2.1 钠及其化合物 第1课时(教学设计)化学人教版必修第一册
2026-09-17
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精品
摘要:
该高中化学教学设计聚焦“活泼的金属单质——钠”,涵盖钠的物理性质、化学性质(与氧气、水、酸、盐溶液反应)及用途。从学生熟悉的食盐切入,通过元素存在形态差异引发探究,衔接第一章物质分类、氧化还原等工具,构建“结构—性质—用途”学习支架。
该资料以“预测—实验—解释—结论”为主线,如钠与水反应先从物质组成和价态预测产物再实验验证,培养科学思维。通过对比实验(常温/加热与氧气反应)和视频辅助(钠与氯气、硫反应)强化科学探究与实践,结合钠着火处理等安全情境渗透科学态度与责任,帮助学生建立化学观念,也为教师提供清晰教学范式。
内容正文:
第一节 钠及其化合物
第1课时 活泼的金属单质——钠
年级
高一
学科
化学
课型
新授课
教材
人教版必修第一册第二章第一节第1课时
教学目标
1.通过从钠原子的微观结构、物质类别和氧化还原角度预测金属钠的物理性质及化学性质,认识钠具有金属的通性和强还原性。
2.通过对比、类比等方法完成金属钠的相关实验,初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象,并能准确地进行语言描述,尝试对现象进行分析、归纳,了解科学探究的基本方法,培养初步的科学探究能力。
3.通过对钠着火的处理,理解化学知识在公共危险性事故处理中的重要作用,形成“结构决定性质、性质决定用途”的观念,发展证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
教学重点
钠与水、氧气的反应现象及原理。
教学难点
通过实验现象推理钠的化学性质,理解“活泼性”的含义。
教材分析
本节教学内容是新课标人教(2019年版)高中化学必修第一册第二章《海水中的重要元素——钠和氯》第一节《钠及其化合物》的第1课时。第一章已经建立了物质分类、离子反应和氧化还原反应三个基本工具,学生能够从物质类别、元素价态、电子转移三个角度分析一个陌生的化学反应;本课时则是第一次系统地研究一种具体的元素化合物,要把这三个工具真正用起来——先由钠的原子结构(最外层 1 个电子)预测它具有强还原性,再由物质类别预测它作为活泼金属能与氧气、水、酸等反应,最后用实验现象验证预测并书写方程式。这既是对第一章方法论的第一次实战检验,也是后续学习氯、铁、硫、氮等元素化合物的范式。
从知识发展的逻辑看,本课时沿“存在与结构—物理性质—化学性质—用途”展开。钠的物理性质通过“切割钠”“观察试剂瓶中的钠”两个实验获得,其中“密度比煤油大”既解释了保存方法,也解释了后续钠在水面上反应的现象;化学性质以钠与氧气的反应为主线,通过“常温下切面变暗”与“加热时熔化燃烧”的对比,得出“条件不同、产物不同”的结论,再依次学习钠与水、与酸、与盐溶液的反应,逐步建立“先酸后水、先水后盐”的反应规律。全课时的核心线索是“结构—性质—用途”,钠的强还原性既来源于最外层只有 1 个电子,也决定了它必须隔绝空气和水保存、决定了它只能用电解熔融盐的方法制取、决定了它在冶炼钛和制过氧化钠中的应用。同时也为第 2 课时学习氧化钠与过氧化钠的性质差异埋下伏笔。
学情分析
教学对象是刚学完第一章的高一学生。在知识储备上,学生已经知道钠是活泼金属、食盐中含有钠元素,能判断氧化还原反应中的氧化剂和还原剂,会书写离子方程式,也掌握了从物质类别和元素价态预测物质性质的基本方法。在能力上,学生对实验有浓厚兴趣,具备一定的观察和描述能力,也习惯了通过实验现象反推结论的学习方式。
预测学生本节课的学习有三方面困难:一是“现象”与“结论”之间缺少推理链,学生能描述“钠浮在水面上”“钠熔成小球”,却说不清这两条现象分别说明钠的哪一条性质(密度比水小、熔点低且反应放热),更想不到“浮、熔、游、响、红”五条现象正好对应密度、熔点、气体生成、反应剧烈、产物显碱性五条结论;二是“条件不同产物不同”这一观念没有建立,学生容易把钠与氧气的反应记成一句话,忽略常温生成白色的 Na2O、加热生成淡黄色的 Na2O2,也容易把两者记反;三是对活泼金属与盐溶液的反应存在错误预期,凭金属活动性顺序想当然地认为钠能把铜从硫酸铜溶液里置换出来,不理解钠会先与水反应这一“意外”。因此教学中需要以“预测—实验—解释—结论”四步作为固定的探究程序、以对比实验(常温/加热、水/酸/盐溶液)凸显条件与对象的差异、用真实的安全情境(钠着火不能用水灭)帮助学生把知识落到应用上。
教学过程
教学内容
设计意图
课堂导入
【情境引入】食盐是我们每天都要吃的调味品,它的主要成分是氯化钠。氯化钠里有什么元素?学生一定能脱口而出——钠元素和氯元素。
【提出问题】但你能想象吗?从这勺普通的食盐里,通过电解可以提炼出一种银白色的金属:它遇到水会剧烈反应、四处游动甚至燃烧爆炸,必须浸泡在煤油里才能保存,在空气中放不了几分钟就会“生锈”。
【学生活动】观看实物图片,说出自己对金属钠的已有认识:它是什么颜色?为什么必须泡在煤油里?为什么不能像铁、铜那样直接放在空气中?
【过渡】同一种元素,为什么在食盐里温和得可以吃,变成单质后却如此“暴躁”?金属钠到底长什么样?它和水反应时究竟发生了什么?今天,就让我们亲手揭开这层神秘的面纱,认识这位藏在食盐里的“暴脾气”金属——钠。
1.从生活经验切入:食盐是每个学生都熟悉的物质,从“能吃的食盐”到“能爆炸的钠”这一强烈反差,把“同一种元素、不同存在形态性质天差地别”的问题直接摆在学生面前,探究动机自然生成。
2.以问题串组织导入:三个问题分别指向颜色状态、保存方法和反应的剧烈程度,正好对应本节课“物理性质—化学性质—应用”三条线索,学生带着问题进入新课,后面每学一块都能回扣。
3.把安全教育前置:导入中点出“遇水剧烈反应、必须泡在煤油里”,学生在后面学习钠与水反应时已经带着安全预期,为钠着火不能用水灭火的讨论做了铺垫。
环节一 钠的存在与物理性质
活动一 钠的原子结构与存在
【任务一】阅读分析钠的原子结构,预测钠的化学性质。
【讲解】钠的原子结构示意图为+11、2、8、1,最外层只有 1 个电子,在化学反应中很容易失去这 1 个电子形成 Na+。因此钠的化学性质非常活泼,表现出很强的还原性。
【讲解】2.钠元素在自然界中的存在形式:钠的性质活泼,在自然界中都以化合态的形式存在,如氯化钠(NaCl)、氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)等,没有游离态的钠单质。
【科学史话】金属钠的发现者——戴维。19 世纪初,英国化学家汉弗里·戴维已经成功用电解法分离出金属钾和钙。1807 年,他把注意力转向氢氧化钠(当时称为苛性碱),用电流电解熔融的氢氧化钠,在电极附近得到了一种闪亮的金属物质——这就是人类首次分离出来的金属钠。
【师生总结】从原子结构预测性质、再在自然界中寻找证据,是研究元素化合物的基本思路:结构决定性质,性质决定存在形态。
活动二 钠的物理性质
【任务二】认识钠的物理性质。
【实验2-1】用镊子取一小块钠,用滤纸吸干表面的煤油后,用刀切去一端的外皮,观察钠的光泽和颜色,并注意新切开的钠的表面所发生的变化。
【学生活动】观察试剂瓶中的单质钠,说出发现了什么:
①金属钠保存在煤油中;②金属钠沉在煤油底部,表明金属钠的密度比煤油大;③金属钠常温下呈固态;④钠可以用小刀切割,说明质软、硬度小。
【讲解】钠的熔点 97.8 ℃、沸点 883 ℃、密度 0.971 g/cm3,都低于常见的金属,这也是钠可以用作导热剂和高压钠灯的原因之一。
【师生总结】金属钠的物理性质:银白色、固体、硬度小、密度 ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)、熔点低。正因为钠不与石蜡油和煤油反应,且密度比它们大,所以可以把钠保存在石蜡油或煤油中;由于汽油易挥发、钠的密度小于四氯化碳,故不能保存在汽油或四氯化碳中。
活动三 例题辨析
【例1】有关钠元素的说法正确的是
A.金属钠不可以用小刀切割
B.金属钠需要密封保存在煤油或石蜡油中
C.钠元素在自然界中主要以化合态的形式存在,少量以游离态的形式存在
D.实验室中取用后剩余的钠不能放回原试剂瓶中
【答案】B
【解析】A 项,钠质软、硬度小,可以用小刀切割,错误;B 项,钠能与空气中的氧气、水蒸气反应,且不与煤油、石蜡油反应、密度比它们大,需要密封保存在煤油或石蜡油中,正确;C 项,钠的性质非常活泼,在自然界中全部以化合态形式存在,没有游离态的钠单质,错误;D 项,实验剩余的金属钠必须放回原试剂瓶,防止其与空气或水接触发生危险,错误。故选 B。
【例2】某学生将一小块钠投入滴有酚酞的水中,此实验能证明钠的性质有
①钠比水的密度小 ②钠的熔点较低 ③钠与水反应时放出热量 ④钠与水反应后溶液呈碱性
A.①④ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
【答案】D
【解析】钠浮在水面上,说明钠的密度比水小,①正确;钠熔成闪亮的小球,说明钠的熔点较低,②正确;钠能熔成小球说明反应放出的热量足以使钠熔化,③正确;溶液变红说明反应生成了碱,④正确。故选 D。
1.从结构出发而不是从记忆出发:先让学生看到“2、8、1”这一最外层电子数,自己推出“易失电子、强还原性”,学生对钠为什么活泼才有根,而不是接受一条结论。
2.把第一章的“结构决定性质”用起来:学生刚学过原子结构与元素性质的关系,这里第一次用它预测一种具体物质的性质,方法论得到实战检验。
3.用科学史增加厚度:戴维电解熔融氢氧化钠制钠的故事说明“活泼金属只能用电解法制取”,既解释了钠为什么没有游离态,也为后面“冶炼钛”的应用做铺垫。
1.把“观察”落到具体的观察点上:明确要求学生从颜色、光泽、形状、位置四个维度描述,再让每一条现象对应一条性质,学生学到的是“怎么看、怎么推”,而不是背一张性质表。
2.用密度解释保存方法:钠必须浸在煤油里,不只是“要隔绝空气”,还因为它的密度恰好比煤油大——沉得下去才能被液封。把现象与结论连起来,知识才不会碎。
3.排除错误选项:补充“汽油易挥发、四氯化碳密度比钠大”两条,学生知道保存介质要同时满足“不反应、密度小、不易挥发”,对“为什么偏偏是煤油”有完整理解。
1.两题分工明确:例1 考“存在形式、保存与取用”,全部是记忆性判断,用来当堂巩固;例2 考“现象到结论的推理”,正好检验活动二中建立的对应关系。
2.把“现象—结论”的对应关系再练一遍:例2 的四个选项一一对应“浮、熔、游、响、红”中的四条,学生做完就能自查是否真正理解了每一条现象说明了什么。
3.暴露一个高频错误:例1 的 C 项把“少量以游离态存在”当成正确说法,是本节最常见的错误认识之一,当堂点破比课后纠正有效。
环节二 钠的化学性质
活动一 钠与氧气的反应
【任务三】探究钠与氧气的反应。
【思考】切开金属钠,可观察到切面呈银白色并有金属光泽,而暴露在空气中切面迅速失去光泽变暗,为什么?
【实验现象】金属钠切面呈银白色,片刻后切面迅速变暗。
【讲解】1.常温下,钠接触空气迅速变暗:钠与空气中的 O2 反应生成白色的 Na2O,Na2O 覆盖在银白色的钠表面就会变暗,从而使得切面失去金属光泽。
【化学方程式】4Na+O2===2Na2O(氧化钠,白色固体)
【实验2-2】将一个干燥的坩埚加热,同时切取一块绿豆大的钠,迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻,待钠熔化后立即撤掉酒精灯,观察现象。
【实验现象】钠受热后先熔化,然后与氧气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体——过氧化钠(Na2O2)。
【化学方程式】2Na+O2===(△)Na2O2(过氧化钠,淡黄色固体)
【师生总结】钠与 O2 反应,条件不同,现象不同,产物也不同。稳定性规律:过氧化钠(Na2O2)比氧化钠(Na2O)更稳定,氧化钠在加热或长期暴露下可转化为过氧化钠。
【思考】用双线桥标出钠在不同条件下与氧气反应电子转移的方向和数目,比较相同质量的两块钠完全反应转移电子的数目。
【结论】相同质量的两块钠分别发生上述两个反应,转移的电子数相等。因为两个反应中钠都是由 0 价升高到 +1 价,1 个钠原子都只失去 1 个电子,与生成哪一种氧化物无关。
活动二 钠与非金属单质的反应
【任务四】钠单质还能与哪些非金属单质反应?
【学生活动】观看钠与氯气、与硫单质反应的实验视频,记录实验现象,并书写化学方程式。
【实验现象】钠在氯气中剧烈燃烧,发出黄色的光,生成白烟,会产生黄色火焰;钠与硫混合研磨可发生爆炸。
【化学方程式】2Na+Cl2===(点燃)2NaCl(白烟,火焰为黄色);2Na+S===Na2S(火花四射,研磨时容易爆炸)
【规律总结】钠是活泼金属,与非金属反应时均失去电子,作还原剂,体现强还原性,化合价由 0 价升高为 +1 价。
【资料卡片】钠还能与氢气和氮气反应:
(1)2Na+H2===(△)NaH(金属氢化物中氢为 -1 价)
(2)6Na+N2===(△)2Na3N
活动三 钠与水的反应
【任务五】探究钠与水的反应。
【预测】从物质组成及氧化还原反应的角度,预测钠与水反应的生成物。
(1)从物质组成的角度来看,钠含有 Na 元素,水含有 H、O 元素;
(2)从元素价态的角度来看,钠具有还原性,水具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成 NaOH 和 H2。
【实验探究】在烧杯中加入一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一块绿豆大小的钠放入水中,从钠在水中的位置、钠的形状的变化、溶液颜色的变化等方面观察和描述实验现象并分析现象,你能得出哪些结论?
【实验现象与解释】
浮——钠浮在水面上,说明钠的密度比水小;
熔——钠熔成闪亮的小球,说明钠熔点低、反应放热;
游——钠在水面上迅速游动,说明有气体生成;
响——发出嘶嘶的响声,说明反应剧烈;
红——溶液变为红色,说明生成物显碱性。
【化学方程式】2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;离子方程式:2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
【讲解】其中氧化剂为 H2O,还原剂为 Na。钠与水反应的实质是钠置换水电离出的 H+:Na 作还原剂被氧化,H2O 作氧化剂被还原,属于剧烈的放热置换反应。
【讨论】金属钠如果不慎起火燃烧,能否用水进行灭火?若不能,应该采用什么正确的方法来处理?
【师生总结】严禁用水灭火。因为钠与水反应生成可燃性气体氢气,并伴随大量放热,足以引燃氢气造成爆炸;且钠的燃烧产物过氧化钠会与水反应生成氧气,加剧燃烧。实验安全铁律:①钠块仅限绿豆大小,严禁贪多;②反应时用玻璃片遮盖烧杯口,防液体溅出;③剩余钠务必放回原瓶,禁丢水槽;④若起火,立即用干燥沙土覆盖隔绝空气灭火。
活动四 钠与酸、盐溶液的反应
【任务六】探究钠与酸、盐溶液的反应。
【性质预测】将一块绿豆粒大小的钠投入盛有稀盐酸的烧杯中,观察现象,试写出钠与稀盐酸反应的化学方程式。
【实验现象】钠与酸反应比与水反应剧烈。
【化学方程式】2Na+2HCl===2NaCl+H2↑
【讲解】①反应特点:比与水反应更剧烈,源于酸中 H+ 浓度远高于水;②反应规律:先酸后水——钠优先与酸反应,酸耗尽后过量钠再与水反应。
【性质预测】将一块绿豆粒大小的钠投入盛有 CuSO4 溶液的烧杯中,观察现象。请结合化学方程式分析产生上述现象的原因。
【实验现象】钠浮在液面,熔成闪亮小球,四处游动并发出嘶嘶声;溶液中产生蓝色絮状沉淀,无红色固体析出。
【讲解】反应实质:钠先与水反应生成 NaOH 和 H2,NaOH 再与 CuSO4 反应生成 Cu(OH)2 沉淀,即“先水后盐”规律。
分步:①2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ ②2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
总反应:2Na+2H2O+CuSO4===Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑
【师生总结】钠与盐溶液反应时,不能直接置换出金属单质,而是优先与水反应生成碱,碱再与盐发生复分解反应。注意:K、Ca、Na 等活泼金属不能从盐溶液中置换出其他金属。
【拓展延伸】(1)钠与盐溶液反应:先与水反应,再考虑氢氧化钠是否与盐发生复分解反应;(2)钠与熔融盐可发生置换反应:4Na+TiCl4===(熔融)4NaCl+Ti。
活动五 钠的用途
【任务七】钠的用途。
【讲解】1.钠与熔融盐反应:无水熔融条件下置换高熔点金属,是工业冶炼的重要应用。核心规律:钠只有在无水、高温熔融状态下,才能置换出比它不活泼的金属(如钛、锆)。工业制钛:TiCl4+4Na===(高温)4NaCl+Ti(在惰性气体保护下进行,防止钠被氧化)。
2.用作点光源,制作高压钠灯:钠受激发能够发出穿透力很强的黄色光,用来制造高压钠灯,常用于道路、机场、码头等场所的照明。
3.作原子反应堆的导热剂:钠、钾的合金(Na-K 合金)熔点低,常温下呈液态,具有良好的导热性能,能够快速传递热量,导出反应堆产生的大量热量。
【课后讨论】金属钠长期暴露于空气中,最终转化为何种物质?
【结论】Na——(O2)→Na2O——(H2O)→NaOH(表面变暗、吸水潮解)→NaOH 溶液——(CO2)→Na2CO3·10H2O(白色块状固体)——(风化)→Na2CO3(白色粉末)。
活动六 例题辨析
【例1】Na 与水、氧气、氯气等均能反应,下列说法中正确的是
A.金属钠着火时,可以用二氧化碳灭火器灭火
B.金属钠与氧气在常温下反应生成 Na2O2,加热时二者反应生成 Na2O
C.金属钠与氯气反应产生白色烟雾
D.金属钠通常保存在煤油中以隔离氧气和水蒸气
【答案】D
【解析】A 项,钠燃烧生成的过氧化钠能与二氧化碳反应放出氧气,用二氧化碳灭火器反而会使燃烧更剧烈,错误;B 项,钠在常温下与氧气反应生成 Na2O(白色),加热时生成 Na2O2(淡黄色),两句话恰好说反了,错误;C 项,钠与氯气反应生成 NaCl 固体小颗粒,现象是产生白烟而不是白雾(雾是液体小液滴),错误;D 项,钠与煤油不反应且密度比煤油大,能沉在煤油中被液封,隔绝氧气和水蒸气,正确。故选 D。
【例2】将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是
①MgSO4 溶液 ②H2SO4 溶液 ③Na2SO4 溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤CuSO4 溶液 ⑥饱和 NaCl 溶液
A.①②④⑤ B.①④⑥ C.①④⑤ D.①④⑤⑥
【答案】B
【解析】钠投入溶液中都会先与水反应生成 NaOH 和 H2,所以“有气体”这一条各溶液都满足,关键在于 NaOH 能否再与溶质反应生成沉淀。①MgSO4 与 NaOH 生成白色的 Mg(OH)2 沉淀,符合;②H2SO4 与 NaOH 生成可溶的 Na2SO4,无沉淀;③Na2SO4 与 NaOH 不反应,无沉淀;④饱和澄清石灰水中溶剂水被消耗、且反应放热使 Ca(OH)2 溶解度减小,会析出白色的 Ca(OH)2 沉淀,符合;⑤CuSO4 与 NaOH 生成的是蓝色沉淀,不符合“白色”;⑥饱和 NaCl 溶液中水被消耗,会析出白色的 NaCl 晶体,符合。故选 B。
【例3】下列关于钠的用途说法错误的是
A.利用钠单质制取过氧化钠时,钠单质为还原剂
B.钠钾合金可用作快中子反应堆的热交换剂
C.工业上用钠单质与 TiCl4 溶液反应制取钛单质
D.高压钠灯可发出透雾能力较强的黄光
【答案】C
【解析】A 项,2Na+O2===Na2O2 中钠由 0 价升高到 +1 价,作还原剂,正确;B 项,Na-K 合金熔点低、常温呈液态且导热性好,可作导热剂(热交换剂),正确;C 项,钠投入 TiCl4 溶液中会先与水反应,不能置换出钛,工业上必须在熔融条件下进行,错误;D 项,钠受激发发出穿透力很强的黄色光,高压钠灯透雾能力强,正确。故选 C。
1.用对比实验建立“条件不同产物不同”的观念:常温与加热两个实验的现象(变暗 vs 熔化燃烧)、产物颜色(白 vs 淡黄)、化学式一并对照,学生自然得出“反应条件决定产物”的结论,不再把两个反应记混。
2.把“预测”落到实验上:从切面为什么变暗入手,学生先预测、再对照实验现象解释,是“预测—实验—解释—结论”这一探究程序的第一次完整使用。
3.用电子转移收口:两个反应的产物不同,但转移的电子数相同——这道思考题把氧化还原反应的分析方法用在本节课的具体物质上,学生看到“价态变化相同则电子数相同”,也为后面钠与水的反应先用双线桥分析做了示范。
1.从“一个反应”推广到“一类反应”:学生已经知道钠能与氧气反应,这里再补充氯气、硫、氢气、氮气,得出“钠与非金属反应时都失电子作还原剂”的通则,认识从个例上升为规律。
2.补充 NaH 中氢为 -1 价,是本节唯一一处“反常识”的价态:学生刚建立“氢是 +1 价”的直觉,这里正面点明金属氢化物中氢显 -1 价,既是知识补充,也提醒学生化合价要具体分析。
3.以视频代替演示实验:钠与氯气、硫的反应都很剧烈(研磨时甚至会爆炸),课堂上做演示风险太大,用视频同样能提供现象证据,同时借机说明“不是所有实验都适合在教室里做”。
1.先预测再实验:让学生从“物质组成”和“元素价态”两个角度先预测产物,实验只是验证。学生不是被动地看一个热闹的实验,而是带着自己的预测去对照现象,探究的主动权在自己手里。
2.把五条现象加工成五条结论:“浮、熔、游、响、红”是学生最容易记住也最容易背完就忘的口诀,所以每一条现象都要当场对应一条性质或结论,记的是推理链而不是五个字。
3.安全情境是本节课的素养落点:钠着火能不能用水灭,学生凭直觉多半答“不能”,但说不清为什么(生成氢气、放热、过氧化钠与水反应放氧)。把三条理由讲透,再给出四条操作铁律,化学知识在公共安全事件处理中的作用就具体可感了。
1.“先酸后水、先水后盐”两条规律一起给:两条规律形式对仗、内涵不同,放在一起对比着记,学生不会混。而且两条都是从“钠先跟谁反应”这一个问题出发的,逻辑是统一的。
2.正面纠正一个顽固的错误预期:学生根据金属活动性顺序会想当然地认为钠能把铜置换出来,所以实验现象里特意点出“有蓝色絮状沉淀、无红色固体析出”,用实验事实直接推翻错误预期,比单纯讲解有效得多。
3.把“熔融”这个前提点出来:钠能从熔融的 TiCl4 中置换出钛,却不能从 TiCl4 溶液中置换,两个反应并排放在一起,学生看到“有没有水”才是关键,对“先水后盐”的理解又深一层。
1.把用途与性质挂钩:三条用途分别对应“强还原性”“特征黄色光”“熔点低、导热好”,学生看到用途不是凭空来的,而是性质的直接延伸,“性质决定用途”这一观念再落实一次。
2.以“熔融 vs 溶液”强化易错点:工业制钛用熔融盐,学生如果只记“钠能置换钛”就会在溶液情境下出错,用途这一块正好把上一活动的结论再用一遍。
3.课后讨论是一条完整的转化链:钠在空气中“变暗—潮解—吸收 CO2—风化”四个步骤把本课时学的钠与氧气、与水的反应串在一条线里,也把初中见过的潮解、风化两个概念拉到高中情境中复习。
1.三题各堵一个漏洞:例1 堵“烟与雾混用、常温与加热产物记反、灭火方法选错”,例2 堵“以为钠能从任何盐溶液里置换金属”,例3 堵“忽略熔融这一前提”,正好是本节课最容易错的三个地方。
2.例2 是一次“条件筛选题”训练:钠与盐溶液反应的关键不是钠本身,而是生成的 NaOH 再与溶质如何反应。学生在六个选项里逐个排查,把“先水后盐”这条规律用足了。
3.把易错点摆到明面上:三题的解析里都直接点出错误项错在哪个观念上(烟雾不分、前提丢失、置换想当然),学生复习时看解析就能定位自己的问题。
课堂小结
板书设计
第二章 海水中的重要元素——钠和氯
第一节 钠及其化合物(第1课时)
一、钠的存在与物理性质
1.存在:自然界中全部以化合态(NaCl、NaOH、Na2CO3)
2.结构:2、8、1,易失 1 个电子,强还原性
3.性质:银白色固体、质软、ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)、熔点低
4.保存与取用:煤油或石蜡油;镊子取用,剩余放回原瓶
二、钠的化学性质
1.与 O2:常温 4Na+O2===2Na2O(白色);加热 2Na+O2===(△)Na2O2(淡黄色)
2.与非金属:2Na+Cl2===(点燃)2NaCl(白烟);2Na+S===Na2S
3.与水:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 现象:浮、熔、游、响、红
4.与酸、盐溶液:先酸后水;先水后盐(与盐溶液不置换金属)
三、用途:冶炼钛、高压钠灯、Na-K 合金导热剂
随堂练习
1.下列有关钠的存在形式、保存及取用方法的描述正确的是
A.钠在自然界中主要以化合态的形式存在,少量以游离态的形式存在
B.钠需要密封保存在煤油或石蜡油中
C.实验室中可直接用药匙取用钠
D.实验室中取用后剩余的钠不能放回原试剂瓶中
【答案】B
【解析】A 项,钠的性质非常活泼,在自然界中全部以化合态形式存在,没有游离态的钠单质,错误;B 项,钠能与空气中的氧气、水蒸气反应,且不与煤油、石蜡油反应、密度比它们大,需要密封保存在煤油或石蜡油中,正确;C 项,钠质软且表面有煤油,取用时应用镊子夹取、用滤纸吸干煤油后再切割,不能直接用药匙,错误;D 项,实验剩余的金属钠必须放回原试剂瓶,防止其与空气或水接触发生危险,错误。故选 B。
2.某化学兴趣小组设计实验探究钠和水的反应(装置如图)。下列说法正确的是
A.钠沉入烧杯底部,被四氯化碳保护,不能持续产生气泡
B.钠在水层中快速游动,并熔化为小球,有气泡产生,水层变红
C.钠块在煤油层与水层的界面上下跳动,有气泡产生,水层变红
D.若将水换为硫酸铜溶液,能够观察到烧杯底部出现红色沉淀
【答案】C
【解析】该装置下层为水、上层为煤油。钠的密度比水小、比煤油大,故钠块停留在煤油层与水层的界面上。钠与水反应放热使其熔化成小球,生成的氢气推动钠块上下跳动,水层因生成 NaOH 而变红,C 项正确。A 项,烧杯中装的是水和煤油而不是四氯化碳,钠不会沉到底部,错误;B 项,钠被煤油层覆盖,不会在水层中游动,错误;D 项,钠与硫酸铜溶液反应时先与水反应生成 NaOH,NaOH 再与 CuSO4 反应生成蓝色的 Cu(OH)2 沉淀,不能置换出红色的铜,错误。故选 C。
3.按如图所示进行相应实验(硫酸铜溶液显弱酸性),下列有关它们反应现象的分析正确的是
A.均有可燃性气体生成
B.反应剧烈程度:甲>乙>丙
C.丙中钠能置换出单质铜
D.乙、丙中钠在液面下反应
【答案】A
【解析】钠投入水、稀酸、盐溶液中都会发生反应放出氢气,氢气是可燃性气体,A 项正确。钠与酸反应比与水反应更剧烈,而丙中是硫酸铜溶液(显弱酸性),其中 H+ 浓度比酸溶液小,反应剧烈程度不应是“甲>乙>丙”,B 项错误。丙中钠先与水反应生成 NaOH,NaOH 再与 CuSO4 发生复分解反应生成 Cu(OH)2 沉淀,不能置换出铜单质,C 项错误。钠的密度比水小,在溶液中始终浮在液面上反应,D 项错误。故选 A。
4.我国科学家以 CCl4 和金属钠为原料,在 700 ℃ 时反应制得纳米级金刚石粉末和 NaCl,该成果被评价为“稻草变黄金”。下列说法正确的是
A.纳米级金刚石粉末是胶体
B.NaCl 是电解质
C.CCl4 在该反应中表现出还原性
D.Na 也能从 TiCl4 溶液中置换出 Ti
【答案】B
【解析】A 项,纳米级金刚石粉末是纯净物,而胶体属于分散系(混合物),错误;B 项,NaCl 是化合物,其水溶液能导电,属于电解质,正确;C 项,该反应中 Na 由 0 价升高到 +1 价被氧化、作还原剂,CCl4 中碳由 +4 价降到 0 价被还原、作氧化剂,体现的是氧化性,错误;D 项,Na 投入 TiCl4 溶液中会先与水反应生成 NaOH 和 H2,不能置换出 Ti,只有在熔融状态下才能发生 4Na+TiCl4===(高温)4NaCl+Ti,错误。故选 B。
5.现用金属钠和空气制备纯度较高的 Na2O2,装置如图所示。
请回答下列问题:
(1)为完成实验应将装置丁接在装置 (填“甲乙”或“乙丙”)之间,且装置丁中盛放的试剂是 。
(2)装置丙的作用是 。
(3)为制得更纯的 Na2O2,应先 ,后 。
(4)点燃酒精灯后,观察到装置乙中的现象为钠先熔化成闪亮的小球,后剧烈燃烧 (请把乙中现象补充完整)。
【答案】(1)甲乙;浓硫酸 (2)防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置乙中 (3)通空气;点燃酒精灯 (4)产生黄色火焰,生成淡黄色固体
【解析】(1)空气中含有水蒸气,会与钠反应生成杂质,故必须在空气进入装置乙之前除去,装置丁应接在甲乙之间,其中盛放浓硫酸干燥空气。(2)装置丙位于装置乙之后,其中的碱石灰能吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止它们从尾端进入装置乙。(3)应先通空气,排尽装置内的水蒸气和二氧化碳,再点燃酒精灯加热钠;若先加热,钠会先与残留的水蒸气、氧气反应生成 Na2O 等杂质。(4)钠受热时先熔化后燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色的过氧化钠固体。
教学反思
本节课以“藏在食盐里的暴脾气金属”导入,从学生最熟悉的食盐出发,用“同一种元素、性质天差地别”的反差把问题摆出来,学生的探究兴趣很高。教学中坚持“预测—实验—解释—结论”四步走,钠与水反应的产物由学生自己从物质组成和元素价态两个角度预测,实验只是验证;五条现象逐条对应五条结论,“浮、熔、游、响、红”这句口诀学生记得住也用得上。从课堂反馈看,主要暴露了三方面问题:一是现象与结论对不上号,不少学生能流利地背出“浮熔游响红”,但被追问“熔成小球说明钠的什么性质”时答不出“熔点低且反应放热”,说明口诀记住了、推理链没建立;二是常温与加热的产物记反,练习中把“常温生成 Na2O2、加热生成 Na2O”当成正确说法的不在少数,反映出对比实验虽然做了,但两条结论没有并排固化下来;三是“先水后盐”在具体情境中调不出来,遇到“钠投入硫酸铜溶液”仍然有学生认为能置换出铜,遇到“钠与 TiCl4 溶液”也想不到先考虑水,说明规律记住了但缺少在陌生情境中的调用训练。
针对上述问题,后续改进的方向是:第一,把“现象—说明—结论”做成一张三栏表贴在板书固定位置,每演示一个实验就让学生当场填一栏,把推理链写下来而不是只喊口诀;第二,把钠与氧气两个反应的现象、产物颜色、化学方程式、稳定性做成一张对照卡,让学生在卡片上左右对照着默写一遍,用视觉对比固化“条件不同产物不同”;第三,把“先水后盐”的调用训练放到例题里,凡是涉及钠与盐溶液的题目,都要求学生先口头回答“钠先跟谁反应”,答对再动笔;第四,本节课的实验演示较多,可把“观察瓶中的钠”这类安全性高的操作改为学生分组动手,把教师演示的时间省出来留给钠与水反应的讨论和安全教育。
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