（限于Fe3+与铁或Cu反应，Fe2+与Cl2反应）了解Fe3+的检验了解铝盐和铁盐的净水作用了解钠、钾的焰色反应弹性的要求氧化铜与氧化亚铜的转化发展的要求钠及其化合物之间的转化关系（包括碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液的相互转化）铝及其重要化合物之间的转化关系铁及其重要化合物之间的转化关系不宜拓展CO32、HCO3的水解铝热反应Fe3+与H2S、HI的反应Fe2+与HNO3、KMnO4反应本节教材较为强调学生对交叉分类方法的运用，教学中应注意分类学习与按元素归纳整理互相结合、互相取长补短。在各课时的教学中不时进行横向分类比较，如氧化物、氢氧化物、碳酸的正盐和酸式盐等；全章复习时可以充分利用课本59页的“归纳与整理”进行纵向整理，落实方程式的书写，如钠及其化合物的转化、铝及其化合物的转化、铁及其化合物的转化。但是这些关系的建构如果能够以学生为主体则效果更佳，例如先由学生通过分类知识列出含同一元素的物质，然后书写合理的转化反应方程式，最后形成网络。第一课时：金属氧化物、氢氧化铁学生对金属氧化物的性质有一定接触，却仅限于一些特定的反应中，例如氢气还原氧化铜、氧化铁，生石灰与水反应等。据了解只有部分学校曾介绍过酸性氧化物和碱性氧化物的概念。所以金属氧化物性质不是旧知识。引入时要充分利用学生的日常生活经验，例如铝矿、铁矿的成分，石灰的来源等。氧化铝与碱反应方程式的书写和两性氧化物的概念是本节课的两个难点。建议先复习或介绍酸性氧化物和碱性氧化物的概念，让学生了解它们与酸（碱）反应书写产物时的规律，在学生已有的基础上运用类比的方法得出陌生反应式的书写。同时应该特别强调共性与特性的体现。老师们可以根据实际需要选是否补充氧化铝与碱反应的实验，具体建议见后文“实验改进”。也可以改由学生回忆做过的哪一个实验能验证这一点。建议不要将Fe(OH)2的制备方案作为课堂探究的内容，因为涉及到的方法和技巧对学生来说要求太高。本节课应做好下列小结：与水反应方程式与盐酸反应方程式反应前/后颜色Na2O/CaO/MgO/Fe2O3/CuO/Al2O3/特性：第二课时：氢氧化铝关于Al(OH)3的两性的探讨各学校可以结合实际自主确定探究的深度，有很多的经验可以借鉴。但是都必须充分发挥实验的作用，应由学生自己动手完成，教师可以根据教学需要作适当改进，例如让学生自由选择桌上试剂制取Al(OH)3，创造出学生自己发现并解决问题的情境。考虑到教材的编写意图，本节课有必要对金属氢氧化物的性质作横向比较，与上一个课时的内容进行融合贯通水溶性与盐酸反应方程式受热分解情况NaOHCa(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3特性：第三课时：碳酸钠和碳酸氢钠本课时强调学生自主的探究活动，实验操作并不复杂，是培养学生分析实验现象整理实验事实获得真知的好机会。可以补充Na2CO3饱和溶液中通入CO2的演示实验以及与盐酸反应的实验。学生完成探究活动以后，老师可以提出一些问题促进学生总结反思这堂课的学习内容，例如：（1）完成表格中的归纳Na2CO3NaHCO3结论形成结晶水合物情况溶解度比较溶液酸碱性比较热稳定性比较与酸反应的现象比较电离情况比较与酸反应本质（2）通过本节课的学习，你有多少种方法可以区别NaHCO3和Na2CO3两种固体？（3）请结合化学性质谈谈为什么课本说在厨房里常常能找到这两种物质？（4）你还知道哪些物质受热有CO2放出？（5）Na2CO3中混有NaHCO3或者NaHCO3中混有Na2CO3 应如何除去？第四课时：三价铁的氧化性、铝盐铁盐净水作用、焰色反应虽然该部分的关键词是“三价铁的氧化性”，但是没有还原性，氧化性将无从谈起。三价铁的氧化性与单质铁和二价铁的还原性是一个不能割裂的整体问题，正如氧化和还原不应该分开讨论一样。这不是要加重学生的负担，而是要抓住不多的机会巩固和加深学生对氧化还原概念的理解。有过实践经验的老师认为，将“装亚铁盐溶液试剂瓶有黑色粉末”作为引起学生探究欲望的切入点效果比较好，这样学生的思维就不会被课本现有的探究方案束缚，探究式教学的作用能更好的发挥，老师们不妨尝试一下。课本的科学探究完成以后可以适当展示出学生熟悉的有关铁元素的化学反应方程式，让学生自己讨论、分析、对比，建立氧化性、还原性与化合价关系的感性认识，还能够建立氧化性还原性有强弱之分的感性认识，老师根据学生发言的实际情况加以点拨，深度以学生的接受能力为依据。用学生熟悉的反应事实结合浅显的语言帮助学生理解课本51页最后一段文字。下列反应提供给学生分析讨论是比较合适的：2Fe + 3Cl22FeCl3 Fe + 2HCl FeCl2 + H22FeCl3 + Fe 3FeCl2 Fe2O3 + 3CO3CO2 + 2Fe2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 FeCl2 + Zn ZnCl2 + Fe在此基础上可补充铜与氯化铁溶液的实验，同时复习铁和硫酸铜溶液的反应以及48页氢氧化亚铁与氧气的反应。层次高的学校可让学生总结铁、亚铁离子和铁离子间互相转化的条件。第三节 用途广泛的金属材料（1课时）基本的要求能列举铜合金、钢等合金材料的重要应用能说出青铜的主要成分，钢的主要成分暂不宜拓展各种合金材料的具体组成比例与以往教材相比，本套教材这种以化学与生活生产联系为立意的新课型增加了不少，教学中应牢牢把握教学目的，避免变成一节科普知识介绍课。本节教材实践活动很多，把握好学生实践活动的度，应重点训练学生的信息分析能力，将前两节所学知识应用于实际。这类课型应注重课内外相结合，5657页的两个实践活动可以提前给学生做好活动计划，考虑到学生的时间和精力分配，让学生从中选择最感兴趣的一项完成，形成文字或制作成课件网页等。57页“思考和交流”则可放在课内进行。课堂应该成为成果展示和知识回归的舞台，在培养学生学习化学兴趣和社会责任感的同时要落实好双基目标，使学生掌握好课本中强调的几种合金的成分及性能用途。展示和交流过程中，教师有意识地引导同学们关注活动成果中渗透出的化学学科知识，课后可以继续展览学生作品。此外，教师应准备一定量针对性的填空题，方便学生在课堂上自学本节时使用，也是落实合金知识的必要手段。五、一些实验的改进方案1钠的燃烧课本实验方案的不足是生成的Na2O2呈烟状，跑到大气中，既污染环境，又不容易观察生成物的Na2O2颜色。改进做法：将石棉网换成长约12cm、宽约4cm 、厚0.5mm的白铁皮，然后将一小块钠放到白铁皮上微微加热。待加热至燃烧开始后，移开酒精灯。可以看到钠逐渐燃烧，呈黄色火焰，生成菜花状的淡黄色固体（Na2O2）。改进后的优点是生成的Na2O2基本上都留在铁皮上，既有利环保，又容易观察到产物Na2O2的颜色。2钠与水反应课本实验方案的不足是产物氢气的检验不易进行。改进做法一：向U型管注水至液面离管05cm1cm左右，把U型管立放在较大的烧杯中。取绿豆粒大小的钠块，放入一侧管口中，观察几秒钟后盖上塞子，可以观察到钠浮在水面，熔成小球，到处游动，液面下降，水从另一侧管口溢入烧杯中。反应完毕，另一侧管也用胶塞塞紧。手持U型管，移近火焰拔开贮有气体一侧的胶塞，检验钠与水反应所生成的气体。 改进做法二：在盛有2030毫升水的锥形瓶中滴加23滴酚酞试液，用镊子取一小块用滤纸吸干煤油的金属钠投入锥形瓶中。金属钠恰好消失时，及时在锥形瓶口点燃生成的气体。锥形瓶下大上小，“下大”有利于钠在水面流动、并使反应生成的氢气与空气充分混合形成爆鸣气，“上小”可减少氢气的逸失。3铁与水蒸气反应取建筑用红砖砸成黄豆大小左右的颗粒用水浸湿，再捞出与干燥的还原铁粉混合，放在在硬质试管中直接用喷灯加热，出口连接球形干燥管，末端连