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2019-2020年高中化學（大綱版）第二冊 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié)鎂和鋁(第一課時) 從容說課 本節(jié)教材可以分為三部分。 第一部分是鎂和鋁的性質(zhì)。教材采用對比的方法，以列表和討論的方式引導學生運用元素周期律知識，學習鎂和鋁的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)．其中鎂和鋁的化學性質(zhì)是本節(jié)的重點。教材從原子的最外層電子數(shù)引入，結(jié)合氧化還原反應原理，介紹鎂和鋁的還原性。 第二部分是鋁的重要化合物，分別介紹了鋁的氧化物、氫氧化物和一種重要的鹽。其中氫氧化鋁的兩性是重點，在介紹這一部分內(nèi)容時，運用前一章所學電離平衡的知識．分析、討論氫氧化鉛的兩性以及硫酸鋁鉀的水解。 第三部分是合金的知識。在初中．學生曾學過鐵合金，本節(jié)只簡單介紹合金的一些常見的性質(zhì)．并以列表的形式簡介幾種常見的合金。 運用理論知識指導元素化合物知識的學習，是高中化學中常見的方法之一。這種方法可以使學生用較短的時間，學習較多的知識．便于記憶和理解．同時又可以鞏固學生對理論知識的認識。 通過復習金屬元素在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)的特點，使學生回憶在周期表里這些金屬元素主要位于每個周期的前部和中部．各周期的副族元素全部是金屬元素。金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征是：最外層的電子數(shù)一般比較少，是l～3個，這個特征的具體表現(xiàn)就是金屬原子易于失去電子而變成陽離子。 關(guān)于金屬的物理性質(zhì)．通過展示實物、閱讀教材，師生共同歸納．總結(jié)金屬具有金屬光澤、容易導電、導熱、有延展性等共性．并結(jié)合這些性質(zhì)介紹它們的用途。 關(guān)于鎂和鋁的化學性質(zhì)的教學結(jié)合演示實驗進行講解。講氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)時，要突出它們的兩性。學生對氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)已有一些認識，而且已學過元素周期律，因此，采用理論推測或?qū)嶒炋骄?、驗證的方法來進行教學。讓學生做制備的Al2O3與酸或堿的反應的實驗．探究Al2O3是否有兩性。把[實驗4—5]和[實驗4—6]結(jié)合起來由學生探究Al(OH)3的生成及分別與酸或堿反應。學生探究后可以得出以下結(jié)論：制取Al(OH)3最好用氨水；Al(OH)3既能與酸反應．又能與強堿反應：Al(OH)3是兩性氫氧化物。對于Al(OH)3具有兩性的原因．教學時可寫出Al(OH)3的兩種電離方式．引導學生用電離理論和化學平衡理論進行分析討論．使學生明確由于條件不同．Al(OH)3可以以酸或堿的形式電離．因此它既可以與堿反應．又可以與酸反應．培養(yǎng)學生用辯證唯物主義觀點分析問題和解決問題的能力。 有關(guān)合金的知識屬于常識性介紹的內(nèi)容．可讓學生自己閱讀，結(jié)合生活、生產(chǎn)實際討論合 金的廣泛用途。 ●教學目標 1.使學生了解金屬的通性。 2.使學生了解鋁的物理性質(zhì)以及用途。 3.使學生掌握鎂和鋁的化學性質(zhì)。 4.使學生了解鋁的幾種重要化合物。 5.使學生初步了解合金。 ●教學重點 鎂和鋁的化學性質(zhì)、氫氧化鋁的兩性 ●教學難點 氫氧化鋁的兩性 ●課時安排 二課時 ●教學方法 討論法、實驗——對比法、實驗探究法。 ●教具準備 1．鋁箔、氧氣、粗鐵絲、火柴、NaOH溶液、CO2、鎂帶、KClO3、氧化鐵、鋁粉、濾紙、蒸發(fā)皿、砂紙、帶鐵圈的鐵架臺、0.5 molL－1 Al2(SO4)3、溶液、氨水、2 molL－1鹽酸、氧化鋁、沙子、明礬、石蕊試液。 2．投影儀、膠片。 ●教學過程 ★第一課時 [引言]打開元素周期表，我們不難知道，在人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中。大約有4／5是金屬元素。金屬在人類社會的發(fā)展進程中，一直起著非常重要的作用，即使在各種各樣的新材料層出不窮的現(xiàn)代社會中，金屬仍然起著不可替代的作用。在日常生活中我們常常接觸到各種各樣的金屬，因此，我們了解金屬的重要性質(zhì)是很有必要的。這節(jié)課我們就來學習幾種重要的金屬。 ［師］第四章 幾種重要的金屬 ［師］展示幾種金屬樣品，引導學生觀察樣品，閱讀教材P79～P80總結(jié)金屬的物理通性。 ［學生活動］閱讀教材內(nèi)容，進行歸納、總結(jié)。 [學生回答后，教師小結(jié)]金屬的物理通性 1.常溫時，除汞為液體外，其他金屬都是固體； 2.都有金屬光澤。（粉末狀一般呈暗灰色或黑色）； 3.大多數(shù)金屬有良好的導電性和導熱性，（導電性順序：Au>Ag>Cu>Al）； 4.大多數(shù)金屬具有展性和延性。延性最好的是鉑，展性最好的是Au。 5.硬度、熔點、密度差別較大（ρ>4.5gcm-3為金屬，ρ<4.5gcm-3為輕金屬） [過渡]我們這節(jié)課主要通過學習鎂和鋁的性質(zhì)來深入了解金屬的性質(zhì)及用途。 ［板書］第一節(jié) 鎂和鋁 [展示]用砂紙打磨過的鎂條和鋁片 ［生］觀察鎂、鋁樣品、結(jié)合P78表4-2歸納結(jié)鎂，鋁物理性質(zhì)的相似性的性質(zhì)和差異 ［學生回答，教師板書］一、物理性質(zhì) 相同性：都是銀白色的金屬，密度小，硬度小，溶、沸點低，有良好的導電性，導熱性。 不同點：鋁比鎂的硬度大，沸點高。 ［師］物質(zhì)的用途常與它們的性質(zhì)有很大關(guān)系，如鋁常用于制作導線和電纜，鋁箔常用于食品、飲料的包裝等。而鎂和鋁的更重要的用途是制造合金。請同學們舉出最常見的鎂、鋁合金的用途。 ［生］可用來做門窗。 ［師］制成合金可克服純鎂和純鋁的硬度、強度較低，不適于制造機器零件的缺點，而具有質(zhì)輕、堅韌、機械性能較好等許多優(yōu)良性質(zhì)。 ［師］鎂和鋁都是第三周期中比較活潑的金屬，它們有哪些化學性質(zhì)呢？下面我們就來學習一下二者的化學性質(zhì)。 ［板書］二、鎂和鋁的化學性質(zhì) ［師］在高中化學第一冊第五章，學習元素周期律知識時，我們曾學過鎂、鋁分別跟熱水反應的實驗，請同學們回憶一下實驗現(xiàn)象并寫出化學反應方程式。 ［生］化學方程式：Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑ 現(xiàn)象：（事先在水中滴加酚酞）待水沸騰后，鎂帶表面變紅，說明有堿生成，而鋁則不能。 ［師］鎂和鋁同屬第三周期的元素，原子最外層分別有2個和3個電子，在參加化學反應時，容易失去最外層電子成為陽離子。但為什么與水反應時有如此大的差別呢？請同學們試從原子結(jié)構(gòu)的知識來解釋。 ［生］鎂和鋁分屬不同的主族元素，鎂比鋁的原子半徑大，最外層電子數(shù)少，原子核對最外層電子的引力更小一些，因此鎂的最外層電子更易失去，鎂比鋁更活潑。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，由于結(jié)構(gòu)不同，所以二者性質(zhì)有差異。 ［師］很好。下面我們就采用實驗對比的方法來學習二者的化學性質(zhì)。 ［板書］1.跟非金屬反應 思考：我們知道，鎂和鋁都具有金屬光澤，而為什么我手中的鎂帶和鋁箔沒有光澤呢？ ［答］在常溫下，鎂和鋁都跟空氣里的氧氣起反應，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，從而使金屬失去光澤。 ［師］回答很好。下面我們來觀察一下實驗（展示鎂帶在空氣中燃燒，現(xiàn)象：發(fā)出耀眼的強光）。 ［問］鋁能不能燃燒呢？讓我們共同觀察一個實驗。 ［演示］（實驗4—1）鋁箔的燃燒 ［實驗說明：應注意當火柴燃盡時，再把鋁箔伸入集氣瓶中，不能過早伸入，以免消耗過多氧氣］ ［師］同學們，你們能說出鋁箔在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，并給出化學方程式嗎？ ［生］鋁箔在氧氣中可以燃燒，并放出大量的熱，產(chǎn)生耀眼的白光?；瘜W反應方程式為： 2Al+3O22Al2O3 ［師］鎂和鋁都能跟氧氣反應，但在常溫下，鎂、鋁表面都能形成致密氧化物薄膜而阻止金屬繼續(xù)氧化，所以鎂和鋁都具有抗腐蝕性。鎂和鋁除能跟氧氣起反應外，在加熱時還能跟其他非金屬如硫、鹵素等起反應。 ［練習］寫出鎂、鋁分別與Cl2、S反應的化學方程式。 ［答案］Mg+Cl2MgCl2 Mg+SMgS 2Al+3Cl22AlCl3 2Al+3SAl2S3 ［板書］2.跟酸的反應 ［演示］在投影儀上放一培養(yǎng)皿，并盛少量稀鹽酸，用砂紙擦掉鎂帶和鋁箔表面的氧化膜后，放入同一培養(yǎng)皿中觀察投影屏幕。 ［師］請同學們說出觀察到的現(xiàn)象。 ［生］鎂帶和鋁箔表面都有氣泡，但鎂的反應更劇烈一些。 ［師］請同學們寫出鎂、鋁分別與稀H2SO4反應的離子方程式。 ［學生板演］Mg+2H+====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ ［師］以上是鎂、鋁與非氧化性酸的反應，如果是氧化性的酸，情況則大不相同，如鎂與濃硫酸和濃硝酸的反應分別為： Mg+2H2SO4（濃） MgSO4+SO2↑+2H2O Mg+4HNO3（濃） Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O 不會產(chǎn)生H2。而對于鋁來說，在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中，表面會被鈍化，生成堅固的氧化膜，可阻止反應的繼續(xù)進行。因此，可以用鋁制的容器裝運濃硫酸或濃硝酸。 [過渡]我們在高一學過氫氧化鋁既可溶于HCl，又可溶于NaOH溶液，而Mg(OH)2只能溶于酸不能溶于堿，那么鎂和鋁的單質(zhì)能不能和堿反應呢？下面我們來試驗一下。 [演示實驗4-2由學生自己演示] 現(xiàn)象：鋁開始不反應，片刻后，有氣泡產(chǎn)生。點燃產(chǎn)生的氣體，火焰為淡藍色，而鎂條無變化。 [學生思考后得出結(jié)論]Mg不與堿反應，Al和堿反應生成H2 ［板書］3.跟堿反應 2Al+2H2O+2NaOH====2NaAlO2＋3H2↑。 [討論]剩余的飯菜能否長時間保存在鋁鍋中？為什么？ [生]不能。因為酸、堿、鹽均能腐蝕鋁制品。 ［練習］回憶硅與氫氧化鈉溶液的反應，寫出反應方程式。 答案：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑ ［師］在這個反應中氧化劑也是H2O，所以若要標出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目需要在方程式的兩邊各補上1個H2O分子。 ［板書］4.跟某些氧化物的反應 ［師］鎂和鋁都是較活潑的金屬，它們的還原性比較強，不僅能把氧氣還原，而且在一定條件下還能跟某些氧化物起反應，將其中的某些元素還原。 ［演示］（實驗4—3）鎂條在二氧化碳里燃燒 ［實驗說明］在做鎂條在二氧化碳中燃燒實驗之前，可先用燃著的火柴伸入裝滿CO2的集氣瓶里。改用燃著的鎂條時，應引導學生注意觀察現(xiàn)象，并對兩個實驗的現(xiàn)象進行對比，以加深對知識的理解。 ［實驗注意事項］1.CO2要收集滿，鎂條要稍長一些，并由瓶口逐漸伸入到瓶底，使其充分反應，全部燃燒完。2.實驗所用的鎂條應預先用砂紙擦去表面的氧化膜。 ［生］觀察并描述實驗現(xiàn)象：火柴熄滅，而鎂帶劇烈燃燒，在集氣瓶壁上有黑色固體生成生成白色固體。 [板書]：2Mg+CO22MgO+C ［師］該反應為置換反應，說明了鎂的強還原性，反應同時也說明了CO2不支持燃燒是相對的。 [思考]：鎂在二氧化硫中能否燃燒？ 答案：鎂在二氧化硫中燃燒與在二氧化碳中相似，生成氧化鎂和單質(zhì)硫，但是生成的硫能繼續(xù)與鎂反應，生成硫化鎂，反應的方程式為：2Mg+SO22MgO+S,Mg+S MgS。 ［演示］（實驗4—4）鋁熱反應 ［實驗注意事項］（1）.要使用沒有被氧化的鋁粉，氧化鐵粉末要烘干。氧化鐵和鋁粉的質(zhì)量比為3∶1，混合要均勻。（2）.KClO3作為引燃劑，也可以用Na2O2或BaO2代替。實驗時可以不用鎂條點燃，而用在KClO3和白糖的混合物上滴加濃硫酸的方法來點燃。操作方法如下：把白糖和氯酸鉀各0.5 g混合均勻，堆放在鋁粉和鐵粉的混合物上，向其中滴加1～2滴濃硫酸，立即可以引發(fā)反應。（3）.紙漏斗必須用水濕潤。4.注意安全，實驗裝置不宜離人太近。 ［生］觀察并描述實現(xiàn)現(xiàn)象，鎂條劇烈燃燒，放出的熱量使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應。反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。 [板書]：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 [師]觀察現(xiàn)象，寫出反應方程式，分析各種試劑的作用 [生] 通過實驗我們看到，鎂條劇烈燃燒，放出一定熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應。反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。 反應的方程式：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 反應中用到的鋁熱劑，是鋁粉和某些金屬氧化物（氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化二鉻、二氧化錳等）組成的混合物。在該反應中，鎂條和氯酸鉀是引燃劑，鎂條在空氣中可以燃燒，氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時，氯酸鉀則是氧化劑，以保證鎂條的繼續(xù)燃燒，同時放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經(jīng)引發(fā)就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔化為液態(tài)。 ［練習］請同學們寫出鋁與三氧化二鉻、二氧化錳、五氧化二釩反應的化學方程式。 ［答案］2Al+Cr2O3====2Cr+Al2O3 4Al+3MnO2====3Mn+2Al2O3 3V2O5+10Al====5Al2O3+6V ［小結(jié)］通過這節(jié)課的學習，我們可以看出，鎂和鋁的性質(zhì)即有相似之處，又有不同之處，這都與它們的原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，體現(xiàn)了性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的密切關(guān)系 ［布置作業(yè)］P85 一、1、2 二 五、1 ●板書設計 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié) 鎂和鋁 一、物理性質(zhì) 相似點都是銀白色的輕金屬，有較強的韌性、延性和展性，有良好的導電、導熱性。 不同點：鋁比鎂硬度大熔、沸點高。 二、鎂和鋁的化學性質(zhì) 1.跟非金屬反應 2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3 2.跟酸的反應 Mg+2H＋====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ 3.跟堿的反應 2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ 4.跟某些氧化物的反應 2Mg+CO22MgO+C 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 ●教學說明 本節(jié)是學習理論知識之后集中學習金屬元素知識的，因此在教學中注意引導學生自學討論，運用理論知識指導金屬元素的學習。例如，講鎂、鋁的性質(zhì)時，可結(jié)合元素周期表及周期律的知識。這樣，不僅鞏固高中所學的理論知識，還可以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。 另外，在講解鎂和鋁的性質(zhì)時，可采用實驗——對比法，對學生進行精心的引導，讓學生親自參與到學習新知識的過程中來，最后通過對所學知識的應用——練習，使本節(jié)課的知識得以鞏固，充分發(fā)揮學生的主體作用，達到較好的教學效果。 參考練習 1.兩份鋁屑，第一份與鹽酸反應，第二份與NaOH溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比為1∶2，則第一份與第二價鋁屑的質(zhì)量比為( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1 解析：兩個反應中，氫氣的體積比等于鋁失去的電子數(shù)之比。 答案：B 2．能說明鎂比鋁還原性強的事實是（ ） A.鎂原子最外層電子數(shù)比鋁少 B.鎂能在空氣中燃燒而鋁不能 C.鎂遇準濃HNO3和濃H2SO4不鈍化，而鋁鈍化 D.鋁的硬度，延展性、熔點均比鎂大、好、高 答案：B 3．等質(zhì)量的Fe、Mg、Al與同體積、同濃度的HCl反應，產(chǎn)生H2體積相同（相同狀況），下列判斷正確的是（ ） A.反應掉的三種金屬質(zhì)量相等 B.反應后三種金屬剩余 C.所用鹽酸均過量 D.Fe剛好反應完，Mg、Al有剩余。 答案：BD 4．下列物質(zhì)相遇不能產(chǎn)生氣體是（ ） A.Mg與稀鹽酸 B.鎂與濃硫酸 C.鋁與冷的濃硝酸 D.鋁與NaOH溶液 答案：C 5.鋁熱劑中鋁的作用是( ) A.催化劑 B.氧化劑 C.還原劑 D.填充劑 答案：C