课题2 金属的化学性质教学案

教学内容：金属的化学性质金属的用途不仅与它们的物理性质有密切关系，而且与它们的化学性质也有密切关系．本课题主要探究的就是金属的化学性质及性质中存在的规律．【课前复习】※会做了，学习新课有保障1．回忆铝箔燃烧时的现象，并写出化学方程式．2．从燃烧需要的条件，比较铝和铁这两种金属有何不同．3．实验室制氢气时，最好选用哪种金属做反应物？写出有关化学方程式．为什么不用镁和铁？4．从日常生活中能够看到铝锅相对于铁锅而言最大的优点是什么？答案：1．铝箔在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末状固体，化学方程式为：4Al＋3O22Al2O32．铁丝燃烧需要的条件是：①氧气浓度要足够大，一般在纯氧中才能发生；②温度要很高，一般需要别的物质（如小木条）来引燃．铝丝燃烧的条件很简单，在空气中点燃，铝条就可以燃烧了．不用镁和铁的原因是：镁与硫酸的反应速度太快，无法进行气体的收集，而铁与硫酸的反应速度又太慢，所以最好选用锌．4．铝锅最大的优点是不易生锈．大家都有这样的经验：铁锅炒完菜后，如果不刷锅或刷完锅后没将水擦净，第二天锅内就会生成一层黄色的锈而铝锅一般不会出现这种情况．※先看书，再来做一做1．从哪些事实可以说明铁、铜、镁的金属活动性强弱？2．什么是置换反应？3．把铁钉放在硫酸铜溶液中，铁钉表面会_____________________，这说明铁比铜________________________．4．在金属活动性顺序里，排在_________________的金属能置换出酸中的氢；位于_________金属能把_________________的金属从它们化合物的溶液里置换出来．由此可知，在金属活动性顺序里，金属的位置越_________________，它的活动性就_________________．这些问题实际上就是本课题你需要掌握的主要内容．【学习目标】1．了解某些金属在化学性质中有相似的地方，但反应的难易和剧烈程度不同．2．了解置换反应的特点，并能加以判断．3．熟记常见金属的活动性顺序表．4．会熟练运用金属活动性顺序表去判断金属能否在某些溶液中发生置换反应．【基础知识精讲】※课文全解一、金属的化学性质（一）金属与氧气的反应大多数金属都能与氧气发生化学反应，但反应的难易程度和剧烈程度是不同的．以铝、铜、金为例：4Al＋2O2＝＝2Al2O32Cu＋O22CuOAu＋O2不反应从反应条件我们就能看出这三种金属与氧气反应难易的不同．从而体现出它们的活泼性铝比较活泼，铜次之，金最不活泼．金属的活泼性还可以从它们与盐酸或稀硫酸的反应中体现出来．（二）金属与盐酸或稀硫酸的反应活动与探究解析反应剧烈情况：镁迅速反应，放出大量的热；锌反应适中，放出热量；铁周围有数个小汽泡缓慢放出；铜周围无现象．气体产生情况：镁、锌、铁都能与盐酸或稀硫酸反应放出氢气，铜不能．化学方程式：Mg＋2HCl＝＝＝＝MgCl2＋H2↑ Mg＋H2SO4＝＝＝＝MgSO4＋H2↑Zn＋2HCl＝＝＝＝ZnCl2＋H2↑ Zn＋H2SO4＝＝＝＝ZnSO4＋H2↑Fe＋2HCl＝＝＝＝FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4＝＝＝＝＝FeSO4＋H2↑从上述分析可以比较出，镁最易发生反应，所以它的性质最活泼；锌比铁活泼；铜不能与酸反应，相对而言不活泼．由此我们可以得出这样的两个结论：1．并不是所有的金属都能与盐酸或稀硫酸反应放出氢气；2．能与盐酸或稀硫酸反应并放出氢气的金属比不能与盐酸或稀硫酸反应的金属要活泼．（三）金属与某些盐溶液的反应盐，是一类化合物，它是由金属元素和一些非金属元素或原子团构成的．某些盐的溶液能与金属发生置换反应．反应发生的基本依据就是活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来．例如：把砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，因为铝比铜活泼，所以能把溶液中的铜离子置换出来，得到的就是铜单质，所以能在铝丝表面看到覆盖了一层红色的铜；同时溶液中的硫酸铜逐渐减少，硫酸铝逐渐增多，溶液颜色由原来的蓝色逐渐变浅．化学方程式为：2Al＋3CuSO4＝＝＝＝3Cu＋Al2（SO4）3二、金属活动性顺序（一）金属活动性顺序表不同的金属活动性不同，为了方便研究金属的性质及用途，我们把常见的金属按活动性由强到弱的顺序排列起来，这就是金属活动性顺序表．K__Ca__Na__Mg__Al__Zn__Fe__Sn__Pb__（H）__Cu__Hg__Ag__Pt__Au强弱（这个顺序表很重要，一定要记住哦！）（二）金属活动顺序表的应用金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，它可以给你以下一些判断的依据：1．在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强．2．在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢．3．在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于它后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来．例如：将银丝放入到硫酸铜溶液中，能否看到银丝变红呢？我们先看金属活动顺序表，银排在铜的后面，不如铜活泼，所以不能将铜置换出来，这个反应是无法发生的．所以金属活动性顺序表可以帮助大家更加准确、快捷的判断反应的发生，同时它所反映出的一些规律，也可以帮助我们准确地判断出金属的活动性顺序．※问题全解1．铝制品为什么不易锈蚀损坏？答：铝不生锈吗？不，铝也生锈，而且由于铝比铁还活泼，所以铝比铁更容易生锈，不过铝不像铁那样容易烂掉，这是因为铝一旦生锈，便产生了“自身防护”本领，在自身表面形成一层致密的氧化膜，这层氧化膜紧紧贴在铝的表面，水、二氧化碳、氧气等钻不进去，从而使内部的铝免遭侵害．为了使铝制品更加经久耐用，人们用化学方法对铝制品作表面处理，使其表面覆盖一层较厚的氧化膜．经草酸处理的呈金黄色，经硫酸处理的呈灰白色．2．怎样应用金属活动顺序表？答：金属活动顺序表在初中化学中应用范围很广泛：（1）金属与酸的置换反应我们知道，只有在金属活动顺序表中排在氢前面的金属才能与酸发生置换反应，生成盐和氢气，如：Zn＋H2SO4＝＝＝＝ZnSO4＋H2↑；Fe＋2HCl＝＝＝＝FeCl2＋H2↑而在氢后的金属不能置换出酸中的氢，如Cu＋H2SO4＝＝＝＝CuSO4＋H2，这个方程式是错误的，因为这个化学反应是无法实现的．另外还要注意两点：①在做实验时，通常不用很活泼的金属钠及其前面的金属与酸反应，因为反应太剧烈，甚至于起火、爆炸，又不易控制，容易发生事故．②不能把位于氢前面的金属与浓硫酸或硝酸作用来制氢气，因为这些酸具有强氧化性，它们之间即使发生反应，也不是置换反应，不放出氢气．（2）金属跟盐的置换反应在金属活动顺序表中，排在前面的金属才能把排在后面的金属从盐溶液里置换出来．但需要注意两点：①在反应中盐必须是可溶性的，一定在盐溶液中反应，一些不溶性的盐跟金属不能在水中发生反应，如Fe＋CuCO3≠Cu＋FeCO3（CuCO3是难溶物）；②很活泼的钾、钠等金属，与排在它们后面盐溶液反应，不能置换出盐中的金属元素，而是与溶液中水反应，放出氢气，如：钠放入到硝酸铜［Cu（NO3）2］溶液中发生的反应是2Na＋2H2O＝＝＝＝2NaOH＋H2↑（3）金属跟氧的反应在金属活动顺序里，越活泼的金属越容易和氧化合．如钾、钠、钙等在常温下，放在空气中就容易被氧化，因此要隔绝空气保存，钠、钾等在实验室要保存在煤油中．有些金属在加热的条件下能跟氧气反应，如：2Mg＋O22MgO银及其后面的金属，因为它们的活动性实在太弱，即使在加热条件下也不能和氧气化合．3．如何确定一个化学反应是置换反应？答：置换反应的特点是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，反应物和生成物都各是两种，并且都是一种单质和一种化合物．置换反应一般存在于两类反应中：一类是金属与盐酸（稀硫酸）或盐溶液的反应；另一类【学习方法指导】本课题的重点是对金属活动性顺序的探究．金属活动性顺序在日常生活中应用十分广泛，大家应多联系实际，熟练掌握．1．熟记与酸的反应规律．［例１］下列盐能由金属与酸发生置换反应制得的是（）A．CuSO4 B．MgCl2C．AlCl3 D．Zn（NO3）2解：利用金属活动性顺序表，排在H前的金属可置换出酸中的氢，所以A不行，Zn可与HNO3生成Zn（NO3）2，但不是置换反应，所以D也不选．答案：选B、C点拨：金属与酸发生置换反应有两个条件，一是金属的活动性要比H强，还有酸必须是盐酸或稀硫酸，否则，不能发生置换反应．［例2］酸雨对下列设施的腐蚀性较强的是（）A．铝制窗框 B．铜制塑像C．大理石围栏 D．柏油路面解：根据金属活动性顺序，铝活泼，铜不活泼，所以铝制窗框较易腐蚀，铜制塑像则不易被酸雨腐蚀；大理石的主要成分是CaCO3，我们在实验室制CO2时已经知道，它能与酸生成CO2，所以大理石围栏易受酸雨腐蚀；柏油路面的成分实际上是沥青，不与酸反应．答案：选A、C点拨：此题是一道综合性较强的题目，除了考查金属与酸的反应，还考查了大理石等物质与酸的反应，这是两种反应类型，大家应加以区别它们的反应规律．2．依据金属活动顺序的规律，能根据化学反应判断金属活动性顺序．［例3］有A、B、C、D四种金属，已知C、D与稀硫酸能发生置换反应，而A、B不能；向B的盐溶液中投入A单质，有B析出；在C、D的盐溶液中分别放入锌粒时，前者能析出C，后者不能，则金属A、B、C、D的活动顺序为（）A．C＞D＞B＞A B．B＞A＞C＞DC．D＞C＞A＞B D．D＞A＞B＞C解：依题意，C、D能与稀H2SO4反应而A、B不能，说明在金属活动顺序中，C、D排在H前A、B排在H后，A投入到B盐溶液中能置换出B，说明A比B活泼；又知Zn粒放入C、D盐溶液中，锌粒能置换出C而不能置换出D，说明D的活泼性比锌强，C的活泼性比锌弱．所以A、B、C、D四种金属的活动顺序为：D＞C＞A＞B答案：选C点拨：此题是根据金属与酸、金属与盐溶液反应的一般规律来判断活动性顺序，解题时，应注意因果关系．【知识拓展】铝制器皿也要正确使用金属铝密度小，延展性好，用它制的器皿轻便光亮又不易生锈，深受人们的欢迎．铝是一种活泼金属，极容易和空气中的氧气起化学反应生成氧化铝（Al2O3）．氧化铝在铝制器皿表面结成一层灰色致密的极薄的（约十万分之一厘米）薄膜，这层薄膜十分坚固，它能使里边的金属和外界完全隔开，从而保护内部的铝不受空气中的氧气的侵蚀．但是，铝和氧化铝薄膜都能和许多酸性或碱性物质起化学反应，一旦氧化铝薄膜被碱性溶液或酸性溶液溶解掉，则内部铝就要和碱性或酸性溶液起反应而渐渐被侵蚀掉．所以铝制器皿不能用碱性溶液或酸性溶液洗刷，也不能用铝锅等铝制器皿来盛放食用碱（Na2CO3）、洗衣粉或食醋等．使用铝制器皿时尽量避免划伤，更不能将氧化膜刮掉．当铝制器皿上有了油污时，不可用砂子、煤灰、砂纸等擦刷，可使用中性洗衣粉将其洗净．如果被烟熏黑，要用抹布涂些去污粉或用棉团蘸一点醋擦过以后，用水冲洗干净就行了．使用铝制器皿时，还有一点要注意，不能在铝制器皿中盛放食盐或食盐水．因为这样做能提供氯离子，有氯离子存在时能加快氧化膜的破坏而失去保护作用．【问题点拨】1．铝的化学性质很活泼，为什么通常铝制品却很耐腐蚀？为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗铝制品？指导建议：铝的化学性质很活泼，很容易与空气中的氧气反应，从而在表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性，如果用钢刷、沙等擦洗铝制品，会破坏表面的保护膜，降低铝的抗腐蚀性．2．波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂，它是由硫酸铜、石灰加水配制而成，为什么不能用铁制容器来配制波尔多液？指导建议：波尔多液是一种浑浊的液体，它是由硫酸铜、氧化钙和水按一定比例混合而成，其间发生了较复杂的化学反应，有很强的杀菌效果，常用来去除葡萄生长时产生的一种病菌，它的成分中有硫酸铜溶液，若用铁制容器，会发生化学反应：Fe＋CuSO4＝＝＝＝Cu＋FeSO4，破坏了波尔多液的成分，也腐蚀了容器．3．写出下列变化的化学方程式，并注明反应类型（CO与Fe3O4的反应除外）．指导建议：CCO2：C＋O2CO2（化合）或C＋2CuO2Cu＋CO2↑（置换）CO2CO：CO2＋C2CO（化合）FeFe3O4：3Fe＋2O2Fe3O4（化合）4CO＋Fe3O43Fe＋4CO2FeFeSO4：Fe＋H2SO4＝＝＝＝FeSO4＋H2↑（置换）或Fe＋CuSO4＝＝＝＝Cu＋FeSO4（置换）FeFeCl2：Fe＋2HCl＝＝＝＝FeCl2＋H2↑（置换）或Fe＋CuCl2＝＝＝＝FeCl2＋Cu（置换）4．写出镁、铜、氧气、盐酸两两间能发生反应的化学方程式，并注明反应类型．指导建议：2Mg＋O22MgO（化合）Mg＋2HCl＝＝＝＝MgCl2＋H2↑（置换）2Cu＋O22CuO（化合）5．下列物质能否发生反应？写出能发生反应的化学方程式．（1）银与稀盐酸 （2）锌与硫酸铜溶液（3）铜与硫酸锌溶液 （4）铝与硝酸银溶液指导建议：（1）不能，因为在金属活动顺序表中银排在氢的后面，又因为铜也排在锌的后面，所以（3）也无法发生；（2）反应的化学方程式为：Zn＋CuSO4＝＝＝＝Cu＋ZnSO4；（4）反应的化学方程式为：Al＋3AgNO3＝＝＝＝3Ag＋Al（NO3）36．填写下列表格．（“混合物”栏中括号内为杂质，限用化学方法）混合物除去杂质的化学方程式主要操作步骤铜粉（Fe）FeCl2溶液（CuCl2）指导建议：铜粉中混有铁粉，若用化学方法除去，试剂最好选用硫酸铜溶液，因为Fe＋CuSO4＝＝＝＝Cu＋FeSO4，主要操作步骤为：将混合物放入硫酸铜溶液中充分搅拌，然后过滤，洗涤滤渣，即得纯净的铜．（当然也可用盐酸或稀硫酸）FeCl2溶液中混有CuCl2，可采用加铁的方法将CuCl2中铜元素置换出来，发生的反应为：Fe＋CuCl2＝＝＝＝Cu＋FeCl2，主要操作步骤为向混合液中加入足量的铁粉，充分搅拌至蓝色褪去，过滤，滤液即为FeCl2溶液．7．有X、Y、Z三种金属，如果把X和Y分别放入稀硫酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；如果把Y和Z分别放入硝酸银溶液中，过一会儿，在Y表面有银析出，而Z没有变化．根据以上