1、新课标人教版化学必修一第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第一课时金属与非金属的反应金属与酸和水的反应学习目标1.了解金属单质的物理性质和金属的通性。2.掌握钠、铝与氧气的反应，钠与水的反应及实验问题。(重点)3.掌握Fe与H2O(g)反应原理及其实验问题探究。(重难点)一、金属的通性1金属的物理性质2化学性质1(1)与酸反应生成H2的金属应具备什么条件？(2)金属之间的置换反应的条件是什么？【提示】(1)金属活动顺序表中位于氢前的金属。(2)活泼金属可以置换出不活泼金属。二、金属与非金属的反应1钠与氧气的反应反应条件室温加热或点燃实验步骤实验现象新切开的钠具有银白色的金属光泽，在空气中很
2、快变暗钠先熔化成小球，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体反应方程式4NaO2=2Na2O2NaO2Na2O2结论钠是非常活泼的金属，与O2反应条件不同时，现象不同，产物也不同2.铝与氧气的反应现象：铝箔熔化，失去金属光泽但熔化的铝并不滴落。化学方程式：4Al3O22Al2O3。3金属与Cl2、S的反应金属与Cl2、S等物质反应生成相应的氯化物、硫化物。如Na与Cl2反应化学方程式为：2NaCl22NaCl。2铝是活泼金属，为什么各种铝制品还能被较长时间使用和广泛应用？【提示】铝的性质非常活泼，常温下与O2反应生成致密的氧化膜，阻止了内层铝与氧气的继续反应。三、金属与酸、水的反应1金属与酸
3、的反应非氧化性酸(盐酸或稀硫酸)和金属活动性顺序表中氢以前的金属反应生成盐和氢气，如Zn、Fe和稀盐酸反应的离子方程式分别为Zn2H=Zn2H2，Fe2H=Fe2H2。2金属与水的反应(1)钠与水的反应反应的化学方程式：2Na2H2O=2NaOHH2。(2)铁和水蒸气的反应方法一方法二实验装置操作及现象用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了氢气实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，反应方程式为：3Fe4H2O(g)Fe3O44H23铁与水蒸气可以反应，为什么在日常生活中可以用铁壶烧水？【提示】铁与冷水、热水均不易反应，只有
4、在高温下才能与水蒸气发生反应，所以可以用铁壶烧水。1判断(1)自然界中金属都是以化合态形式存在的。 ()(2)自然界中金属都以固态形式存在。 ()(3)钠与O2反应时，条件不同，产物也不同。 ()(4)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成致密的氧化膜。()(5)金属发生化学反应时表现还原性。()(6)Fe与水蒸气反应生成Fe(OH)3。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列关于金属性质的叙述中正确的是()A1 mol Na与足量盐酸反应生成的H2比1 mol Na与足量H2O反应生成的H2少B打磨的铝箔加热至熔化时，铝会滴落C点燃镁之前，应先用砂纸打磨D铁只能与氧
5、气反应，与氯气不反应【答案】C3写出下列反应的化学方程式(1)铝与CuSO4溶液反应：_(2)铜丝与AgNO3溶液反应：_(3)钠在空气中加热：_(4)钠与H2O反应：_(5)Fe与H2O(g)反应 _【答案】(1)2Al3CuSO4=3CuAl2(SO4)3(2)Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag(3)2NaO2Na2O2(4)2Na2H2O=2NaOHH2(5)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2学生分组探究一金属的化学通性第1步 探究问题引入，自主探究1铁能与稀硫酸反应产生氢气，锌可以吗，铜呢？有何规律？【提示】锌能与稀硫酸反应生成氢气，而铜不能。金属活动顺序表中氢前金属能与稀硫酸
6、反应生成氢气，而氢后金属不能。2FeCuSO4=CuFeSO4，该反应能发生的理由是什么？【提示】Fe的活泼性大于Cu。3金属与O2反应一定只生成一种氧化物吗？【提示】不一定，如Na2O，Na2O2。第2步 阐述要点归纳，深化知识通常情况下，金属原子的最外层电子数少于4个，在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。其主要性质见下表。金属活动性顺序K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au失电子能力空气中跟氧气的反应易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化不能被氧化与Cl2、S等反应生成相应的氯化物、硫化物与酸的反应能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢不
7、能置换出稀酸中的氢反应剧烈反应程度依次减弱与盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)第3步 运用精选习题，落实强化1有关金属的性质叙述正确的是()A钠与氧气反应时，产物是由O2的用量决定的B铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧C金属与非金属发生反应时，被氧化的一定是金属D铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧【解析】A项钠与氧气反应产物因反应条件不同而不同；B项铝箔不能在空气中燃烧；D项铁丝能在纯氧中燃烧。【答案】C2下列化学反应中，符合图中卡通画含义的是()AC2CuO2CuCO2BCu2AgNO3=Cu(NO3)22AgCFe2O33
8、CO2Fe3CO2DBaCl2Na2SO4=BaSO42NaCl【解析】根据题图反映的信息知，该反应为金属单质间的置换反应，B项符合条件。【答案】B3下列叙述中，属于金属化学性质的是()A纯铁是银白色固体 B镁在空气中易与氧气反应生成致密的氧化膜C铜容易传热、导电D钨有很高的熔点【解析】颜色、状态、导电、导热、熔沸点为物理性质。【答案】B4金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：金属TiMg
9、Cu金属表面现象放出气泡速度缓慢放出气泡速度快无变化下列有关三种金属的说法正确的是()A三种金属的活泼性由强到弱的顺序是Ti、Mg、CuB若钛粉中混有Mg，提纯Ti时可用稀盐酸除去MgC用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径DCu和稀盐酸不发生化学反应【解析】Ti在盐酸中比Mg放出气泡的速率小，说明Ti、Mg均能与盐酸反应置换出H2，Ti的金属活动性比Mg弱，A不正确；由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应，故不能用此法提纯金属钛，B不正确；Ti是较为昂贵的金属，用Ti制造Cu成本太高，C不正确；Cu在金属活动性顺序表中排在H的后面，所以Cu不与稀盐酸发生反应，D正确。【答案】D金
10、属氧化膜的形成活泼金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层氧化膜。 (1)疏松的氧化膜不能保护内层金属，如铁等。 (2)致密的氧化膜可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝等。所以点燃镁条前，常用砂纸打磨，把氧化膜除去，才容易点燃镁条。学生分组探究二钠、铁的主要性质第1步 探究问题引入，自主探究1钠与酸溶液反应时是先与H2O反应还是先与酸反应？为什么？【提示】先与酸反应，因为Na与H2O反应的实质是Na与H反应。2钠投入硫酸铜溶液中，能否置换出铜，为什么？【提示】钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜。钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH又与CuSO4反应生成Cu(OH)2。3Fe与一般酸反应是生成Fe2
11、还是Fe3？为什么？【提示】生成Fe2，一般酸液中H的氧化性较弱。4Fe与H2O(g)反应是置换反应吗？【提示】3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，属于置换反应。第2步 阐述要点归纳，深化知识1钠的主要性质(1)钠与O2反应(2)钠与水反应离子方程式：2Na2H2O=2Na2OHH2，还原剂：Na；氧化剂：H2O。(3)与酸溶液反应钠与酸溶液反应时先与酸反应，如：2Na2HCl=2NaClH2。如果钠相对酸过量，待酸耗尽后，钠再与水完全反应，即钠不过量，放出H2的多少只与钠的多少有关，n(H2)n(Na)。(4)与碱溶液反应 钠与碱溶液反应实质就是钠与水的反应。(5)与盐溶液反应钠首先与水反
12、应，然后分两种情况：盐溶液中的溶质与氢氧化钠不反应，只发生钠与水的反应。盐溶液中的溶质与氢氧化钠反应，如钠与硫酸铜溶液的反应：2Na2H2O=2NaOHH2，2NaOHCuSO4=Cu(OH)2Na2SO4。2Fe与H2O(g)、酸的反应(1)Fe与H2O(g)反应3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(2)Fe与酸反应一般酸与Fe反应生成Fe2：Fe2H=Fe2H2。第3步 例证典例印证，思维深化某班同学用如图所示装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住橡胶管。点燃钠，伸入瓶中并塞上瓶塞。待钠熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。(1)上述实验过程中发生反应的化学方程式为_。(
13、2)实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是_。a甲同学可能使用钠的量不足，瓶内氧气没有消耗完b甲同学可能未塞紧瓶塞，钠熄灭冷却时外界空气进入瓶内c乙同学可能没夹紧弹簧夹，钠燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出d乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出【解析】a项，若钠的量不足，则氧气消耗不完，造成进水量少于容器容积的1/5，结果偏低，合理。b项，若瓶塞未塞紧，钠熄灭冷却，瓶内气体收缩，外面的空气会进入瓶内，使气体得到补充，造成结果偏低，合理。c项，若弹簧夹未夹紧，钠燃烧时
14、，瓶内气体膨胀，使部分气体从导管口逸出，造成结果偏高，合理。d项，若插入燃烧匙太慢，钠燃烧时，瓶内气体膨胀，在塞紧瓶塞前，瓶内部分气体从瓶口逸出，造成结果偏高，合理。【答案】(1)2NaO2Na2O2(2)abcd第4步 运用精选习题，落实强化1将适量钠投入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是()A硫酸铜溶液B稀硫酸C氯化钠溶液 D氯化镁溶液【解析】A项钠与水反应产生氢气，而生成的NaOH与CuSO4溶液反应产生蓝色沉淀；B、C项，只能产生氢气；D项既能产生氢气，又能生成Mg(OH)2白色沉淀。【答案】D2将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中，反应后溶液质量减轻的是 ()AHClBK
15、2SO4CNaOHDCuSO4【解析】对于A、B、C，都是消耗Na，产生H2,2NaH2；投入46 g Na，放出2 g H2，溶液质量均增加。对于D，钠首先与H2O反应，生成NaOH、放出H2，然后NaOH与Cu2生成Cu(OH)2沉淀，反应方程式为：2Na2H2OCuSO4=Na2SO4Cu(OH)2H2，由方程式可以看出，溶解46 g Na，生成98 g沉淀和2 g H2，溶液质量减少54 g。【答案】D3(2015厦门高一检测)等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是 ()A11 B34C23 D43【解析】【答案】B4如图铁与水反应
16、的实验中，下列做法不正确的是()A试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替B将试管底部的湿棉花移到试管口部C用铁丝网罩住酒精灯火焰D点燃肥皂泡验证氢气的生成【解析】细铁丝可以增加铁与水蒸气的接触面积，A项正确；湿棉花是为了提供水蒸气，在试管底部温度高容易产生水蒸气，若将其移至试管口，不能提供反应所需的水蒸气，B项错误；铁丝网罩住酒精灯火焰，可以起到防风作用，有利于集中加热，C项正确；肥皂泡在该实验中可以起到“收集氢气”的作用，D项正确。【答案】BNa、Fe主要性质的几点认识误区(1)Na与酸液反应时Na先与酸反应，而Na与盐溶液反应时先与水反应，不能把金属置换出来。(2)钠与饱和碱溶液反应时，虽然只是
17、钠与水反应，但是因水的消耗，会使碱结晶析出。(3)Na在空气中久置时先生成Na2O。(4)Fe与H2O(g)高温反应时生成Fe3O4不是Fe2O3或Fe(OH)3。1两种生成物：Na2O与Na2O2，只是钠与氧气反应的条件不同。2五种现象共存：钠与水反应可用“浮、熔、游、响、红”描述。3五个重要方程式：2Na2H2O=2Na2OHH22Na2H2OCu2=2NaCu(OH)2H22Al6H=2Al33H2Fe2H=Fe2H23Fe4H2O(g)Fe3O44H2实验探究Na与H2O反应的实验探究某化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置来探究钠与水反应(铁架台等仪器略去)。实验前在橡胶塞下端打一个小
18、孔穴，将一大小适中的钠块固定于针头下端，向上抽动针头使钠块藏于孔穴内。在玻璃反应管内装入适量水(使钠块不与水接触)。实验时，拔去橡胶乳头，按住橡胶塞，将针头缓缓向上拔出使钠与水接触，反应管内的液体被产生的气体压出，流入置于下方的烧杯中，气体则被收集在反应管内。请思考回答下列问题：(1)你能写出钠与水反应的离子方程式吗？【提示】钠与水反应的离子方程式是2Na2H2O=2Na2OHH2。(2)实验中“钠块熔化为闪亮的小球”说明了什么？【提示】说明钠与水的反应过程中有热量放出，Na熔点较低。 (3)为了说明钠与水反应生成碱性物质，可向烧杯中的溶液中滴加什么试剂？现象是什么？【提示】可滴加酚酞试剂，此时溶液变红(或滴加紫色石蕊试剂，此时溶液变蓝)。 (4)若向烧杯中滴加少量氯化铜溶液，会观察到怎样的现象？【提示】因为烧杯中生成的是氢氧化钠溶液，故加入氯化铜溶液时发生复分解反应生成蓝色沉淀。(5)实验中收集氢气的方法属于什么方法？【提示】排水法
