第三章 金属及其化合物

1、第三章 金属及其化合物一、本章的地位在进行了第一、二章的学习之后，学生对化学学科以及化学学科的研究方法有了初步的了解，本章开始介绍具体的元素化合物知识。本章和下一章所介绍的金属、非金属及其化合物构成了丰富多采的物质世界。元素化合物知识是中学化学的基础知识，也是学生今后在工作和生活中经常要接触、需要了解和应用的基本知识。这些知识既可以为前面的实验和理论知识补充感性认识的材料，又可以为化学2介绍的物质结构、元素周期律、化学反应与能量等理论知识打下重要的基础。在这一章的学习过程中也可以帮助学生逐步掌握研究物质性质的一些基本方法，对前两章所学习的知识能够加以应用。二、内容分析本章的元素化合物知识内容可

2、分为单质、化合物和金属材料三大块。对于单质及化合物的化学性质采取不同的方式来呈现：有的用回忆与复习、讨论的方式，有的用实验、观察的方式，有的用科学探究的方式，有的则让学生通过实践活动自己去研究和探索，从而使学生巩固和丰富化学反应的有关知识。学生在学习本间内容之前的起点不高，初中化学中介绍的金属主要是铝、铁和铜，金属的性质以物理性质为主，化学性质只提及铝与氧的反应，同时介绍了金属活动性顺序，初步了解金属与酸或盐溶液反应的规律。而且本章内容多而广，但受到课时限制，教学要求并不高。内容呈现特点：（1）“实验观察分析结论”作为本章内容学习的基本方式课程标准要求“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究

3、，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用”。本章属传统的元素化合物内容，金属及其化合物的性质，这些事实性知识教材并未直接陈述，而是通过实验探究、观察、思考、交流、归纳，让学生自主获得结论。过去的教科书中对元素化合物内容的处理1、先非金属后金属2、钠，镁、铝，铁分散3、金属单质金属氧化物氢氧化物盐，纵向体系4、具备氧化还原反应、离子反应、物质结构理论、化学平衡理论基础（2）按单质、氧化物、氢氧化物和盐纵向体系，横向比较，了解通性，突出特性。教材对每种物质并没有全面介绍，对物质的化学性质的介绍也不求面面俱到，而是突出重点，强调物质的一些特性反应。如钠的活泼性、铝

4、的化合物的两性、三价铁和二价铁的氧化还原性等。三、教学建议做好每一个实验，发挥实验的各种功能本章实验和科学探究两个栏目中涉及的化学实验有17个，这些实验的功能和作用各不相同，有单纯提供实验事实；有训练科学思维和科学方法的；还有一些不但提供实验事实，还可训练实验基本操作技能的。和前一版教材相比，删除了一些目的单纯的实验，和苏教版、鲁教版教材相比，增加了一些探索性较强以及和生活实际相关的实验，因此做好实验，发挥实验在化学教学中的功能是本章教学的关键。在进行探究实验时，要注意根据教学内容的难度以及本班学生的实际情况把握好探究的层次。具体层次如下：层次实验前活动实验活动实验后活动探究问题或课题使用地点

5、或步骤进行步骤提供答案或结论使用实验的成果应用于下步教学1教师教师教师教师教师2教师教师教师教师学生3教师教师教师学生学生4教师教师学生学生学生5教师学生学生学生学生6学生学生学生学生学生第一节 金属的化学性质学生对金属的化学性质主要通过实验、图画和讨论等途径获得。教科书中安排的实验有：钠在空气里缓慢氧化，钠加热时氧化，钠与水的反应，铝与盐酸或NaOH溶液的反应，铝箔在酒精灯上加热和铁跟水蒸气的反应等。实验操作与图片展示相结合，可以加深实验的印象，增强实验的效果。实验过程中有些现象和结论不是由老师告诉学生，也不在教科书中叙述，而是由学生自己得出，这样有利于学生独立思考，提高学生的分析能力和总结

6、表达能力。实验3-1、3-2：观察金属钠，钠在空气里缓慢氧化以及钠加热时氧化。本实验是一个传统实验，在以往各版本的教材和现行新课标苏教版和鲁教版的教材中都有出现，尤其是在鲁教版的教材中更是在第一章认识化学科学中第二节研究物质的程序和方法中作为典型案例出现，因此在做这个实验时要注意培养学生科学研究的方法和态度，建议过程如下：实验3-1（观察金属钠以及钠在空气里缓慢氧化）观察结论（钠的物理性质：银白色光泽；质软。钠的化学性质：常温下易被氧化）感悟（钠的硬度很小，钠是非常活泼的金属）设疑（钠常温下被氧化的产物是什么？钠为什么保存在石蜡油或煤油中？）实验3-2（以及钠加热时氧化）本实验可以直接在石棉网

7、上进行加热，用实物投影进行观察，如右图：观察现象（钠先熔化后燃烧，燃烧时火焰呈黄色，最后留下的固体呈淡黄色 ）比较（Na2O、 Na2O2的生成条件，颜色，氧元素的化合价）联想（铁的氧化物：颜色，铁元素的化合价）感悟（条件不同，反应产物不同）拓展（标出各物质元素的化合价，判断是否是氧化还原反应，判断氧化剂和还原剂）可以将两个通过表格进行比较，以加深学生对钠的活泼性的理解：实验记录：实验内容实验现象结论金属钠在空气中放置在空气中加热金属钠科学探究1：铝箔的加热这是一个全新的探究实验，在其它版本的教材中都没有。首先可以由教师提出“铝与氧气能否反应”的问题，然后引导学生分析若能反应应控制的条件，如选

8、铝块、铝条还是铝箔？需不需要加热？再分别用未打磨的铝箔和已打磨的铝箔在火焰上加热。铝箔厚度要适当。太薄，用砂纸打磨除去氧化膜时难以操作或铝箔破损。然后可以由学生进行实验，观察现象：将未打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔发红卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（表面有氧化膜，因此不能燃烧）。将已打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔也卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后铝箔表面又很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）。得出结论：铝箔表面有氧化膜，起到了保护铝的作用。再让学生讨论若要观察到铝的燃烧应采取哪些措施。例如，增大铝与空气（或火焰）的接触面，将铝粉撒到火焰上；提高反应的温度，即将铝箔略卷，尖端夹

9、一根火柴，然后将火柴引燃，把火柴和铝箔一起伸入到氧气瓶中，均可观察到耀眼的白光。实验3-3（钠和水的反应）这是一个传统实验，整个探究过程可以全部由学生完成。教师在整个实验过程中要注意书上彩图引导学生观察，而不要替代学生进行概括、归纳。在鲁教版的教材中有一张表格引导学生进行概括，值得借鉴：金属钠与水的反应现象分析（或结论）（1）（2）（3）（4）（5）生成气体是什么？可以通过氧化还原反应原理进行推导，或是进行实验（如下图），视具体情况而定。科学探究2：先让学生用生活中的事例说明铁不能与冷水或热水反应。再提出若继续提高温度能否进行反应等问题展开讨论（如将铁块烧红插入水中，或将铁粉与水蒸气在高温下反

10、应等），逐渐引入到铁粉与水蒸气反应的主题。铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应装置的设计（即导出原教材“铁与水蒸气反应”的实验装置，如图3-1，左。课堂上若演示一下更能调动学生学习的积极性，演示时反应要在喷灯加热的条件下进行，硬质玻璃管中的铁粉应与石棉绒混合）。在此基础上再提出，用三支试管如何改进反应装置，总结改进后的方案（如图3-1，右）。最后介绍教科书中的实验装置，讨论该装置各部分的作用和装置的优点，然后用此装置进行演示。教科书中介绍的是用一支试管完成铁粉与水蒸气反应的实验，试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花左边放有铁粉，蒸发皿中放肥皂水（或

11、在水中加几滴洗涤剂）。整套装置试管口应低于试管底。铁粉与湿棉花的距离可近一些，加热时用一盏酒精灯先后加热两处。反应产生的气体导入到肥皂水中吹成氢气泡，再用燃着的火柴去点燃，可发出爆鸣声。这一实验所用的时间短且很安全。演示该实验要注意：（1）铁粉不需要与石棉绒混合，因改用酒精灯加热，温度比用喷灯加热时低。（2）酒精灯应先在放湿棉花的位置上加热一会儿，待试管底部温度略高，且有部分水形成蒸气时，再将酒精灯移至放铁粉的位置加热，可防止发生倒吸现象。（3）加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，最初插入时吹起的是空气泡。肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声。（4）实验结束时，应先从

12、肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。在学习了金属与氧气的反应、与水的反应、与NaOH溶液的反应等以后，要运用比较、归纳、分析、综合等方法找出金属的共性。同时也让学生注意钠、铝、铁分别与氧气、与水的反应各不相同，它们之间存在差异。然后可以根据反应程度的差异总结出不同金属与氧气、与水反应的情况与金属活动性的关系，用金属的活动性来说明钠、铝、铁、铜的性质（金属的活泼性与金属的活动性是两个不同的概念，但在某些方面是一致的）。（1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。2Na + 2H2O = 2NaOH + H2（2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应

13、，生成不溶性碱和氢气。 Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2（3） Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。3Fe + 4H2O(g) =Fe3O4 + 4H2Zn + H2O(g) =ZnO + H2（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。讨论、归纳通过哪些实验事实来比较不同金属的活动性强弱？ 金属与水反应的难易。 与水反应越容易，反应越剧烈，金属越活泼。金属与酸反应的难易。 与酸反应产生H2越容易，反应越剧烈，金属越活泼。金属之间的置换反应。较活泼金属能将较不活泼的金属置换出来。建议补充铝热反应实验，该实验现象明显，教学效果良好，一直是深受学生欢迎

14、的实验，并且可以通过该实验让学生得到高温下金属转换的感性认识。实验3-4 （铝和氢氧化钠的反应）本实验的目的是要让学生了解铝能够与NaOH溶液反应，不是所有金属共同具有的性质，而是少数金属的特性。观察结论铝能跟强碱溶液反应铝与酸反应生成铝盐（以Al3+存在）铝与碱反应生成偏铝酸盐（以AlO2-存在）第二节 几种重要的金属化合物本节对钠、铝、铁、铜四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。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，有利于对同类其他化合物的认识和推断。实验3-5（Na2O2 和水的反应）本实验是新版教材所增加的实

15、验，可以通过这个实验让学生了解氧化物和过氧化物的区别，建议可以补充Na2O2 与CO2 反应的实验，并改进实验的做法，以增强趣味性。滴水生火或吹气生火将少量Na2O2 粉末平铺在一层脱脂棉上，用玻璃棒轻轻压拨，使Na2O2 进入脱脂棉中。用镊子将带有Na2O2 的脱脂棉轻轻卷好，放在石棉网上。再用滴管和向其中滴加几滴水，便可以引燃脱脂棉；或用长玻璃管向脱脂棉缓缓吹气，也可以引燃脱脂棉。该实验可以说明Na2O2 可以和水及CO2 反应生成氧气，同时放出大量的热。实验3-6（焰色反应）做实验时，可以用铂丝蘸一些蒸馏水后再蘸一些盐的粉末，然后进行灼烧，这样效果更明显。有条件的话，火源最好用喷灯、煤气

16、灯，因酒精灯火焰略带黄色，喷灯的火焰温度高，而且无色。实验3-7、3-8（氢氧化铝的制备和两性）可让学生逐滴加入氨水，振荡，观察沉淀的生成、沉淀的胶状和沉淀量的增加，形成胶状沉淀的概念。静置一会儿，观察沉淀沉降的情况，并与氢氧化镁沉淀进行比较，以了解胶状沉淀的特点。建议补充补充Al(OH)3吸附色素的实验，如下图：氢氧化铝的两性实验，可以由学生完成，最好由两个学生同时来做，以增强实验效果。该实验能让学生完成反应化学方程式和离子方程式即可，因为学生尚未学习有关电离平衡的知识，所以有关氢氧化铝的两性问题不宜拓展。实验3-9（Fe(OH)2 和Fe(OH)3 的制备）用吸有NaOH溶液的胶头滴管垂直

17、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。由学生结合教材彩图对实验结果进行分析。科学探究1（碳酸钠和碳酸氢钠的性质）科学控究2（铁盐和亚铁盐的一些性质）采用课堂实验教学法，合并为一节课，写出实验报告。拓展探究1.如何除去碳酸氢钠溶液中的碳酸钠?2.如何除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠?3.亚铁离子的检