第二节 几种重要的金属化合物 整体设计 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。 本节按钠、铝、铁三种重要金属化合物性质的顺序编写。按这样的顺序编写，可以使钠、铝、铁化合物的性质知识更加系统化，更有利于学生的掌握。 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。 本节有六个实验，两个科学探究，一个实践活动，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和两性氢氧化物，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，全面理解各种金属的各类化合物的性质。 新教材分别介绍钠、铝、铁的重要化合物，知识系统，规律性强，有利于学生掌握。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，评选出最佳方案供大家参考，有助于体现学生的主体意识。 Na2CO3和NaHCO3的比较，Fe3+和Fe2+的比较，教材中已有表格。建议补充Na2O和Na2O2的比较，Fe(OH)3和Fe(OH)2的比较表格，使学生通过其性质的比较，分辨其异同，更好地掌握知识。 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12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，Na2CO3和NaHCO3溶液的性质、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。同时亦可以使学生所学知识系统化。 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+和Fe2+的相互转化 教学难点 两性氢氧化物概念的形成;Fe3+和Fe2+的相互转化 课时安排 3课时 第1课时 教学设计 三维目标 知识与技能 1.掌握Na2O和Na2O2性质的异同。 2.掌握Na2CO3和NaHCO3性质的异同及二者之间的相互转化。 3.掌握焰色反应的实验操作方法及钠、钾的焰色。 过程与方法 1.列表比较Na2O和Na2O2的性质。 2.充分利用教材已有表格，使学生比较掌握Na2CO3和NaHCO3的性质。 3.通过实物展示、实验演示和学生实验相结合的方法，填充表格。并适时启发、诱导使学生加深认识，深化理解达到巩固知识之目的。 4.通过对比分析、讨论归纳和实验探究，夯实知识基础，突破教学难点。 情感、态度与价值观 1.通过对钠的重要化合物性质的学习，激发学生学习化学的热情，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Na2O2和Na2O、Na2CO3和NaHCO3性质的学习，对学生进行辩证唯物主义教育。培养学生思维能力和综合分析能力，培养学生实验技能。 教学重点 Na2O2的性质，Na2CO3和NaHCO3性质比较，焰色反应及实验操作。 教学难点 Na2O2的化学性质，Na2CO3和NaHCO3的相互转化。 教具准备 投影仪、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、酚酞试液、蒸馏水、澄清石灰水、2 mol ·L-1盐酸、酒精灯、铁架台（带铁夹）、试管（带胶塞）、玻璃导管、药匙、胶头滴管、铂丝（或无锈铁丝)、脱脂棉、玻璃管、石棉网、三脚架 教学过程 师：上一节课我们学习了钠、铝、铁的单质的性质，请大家回顾，钠、铝、铁都可以和哪些物质发生化学反应。 学生活动： 1.钠、铝、铁和非金属单质的反应（Cl2、O2等） 2.与水的反应 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑ 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 3.与酸的反应 Fe+2HCl====FeCl2+H2↑ 2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑ 4.Al与碱的反应 2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ [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)钠的重要化合物 师：自然界中有没有游离态的钠？为什么？同学们知道钠的哪些化合物？ 生：没有；因为钠的性质很活泼；钠的化合物有：NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、Na2O等。 师：钠元素以化合态存在于自然界。NaOH是一种重要的碱，初中我们已学过它的性质及重要应用，本课时我们主要来学习钠的氧化物及钠的几种重要的盐。 [板书]1.氧化钠和过氧化钠 师：大家回忆一下上节课我们做过的实验，新切开的钠暴露在空气中发生哪些变化？ 生：新切开的钠呈银白色金属光泽，在空气中很快变暗，后来钠的断面逐渐变潮湿又逐渐出现白色固体，最终会变成白色粉末。 师：大家回答得很好，新切开的钠的断面很快变暗，是钠被空气中的氧气氧化为白色的氧化钠（Na2O），氧化钠是一种碱性氧化物，它的化学性质有哪些呢？ 生：与水反应、与酸性氧化物反应、与酸反应。 投影表格，指导学生边听讲边把相关的知识填充起来，亦可指名板演。 物质 性质 Na2O Na2O2  颜色、状态    与水反应    与CO2反应    是否是碱性氧化物    氧元素的化合价     师：今天我们再来认识一种新的钠的氧化物——过氧化钠（Na2O2）。 [投影]展示过氧化钠样品的颜色和状态，同时填充表格相关栏目。 师：Na2O2的性质是否与Na2O一样呢，我们共同观察下面的演示实验。 ［实验35］：教师取少量Na2O2装于试管，滴加蒸馏水，观察现象；用带火星的木条检验生成的气体；让几个同学用手轻摸试管；向反应后的溶液中滴入酚酞，引导学生观察现象。 师：过氧化钠与水反应都生成了什么物质？你是如何知道的？ 生：生成了O2，因为带火星木条燃烧起来；有NaOH生成，因为反应后的溶液使酚酞变红色。 师：用手轻摸试管感觉到了什么？说明什么问题？ 生：试管烫手，说明反应放出了大量的热。 师：你能完成该反应的化学方程式吗？ 生：各自写化学方程式于表格中相应位置（教师指名板演）。 师：我们再来观察下面的实验。 ［操作］教师把石棉网置于三脚架上，并放一团脱脂棉，将半药匙过氧化钠放在脱脂棉上，并简单地包一下，然后用胶头滴管滴加蒸馏水，脱脂棉剧烈燃烧起来。 师：过氧化钠和CO2的反应是怎样的呢？ ［操作］同上，用玻璃管向包住Na2O2的脱脂棉上吹气，脱脂棉燃烧起来。 师：过氧化钠和CO2反应会生成什么物质？试写化学方程式（指名板演）。 生：有O2生成，有Na2CO3生成。 师：Na2O2和Na2O的性质有何异同？Na2O2是否是碱性氧化物？Na2O2中的氧元素的化合价是多少？请大家讨论后回答。 生：都能与水、与CO2反应。Na2O2的反应中生成了O2，Na2O的反应中无O2放出。Na2O2不是碱性氧化物。Na2O2中的氧元素显-1价。 师：大家回答得很好。Na2O2不是碱性氧化物，属于过氧化物，因为它与水、酸性氧化物及酸反应有O2生成；Na2O2中的氧元素显-1价。 教师显示同学完成的表格投影，归纳讲评。 师：根据Na2O2的性质，能否说出Na2O2的一项用途，大家讨论。 生：过氧化钠可用于呼吸面具中或潜水艇中作为氧气的来源；实验室可以用Na2O2和水制取少量的O2。 ［例题剖析］ 例题.在120 ℃、1.01×105 Pa时，4.76 g二氧化碳和水蒸气的混合气体，缓慢通入37.16 g足量过氧化钠中，充分反应，固体物质的质量变为 40 g。 求： (1)混合气体中二氧化碳和水蒸气的物质的量。 (2)若将上述 4.76 g混合气体通入 60 mL 2 mol ·L-1氢氧化钠溶液中，充分反应后，求生成物的物质的量。 教师精讲：CO2与Na2O2反应，以及H2O与Na2O2反应均使固体物质质量增加，这与题给固体质量从 37.16 g变为 40 g，增加 2.84 g相关，可运用化学方程式通过“质量差量法”列式计算出两种气体的物质的量。 另外，4.76 g + 37.16 g - 40 g=1.92 g，1.92 g即是生成的氧气的质量，同样可以计算出两种气体的物质的量。 将CO2、H2O气体通入一定量的NaOH溶液中，可能发生的反应是： ①2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O ②NaOH+CO2====NaHCO3 若NaOH与CO2物质的量比为2∶1时，按①式进行，生成物为Na2CO3； 若NaOH与CO2物质的量比为1∶1时，按②式进行，生成物为 NaHCO3； 若NaOH与CO2物质的量比介于2∶1和1∶1之间，按①②式进行，生成物为Na2CO3和NaHCO3。 解析： (1)设混合气体中CO2、H2O的物质的量分别为x、y。 2Na2O2 + 2CO2==== 2Na2CO3+O2 固体净增 2 mol 1 mol 56 g 2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑ 固体净增 2 mol 1 mol 4 g 解得 x=0.1 mol y=0.02 mol (2)NaOH和CO2的反应为： 2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O NaOH+CO2====NaHCO3 n(NaOH)=2 mol ·L-1×0.06 L=0.12 mol n(CO2)= 0.1 mol 两者之比介于2∶1和1∶1之间，故生成物为Na2CO3和NaHCO3。 2NaOH + CO2==== Na2CO3+H2O 2 mol 1 mol 1 mol 0.12 mol 0.06 mol 0.06 mol Na2CO3 + CO2 + H2O====2NaHCO3 1 mol 1 mol 2 mol 0.04 mol 0.04 mol 0. 08 mol 生成Na2CO3的物质的量=0.06 mol -0.04 mol =0.02 mol ，NaHCO3为 0.08 mol。 答案：(1)混合气体中含CO2 0.1 mol ，水蒸气0.02 mol。 (2)生成物中Na2CO3 0. 02 mol，NaHCO3 0. 08 mol。 [板书]2.碳酸钠和碳酸氢钠 [科学探究]碳酸钠和碳酸氢钠的性质。 [投影]学生实验并完成下列表格： Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性： 步骤 1 g Na2CO3 1 g NaHCO3  ①加1 mL水    ②加10 mL 水    ③加2滴酚酞溶液    初步结论    [演示实验]Na2CO3和NaHCO3的热稳定性实验，观察现象，并完成下列表格。 现象 发生反应的化学方程式 结论  Na2CO3  ─   NaHCO3  2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑   思考：Na2CO3和NaHCO3还有没有其他的性质？请同学们讨论并进行总结。 生：Na2CO3和NaHCO3都可以与Ca(OH)2反应，NaHCO3还可以与NaOH反应;Na2CO3和NaHCO3都可以与盐酸反应;Na2CO3可以与CaCl2反应。 师：同学们总结得很好。能否实现Na2CO3和NaHCO3的相互转化呢？请同学们思考。 生：在Na2CO3的溶液中通入过量的CO2气体可以转化为NaHCO3,在NaHCO3的溶液中加入适量的NaOH，可以转化为Na2CO3;如果NaHCO3呈固态可以通过加热使其转化为Na2CO3。 [设疑]回答很全面，那么如何除去Na2CO3中的NaHCO3？又如何除去NaHCO3中的Na2CO3?请课后思考，并完成有关反应的化学方程式。 [设疑]如何鉴别Na2CO3和NaHCO3两种物质？ 生：向两种溶液中分别加入CaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3;分别置于大试管中加热，有气体生成，且气体能使澄清石灰水变浑浊的是NaHCO3。 讲述：碳酸钠粉末遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠（Na2CO3·xH2O）,碳酸钠晶体在干燥的空气里容易逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末。碳酸钠和碳酸氢钠虽然都属于盐类，但它们的溶液都显碱性，这就是它们被作为食用碱的原因。 [过渡]我们在观察钠燃烧时，发现火焰呈黄色，节日燃放的烟花五彩缤纷。这在化学上叫焰色反应。 [板书]3.焰色反应 金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊的颜色,在化学上叫做焰色反应。 ［实验3-6］演示碳酸钠溶液和碳酸钾溶液的焰色反应,观察现象。 生：碳酸钠的火焰呈黄色,透过蓝色钴玻璃观察碳酸钾火焰呈紫色。 [设疑]焰色反应应如何操作?有何用途? 生：做焰色反应实验前，铂丝（或无锈铁丝）应灼烧到无色。也可先用盐酸清洗，再灼烧至无色。焰色反应用于鉴别金属元素。 教师总结：焰色反应的操作步骤可概括为：洗、蘸、烧、看…… [实验改进] （1）用甲醇配制金属盐溶液，装入喷雾器向火焰处喷射，焰色明显。 （2）将粉笔先吸足酒精，再点燃，在火焰上进行焰色反应实验，现象很明显。 实验现象：焰色反应的颜色为：钠盐呈黄色、钾盐呈紫色、钙盐呈砖红色、锶盐呈洋红色、铜盐呈绿色。 板书设计 第二节 几种重要的金属化合物 （一）钠的重要化合物 1.氧化钠和过氧化钠 物质 性质 Na2O Na2O2  颜色、状态 白色粉末 淡黄色粉末  与水反应 Na2O+2H2O====2NaOH 2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑  与CO2反应 Na2O+CO2====Na2CO3 2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2  是否碱性氧化物 是 不是  氧元素化合价 -2 -1  2.碳酸钠和碳酸氢钠 （1）Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性 （2）Na2CO3和NaHCO3的热稳定性 2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O （3）Na2CO3和NaHCO3的其他的性质 3.焰色反应 （1）铂丝（或无锈铁丝）： （2）操作：洗、蘸、烧、看…… （3）注意事项：观察钾的焰色要透过蓝色钴玻璃片。 活动与探究 1.小苏打片是一种常见的治疗胃酸过多的药物，试设计实验证明小苏打片中含有NaHCO3。 实验目的 验证小苏打片中含有NaHCO3  实验原理 NaHCO3的化学性质及焰色反应  仪器及药品 研钵 药匙 小烧杯 玻璃棒 铁架台 铁夹 酒精灯 大试管 小试管 玻璃导管及胶塞 澄清石灰水 小苏打片 稀盐酸 铂丝 蒸馏水  步骤1 取3~5片小苏打片研碎  步骤2 装入大试管，固定在铁架台上，加热；将生成的气体通入澄清石灰水中  步骤3 取3~5片小苏打片研碎，放入小烧杯加水溶解  步骤4 用处理好的铂丝蘸取溶液在酒精灯上灼烧，观察焰色  现象及结论   随堂练习 1.在一定温度下，向饱和的烧碱溶液中加入一定量的过氧化钠，充分反应后恢复到原来温度，下列说法正确的是( ) A.溶液中Na+浓度增大，有O2放出 B.溶液pH不变，有H2放出 C.溶液中Na+数目减少，有O2放出 D.溶液pH增大，有O2放出 答案:C 2.（2007山东聊城期中，13）物质的量均为1 mol的下述物质，长期放置于空气中(最终物质不考虑潮解情况)，最后质量增加的大小关系是( ) ①氧化钠 ②过氧化钠 ③氢氧化钠 ④亚硫酸钠 A.①=③>②>④ B.①>②>④>③ C.③>①=②>④ D.④>③>②>① 答案:B 3.（2007山东临沂一模，12）向0.1 mol·L-1 NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是( ) A.Na+、
B.
、
C.Na+、
D.Na+、OH- 答案:C 4.可以用来断定碳酸氢钠粉末中是否混有碳酸钠的实验方法是( ) A.加热时有无气体放出 B.滴加盐酸时有无气泡放出 C.溶于水后，滴加稀的氯化镁溶液看有无白色沉淀生成 D.溶于水后，滴加澄清石灰水，看有无白色沉淀生成 答案:C 5.呼吸面具中有Na2O2，可吸收CO2放出O2，若用超氧化钾（KO2）代替Na2O2也可起到同样的作用。 （1）写出KO2与CO2反应的化学方程式：________________________。 （2）1 kg Na2O2和1 kg KO2分别和CO2反应，生成的O2的体积比（同温、同压下）为________________。 （3）等物质的量的CO2分别与足量的Na2O2、KO2反应，生成的O2的体积比（同温、同压下）为_______________。 （4）你认为选用_____________作补氧剂更合适，理由是__________________________。 答案:(1)4KO2+2CO2====2K2CO3+3O2 (2)0.6∶1 (3)1∶3 (4)KO2 因为KO2释放出的氧气多 6.（1）NaHCO3溶液中混有Na2CO3，为除去Na2CO3，可以通入足量的_____________，化学方程式为__________________________。 （2）NaOH溶液中混有Na2CO3，可以加入适量的_____________，反应的离子方程式为__________________________。 答案:（1）CO2 CO2+Na2CO3+H2O====2NaHCO3 (2)Ca(OH)2 Ca2++
====CaCO3↓ 7.把A克NaHCO3固体加热分解一段时间后，固体质量变为B克，求： （1）生成Na2CO3的质量。 （2）当B为_____________时，表示NaHCO3完全分解。 答案:（1）
（A-B）g (2)B=53A/84 8.将28.6 g碳酸钠盐的结晶水合物(Na2CO3·xH2O)加热至完全失去结晶水，得到无水化合物10.6 g，试求x的值。 答案:x=10

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