新课标化学（农林牧渔类）-教学课件-4-2-1-中职《化学（农林牧渔类）》同步教学(高教版)

主题四 常见无机物及其应用 第二节 常见金属单质及其化合物 第二节 常见金属单质及其化合物 教学目标 1.通过辨识钠、铝、铁的原子结构，认识钠、铝、铁的金属性。能从微观角度出发，立足物质类别通性，掌握单质及其化合物的性质及应用，逐步建立“元素观”，形成研究物质性质的一般思路。 2. 通过观察实验现象认识金属钠的活泼性等，理解化学实验规范操作的重要性，增强安全意识，发展认知规律和总结规律的能力。 3.通过实践活动了解侯德榜制碱法等化学史实，感受学科榜样的力量，树立崇尚科学的精神，提升民族自豪感和爱国主义情怀。 情景引入 【情境与问题】 厨房中用的炒锅、炉灶、抽油烟机等由金属制成，养殖厂、蔬菜大棚等由金属材料作支架，卫星发射塔用优质金属材料作承载结构等，越来越多的金属及其化合物应用于日常生活及工农业生产中。你知道哪些金属及其化合物的性质呢？ 卫星发射塔 任务一 金属的通性 1.金属的物理性质 【观察与认知】 图所示是日常生活中常见的金属制品，观察它们的外观特征，你能分析归纳它们的共同性质吗？ （a) 铁锅 (b) 铝管 （c）铜导线 任务一 金属的通性 1.金属的物理性质 它们有不同的金属光泽，可加工成很多器械，应用于工农业生产生活的方方面面。 在已发现的118种化学元素中，金属元素高达80余种。尽管各种金属单质的差别很大，但也具有下列共同物理性质： （1）金属光泽。大多数金属呈银白色光泽，少数金属呈其他颜色，如金呈黄色，铜为紫红色等。当金属被磨制成粉末状态后，除了镁、铝等少数金属依然保持原有的光泽外，一般金属都表现为暗黑色或灰色。 任务一 金属的通性 1.金属的物理性质 （2）导电、导热性。金属一般都具有良好的导电、导热性。铜、铝、铁的导电导热性能很好，因此可以用铜丝、铝丝做导线，铁、铝可制作锅、铲等炊具。 （3）延展性。大多数金属都具有良好的延展性。金属的延性是指金属可以被抽成细丝，展性表现为金属可以被压成薄片。其中铂的延性最好，金的展性最强。最细的铂丝直径不超过0.2μm；最薄的金箔厚度只有0.1μm。 （4）金属的密度、硬度和熔点。大多数金属的密度、硬度较大，熔点较高，但不同金属之间的差别也较大。 任务一 金属的通性 1.金属的物理性质 多数金属元素的原子较易失去最外层电子变为金属离子，金属原子和金属离子靠自由电子的运动相互连接，形成金属晶体。金属单质一般以金属晶体形式存在，金属晶体中的粒子为金属原子。金属单质内部的自由电子，可以吸收投射到它表面上所有频率的光，这就使绝大多数金属呈银白色光泽。 金属晶体结构示意图 任务一 金属的通性 2.金属的化学性质 【观察与认知】 观察图所示钠、镁、铝的原子结构示意图，认识它们的结构，分析它们具有哪些主要化学性质。 钠、镁、铝原子结构示意图 任务一 金属的通性 2.金属的化学性质 大多数金属元素原子的最外层电子数少于4个，在发生化学反应时，其最外层电子容易失去。当金属单质遇到氧化剂时，失去最外层电子变成金属阳离子，而表现出还原性。如金属铁、铝等可以被氧气、氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化，也可以与酸反应等。 由于不同金属原子的电子层结构不同，失去电子的难易程度不同，所以不同金属单质的还原性强弱不同，化学反应的活性也差别较大。因此，对于金属单质的化学性质，还需要结合具体物质进行研究。 任务二 常见金属单质 1.钠 【观察与认知】 用镊子取一小块金属钠，用滤纸吸去表面的煤油，放到玻璃片上，用小刀切去一端的外皮，观察切面钠的颜色，分析钠具有的物理性质。 小刀切钠 任务二 常见金属单质 1.钠 可以观察到钠的切面呈银白色金属光泽，钠可以用小刀进行切割，说明钠的硬度较小。此外，钠的密度为0.97g/cm3，比水的密度小，钠的熔点98℃，沸点882.9℃，对热和电的传导性也很好。 【实验与探究】 （1）用小刀切下一小块金属钠，放在石棉网上加热，观察发生的现象。 （2）在烧杯中加入适量的水，滴入几滴酚酞试液。将一块黄豆大小的钠放入烧杯中，观察钠与水反应的现象。 任务二 常见金属单质 1.钠 钠在常温下能和空气中的氧气发生反应，光亮的新切面很快就会变暗，生成氧化钠。化学反应方程式如下： 4Na ＋ O2 = 2Na2O 钠燃烧时产生黄色火焰，生成黄色固体。化学反应方程式如下： 2Na ＋ O2 Na2O2（过氧化钠） 在烧杯中加入适量的水，滴入几滴酚酞试液，将一块黄豆大小的钠放入烧杯中，钠浮在水面上，熔化成一个小球，在水面上快速游动，并发出响声，烧杯中溶液变红，说明钠能与水剧烈反应。化学反应方程式如下： 2Na ＋ 2H2O =2NaOH ＋ H2↑ 任务二 常见金属单质 1.钠 很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色。在化学分析中，可以利用火焰呈现的颜色来检验金属及其化合物，这种方法称为焰色反应。 由于钠的化学性质很活泼，在常温下能与空气中的氧气、水蒸气发生反应，通常把钠存放在煤油中。在自然界中，钠都是以化合态存在。 任务二 常见金属单质 1.钠 钠是实用价值较高的金属之一，如钠可作为冶炼稀有金属的还原剂；钠可广泛应用于电光源上，如高压钠灯发出的黄光射程远，透雾性强；液态钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂；在轴承合金中加入少量的钠可提高其硬度；钠也是人体必需的一种重要元素，约占人体重的0.15%，其他动植物体内也含有钠的化合物，在生理活动中起着重要的作用。 钠灯 任务二 常见金属单质 1.钠 钠位于元素周期表中最左侧，属于IA族，位于同一主族的还有锂（Li）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）5种金属元素。这些金属元素原子的最外电子层都只有1个电子，在化学反应中很容易失去，从而变成+1价的阳离子。这些元素的氢氧化物多是易溶于水的强碱，因此，这些元素通常被称为碱金属。碱金属是所有金属中最活泼的一族元素，是较强的还原剂。 任务二 常见金属单质 2.铝 【观察与认知】 下图是日常生活中常用的铝制品，结合铝在元素周期表中的位置，认识铝的物理、化学性质。 （a) 铝锅 (b) 铝导线 （c）铝合金门 任务二 常见金属单质 2.铝 铝有银白色金属光泽，有良好的延展性，常制成棒状、片状、箔状和丝状，其中铝箔可以用来包装胶卷、糖果等。铝具有良好的导电和导热性能，在工业上常用来代替铜作导线、热交换器和散热材料等。铝粉仍能保持原有的银白色光泽，且有一定的耐腐蚀能力，常用来与某些油漆混合制成银白色的防锈涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀且美观。 任务二 常见金属单质 2.铝 铝的密度为2.70 g/cm3，熔点660℃，沸点2327℃，在铝中加入铜、镁、锌、硅、锰等，可以形成铝合金。铝合金强度高、密度小，是很重要的轻型结构材料，在日常生活中及航空航天、国防军工等制造业具有广泛的应用。 任务二 常见金属单质 2.铝 铝在常温下易被空气中的氧气氧化，在表面形成一层致密的氧化膜。这层氧化膜能防止铝继续氧化，因此铝制品可以长期保持银白色金属光泽、抗锈能力较强。但在点燃的条件下，铝能在氧气中剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光。铝的这种性质在军事上常用作制造照明弹和燃烧弹的原料。 铝在氧气中燃烧的反应方程式如下： 4Al ＋ 3O2 2Al2O3（白色粉末） 任务二 常见金属单质 2.铝 铝在高温时的还原性极强，能够夺取某些金属氧化物中的氧，放出大量的热，把还原出来的金属熔化。如将铝粉和三氧化二铁按照一定比例混合均匀后加热，铝能置换出铁，同时放出大量的热。反应式方程如下： 2Al ＋ Fe2O3 Al2O3＋ 2Fe 这种用铝从金属氧化物中置换金属的方法称为铝热法。工业上常用铝热法冶炼高熔点的金属、焊接钢轨等 任务二 常见金属单质 2.铝 【实验与探究】 在2支试管中分别加入5 mL的2 moL/L的H2SO4溶液、5 mL的2 moL/L的 NaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察现象。 从实验可以看到，2支试管都有气体生成。说明铝既能与硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应。 任务二 常见金属单质 2.铝 铝元素位于元素周期表第三周期IIIA族，其左侧和下侧分别为具有金属性的镁和镓，其右侧和上侧分别为具有非金属性的硅和硼，处于金属和非金属的过渡状态，从而既能和酸反应又能和碱反应，铝是一种典型的两性元素。 铝与硫酸、氢氧化钠溶液的反应方程式如下： 2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O =2NaAlO2 (偏铝酸钠)＋3H2↑ 任务二 常见金属单质 2.铝 铝的化学性质很活泼，在自然界中以化合态的形式存在，主要有铝矾石（Al2O3•3H2O）、冰晶石（Na3AlF6）等。由于从铝的化合物中提炼铝单质比较困难，因而它被发现并制得单质铝比较晚，但铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最多的金属元素。 任务二 常见金属单质 2.铝 【讨论与交流】 铝制品是日常生活中常用的器具，分小组讨论交流，能用铝制器具长期存放酸、碱性食物吗？ 氧化铝是两性氧化物，它可以和强酸性、碱性物质反应，所以长期盛放酸性食物或碱性食物会腐蚀保护膜，加快铝的腐蚀。 任务二 常见金属单质 3.铁 【观察与认知】 下图是生活中常见的铁制品，结合铁在元素周期表中的位置，认识铁的物理、化学性质。 （a) 铁箱 (b) 铁锁链 任务二 常见金属单质 3.铁 纯净的铁是光亮的银白色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性，密度为7.86 g/cm3，熔点1535℃。铁能被磁铁吸引，具有铁磁性，是制造电动机和发电机必不可少的材料。 铁位于元素周期表中第四周期VIII 族，具有较复杂的电子层结构，在化学反应中，铁原子容易失去最外电子层上的2个电子，而成为+2价的阳离子。在一些化学反应中，铁原子还能再失去次外层上的1个电子，而成为+3价的阳离子。 任务二 常见金属单质 3.铁 在常温条件下，铁在干燥的空气中与氧气、氯气、硫等非金属不发生显著的反应，因此，工业上可以用钢瓶贮存干燥的氯气和氧气。但在点燃的条件下铁可以在氧气、氯气中燃烧，在高温下也可以与硫发生反应。化学反应方程式如下： 3Fe ＋ 2O2 2Fe3O4 2Fe ＋ 3Cl2 2FeCl3 Fe ＋ S FeS 任务二 常见金属单质 3.铁 红热的铁与水蒸气也可以反应，反应方程式如下： 3Fe ＋ 4H2O(g) Fe3O4＋ 4H2↑ 在常温下，铁与水不发生反应，但在潮湿的空气中，铁在水、氧气、二氧化碳等的共同作用下，易发生化学腐蚀而生锈（图6-2-14c），铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O。 任务二 常见金属单质 3.铁 铁还能与稀酸发生置换反应，生成二价的铁盐，同时放出氢气。如铁与稀盐酸的反应方程式如下： Fe ＋ 2HCl = FeCl2＋ H2↑ 铁元素在自然界分布很广，地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，在所有金属中排在第二位，在生产生活中使用量最多。 【课堂练习】 1.目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。铁锅是我们生活中使用较多的一种烹调工具，有人说使用铁锅可以预防和治疗人体的缺铁性贫血，这种说法科学吗？使用铁锅应注意些什么？ 答：铁壶、铁锅煮水能释出易于人体吸收的二价铁离子，可以补充人体所需铁质，用铁锅炒菜做饭是不错的选择。但是，用其补充铁，预防缺铁性贫血，不太科学。 使用铁锅不能煮酸性食物，使用后一定要刷干净晾干，不宜盛食物过夜。 2.物质的用途决定于物质的性质。铝的哪些优良性能，决定了铝在日常生活、工农业生产及国防建设中都有着极为广泛的用途？ 答：(1)铝粉具有银白色光泽，常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。 (2)铝的密度小，比较轻、软，可制成多种合金，用于飞机、火箭、汽车、火车、船舶及人造卫等；(3)铝的导电性仅次于银、铜，铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。 【课堂练习】 (4)铝是热的良导体，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。 (5)铝有较好的延展性，用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。 (6)铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。 【课堂练习】 【课堂小结】 【教学评价】 教学内容 学习内容及核心素养发展重点 学生自 评20% 学生 互评20% 教师 评价 60%   得分   学习任务 学科核心素养发展重点 学习任务 课前学习任务(10分) 自主学习 现象观察   任务一：了解金属的物理性质和化学性质(30分) 现象观察与规律认知   任务二： 掌握金属钠、铝、铁的化学性质(30分) 树立珍惜自然、爱护环境、合理使用化学物质的观念   任务三：知道金属在生产生活的应用 (30分) 社会责任感和创新意识   总 分   【任务拓展】 生活中经常见到铁制品生锈的现象。铁生锈是铁制品损坏的主要原因。查阅资料，了解防锈、除锈的方法，制做演示文稿，在课堂上交流。 $$