初中化学《金属的化学性质》教案(精选12篇)
一、教学目标 【知识与技能】
能判断金属的活动性顺序,能够用金属活动性顺序解释日常生活中的问题。【过程与方法】
通过实验探究,提高思考、分析、解决问题的能力。【情感态度与价值观】
养成严谨的科学态度,提高学习化学的学习兴趣。
二、教学重难点 【重点】 金属活动性顺序。【难点】
金属活动性顺序的应用和适用条件。
三、教学过程 环节一:导入新课
【提出问题】之前我们已经学习了什么是置换反应,那么老师在大屏幕上出示几个置换反应,大家来判断一下产物是什么。Zn+H2SO4=_______________ Cu+H2SO4=_______________
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【学生回答】锌与硫酸生成氢气和硫酸锌。通过上节课的实验可以知道铜与硫酸不发生反应。
【教师引导】既然锌能与酸反应,铜不能与酸反应,由此可知金属的活泼性是不同的。那么金属的活动性强弱是怎样的顺序呢,这节课我们就一起来探究金属的活动性。环节二:新课讲授
【学生实验】①铁与硫酸铜的反应;②铁、铜分别与盐酸的反应 【提出问题】通过实验,思考铁与铜,哪种金属更加活泼?为什么? 【学生回答】铁比铜活泼,因为铁与盐酸发生了反应,有气泡产生,而铜与盐酸不反应,并且铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来,说明铁更活泼。
【提出问题】通过这两组实验,你能说说我们在证明金属活动性强弱时采取的实验方法吗? 【学生回答】第一种方法是让金属与另一金属的盐溶液反应,根据能否发生置换反应判断金属活泼性强弱;第二种方法是让金属与酸反应,根据能否发生反应、发生反应的剧烈程度来判断金属活泼性强弱。
【教师引导】现有镁、铜、锌三种金属,利用上述实验方法,你能设计方案并通过实验来判断镁、铜、锌三种金属谁的活动性更强吗?(药品:镁条、铜丝、锌粒、稀盐酸、稀硫酸、氯化镁溶液、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液。)(小组讨论5分钟)
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【提出问题】哪个小组愿意说一下自己小组的实验方案? 【学生回答】
小组①:将镁条、铜丝、锌粒分别与稀盐酸反应,观察反应的剧烈程度来判断活动性强弱。
小组②:将镁条、铜丝、锌粒分别与MgCl2溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液两两反应,观察是否发生置换反应来判断活动性强弱。……
【提出问题】请根据自己小组设计的实验方案进行实验,观察实验现象,并且根据实验现象思考镁、铜、锌三种金属的活泼性是怎样的?(小组实验,教师巡视指导,提醒注意安全。)【学生回答】
小组①:镁、锌能从酸中置换出氢气,铜不能从酸中置换出氢气,并且镁与酸反应程度较锌与酸反应程度更剧烈,所以活泼性顺序为Mg>Zn>Cu。
小组②:镁能够置换出ZnSO4溶液、CuSO4溶液中的锌和铜;锌能够置换出CuSO4溶液中的铜,和MgCl2溶液不反应;铜不与MgCl2溶液和ZnSO4溶液反应,所以活泼性顺序为Mg>Zn>Cu。……
【教师引导】镁、锌能从酸中置换出氢气,我们说它们比氢活泼;铜不能从酸中置换出氢气,我们说它不如氢活泼。那么,氢应排在哪个位置呢?
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【学生回答】氢排在镁、锌的后面,排在铜的前面。【教师讲授】常见金属的活动性顺序为:
【提出问题】根据金属活动性顺序表来看,金属所处的位置与活泼性有什么关系?排在H前面的金属有什么特点?排在前面的金属与后面金属的盐溶液能否发生反应? 【学生回答】
(1)在金属活泼性顺序里,金属的位置越靠前,它的活泼性就越强;(2)在金属活泼性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢;(3)在金属活泼性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。环节三:巩固提高
1.请根据金属活动性顺序表判断下列反应能否发生?(1)铁和稀盐酸(2)铝和硫酸锌溶液(3)铁与硫酸铜晶体
2.由此可知,金属活动性顺序表的适用条件是什么? 解析:
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1.(1)反应;(2)反应;(3)不反应
2.由之前的实验可知,所有的反应都是在溶液中进行的,能够得到金属活动性顺序表的适用于溶液。环节四:小结作业
请学生回答本堂课的收获:金属活动性顺序。
布置作业:有一种“黄铜”又称为“愚人金”,实为铜、锌合金。“黄铜”外观与黄金相似,常被不法商贩用来冒充黄金牟取暴利。能不能利用所学知识,设计实验来鉴别金与“愚人金”?
四、板书设计
五、教学反思(略)
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一、做好高中和初中课程的衔接
回顾初中化学中金属铝、铁的性质,金属活动性顺序,金属与酸或盐溶液反应的规律。教师可以设计并用投影仪进行演示:金属元素在地壳中含量比例各是多少;金属有哪些物理共性;画出Na、Mg、Al的原子结构示意图,分析它们的原子结构以及与金属的化学性质的联系;展示教材中金属发生化学反应的照片,分析这些反应,写出化学方程式;总结金属有哪些共同的化学性质。然后让学生思考、回答,画出Na、Mg、A1的原子结构示意图,最后在老师引导下得出结论:金属最外层电子数较少容易失去,单质常表现出还原性。
为了更好地巩固知识,教师可进行小结:金属有导热性、导电性和延展性。金属单质往往具有还原性,可以与非金属、酸及某些盐反应。通过总结金属的通性,使初中所学的知识系统化,再从高中的离子反应、氧化还原反应理论及物质的分类的角度,对金属的性质进行重新认识,做到初中与高中化学的有机衔接,为学生学习新内容奠定基础。
二、在实验中学习化学
以往学生对“金属的化学性质”的认识主要通过实验、视频和讨论生活、生产中的实例而获得。现在则要更加注重实验,“实验探究法”是学习化学最常用的方法。
1. 让学生操作“钠的缓慢氧化、钠的燃烧”实验。
教师可让学生细心观察金属钠:银白色、金属光泽、固体、质软,放置一段时间后钠表面变暗。再观察钠的燃烧现象:钠先熔化成小球,然后燃烧,发出黄色火焰并生成一种淡黄色固体。
让学生思考:金属钠除了能与氧气反应外,能否跟其他非金属单质反应?学生思考、讨论、发言后,老师指导学生写出钠与氯气、硫反应的化学方程式。
最后教师小结:金属元素原子的最外层电子数较少,电子容易失去;单质往往表现出还原性;遇到氧化剂时,就会发生氧化还原反应,因此除了能被氧气氧化外,金属还能被氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化,生成相应的氯化物、硫化物;反应条件不同,产物就不同,钠在缓慢氧化后生成白色固体Na20,加热后生成淡黄色固体Na202。
2. 透过现象看本质。
让学生通过观察“钠与水反应”的实验现象分析总结钠的性质。①钠浮在水面,说明钠的密度小于水;②钠熔化表示该反应放热,钠的熔点低;③钠在水面游动,说明该反应有气体产生;④启发学生思考:溶液中加入酚酞变红,证明Na与H20反应生成了NaOH,但生成的气体是什么呢?⑤用多媒体播放对该反应的产物H2的检验。让学生领会通过实验现象分析总结物质性质即透过现象看本质的方法。
3. 充分发挥实验的作用,让学生获得感性知识。
“铝箔燃烧”的实验:首先提出铝与氧气能否反应的问题,然后让学生将打磨后的铝箔和未打磨的铝箔分别放在火焰上加热。学生发现铝箔发红蜷缩,失去光泽,熔化后不往下落(原因:铝箔打磨后很快形成氧化膜从而阻止燃烧)。这时教师应提示,充分燃烧需要有足够的接触面积;将铝粉撒到火焰上,有耀眼白光,证明铝与氧气在一定条件下能发生反应。
4. 体验实验的科学探究过程。
在做“铁与水蒸气反应”的实验时,需要解决的问题:①制水蒸气;②反应条件;③分析产物;④检验产物。
教师首先分析课本上的做法:用湿棉花放在加热的试管中产生水蒸气;在酒精灯火焰上罩铁罩以提高加热温度。用肥皂液检验生成的气体,将气体通入盛肥皂水的蒸发皿中,将肥皂泡点燃并观察现象。分析完课本上的实验装置后,给学生三支试管,让学生改进实验装置,然后在课本的方框中画出实验装置图。学生经过热烈的讨论,确定了三支试管的用途,一支用作反应容器.一支用于制备水蒸气,一支用于收集氢气。通过对实验装置的设计改进,让学生建立“实验原理正确,实验操作简单,实验现象明显”的实验设计思想。
关键词:金属活动性顺序;初中化学;活动性强弱
金属活动性顺序表是初中化学中重要的规律之一,属于规律性知识,也属于工具性知识。《考试说明》中对金属活动性顺序的要求具体如下:能用金属活动性顺序表对有关置换反应进行判断,并能解释日常生活中的一些化学现象。所以,学生必须对金属活动性顺序的内涵理解得比较透彻。
一、金属活动性顺序在教材中的呈现
金属活动性顺序表是初中化学教学中的难点之一,所以教材采用循序渐进的方式来呈现。沪教版九年级化学上册书本第五章《金属的冶炼与利用》的第一节“金属的性质与利用”中,学生做了两个探究实验:(1)分别把镁条、铁片和铜片的表面用砂纸擦亮,放入稀盐酸(或稀硫酸)中,观察实验现象;(2)在试管中加入少量硫酸铜溶液,把2~3枚无锈的新铁钉浸入硫酸铜溶液中,观察实验现象。这是金属活动性的第一次“亮相”,为以后金属活动性顺序表的得出做了个很好的铺垫,让学生对金属活动性顺序有了感性的认识。在紧接着的第二节“金属矿物铁的冶炼”中又提到“金属元素在自然界中国分布很广,除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)有单质存在外,其余大多数以化合物存在”,进一步让学生意识到金属活动性是有差异的。然后在下册书本第七章《应用广泛的酸、碱、盐》的第二节“常见的酸和碱”中复习巩固了部分金属与稀盐酸(或稀硫酸)的反应,明确提出“金属单质与酸溶液能否发生置换反应,发生反应的剧烈程度,可说明金属的活动性强弱”。但是,教材此时也未将金属活动性顺序表的相关知识一步到位,而是在第三节“几种重要的盐”中再次提出“在金属活动性顺序表中,除非常活泼的金属外,排在前面的金属一般可以将位于其后面的、比它不活泼的金属从他们的盐溶液中置换出来”。直到此时,教材才将金属活动性顺序表的相关内容完全呈现出来,这样的呈现方式将知识难点分散,符合学生的认知规律,学生能较轻松地理解和掌握。
二、初中化学中金属活动性顺序的内涵
对于上述的金属活动性顺序表,可以作如下阐述:
1.在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前,它的活动性越强。
2.在金属活动性顺序表中,位于氢前面的金属能置换出非氧化性酸(一般是稀盐酸或稀硫酸)中的氢生成氢气;金属的位置越靠前,与稀盐酸(或稀硫酸)的反应越剧烈。
3.在金属活动性顺序表中,位于前面的金属能把位于其后的金属从它们的盐溶液里置换出来。此处需特殊说明,这边所指的金属不包括钾、钙、钠。
4.活泼金属置换较不活泼金属,且金属活泼性差异越大,越容易发生置换反应。
三、金属活动性顺序在中考中的“身影”
金属活动性顺序是历年来中考命题的热点。通过对近几年全国各地中考化学试卷的分析,本文将金属活动性顺序表的考查内容归纳如下。
1.根据金属活动性顺序表判断几种未知金属的活动性强弱
解析:铁比铜活泼,如果用铁制溶液盛装硫酸铜溶液,两者会发生反应,所以③也成立。锌相较于镁和铁而言,它的活动性顺序鉴于两者之间,所以与酸反应的速率也鉴于两者之间,速率适当,更适合于实验室制氢气。所以选D。
总之,要想灵活应用金属活动性顺序表解释金属与酸溶液的反应的相关问题;判断金属与金属化合物溶液能否发生反应;解释日常生产和生活中的一些现象,需要熟记金属活动性顺序表,理解其内涵,这样面对金属活动性顺序表的相关问题时才能游刃有余,得心应手。
参考文献:
[1]常林.解析中考化学的重要考点“金属活动性顺序的应用”.考试周刊,2012(71).
[2]胡明胜,曾勇.金属活动性顺序考点、题型与评析[J].中学化学教学参考,2010(17).
[3]耿昌福.金属活动性顺序的考点归类.中学教与学,2008(12).
(作者单位 江苏省常州市中天实验学校)endprint
摘 要:金属活动性顺序是新课程九年级化学中的一个重要知识点,也是中考命题的一个热点。从金属活动性顺序的基础知识入手,浅谈金属活动性顺序在初中化学中的应用。
关键词:金属活动性顺序;初中化学;活动性强弱
金属活动性顺序表是初中化学中重要的规律之一,属于规律性知识,也属于工具性知识。《考试说明》中对金属活动性顺序的要求具体如下:能用金属活动性顺序表对有关置换反应进行判断,并能解释日常生活中的一些化学现象。所以,学生必须对金属活动性顺序的内涵理解得比较透彻。
一、金属活动性顺序在教材中的呈现
金属活动性顺序表是初中化学教学中的难点之一,所以教材采用循序渐进的方式来呈现。沪教版九年级化学上册书本第五章《金属的冶炼与利用》的第一节“金属的性质与利用”中,学生做了两个探究实验:(1)分别把镁条、铁片和铜片的表面用砂纸擦亮,放入稀盐酸(或稀硫酸)中,观察实验现象;(2)在试管中加入少量硫酸铜溶液,把2~3枚无锈的新铁钉浸入硫酸铜溶液中,观察实验现象。这是金属活动性的第一次“亮相”,为以后金属活动性顺序表的得出做了个很好的铺垫,让学生对金属活动性顺序有了感性的认识。在紧接着的第二节“金属矿物铁的冶炼”中又提到“金属元素在自然界中国分布很广,除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)有单质存在外,其余大多数以化合物存在”,进一步让学生意识到金属活动性是有差异的。然后在下册书本第七章《应用广泛的酸、碱、盐》的第二节“常见的酸和碱”中复习巩固了部分金属与稀盐酸(或稀硫酸)的反应,明确提出“金属单质与酸溶液能否发生置换反应,发生反应的剧烈程度,可说明金属的活动性强弱”。但是,教材此时也未将金属活动性顺序表的相关知识一步到位,而是在第三节“几种重要的盐”中再次提出“在金属活动性顺序表中,除非常活泼的金属外,排在前面的金属一般可以将位于其后面的、比它不活泼的金属从他们的盐溶液中置换出来”。直到此时,教材才将金属活动性顺序表的相关内容完全呈现出来,这样的呈现方式将知识难点分散,符合学生的认知规律,学生能较轻松地理解和掌握。
二、初中化学中金属活动性顺序的内涵
对于上述的金属活动性顺序表,可以作如下阐述:
1.在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前,它的活动性越强。
2.在金属活动性顺序表中,位于氢前面的金属能置换出非氧化性酸(一般是稀盐酸或稀硫酸)中的氢生成氢气;金属的位置越靠前,与稀盐酸(或稀硫酸)的反应越剧烈。
3.在金属活动性顺序表中,位于前面的金属能把位于其后的金属从它们的盐溶液里置换出来。此处需特殊说明,这边所指的金属不包括钾、钙、钠。
4.活泼金属置换较不活泼金属,且金属活泼性差异越大,越容易发生置换反应。
三、金属活动性顺序在中考中的“身影”
金属活动性顺序是历年来中考命题的热点。通过对近几年全国各地中考化学试卷的分析,本文将金属活动性顺序表的考查内容归纳如下。
1.根据金属活动性顺序表判断几种未知金属的活动性强弱
解析:铁比铜活泼,如果用铁制溶液盛装硫酸铜溶液,两者会发生反应,所以③也成立。锌相较于镁和铁而言,它的活动性顺序鉴于两者之间,所以与酸反应的速率也鉴于两者之间,速率适当,更适合于实验室制氢气。所以选D。
总之,要想灵活应用金属活动性顺序表解释金属与酸溶液的反应的相关问题;判断金属与金属化合物溶液能否发生反应;解释日常生产和生活中的一些现象,需要熟记金属活动性顺序表,理解其内涵,这样面对金属活动性顺序表的相关问题时才能游刃有余,得心应手。
参考文献:
[1]常林.解析中考化学的重要考点“金属活动性顺序的应用”.考试周刊,2012(71).
[2]胡明胜,曾勇.金属活动性顺序考点、题型与评析[J].中学化学教学参考,2010(17).
[3]耿昌福.金属活动性顺序的考点归类.中学教与学,2008(12).
(作者单位 江苏省常州市中天实验学校)endprint
摘 要:金属活动性顺序是新课程九年级化学中的一个重要知识点,也是中考命题的一个热点。从金属活动性顺序的基础知识入手,浅谈金属活动性顺序在初中化学中的应用。
关键词:金属活动性顺序;初中化学;活动性强弱
金属活动性顺序表是初中化学中重要的规律之一,属于规律性知识,也属于工具性知识。《考试说明》中对金属活动性顺序的要求具体如下:能用金属活动性顺序表对有关置换反应进行判断,并能解释日常生活中的一些化学现象。所以,学生必须对金属活动性顺序的内涵理解得比较透彻。
一、金属活动性顺序在教材中的呈现
金属活动性顺序表是初中化学教学中的难点之一,所以教材采用循序渐进的方式来呈现。沪教版九年级化学上册书本第五章《金属的冶炼与利用》的第一节“金属的性质与利用”中,学生做了两个探究实验:(1)分别把镁条、铁片和铜片的表面用砂纸擦亮,放入稀盐酸(或稀硫酸)中,观察实验现象;(2)在试管中加入少量硫酸铜溶液,把2~3枚无锈的新铁钉浸入硫酸铜溶液中,观察实验现象。这是金属活动性的第一次“亮相”,为以后金属活动性顺序表的得出做了个很好的铺垫,让学生对金属活动性顺序有了感性的认识。在紧接着的第二节“金属矿物铁的冶炼”中又提到“金属元素在自然界中国分布很广,除极少数不活泼的金属(如铂、金、银等)有单质存在外,其余大多数以化合物存在”,进一步让学生意识到金属活动性是有差异的。然后在下册书本第七章《应用广泛的酸、碱、盐》的第二节“常见的酸和碱”中复习巩固了部分金属与稀盐酸(或稀硫酸)的反应,明确提出“金属单质与酸溶液能否发生置换反应,发生反应的剧烈程度,可说明金属的活动性强弱”。但是,教材此时也未将金属活动性顺序表的相关知识一步到位,而是在第三节“几种重要的盐”中再次提出“在金属活动性顺序表中,除非常活泼的金属外,排在前面的金属一般可以将位于其后面的、比它不活泼的金属从他们的盐溶液中置换出来”。直到此时,教材才将金属活动性顺序表的相关内容完全呈现出来,这样的呈现方式将知识难点分散,符合学生的认知规律,学生能较轻松地理解和掌握。
二、初中化学中金属活动性顺序的内涵
对于上述的金属活动性顺序表,可以作如下阐述:
1.在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前,它的活动性越强。
2.在金属活动性顺序表中,位于氢前面的金属能置换出非氧化性酸(一般是稀盐酸或稀硫酸)中的氢生成氢气;金属的位置越靠前,与稀盐酸(或稀硫酸)的反应越剧烈。
3.在金属活动性顺序表中,位于前面的金属能把位于其后的金属从它们的盐溶液里置换出来。此处需特殊说明,这边所指的金属不包括钾、钙、钠。
4.活泼金属置换较不活泼金属,且金属活泼性差异越大,越容易发生置换反应。
三、金属活动性顺序在中考中的“身影”
金属活动性顺序是历年来中考命题的热点。通过对近几年全国各地中考化学试卷的分析,本文将金属活动性顺序表的考查内容归纳如下。
1.根据金属活动性顺序表判断几种未知金属的活动性强弱
解析:铁比铜活泼,如果用铁制溶液盛装硫酸铜溶液,两者会发生反应,所以③也成立。锌相较于镁和铁而言,它的活动性顺序鉴于两者之间,所以与酸反应的速率也鉴于两者之间,速率适当,更适合于实验室制氢气。所以选D。
总之,要想灵活应用金属活动性顺序表解释金属与酸溶液的反应的相关问题;判断金属与金属化合物溶液能否发生反应;解释日常生产和生活中的一些现象,需要熟记金属活动性顺序表,理解其内涵,这样面对金属活动性顺序表的相关问题时才能游刃有余,得心应手。
参考文献:
[1]常林.解析中考化学的重要考点“金属活动性顺序的应用”.考试周刊,2012(71).
[2]胡明胜,曾勇.金属活动性顺序考点、题型与评析[J].中学化学教学参考,2010(17).
[3]耿昌福.金属活动性顺序的考点归类.中学教与学,2008(12).
金属的化学性质
第三课时
教学目标:
1. 知识与技能:
①使学生掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算方法和格式;
②使学生加深对物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等概念的理解,及对化学反应规律的认识;
③培养学生综合运用知识的能力和综合计算的能力。2.过程与方法
①能够根据方程式进行计算;
②能够运用物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积进行计算; ③能够掌握计算的格式和方法。3.情感态度与价值观
①进一步认识微观与宏观的联系; ②理解量变与质变的联系;
③增强学习化学的兴趣,增强计算能力,服务社会的责任感和使命感。
教学重点难点:
物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算。教学过程:
[引入新课]通过前一章的学习,我们又知道构成物质的粒子数与物质的质量之间可用物质的量做桥梁联系起来。既然化学反应中各物质的质量之间符合一定的关系,那么,化学反应中构成各物质的粒子数之间、物质的量之间是否也遵循一定的关系呢?能不能把物质的量也应用于化学方程式的计算呢? 这就是本节课我们所要学习的内容。[板书]
一、原理
[讲解]我们知道,物质是由原子、分子或离子等粒子组成的,物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子数之间的数目关系。这些粒子之间的数目关系,又叫做化学计量数υ的关系。
点燃
[板书]
例如:
2H2
+
O2
====== 2H2O 化学计量数υ之比: 2
∶
1
∶
2 扩大NA倍:
2NA
∶
NA
∶
2NA 物质的量之比:
2mol
∶
1mol
∶
2mol [小结]由以上分析可知,化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于组成各物质的粒子数之比,因而也等于各物质的物质的量之比。
[讲述]有了上述结论,我们即可根据化学方程式对有关物质的量进行定量计算。[投影例题]1.完全中和0.10 mol NaOH需要H2SO4的物质的量是多少? [板书]
二、步骤 1.写出有关反应方程式 2.找出相关物质的计量数之比
3.对应计量数,找出相关物质的物质的量。4.根据的原理进行计算
[教师]下面我们就按上述步骤来计算上题。
[课件播放]
2NaOH+H2SO4======Na2SO4+2H2O 2
0.1 mol n(H2SO4)
v(NaOH)n(NaOH
v(H2SO4)n(H2SO4)
n(H2SO4)10.10mol0.05mol 2答:完全中和0.10 mol NaOH需H2SO4 0.05 mol。[练习]上述反应中同时生成水多少mol? [提醒学生注意解题格式]
[过渡]实际上,我们在运用有关化学方程式的计算解决问题,除了涉及有关物质的物质的量外,还经常涉及到物质的质量、浓度、体积等物理量。这就需要进行必要的换算。而换算的核心就是——物质的量。请大家回忆前面学过的知识,填出下列各物理量之间的转换关系。
三、物质的量与其他物理量之间的关系 [请一位同学上黑板来填写][投影]
[过度]下面,我们就来系统全面地学习物质的量应用于化学方程式的计算。[板书]
四、物质的量应用于化学方程式的计算 [练习]
在上述例题中,计算所需H2SO4的质量是多少? [学生活动]
[投影]因为H2SO4的摩尔质量是98 g·mol根据m=n·M=0.05 mol×98 g·mol
-1
-1
=4.9 g
-1答:所需H2SO4的质量为4.9 g。
[投影]例2:将30 g MnO2的质量分数为76.6%的软锰矿石与足量12 mol·L酸完全反应(杂质不参加反应)。计算:(1)参加反应的浓盐酸的体积。
浓盐(2)生成的Cl2的体积(标准状况)。[学生板演] [课件播放]
解:(1)MnO2的摩尔质量为87 g·moln(MnO2)=
-1
m(软锰矿石)w(MnO2)30g76.6%0.26mol
M(MnO2)87gmol1△
4HCl(浓)+ MnO2 ====== MnCl2 + 2H2O + Cl2↑ 4 ×V[HCl(aq)]
0.26 mol
40.26molV[HCl(aq)]=0.087L
112molL112 mol·L-1 △
(2)4HCl(浓)+
MnO2=======MnCl2 +
2H2O +
Cl2
0.26 mol
n(Cl2)
0.26mol1n(Cl2)=0.26mol
1V(Cl2)=n(Cl2)Vm
=2.26mol×22.4L·mol=5.8L
-1
[讲解]根据化学方程式进行计算时,同种物质的单位要上下一致,其他有关物质的单位必须保持左右对应。如上述求Cl2体积的后一种方法中,MnO2的单位均用mol,Cl2的单位都用L。
[小结]物质的量应用于化学方程式计算的依据是:化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。[布置作业]
[板书设计]第三节
物质的量应用于化学方程式的计算(一)
一、原理
点燃
例如:
2H2O
+
O2
========
2H2O 化学计量数ν之比:
∶
1
∶
2 扩大NA倍:
2NA
∶
NA
∶
2NA 物质的量之比:mol
∶
mol ∶mol 化学方程式中各物质的化学计量数之比,等于组成各物质的化学粒子数之比,因而也等于各物质的物质的量之比。
二、步骤
1.写出有关化学反应方程式 2.找出相关物质的计量数之比
3.对应计量系数,找出相关物质的物质的量 4.根据(一)原理进行计算
2NaOH
+
H2SO4 ===== Na2SO+
2H2O 2
0.1 mol
n(H2SO4)
(NaOH)n(NaOH)
(H2SO4)n(H2SO4)n(H2SO4)10.10mol0.05mol 2答:完全中各0.01 mol NaOH需H2SO4 0.05 mol。
三、物质的量与其他物理量之间的关系
使通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程
电极名称
阳极
和电源相连的电极,发生反应
阴极
和电源相连的电极,发生
电极材料
惰性电极
Pt、Au、石墨
金属电极
除Pt、Au外的金属材料(如Fe、Cu、Zn、Ag等)
电子流向
电源活波→导线→电解池→电解池→导线→电源
离子移动方向
..电解质溶液中阳离子移向
电解质溶液中阴离子移向
离子放电顺序
阳极
金属活泼电极>>>>>含氧酸根
阴极
Ag+>Fe3+>>H+>>>Zn2+
应用
电解精炼、电镀、氯碱工业、电解制铝
2.电解原理的应用
(1)氯碱工业:用电解饱和NaCl溶液的方法来制取、和,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。(2)电镀
电镀时,镀件接电源极,镀层金属接电源极。溶液中必须含有一定浓度的,当通电时,阳极。在阴极。(3)铜的电解精炼
电极材料:粗铜板与直流电源正极相连作,纯铜片与直流电源负极相连作。
电解质溶液:用作电解液。
反应原理:阳极粗铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被,阴极Cu2+被;其他Zn2+、Fe2+留在溶液中,而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面,形成。二.金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生反应而引起损耗的现象。
2.金属腐蚀可以分为和。化学腐蚀是金属跟接触到的氧化性气体或氧化性液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。而电化学腐蚀是指不纯的金属跟溶液接触时,因发生反应而发生的腐蚀。
3.金属发生电化学腐蚀时,可分为腐蚀和腐蚀。两者的本质相同,但正极反应不同,即析氢腐蚀的正极反应为,而吸氧腐蚀的正极反应为。
4.金属防护的措施有:(1)制成,(2)涂盖,(3)牺牲阳极的阴极保护法——,(4)外加电流的阴极保护法——原理。
金属腐蚀快慢顺序:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀 随堂练习
1.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 2.(2010·原创)关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是()A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色 C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性 3.(2009·北京理综,6)下列叙述不正确的是()A.铁表面镀锌,铁作阳极
B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀 C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e-===4OH- D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑
4.如下图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关 的判断正确的是()A.a为负极、b为正极
B.a为阴极、b为阳极 C.电解过程中,d电极质量增加 D.电解过程中,氯离子浓度不变
5.下列关于铜电极的叙述正确的是()A.铜锌原电池中铜是负极
B.用电解法精炼粗铜时,粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D.电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 6.(2010·试题调研,江苏南通3月)下列描述中,不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极
7.(2010·试题调研,广东广州3月)用两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解,当有1×10-3 mol的OH-放电时,溶液显浅蓝色,则下列叙述正确的是()A.阳极上析出5.6 mL O2(标准状况)B.阴极上析出16 mg Cu C.阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)
D.阳极和阴极质量都无变化
8、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)若液面上升,则溶液呈性,发生腐蚀,电极反应式为:负极:,正极:(2)若液面下降,则溶液呈性,发生腐蚀,电极反应式为:负极:,正极:。
9.电解原理在化学工业中有广泛的应用。如右图表示一个电解池,装有电解液c;A、B分别是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B都是惰性电极,电解质溶液c是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在U型管两边各滴入几滴酚酞试液,试判断
①a是________极(填“正”或“负”),B是________极(填“阴”或“阳”); ②A电极上的电极反应式为______________________________________,B电极上的电极反应式为______________________________________;
③检验A电极产物的方法是_______________________________________。(2)如用电解法精炼粗铜,电解液c选用CuSO4溶液,则
①A电极的材料是________,电极反应式为________; ②B电极的材料是________,电极反应式为________。
(一) 钠和钠的化合物
(1) 在讲解钠的性质时, 课堂上以钠与水反应的演示实验作为课堂导入, 学生通过观察实验现象思考金属钠为什么浮在水面上, 为什么熔成小球, , 为什么发出响声, 为什么四处游动等问题, 总结出金属密度小、熔点低的物理性质和钠作为一种活泼金属与冷水反应生成了碱性的物质氢氧化钠和氢气的化学性质。
(2) 讲解氧化钠和过氧化钠的性质比较时, 以Na2O和Na2O2分别与人呼出的CO2气体反应和分别与水H2O反应的微型实验作为导入, 学生通过实验操作并观察实验现象, 思考为什么向包着Na2O2的棉花吹气或滴加水都会燃烧, 总结过氧化钠在该化学反应中体现的氧化性和还原性。
(3) 在讲解碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较时, 以分别加热铺有Na2CO3的大试管和铺有Na HCO3的小试管的套管微型实验作为导入, 学生通过观察实验现象思考Na HCO3分解产生了无色无味的气体, 总结实验体现的Na HCO3的热稳定性较差的性质。以Na2CO3和Na HCO3分别与等体积等浓度的稀盐酸反应的实验, 观察比较两者与酸反应速率的快慢, 思考并总结发生反应的原理。
(二) 铝和铝的化合物
(1) 在讲解铝的性质时, 以点燃已打磨过的铝箔和未打磨的铝箔的化学实验导入, 学生通过观察实验现象, 思考并总结了氧化铝和单质铝熔点都很高的物理性质, 而氧化铝的熔点更高可作为耐火材料的用途。通过演示铝与Na OH溶液反应的化学实验, 使学生掌握金属在氧化还原反应中所体现的还原性, 并借此实验反应深入分析该氧化还原反应的实质。
(2) 在讲解氧化铝的性质时, 以氧化铝分别与稀盐酸和Na OH溶液反应的实验导入氧化铝的两性, 通过观察实验现象发现两支试管中的氧化铝都发生了反应, 而且都有可燃性气体氢气生成。物质的两性对于学生来说是不易理解的性质, 通过直观的实验事实和教师的讲解, 使学生真正理解两性的含义, 牢记氢氧化铝的这一特殊性质。
(3) 在讲解氢氧化铝的性质时, 以Al (OH) 3分别与稀盐酸和Na OH溶液反应的实验揭示Al (OH) 3是一种典型的两性氢氧化物, 并根据实验现象深入分析Al (OH) 3的两性是其由于存在酸式和碱式两种电离形式导致的, 并借此讲解实验室制取氢氧化铝的方法应采用可溶性的铝盐与氨水反应。
(4) 在讲解铝盐的化学性质时, 以Al2 (SO4) 3溶液与不同量的Na OH溶液反应的实验导入, 学生通过产生的实验现象思考为什么当Na OH溶液过量时沉淀溶解, 分析是由于生成的氢氧化铝具有两性使其溶解所产生的现象。教师再进行分析总结, 将反应原理以图式的形式一一呈现, 加深学生理解反应物的用量不同或是滴加顺序不同可能导致生成产物不同的化学原理。
(三) 铁和铁的化合物
(1) 在讲解单质铁的性质时, 以铁分别与硫磺和氯气的反应导入, 通过实验现象总结铁的化学性质, 并分析所得产物溶于水形成溶液的颜色差异是被不同氧化剂S和Cl2氧化的程度不同的这一原理。以铁与水蒸汽反应的化学实验导入, 总结铁作为较活泼金属与水反应所需的条件, 铁与水反应的原理与其他金属和水反应的原理的差异。
(2) 铁的氧化物有三种, 它们的物理性质不同, 化学性质的差异主要体现在三种氧化物中铁元素的不同化合价所造成的。在讲解铁的氧化物性质比较时, 以它们分别与稀盐酸溶液反应的实验导入, 学生通过观察溶液颜色的差异, 讨论分析铁的三种氧化物中铁元素的化合价。再通过它们与稀硝酸溶液反应的实验导入, 总结分析反应中所体现的氧化还原反应原理。
(3) 铁的两种氢氧化物的制备是高中化学应掌握的重点和难点, 在讲到氢氧化亚铁的制备实验时, 在课堂按教材上做实验, 实际上演示操作中所制得的氢氧化亚铁保存时间不长、生成的白色絮状沉淀的很难观察到。所以, 我们以探究实验导入如何改进实验才能清楚地看到白色沉淀, 激发学生的学习兴趣, 在培养他们实验探究能力的同时愉快的接受了应掌握的化学知识。
(4) 在讲解重要考点亚铁盐和铁盐的检验时, 以Fe Cl2和Fe Cl3分别与氢氧化钠溶液、KSCN溶液和苯酚溶液反应导入, 学生通过观察实验现象总结Fe3+遇KSCN溶液显血红色、遇苯酚溶液显紫色的特殊化学性质, 直观的实验现象使学生印象深刻。教师再进行拓展, 总结鉴别Fe2+和Fe3+的一些方法, 达到良好的学习效果。
本节课属于学生进入高一年级学习的元素化合物的起始课,在初中,学生已经对一些常见金属及元素化合物的学习方法有所了解。因此,通过本节学习要让学生体会到高中化学的学科魅力,体验到学科学的乐趣,了解科学方法,获取科学知识。教学中通过设计认知冲突,让学生在矛盾与冲突、假设与预设、设计与展示、实验与探究中自主建构了钠的物理性质以及钠与水的反应规律,初步培养学生动手实验、观察分析、归纳总结的能力和探究意识、创新意识。在课堂上,学生是主体,老师只是起引导作用,这有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,提高他们的学习自主性。
二、学情分析
通过初三化学的学习,学生已经知道钠是一种性质活泼的金属,大部分金属在一定条件下可以跟氧气反应。通过第一章《从实验学化学》的学习,学生已掌握了一些实验操作基本技能,但观察实验、分析实验、从实验中获取相关知识的能力尚需进一步培养。
三、教学目标
(一)知识与技能
(1)掌握钠与氧气、钠与水的反应。
(2)初步尝试用实验研究金属及其化合物性质的方法。
(3)培养学生的实验操作能力和对实验现象的观察能力。
(二)过程与方法
(1)采用实验探究法,按照思考、交流、实验、观察、分析、得出结论的方法进行启发式教学。
(2)发挥学生主体作用,做好实验。
(三)情感态度与价值观
通过动手实验体验化学的奥妙,激发学生学习化学的兴趣,培养学生严谨求实的科学态度和科学方法以及合作学习的精神。
四、教学的重点与难点
(一)教学重点:钠与氧气、钠与水的反应
(二)教学难点:对实验现象的观察、分析
五、教学方法
实验探究教学
六、教学过程
见右表
七、板书设计
第一节 金属的化学性质
一、钠的化学性质
1.钠与水的反应
现象:浮 熔 游 响 红
原因:密度小 熔点低,放热 产生气体 反应剧烈 生成碱
2Na+2H2O == 2NaOH+ H2↑
2.钠与氧气的反应
常温下:4Na+O2==2Na2O (白色固体)
加热下:2Na+O2==2Na2O2 (淡黄色粉末)
二、钠的物理性质
金属钠的性质与应用
一、学习目标
1.知道钠的物理性质和用途。2.掌握钠的化学性质。
3.建立钠原子结构决定金属钠的性质的思想。
4.在实验过程中,体验化学的魅力和科学研究的方法。
二、教学重点及难点
钠的物理性质和化学性质
三、教学方法
新授、实验
四、实验药品和器材
药品:金属钠、水、酚酞、硫酸铜溶液、过氧化钠
器材: 250ml烧杯一个、50ml烧杯一个、表面皿、小刀、镊子、滤纸、玻璃片、三脚架、石棉网、酒精灯、洗瓶
五、教学过程
[引入] 俗语说:“水火不相容”,教师演示“滴水生火”的实验,为什么刚才的实验中却用水点着了火呢?这是钠的功劳。
[学生] 写出钠原子的原子结构示意图,在氧化还原反应中表现为还原性。[教师] 那我们就通过实验来验证钠的还原性以及其他性质。
[投影] 实验1:用镊子从煤油中取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色。将其放置在空气中,观察表面颜色的变化。
[学生] 两人一组,分组实验。用小刀切去一端的表层,观察表面的颜色。得出钠的物理性质:银白色金属,质软。将其放置在空气中,观察表面颜色的变化—变暗,分析产生该现象的原因,是钠与空气中的氧气反应了。写出方程式。
[板书]
第2单元 金属钠的性质与应用
一、钠的物理性质 银白色金属,质软
Na2O2(淡黄色)。可标出Na2O
2过氧化钠,[学生]
用双线桥法分析,并指出氧化剂和还原剂。钠是还原剂。[教师] 还原剂表现还原性。可见同学们的推测是正确的。[教师] 有些活泼金属能置换出盐溶液中的金属。[投影] “曾青得铁则化为铜”
[教师] 钠能置换出硫酸铜溶液中的铜吗? [板书](3)与盐溶液反应
[投影] 实验4:在50ml烧杯中加入25ml硫酸铜溶液,盖上玻璃片,将一小块金属钠(米粒大小)投入其中,观察实验现象。
[学生] 两人一组,分组实验。没有看到红色固体析出。浮在水面上,熔成光亮小球,在水面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,有蓝色絮状沉淀产生。可见是钠与水先反应,生成的氢氧化钠与硫酸铜反应。写出化学方程式。
[投影] 问题讨论:
1、为什么钠保存在煤油中? 钠在自然界中以什么形式存在?
2、实验时为什么钠不能用手直接拿?
3、“滴水生火”的原因是什么?如果钠燃烧起来,能用水扑灭吗?
4、多余的钠能否放回原试剂瓶?
[教师] 虽然钠无法置换出盐溶液中的金属,但能置换出熔融态盐中的金属。
[投影]
(1)做还原剂:用以将钛、锆、铌、钽等在国防工业上有重要用途的金属从其熔融的卤化物中还原出来。
TiCl4+4Na
Ti+4NaCl
四氯化钛
钛
(2)钠钾合金(液体)用作原子反应堆的导热剂。(3)制高压钠灯,用于道路和广场的照明。[投影] 展示图片:高压钠灯。
[教师] 本节课我们通过实验知道钠是银白色、质软、密度比水小,化学性质非常活泼的金属。做几个练习加以巩固。
备课人:
课题:第四章 第一节
无机非金属材料的主角------硅(二)知识 教
学
目的 与 技能 过程 与 方法 情感 态度 价值观 重 点 难 点 通过对硅酸盐材料及硅的用途学习,使学生了解新型无机非金属材料,培养学生热爱科学的情感。
硅、硅酸盐的丰富性和多样性
通过学习,掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法 通过硅与碳的比较学习,引导学生学会运用对比的方法来认识物质。
1、了解硅酸盐、硅的主要性质
2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用
授课班级
课
时
二、硅酸盐
1、定义:硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
2、硅酸钠 知 识 结 构 与 板 书 设 计(1)物理性质:白色固体,易溶于水,水溶液俗称水玻璃或泡花碱,是一种泡花碱
(2)化学性质:相对稳定,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳定性强
3、表示方法:
原则:金属氧化物(较活泼------较不活泼)找组成元素
○2 写成氧化物的形式 方法:○3 原子个数比不变
○4 检查有无遗漏
○
三、硅单质
1、存在形态:有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
2、晶体结构:正四面体形
3、物理性质:灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间,是好的半导体材料。
4、化学性质(1)常温下的反应:
Si+2F2==SiFSi+4HF==SiF4↑+2H2 ↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑(2)高温下的反应:
Si+O2 高温 SiO
2Si+2Cl2 高温 SiCl4
5、硅的制备(1)工业上制粗硅
SiO2 + 2C(2)由粗硅制纯硅
Si+2Cl2 高温 高温
Si+2CO ↑
石英砂
焦炭
电炉中
粗硅
SiClSiCl4+2H2 教学过程
教学
方法手段师生活动
高温 Si+4HCl
教学步骤、内容
[思考]SiO2与CO2在物理、化学性质方面有哪些相似性和不同 之处 [投影回顾] 物理性质 CO2
无色无味气体,熔沸点都很低,微溶于水,存在于空气中
SiO2
灰黑色固体,熔沸点都高,不溶于水,存在于岩中,俗名硅石、石英、水晶纤维、玻璃、硅藻土中都量含有
化学性质 和碱 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
和酸 和水--------CO2+H2O===H2CO3 和碱性氧化物 CO2+CaO==CaCO3
SiO2 CaSiO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+
2O
+CO高温
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O--------[回顾]上节课我们提到,用可溶性硅酸盐Na2SiO3来制备H2SiO3。事实上,在自然界中,硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,大多数硅酸盐是不溶于水的。自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳总质量的5%。
[板书]
二、硅酸盐
1、定义:硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
[讲]硅酸盐结构复杂,一般不溶于水,性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠,下面我们主要研究一下硅酸钠的性质
[板书]
2、硅酸钠
(1)物理性质:白色固体,易溶于水,水溶液俗称水玻璃或泡花碱,是一种泡花碱
[投影实验]P77 实验4-
2、现象 结论 放入蒸馏水 当水分蒸发后燃烧
放入Na2SiO3饱和溶液 当水分蒸发后不易燃烧
用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火
[板书](2)化学性质:相对稳定,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳定性强
[讲]硅酸盐的种类很多,结构复杂,为了方便记忆和计算,常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成
[板书]
3、表示方法:
原则:金属氧化物(较活泼------较不活泼)找组成元素
○2 写成氧化物的形式 方法:○3 原子个数比不变
○4 检查有无遗漏
○[投影]例、请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成: 硅酸钠(Na2SiO3)
————————————
镁橄榄石(Mg2SiO4)———————————— 高岭土 {Al2(Si2O5)(OH)4} ———————————— [讲]硅酸盐材料具有很多优良的性能,为我们的生活、为人类的科技进步作出了很大的贡献。受传统陶瓷某些特殊性能的启发,科技工作者在此基础上进行了一次又一次的创新,又研制出了许多种组成不同、性能更特殊的新型陶瓷。请大家阅读教材P77上的科学视野。
[投影]传统硅酸盐材料:(1)陶瓷:日用器皿、建筑饰材、卫生洁具(2)玻璃:
(3)水泥:以黏土和石灰石为主要原料 具有特殊功能的含硅物质:(1)碳化硅(金刚砂)
硅钢:导磁性良好,用作变压器铁芯(3)硅橡胶
(4)分子筛:具有均匀微孔结构的铝硅酸盐(5)生物陶瓷:人造骨
[过]虽然硅的化合物很多,随处可见,而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷,但是硅的单质却到很晚------18世纪上半叶才制备出来。
硅别看起来灰溜溜的,它自己及化合物的作用却大得很,大到高科技领域,小到我们的周围,到处都有Si及其化合物的踪影,当今电子工业的飞速发展,更是人们对Si的性质的认识息息相关,本节我们就来学习Si及其化合物的有关知识。
[板书]
三、硅单质
1、存在形态:有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
[投影]展示晶体Si和晶体Si的结构模型
[板书]
2、晶体结构:正四面体形
[讲]晶体Si的结构类似于金刚石的正四面体型,因此物理性质与金刚石类似。
[板书]
3、物理性质:灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间,是好的半导体材料。
[讲]因为Si在元素周期表中的位置仅次于金属与非金属分界线附近,因此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不活泼,常温下硅的化学性质很稳定,除F2、HF和NaOH外,Si不跟其他物质起反应。
[板书]
4、化学性质(1)常温下的反应:
Si+2F2==SiF4
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑
[讲]在高温下,Si能与O2等非金属单质发生反应 [板书](2)高温下的反应:
Si+O2 高温 SiOSiCl4 Si+2Cl2 高温 [讲]硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可以制成太阳能电池,可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命。请大家阅读教材P79-80上的内容,了解一下硅的用途。[投影小结] 信息技术的关健材料,——半导体、晶体管、芯片。○2 半导体性能——将太阳能转换为光能的重要材料——光电池
○3 硅合金 ○[板书]
5、硅的制备(1)工业上制粗硅
SiO2 + 2C(2)由粗硅制纯硅
Si+2Cl2 高温 高温
Si+2CO ↑
石英砂
焦炭
电炉中
粗硅
SiCl4 Si+4HCl
SiCl4+2H2 高温 [总结]本节课我们学习了硅酸盐的重要用途及性质,了解了硅酸钠的特性------耐火。知道了Si单质的重要用途。从结构上、从周期表的位置,进一步理解了Si的性质。21世纪人类所面临的重大问题之一是能源危机。而从书上我们了解到Si是具发展前景的新能源材料。同学们,随着人类对Si及其化合物的认识越来越深刻,随着科学技术的不断发展,我们有理由相信Si及其化合物对人类作出更大的贡献,给人类带来更大的惊喜![自我评价]
1、下列关于硅的说法不正确的是(C)
A、硅是非金属元素,它的单质是灰黑色,有金属光泽的固体
B、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
C、硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应 D、加热到一定温度时,硅能与氧气、氯气等非金属反应
2、下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是(AD)
A、氧化物都能与氢氧化钠溶液反应
B、单质在加热时都能跟氧气反应
C、氧化物溶于水都生成相应的酸
D、碳和硅两种元素都有同素异型体
【摘 要】随机抽取市场上出售的三种不同规格的电线,用牛津能谱仪对其材料的化学成分进行了检测,结果表明三种电线是三种不同的材料制成,分别是黄铜、铝和铁,并且其材料表面镀了一层纯度很高的铜。与其他化学成分检测方法相比,能谱法不破坏金属材料的结构,所需样品少,检测速度快,分析结果准确。
【关键词】检验方法;样品的制备
0.前言
金属材料广泛应用于社会的各个方面,对工业、农业及社会经济的发展起着非常重要的作用。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础[1]。
不同金属材料的性能不同,如常见的钢、铜和铝等金属材料,它们的硬度和力学性能均不同,因此其应用的范围也不同。由于铜具有较低的电阻及较好的电传输性能,因此在电线电缆的制造中用铜金属作为原料。电线电缆是用户在用电过程中必不可少的材料,其质量的好坏,直接关系到千家万户的用电安全。因此,在购买或选用时,如何快速、准确检查电线(补偿导线,补偿电缆,屏蔽补偿导线,屏蔽补偿电缆,耐高温补偿导线,耐高温补偿电缆,计算机屏蔽电缆,K型补偿导线,S型补偿导线等电线电缆)质量的好坏,是广大电工及用户必须掌握的技能。
作为质检系统,有职责任对市场上的产品质量进行监督和检验。在例行市场抽检的过程中,针对市场上存在的大量的电线电缆,随机抽取了三种不同规格的电线,拿回质检所实验室进行检验。
1.检验方法的选择
对金属材料化学元素成分的检测方法有很多,主要有化学法和仪器法。针对不同的产品,选择合适的方法进行检测。由于化学方法制样比较复杂,因此现在一般都采用仪器法。仪器法检测金属材料化学成分最常用的方法有湿法和干法两种:湿法常用的有化学滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子发射光谱法等;干法常用的有火花源发射光谱法、手持X射线荧光光谱法、能谱法等;湿法的前提是将材料溶化配成溶液再进行检测,这对取样的要求和样品制备过程很严格,操作过程中对分析结果影响很大,而且分析速度慢,不确定度高。并且由于制样会对样品的组织结构造成破坏,会造成对其结构检测或者留样复检等造成影响;干法检测则只需要取材料的一块固体样品,检测后不会对样品造成破坏。火花源发射光谱法和手持X射线荧光光谱法是使用激发源在样品表面激发,通过检测激发信号来检测其化学成分,其激发范围一般在1平方厘米左右,尤其是火花源发射光谱法,在检测完材料后会在材料表面留下一个很大的激发痕迹,因此用火花源发射光谱仪、手持X射线荧光光谱仪需要金属材料有一个较大较平的表面,如果是粉末状或金属丝状的材料,则需要进行高温熔炼或其他复杂的制样过程,这样比化学法检测更为复杂。而本次抽取的电线,其金属丝都非常细,因此用火花源发射光谱法、手持X射线荧光光谱法不合适。能谱分析也是干法分析的一种,但能谱仪分析元素的最大特点是微曲分析,最小可以对选定的几个平方纳米的区域进行元素成分分析。因此用能谱仪分析金属丝的主要化学成分是最佳选择[2]。
能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer)是用来对材料微区成分元素种类与含量分析,配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。其最大的缺点是设备比较贵,一般的实验室可能没有这么昂贵的设备。
2.样品的制备
将电线皮剥开,用小钳子或者剪子将电线剪下长度在3mm左右的小块,标好记号。用导电胶带将电线粘在扫描电子显微镜专业样品座上,放入样品仓中,准备分析样品。
3.结果与分析
调节设备的参数,对电线金属丝进行检测。选择扫描电子显微镜加速电压为20KV,工作距离为10mm,对铜丝的截面进行观察,其形貌如图1。
图1 金属丝的截面结构
图1是金属丝的截面结构,其中标注谱图1处是准备做能谱分析的区域。其能谱图如图2。
图2 金属丝的能谱图
图2是样品的能谱图,其中横坐标是激发的X射线能量,单位是KeV,不同元素激发特征峰的位置不同,据此计算机软件根据横坐标的位置定性的判断是何种元素;纵坐标是强度,根据强度大小计算各种元素的含量[3]。从图2中可以看出,金属丝的主要化学成分是Al,含有少量的Mg,Cu和Fe元素。其中Al的含量高达96%。而同时用能谱仪检测该金属丝表面(非截面)的化学成分,结果显示其表面的化学元素主要是Cu,含量高达98%。因此可以断定该金属丝是铝丝表面镀了一层铜。由于铝不适合做电线,而且还在表面镀了一层纯铜,因此可以判断该电线是不合格产品。
对另外2根电线进行检测,检测结果是:只有一根电线化学元素是Cu和Zn,也就是黄铜材料,另外一根电线的化学元素主要是Fe,并且其表面镀了一层铜。
4.结论
选用能谱仪对电线金属丝进行化学成分的检测相对其他方法快速方便,其缺点是设备太贵。检测结果表明三种不同的电线金属丝其化学成分不同,分别是黄铜、铝和铁金属材料。因此广大消费者在购买电线电缆产品时要注意辨明产品质量好坏,尽量选择正规公司的产品,发现有假劣伪冒产品及时向工商部门或者质检部门反应。
【参考文献】
[1]刘培生,李铁藩,傅超.多孔金属材料的应用[J].功能材料,2001(01).
[2]宓小川.X射线衍射能谱法测定金属板材织构[J].宝钢技术,2005(S1).
此部分知识在高考中常见的考查形式为: (1) 以金属的腐蚀, 金属与非金属、酸、盐溶液等物质的反应等为背景材料的计算题; (2) 以原子结构、电子排布、元素性质的周期性变化, 金属在元素周期表中的位置为背景材料的综合推断题; (3) 以金属与酸碱等物质为背景的实验探究题; (4) 以金属的冶炼和金属化合物的制备为背景的工艺流程题。
因此我们在引导学生复习时, 可以采用下面的方法来进行。
一、依靠理论指导, 给记忆松绑
《考试说明》中关于元素化合物知识的考查明确指出, 高考复习时不要孤立地进行元素化合物性质教学, 要突出概念原理知识 (如物质的分类、氧化还原反应等) 对元素化合物学习的指导作用, 要关注元素观、转化观的建立, 要将元素化合物知识与实验探究、STS内容相融合。金属元素化合物知识点中有许多内容和化学基本理论紧密联系在一起, 在复习时可以用化学理论来指导, 而不需死记硬背。
例如, 根据物质结构和元素周期表, 结合元素周期律, 可以判断某主族金属元素及其化合物的通性, 也可以知道同主族元素和同周期元素性质的递变规律;根据判断金属性强弱的一般方法, 可以判断原电池反应中的正负极及电解池中的阳离子的放电顺序, 也可判断等物质的量的浓度的盐溶液中不同金属阳离子水解程度的大小等;根据离子反应发生的条件和金属活动顺序表, 可以推测某一化学反应能否发生及如何发生等。
二、建立结构网络, 剪断知识错节
新课标明确要求, 学生要对中学化学应掌握的内容能融会贯通, 能把知识横向和纵向整理。因此, 复习时可按照“知识主线、知识点、知识网”的方式, 将知识结构化、网络化、系统化, 依据“由线引点, 由点连网, 由网成体 (立体) ”的程序进行复习, “牵一发而动全身”, 这样用很少的时间就可以掌握这部分知识。具体地说, 就是依据教材编排的顺序和学生的螺旋式上升的认知规律来复习。例如, 在一轮复习时, 可按三条知识线进行。
1.单质→氧化物或过氧化物→氧化物对应的水化 物→常见的盐
2.最低价态→中间价态→最高价态
(1) 氧化钠→过氧化钠→氧气;
(2) 铁单质→亚铁盐、低价氧化物→高价铁盐、高价氧化物;
(3) 铜单质→氧化亚铜→氧化铜或铜盐。
3.结构→性质→存在、用途、制法、检验
结构决定性质, 而性质又反映了物质的结构, 决定其存在、用途、制法和检验等。性质是关键和核心。在复习中要从物质的结构入手, 再将物质的性质与其存在、用途、制法、检验等知识点联成片, 形成一个知识体系。
三、抓住重点内容, 联想带动全局
在金属元素的专题复习中, 重点抓好以铝、铁为代表的4种金属元素及其化合物的转化, 结合“钠三角”“铝三角”“铁三角”进行对比记忆, 同时结合Al3+、Fe2+、Fe3+等弱碱阳离子能水解的性质, 掌握这一类盐溶液的配制和保存方法, 同时归纳分析离子共存题的特点。
具体来说, 复习钠的化学性质时, 可引导学生回顾钠与酸、碱、盐溶液反应的实质, 从而进一步解决钠与乙醇、钠与醋酸、钠与苯酚的反应的速率大小等问题。复习时注意强化记忆某些金属的典型特征, 进行联想复习, 以带动全局知识。
另外, 若金属元素的同一元素价态发生变化, 用氧化还原知识来分析;若金属元素价态不变化, 用酸、碱、盐之间的复分解反应来联系。离子反应和氧化还原反应一直是专题复习的难点、高考考查的重点, 所以对重点内容更要清理好盲点, 消灭好错点, 稳扎稳打。
四、充分利用实验, 提炼感性认识
有些金属元素化合物知识是需要直观记忆的, 例如物质的颜色及反应现象等。这些内容如果结合实验进行复习, 效果会更好。例如, 在复习氢氧化铝的制备时, 用强碱还是弱碱?氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液有何现象?偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸有何现象? 盐酸中逐滴加入偏铝酸钠溶液又有何现象?做实验即可得到结论。这样学生在以后应用这些知识解决问题时, 就会唤起身临其境的联想, 使解题过程迅速而准确。又如, 关于铁和铁的化合物等知识, 氢氧化铁、氢氧化亚铁、亚铁盐溶液、铁盐溶液的颜色, 两种盐溶液的鉴别方法等琐碎知识, 用实验法记忆的效果肯定要比单纯重复记忆深刻得多。
五、构建思维模型, 用好守恒思想
思维模型的建立有助于解决化学问题。例如, 复习CO2 与NaOH溶液反应的计算时, 首先要构建CO2与NaOH分别完全反应生成Na2CO3 和NaHCO3时二者的比例关系, 然后分析题目中所给的CO2与NaOH的量的关系, 利用守恒思想列方程组解答即可。
硝酸与铜的反应, 铝、镁、铁及其化合物的有关计算 (如图像、函数关系等) 为高考化学考查计算的常见题型。在进行一轮复习时, 我们一定要用好守恒思想, 通过图像或函数找出解题的突破口, 如图像中的最大值 (最高点) 、最低点、转折点和水平线、纵横坐标的有关数据等都对正确解题有重要意义, 同样函数的边界条件及定义域对解题也非常重要。
【例】右图中横 坐标为加 入反应物的 物质的量, 纵坐标为产生沉淀的物质的量。下列反 应对应的曲线错误的是 () 。
A.向NaAlO2溶液中滴入HCl至过量
B.向澄清石灰水中通入CO2至过量
C.向含有盐酸的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液至过量
D.向含有等物质的量的Ca (OH) 2、KOH的混合溶液中通入CO2至沉淀消失
结合思维模型, 应选D。
总之, 化学金属元素一轮复习要狠抓基础, 要学会分析信息, 正确应用基本理论, 如周期律的知识、化学键理论、金属的活动性顺序表等来解答有关习题。但是不能简单地拼时间、拼精力, 漫无目的地做大量练习, 而是要讲究科学有效的方法, 全方位地复习, 讲究复习的质量, 高考才能立于不败之地。
[教学目标]
(一)知识与技能目标
1、掌握金属钠的物理性质,理解钠的化学性质。
2、了解钠的存在和用途。
3、了解钠的生产原理。
4、获得实验的基本技能,学习实验研究的方法。
(二)过程与方法目标
1、经历实验探究的过程,进一步理解运用实验科学探究物质性质的意义和一般方法,提高科学探究能力。
2、在实验探究中,形成独立思考的能力,敢于质疑,增强团队精神。
3、运用观察、实验获取信息,并运用比较、归纳等方法对信息加工。
(三)情感态度与价值观目标
1、通过化学实验发展学习兴趣,体验科学探究的艰辛和喜悦。
2、树立尊重科学、依靠科学的思想,培养学生严谨求实的科学态度。
[教学重点] 通过实验认识钠的化学性质。[教学难点] 对实验现象的观察与分析,探究学习。
[教学用品] 实验的仪器和药品:金属钠、酒精灯、镊子、滤纸、小刀、石棉网、铁架台、胶头滴管、火柴、酚酞、烧杯、洗气瓶、硫酸铜溶液。
[教学方法]实验法、问题探究法、讲解法 [教学过程] [教师演示] 表演化学小魔术:滴水点灯。(课前在酒精灯灯芯里暗藏一小块金属钠,实验时用胶头滴管向灯芯内滴一滴水。)
[教师引导] 在刚才的魔术中,奇妙现象的产生就是金属钠的功劳。为什么能滴水点灯?在魔术中金属钠的作用是什么?钠具有什么性质?
[观察思考] [实验1]用镊子从煤油中取出钠,用滤纸吸干表面的煤油,用小刀切去钠一端的表层,观察表面的颜色和光泽;将其放置在空气中,观察表面颜色的变化。
[教师活动] 引导学生根据现象,归纳出钠的性质
1、钠的物理性质:银白色、有金属光泽、质软的固体具有金属的通性:有延展性、易导电、导热
2、钠的保存:密封保存在煤油中
3、在空气中的变化:银白色光泽马上变暗(?)
[教师设疑] 为什么钠放在空气中会变暗呢?由银白色变暗肯定是有新的物质生成,是什
么物质呢?我们在前面已经学过了结构决定了性质,钠原子的核电荷数是11,请同学们画出钠的原子结构示意图。
[教师活动] 从金属的原子结构示意图,我们可以看出,金属钠原子最外电子层带有一个电子,在化学反应中容易失去最外电子层的一个电子,显活泼的金属性。金属钠能和许多非金属如氧气、氯气等反应。我们刚才把钠放在空气中,钠的表面变暗就是钠和氧气反应生成白色的氧化钠。
[观察思考]
[实验2]将一小块金属钠放在石棉网上,用酒精灯加热石棉网,观察现象火焰颜色以及产物的颜色、状态
[学生回答] 看到钠燃烧起来,火焰呈黄色,产物为淡黄色的粉末 [教师活动] 引导学生写出钠在常温时与空气中的氧气反应的方程式
4Na + O2 ==2Na2O(白色固体)
点燃
教师写出钠燃烧的方程式2Na + O2 ====Na2O2(淡黄色粉末)
注意,钠与氧气的反应产物和反应温度有关系。
思考:是氧化钠比较稳定还是过氧化钠比较稳定?氧化钠能不能转化为过氧化钠?
[讨论] 在教师的引导下得出结论,过氧化钠比较稳定。氧化钠可以继续和氧气
反应生成过氧化钠
2Na2O + O2 == 2Na2O2
[教师活动] 氧化钠是碱性氧化物,和水反应生成对应的碱,和酸性氧化物反应生成对应的盐;而过氧化钠不是碱性氧化物,它是过氧化物,和水反应除了生成水,还生成氧气,和酸性氧化物反应除了生成盐,还生成氧气
Na2O + H2O
== 2NaOH
2Na2O + 2CO2 == 2Na2CO2Na2O2 + 2H2O
== 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O(过氧化钠常用于呼吸面具和潜水艇中作供氧剂)
(怎么验证这些产物呢,同学们可以课后思考一下)
[观察思考] [实验3] 将一小块金属钠投入装有水并滴入酚酞试剂的小烧杯中,观察现象
[教师活动] 引导学生归纳现象:钠浮在水面上,四处游动,并熔化成为小球,最后消失,发出哧哧的响声,溶液变成红色,可以用五个字概括:
浮—钠的密度比水小(0.97g/cm3)
熔—反应放热,且钠的熔点低(97.810C,沸点是882.90C)
游—产生气体,由于气体在水面上的分布不均匀,推动钠四处游动(如果收集一试管的气体,靠近火焰会听到轻微的爆鸣声,说明产生的气体是氢气)
响—氢气和空气混合,反应放出的热量使混合气体发生反应而产生爆鸣声
红—有碱生成,遇到酚酞变红:2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑ [教师活动] 在实验室里金属钠是保存在煤油中的,请同学们想一想:
(1)金属钠为什么可以保存在煤油中?
(2)金属钠为什么要保存在煤油中?
(3)取用钠时,为什么要用镊子,不能用手?(4)取用钠时,多余的钠能不能放回煤油中?
[学生活动] 思考并讨论,得出结论:
(1)因为钠不与煤油反应,且钠的密度比煤油大
(2)因为,钠很容易和空气中的水、氧气发生反应,所以钠要密封保存,但不
能像溴一样用水密封,因为钠会和水反应,所以,钠要用不会和它反应的煤油密封保存
(3)因为手上有汗液,会和钠反应
(4)能。而且,一定要放回煤油中,因为钠放在空气中,会和水,氧气等剧烈
反应,不安全,所以用完,多余的钠一定要放会煤油中。(一般,在取用试剂时,多余的试剂是不能再放回试剂瓶的,因为会引入杂质)
[教师活动] 我国在西汉时期,就掌握了湿法炼铜技术,其原理就是用铁与硫酸铜反应置换出铜。活泼金属能够把不活泼金属从它们的盐溶液中置换出来。如果金属钠与
硫酸铜溶液作用结果会如何呢?请你预测,并简要说明理由。
[观察思考] [实验4] 向一只盛有CuSO4的大烧杯中加入一小块金属钠,观察实验现象。
[讨论] 与钠和水的反应现象相同,另外,还看到有兰色絮状的沉淀产生
[教师活动] 归纳钠与硫酸铜反应的方程式:
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 === Cu(OH)2↓ + Na2SO4
钠加入盐的水溶液,首先和水反应,生成的氢氧化钠再和盐反应,所以,钠不能从盐的水溶液中,把比它不活泼的金属置换出来,如果要用钠置换出其它的金属,得在熔融状态下才可以。例如:
700~8000C
TiCl4 + 4Na ======== Ti + 4NaCl
同样的,不能用比钠活泼的金属从钠的盐溶液中把钠置换出来,因为生成的钠
会和水剧烈的反应,所以根本就的不到钠。现在用的比较多的方法是,电解熔融的氯化钠:
通电
2NaCl === 2Na + Cl↑
2[教师活动] 元素在自然界中有两种存在形式:游离态(单质)和化合态(化合物),请同学们思考一下,钠在自然界中会以什么形态存在呢?
[学生活动] 思考并回答:以化合态存在,因为钠的化学性质非常活泼,很溶液和空气中的物质发生化学反应,生成一系列的化合物
[教师活动] 归纳钠的用途
(1)制过氧化钠—和氧气反应
(2)原子反应堆导热剂—钠、钾合金在常温下为液体,有很好的导热性
(3)高压钠灯—黄光射程远,透雾能力强
(4)冶炼某些贵金属—钠有很强的还原性
教师总结:
作业:练习册 【板书设计】
金属钠的性质与应用
一、钠的性质 1.钠的物理性质
银白色金属,质软,有延展性,导电,导热,熔、沸点低,密度小 2.化学性质
(1)与氧气反应 常温:4Na + O2 = 2Na2O(白色)点燃:2Na +O2 2Na2O2(淡黄)
2Na2O2 + 2H2O
== 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2(2)与水反应 现象:“浮”、“熔”、“游”、“响”、“红”
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
(3)与盐溶液反应:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓+ Na2SO4
700~8000C(4)TiCl4 + 4Na ======== Ti + 4NaCl
二、钠的用途
(1)制过氧化钠—和氧气反应
(2)原子反应堆导热剂—钠、钾合金在常温下为液体,有很好的导热性(3)高压钠灯—黄光射程远,透雾能力强(4)冶炼某些贵金属—钠有很强的还原性
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