高中化学 几种重要的金属化合物 第1课时优秀教案 新人教版必修1.doc

第二节 几种重要的金属化合物从容说课元素有两种存在状态：化合态、游离态。第一节介绍的金属单质是元素存在的游离态，本节介绍的金属化合物是元素的化合态。在自然界中金属元素基本上都以化合物的形式存在，因此，既要了解金属单质的化学性质，又要学习它们的化合物的性质。本节对钠、铝、铁三种重要金属的化合物的性质按氧化物、氢氧化物和相应盐的顺序编写。而在旧教材中对这几种金属元素的化合物的介绍是分别放在各个章节，每种金属之后的。旧的编写方法，有利于对每种单质及化合物的孤立的学习，而不利于比较学习。而事实上，同类化合物的性质有许多相似性，这样编排便于从一类化合物的性质中找出共性，形成规律性的知识，有利于指导同类其他化合物的性质的学习。根据课程标准的要求，对钠、铝、铁的化合物性质的介绍仍以化学性质为主，而对于它们的物理性质则不作详细介绍。本节内容在编排上有以下特点：1.实验多，有利于培养学生的感性认识。2.图片较多，有利于激发学生的学习兴趣。3.表格多，有利于培养学生的探究能力、自主学习能力。新课标的精神在本节得到了充分的体现。教学过程中要注重以下几个方面问题：1.认真做好每一个实验，充分发挥实验的功能。本节有5个实验，3个科学探究，是实验数量最多的一节。有条件的学校完全可以把本节课放到实验室去上，在教师的指导下让学生自己动手完成实验。这样，不仅使学生有效地掌握知识，同时也培养了学生的观察能力、动手能力，而且课堂气氛活跃，学生主动学习、快乐学习，体现了人文关怀。例如，对Fe（OH）2转变为Fe（OH）3的实验，只有通过自己实验，才能准确观察到由白色到灰绿色到红褐色的转变，才能形成深刻的印象。又例如，Al2O3、Al（OH）3性质特殊且重要，是典型的两性氧化物、氢氧化物。通过实验认真观察，并结合前面学习过的离子反应知识，写出离子反应方程式，这样，既巩固了旧知识又学习了新知识，一举两得。本节的实验都比较安全，且简单容易做，让学生自己动手做实验，由于容易成功，可以极大地增强学生的自信心，有利于学生以后进一步学习，认真做好每一个实验，充分发挥实验的功能，让学生热爱实验，热爱化学这正是我们的最高追求。2.运用比较的方法，全面理解各类金属化合物的性质。新教材把几种化合物分类放在一起介绍，为进行比较学习提供了基础。因此，要积极引导学生采用不同的方法进行归纳、比较。例如，可以让学生仿照教材的列表法进行比较，也可以让学生讨论，之后，评选出最佳方案供大家参考，有助于体现学生的主体意识。氧化物，教材中已有表格，要指导学生认真填写。对于氢氧化物，可以仿照氧化物，从NaOH、Mg（OH）2、Fe（OH）2、Fe（OH）3、Cu（OH）2的固体颜色、水溶性、与酸的反应等进行比较。3.正确指导学生观察图画和阅读资料，充分发挥图画、资料的功能。本节有13幅图画用来配合和丰富教学内容，在这些图画中，有晶体的图片，有物质的制取和用途的图片，有配合实验展示现象的图片。例如，Al（OH）3吸附色素实验现象的对比、氢氧化铁和氢氧化亚铁的生成、焰色反应等。要引导学生仔细观察这些图画，找出图画中所包含的丰富的信息，加深学生对相关知识的认识。4.指导学生认真填好各个表格。本节表格比较多，为培养学生归纳能力、比较能力提供了基础。在教学时要认真引导学生，在独立思考和认真观察实验的基础上完成每一个表格。同时，为了培养学生良好的发散思维习惯，可以组织学生对每一份表格进行补充、完善，以培养学生的探究能力、自主学习的能力。5.多采用讨论式教学法、问题式教学法为了更好地调动学生的学习积极性和主动性，可以针对重点问题，教师给出提纲，让学生讨论。例如，（1）Al2O3、Al（OH）3为什么都具有两性？（2）Fe（OH）2向Fe（OH）3的转化过程中，为什么会呈现出不同的颜色？（3）哪些试剂可以实现下列转化？为了促进学生主动地学习，可以鼓励学生大胆地提出问题。在学生提出问题的过程中促进学生思考，促进学生去自学、去搜集资料、去解决自己想要了解的问题。爱因斯坦曾经说过：“提出问题有时比解决问题更重要。”如学了Fe（OH）2、Fe（OH）3后知道铁元素有+2、+3价，学生可能会问：铁的氢氧化物只有两种，为什么铁的氧化物会有三种？在Fe3O4中，难道铁元素还有第三种价态吗？Al2O3、Al（OH）3为什么都具有两性？等等。不论学生提出的问题有多少，质量有多高，我们都可以从学生的问题中了解学生的思想、学生的认识水平，同时这些问题也可以提供大量的教学素材，有利于生动活泼的课堂教学模式的形成。教学重点氧化铝、氢氧化铝、氢氧化铁的性质，Fe3+、Fe2+的转化教学难点两性氢氧化物概念的形成，Fe3+、Fe2+的转化课时安排2课时第1课时三维目标知识和技能1.了解几种金属氧化物的化学性质和用途。2.掌握铁、铝氢氧化物的化学性质和制法及氢氧化铝的两性。3.通过演示和学生实验，培养学生的观察能力、动手能力及分析问题的能力。过程和方法1.运用列表比较的方法，理解各类金属化合物的性质。2.通过实物展示、演示和学生实验相结合的方法，并适时启发、诱导使学生掌握几种重要金属化合物的物理性质和化学性质。3.采用对比分析、讨论归纳和实验探究，突破教学难点。情感、态度和价值观1.通过对我国钢铁工业发展的介绍，激发学生的爱国主义热情，树立为社会的发展、人类的进步而努力学习的责任感。2.通过铝的氧化物、氢氧化物的两性说明元素的递变性，对学生进行辩证唯物主义教育。3.通过铁的氧化物、氢氧化物的学习，培养学生的思维能力和分析综合能力。教学重点氢氧化铝、氢氧化铁的性质教学难点两性氢氧化物概念的形成，Fe3+、Fe2+的转化教具准备投影仪、MgO、Fe2O3、CuO、FeCl3、FeSO4、2 mol L1 NaOH、0.5 mol L1 Al2（SO4）3、氨水、2 mol L1盐酸、FeCl2、铁粉、氯水、试管、铁架台、酒精灯教学过程师：在初中我们学习了几种金属，请大家回顾它们的性质并列举出它们的几种化合物。学生活动：1.与非金属反应 如和Cl2、O2等，生成FeCl3、MgO、Fe2O3、CuO、Na2O。2.与水反应 2Na +2H2O=2NaOH + H23.与盐反应 如Fe和CuSO4过渡大家回答得很全面，多数金属单质都可以很容易转化为化合物，生成金属氧化物、氢氧化物及盐。本节课我们就来学习几种重要的金属化合物。板书第二节 几种重要的金属化合物（一）氧化物师：展示CaO、MgO、Fe2O3、CuO样品，观察其颜色，取少量分装于试管中，分别加入蒸馏水，振荡，观察现象。（投影）填充下列表格：氧化物固体的颜色水溶性CaOMgOFe2O3CuO师：多数金属氧化物不溶于水，只有少数金属氧化物能与水反应，生成可溶或微溶的碱。问题探究多数金属氧化物不溶于水，能溶于酸吗？实验35在三支分别装有少量MgO、Fe2O3、CuO粉末的试管中加入盐酸，振荡，观察现象。现象白色的MgO粉末溶于盐酸生成MgCl2无色溶液，红棕色的Fe2O3粉末溶于盐酸生成黄色的FeCl3溶液，黑色的CuO粉末溶于盐酸生成蓝绿色的CuCl2溶液。投影填充下列表格：氧化物溶液的颜色化学方程式CuOMgOFe2O3讲述新制的氧化铝除了能与酸反应外，还有一个特殊的性质能与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠和水。板书Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+2 NaOH=2NaAlO2+ H2O设疑什么是酸性氧化物、碱性氧化物以及两性氧化物？生1：只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物。生2：只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物。生3：既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物。讲述：大家回答得很好，自然界中的金属氧化物多以矿物的形式存在，如铝土矿和赤铁矿，它们除作为冶炼金属的原料外，还有着广泛的用途。例如，氧化铁呈红棕色，可用于制造油漆和涂料；氧化铝是一种较好的耐火材料，常用于制造耐火坩埚和耐火管等；氧化铜呈黑色，可用于制造铜盐的原料；氧化亚铜呈红色，可作为制造玻璃、陶瓷的红色颜料等。【学与问1】学生讨论Na2O、Al2O3都是白色固体，但附在银白色的金属钠或铝上均显暗灰色。它们的化学性质不同：Na2O能溶于水生成NaOH，Al2O3不溶于水；Na2O能与酸反应，Al2O3既能与酸反应，又能与强碱反应；Na2O疏松，对内层金属不能起保护作用，而在空气中铝表面的Al2O3是致密的薄层，对内层铝有很好的保护作用。过渡：我们已学习了几种金属氧化物的性质，知道有的金属氧化物可溶于水得到相应的碱，如Na2O、K2O、CaO等，有的不能与水反应得到相应的碱，如Fe2O3、Al2O3、CuO等，但它们可以由相对应的可溶性盐与碱溶液起反应而制得。实验36用吸有NaOH溶液的胶头滴管，分别垂直地从盛有FeCl3、FeSO4溶液的试管口滴入NaOH溶液，可以观察到FeSO4溶液中产生的沉淀迅速变化。分析原因，然后再改进实验：将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象；或向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油，以隔绝空气，再将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象。（学生回答观察到的实验现象）在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液生成红褐色的Fe（OH）3沉淀；在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮状的Fe（OH）2，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe（OH）3沉淀。师：从实验中我们观察到开始生成的白色絮状沉淀的是Fe（OH）2，最后生成的红褐色沉淀是Fe（OH）3，从铁的化合价来看，Fe（OH）2被氧化了，那么是什么氧化剂氧化的呢？生：是空气中的氧气。师：对。由此可见Fe（OH）2极易被氧化。板书（二）氢氧化物1.铁的氢氧化物FeCl3+3 NaOH=Fe（OH）3+3NaClFeSO4+2 NaOH=Fe（OH）2+Na2SO44Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3【学与问2】写出Fe（OH）2、Fe（OH）3与盐酸反应的化学方程式。Fe（OH）2+2HCl=FeCl2+2H2OFe（OH）3+3HCl=FeCl3+3H2O师：Fe（OH）3对热不稳定，受热能失去水生成红棕色的Fe2O3粉末。板书2Fe（OH）3Fe2O3+ 3H2O设疑Al2O3不能与水反应，如何制备相应的碱？生：可以由相对应的可溶性盐与碱溶液起反应而制得。师：回答很好。实验37在试管里加入10 mL 0.5 mol L1Al2（SO4）3溶液，再滴加氨水，观察现象。继续滴加氨水至过量，观察现象。生：有白色胶状沉淀生成，滴加氨水至过量，沉淀不溶解。师：观察很仔细，得到的白色胶状物质是氢氧化物，它几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。板书2.氢氧化铝Al2（SO4）3+6NH3H2O=2Al（OH）3+3（NH4）2SO4实验38将实验37制得的Al（OH）3沉淀分装在两支试管里，分别加入盐酸和NaOH溶液，边加边振荡，观察现象。实验现象Al（OH）3沉淀中加盐酸或NaOH溶液，沉淀都消失。板书Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O思考：什么是两性氢氧化物？生：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物。师：Al（OH）3对热也不稳定，受热能分解为氧化铝和水。板书2Al（OH）3Al2O3+3H2O设疑在实验室里如何制取Al（OH）3？例题剖析【例1】 今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：2Al + 3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2Al2（SO4）3+6NaOH=2Al（OH）3+3Na2SO42Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al（OH）3+Na2SO4（1）上述哪一种方法比较节约试剂？（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明可以节约试剂的根据）。教师精讲：（1）Al既可以跟稀H2SO4，也可以跟NaOH溶液反应，Al溶解并放出H2。溶解后如果再用NaOH溶液或H2SO4处理，实际上是调节溶液的pH，因为铝元素均存在于Al（OH）3沉淀中。先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、碱的量却不同。同样是制备2 mol Al（OH）3，前者需2 mol Al、3 mol H2SO4、6 mol NaOH，而后者只需2 mol Al、1 mol H2SO4、2 mol NaOH。显然，后者节约了酸、碱试剂。（2）通过观察，发现第一种方法中第一步生成的是Al2（SO4）3，溶液呈酸性，所以要用较多的NaOH。第二种方法中，第一步生成的是NaAlO2，溶液呈碱性，所以要有较多的H2SO4。因此，设想是否能用呈酸性的Al2（SO4）3和呈碱性的NaAlO2混合反应制备Al（OH）3呢？实验说明上述设想可行。即将第一种方法和第二种方法联立起来，得到第三种方法。其化学方程式如下：2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O=8Al（OH）3+3Na2SO4由这些反应式，可算得当制备2 mol Al（OH）3时需用2 mol Al、3/4 mol H2SO4、3/2 mol NaOH，比第一种和第二种方法使用的原料均少，确实节约了原料。探索铝盐和偏铝酸盐与酸碱溶液反应的图象。（1）AlCl3和NaOH反应演示向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量。现象为：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解。反应方程式：AlCl3+3NaOH=Al（OH）3+3NaCl，离子方程式为：Al3+3OH=Al（OH）3，Al（OH）3+OH=AlO+2H2O，nAl（OH）3=n（NaOH）图象如下图（1）。演示向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量。现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反应方程式为：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al（OH）3+3NaCl，离子方程式为：Al3+4OH=AlO+2H2O，3AlO+Al3+6H2O=4Al（OH）3 nAl（OH）3=n（AlCl3）的图象如下图（2）。（二）（2）NaAlO2 和HCl演示向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量，现象为：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。反应的化学方程式为：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al（OH）3 Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O，离子方程式为：AlO+H+H2O=Al（OH）3 Al（OH）3+3H+=Al3+3H2O，nAl（OH）3=n（HCl）的图象如下图（3）。演示向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量，现象为：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。反应的方程式为：NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O，3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al（OH）3+3NaCl，离子方程式为：AlO+4H+=Al3+2H2O，3AlO+Al3+6H2O=Al（OH）3，n（Al（OH）3）=n（NaAlO2）的图象如下图（4）。图（1）图（2）图（3）图（4）思考1：向AlCl3溶液中滴加氨水至过量和向NaAlO2溶液中通入CO2气体至过量，有何现象？其图象应该怎样画？点拨：向AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失；向NaAlO2溶液中通入CO2至过量，溶液中出现白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3H2O=Al（OH）3+3NH4Cl NaAlO2+2H2O+CO2=Al（OH）3+NaHCO3思考2：写出往明矾KAl（SO4）2溶液中加入少量氢氧化钡溶液和过量氢氧化钡溶液的离子方程式。分析：2Al3+3SO+3Ba2+6OH=3BaSO4+2Al（OH）3 2Ba2+4OH+Al3+2SO=2BaSO4+AlO+2H2O例题剖析【例2】 实验室如何从含有少量的SiO2和Fe2O3杂质的Al2O3混合物中提取纯净的Al2O3?分析：混合物的三种氧化物中SiO2为酸性氧化物，Fe2O3为碱性氧化物，Al2O3为两性氧化物。根据它们的性质差异，除去杂质制取纯净Al2O3的过程可表示为：为确保混合物中的Al2O3不损失，关键的操作步骤是（3），因此NaAlO2与酸反应必须使之能完全转化为Al（OH）3，故反应（3）中以通入过量CO2为宜，反应式为：AlO+2H2O+CO2=Al（OH）3+HCO，Al（OH）3不溶于H2CO3。若反应中加入的是其他强酸如盐酸，则常由于难于控制盐酸的用量，使溶液中的AlO可能因为加入的盐酸不足量而没有完全转化为Al（OH）3沉淀，或者又由于加入的盐酸过量而使生成的Al（OH）3部分溶解，其结果都造成混合物中的Al2O3因实验操作不慎而损失。加HCl溶液反应式表示为：AlO+H+H2O=Al（OH）3 Al（OH）3+3H+=Al3+3H2O通过上述例题的分析应明确，由铝盐（Al3+）或偏侣酸盐（AlO）制取Al（OH）3，在实验中应采用向铝盐溶液加稍过量氨水或向偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2的方法。例题剖析【例3】 准确称取b g铝土矿（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）样品，放入盛有100 mL H2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol L1 NaOH溶液，产生沉淀的质量m（g）与所加NaOH溶液的体积V（mL ）的关系如下图所示。（1）试求H2SO4溶液的物质的量浓度。（2）若b=2.75，求铝土矿中各成分的质量分数。（3）b值的范围是_，在这个范围内，b值越大，_的含量越少。教师精讲：本题提供了观察能力和思维能力等考查的很好情景。从题给图象看出，当向滤液中加入NaOH溶液时，开始并无沉淀产生，这告诉我们，首先发生的反应是OH+H+=H2O，可推出，100 mL H2SO4溶液在与b g铝土矿反应后应当有剩余，另外，从沉淀产生到沉淀达最大量，发生的反应为：Al3+3OH=Al（OH）3，Fe3+3OH=Fe（OH）3而Al3+和Fe3+是H2SO4与Al2O3、Fe2O3反应所得，即Al2O3+6H+=2Al3+3H2O，Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O不难看出关系式：3H+Al3+3OH3H+Fe3+3OH，也就是说35 mL 10 molL1的NaOH溶液完成了对100 mL H2SO4溶液的完全中和。从加入35 mL NaOH溶液到加入45 mL NaOH溶液，完成的是Al（OH）3+OH=AlO+2H2O，所以图示沉淀量减少直至Al（OH）3完全溶解。若提供b的具体数据，则样品中各物质的质量可得。关于b值范围的讨论，实质上是关于在完成b g铝土矿样品中Al2O3和Fe2O3之后，过量H2SO4的讨论。在b g样品中，Al2O3的物质的量为0.050 mol 已成事实，溶解0.050 mol Al2O3需H2SO40.150 mol 。知100 mL H2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.175 mol。（1）假设b g铝土矿中没有Fe2O3，则H2SO4过量0.175 mol 0.150 mol =0.025 mol ，则中和0.025 mol H2SO4需10 molL1 NaOH溶液5 mL。但事实上b g铝土矿中有Fe2O3，故b5。（2）假设b g铝土中没有SiO2，则Fe2O3的物质的量为（b g0.05 mol 102 g mol1）160 gmol10.005 6 mol。溶解该Fe2O3还需H2SO4 0.0056 mol30.017 mol 。这样，尚剩余H2SO4的物质的量为：0.175 mol 0.150 mol 0.017 mol 0.008 mol 。中和剩余0.008 mol H2SO4需10 mol L1的NaOH溶液1.60 mL ，但事实上b g铝土矿中有SiO2，故b1.60。答案：（1）1.75 mol L1 （2）w（Al2O3）=85%，w（Fe2O3）10% w（SiO2）=5%（3）1.60b5；Fe2O3课堂小结铝及其化合物在历年高考试题中内容较多，如在离子共存、离子方程式、物质的鉴别与推断题等题中大量出现；此外，一些定量计算，实验以及在日常、生活、生产中的应用也常出现。解这类题的关键是铝元素的两性，即Al、Al2O3、Al（OH）3均既能与酸反应，又能与碱反应。板书设计第二节 几种重要的金属化合物（一）氧化物Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O（二）氢氧化物1.铁的氢氧化物FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3+3NaClFeSO4+2NaOH=Fe（OH）2+Na2SO44Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）32Fe（OH）3Fe2O3+3H2O2.氢氧化铝Al2（SO4）3+6NH3H2O2Al（OH）3+3（NH4）2SO4Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2OAl（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O2Al（OH）3Al2O3+3H2O活动与探究 1.胃舒平是一种常见的治疗胃病的药物。其主要的成分为Al（OH）3，试设计实验证明胃舒平含有Al（OH）3实验目的验证胃舒平药片中含有Al（OH）3实验原理Al（OH）3的两性仪器及药品研钵、试管、烧杯、漏斗、漏斗架、滤纸、玻璃棒、胶头滴管、NaOH溶液、大理石、启普发生器、胃舒平药片步骤1取35片药片，研碎，溶于水，观察步骤2向其中加入足量的NaOH溶液步骤3过滤步骤4向滤液中通入足量的CO2，观察结论备注NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3+NaHCO3随堂练习1.将8 g铁片放入100 mL 硫酸铜溶液中，当溶液中的Cu2+全部被还原时，“铁片”的质量变为8.