2013年高中化学 第3章 第2节 几种重要的金属化合物 教案 新人教版必修1

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名称 2013年高中化学 第3章 第2节 几种重要的金属化合物 教案 新人教版必修1
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2014-03-11 10:34:15

文档简介

2013年高中化学 第3章 第2节 几种重要的金属化合物 第3课时教案 新人教版必修1
三维目标
知识与技能
1.了解FeO、Fe2O3、Fe3O4的性质和应用。
2.掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化。
3.掌握Fe(OH) 2、Fe(OH)3的制备和性质。
4.通过演示和学生实验,培养学生的观察能力、动手能力及分析综合能力。
过程与方法
1.利用列表比较的方法,掌握铁的重要化合物的性质。
2.通过实物展示、演示和学生实验相结合的方法,启发、诱导学生突破难点、巩固重点。
情感、态度与价值观
1.结合铁的重要化合物性质的教学,对学生进行辩证唯物主义教育。
2.通过启发、诱导、观察、动手、讨论,提高学生思维能力和灵活分析、解决问题的能力。
教学重点
铁的氧化物、氢氧化物的性质
教学难点
Fe(OH)2的制备,Fe2+、Fe3+的相互转化
教具准备
投影仪、FeCl3溶液、FeSO4溶液、2 mol·L-1 NaOH溶液、氨水、2 mol·L-1盐酸、KSCN溶液、FeO、Fe2O3、Fe3O4、铁粉、氯水、试管、胶头滴管、药匙
教学过程
师:上一课时我们学习了铝的重要化合物,请大家回顾Al2O3和Al(OH)3有哪些重要的化学性质?实验室怎样制备Al(OH)3 为何不用NaOH溶液制备Al(OH)3
生:Al2O3、Al(OH)3都具有两性,既能与酸反应生成盐和水,也能和碱反应生成盐和水。
实验室常用氨水和铝盐溶液反应制备Al(OH)3;不用NaOH溶液是因为Al(OH)3能被NaOH溶液溶解。
师:铁是过渡元素中的主要代表元素,前面我们了解了铁单质的有关性质,这一节课我们共同学习铁的重要化合物。
[板书] (三)铁的重要化合物
师:大家回顾前面我们学习钠和铝的重要化合物时的学习次序是怎样的?
生:先学习氧化物,再学习氢氧化物,最后学习盐的代表。
师:很好,铁的重要化合物的学习次序与前面是一致的。
[板书]1.铁的氧化物
[投影]铁的氧化物性质比较表,备填(表一)
FeO Fe2O3 Fe3O4
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
与酸反应 FeO+2H+====Fe2++H2O Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O —
铁的化合价 +2 +3 +2、+3
重要用途 6FeO+O22Fe3O4 制红色油漆和涂料、炼铁 —
教师出示铁的三种氧化物让学生观察,并分别验证其溶解性、与酸反应等性质,讲解分析,依次填充表格(也可指名板演)。
[总结] FeO、Fe2O3是碱性氧化物,都能与酸反应生成盐和水,Fe3O4是一种复杂的化合物,可以看作是FeO·Fe2O3,但Fe3O4是纯净物不是混合物。
[板书]2.铁的氢氧化物
师:根据铁元素的常见化合价,铁应该有哪些氢氧化物?
生:有Fe(OH)2和Fe(OH)3。
[投影] 出示铁的氢氧化物性质比较表,备填(表二)
物质制法、性质 Fe(OH)3 Fe(OH)2
实验室制备 Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓ Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓
颜色、状态 红褐色固体 白色固体、在空气中迅速变灰绿最终变红褐色
溶解性 不溶于水 不溶于水
与酸反应 Fe(OH)3+3H+====Fe3++3H2O Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2O
稳定性 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
教师边讲解、边演示、边填表(也可以让学生填写)。
师:Fe(OH)2在空气中极易被氧化,实验室中如何采取一定措施制得白色的Fe(OH)2沉淀呢?大家讨论。
生:把胶头滴管插入溶液深处滴加NaOH溶液,因为溶液深处溶解的O2较少;用煮沸的蒸馏水配制FeSO4、NaOH溶液,煮沸可以使溶解的O2被赶出;配好的FeSO4溶液上面滴加少量汽油,隔绝空气,防止FeSO4被氧化。
师:同学们回答得很好,以上都是实验中常采取的措施,还有一些方法可采用,参见随堂练习。
[例题剖析]
(例1)(2007山东东营模拟,22)用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________________________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是________________________。
方法二:在如右图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_____________________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_____________________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是__________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是_________________________。
解析:首先要抓住氢氧化亚铁的性质,即易氧化,遇氧气迅速生成氢氧化铁。方法一是教材中的方法,为防止氧化,胶头滴管反常规操作,或在溶液中加入还原性物质如铁粉。
方法二将原来的方法进行了改进,去掉了原有的胶头滴管,创设了新情景,要求学生在已经掌握制备氢氧化亚铁的实验操作及实验原理的基础上,说明方法二制备氢氧化亚铁的原理,同时也考查了对启普发生器的原理的理解。
答案:方法一:(1)稀H2SO4、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二:(1)稀H2SO4、铁屑
(2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,外界空气不容易进入
3.铁盐和亚铁盐
[投影]出示FeCl3溶液和FeCl2作性质比较表
(表三)
物质性质 FeCl2溶液 FeCl3溶液
颜色 浅绿色 棕黄色
加KSCN溶液 无明显现象 Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3变红色
加NaOH溶液 Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓生成的白色沉淀迅速变灰绿,最终变红褐色 Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓红褐色
加氯水 2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-变黄色再加KSCN溶液变红 —
加铁粉 —— 2Fe3++Fe====3Fe2+棕黄变浅绿再加KSCN溶液不变红
教师边讲边演示,组织同学依次填充表格内容。
讲述:Fe2+Fe3+
(1)Fe2+Fe3+
师:Fe2+转化为Fe3+,化合价升高,应投入氧化剂与亚铁盐反应,常用的氧化剂有哪些呢?Fe2+具有什么性质呢?
生:Cl2、O2(教师补充HNO3、KMnO4、H2O2等),Fe2+具有还原性。
师:Fe3+Fe2+铁的化合价降低,应投入还原剂与铁盐溶液反应,常用的还原剂有哪些呢?上述转化说明Fe3+有什么性质呢?
生:金属单质(教师补充,S2-、I-、H2S都有较强还原性),Fe3+具有氧化性。
[小结] 铁三角
[例题剖析]
(例2)将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有______________。
(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有______________。
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有______________,一定有______________。
(4)若氯化铁有剩余,则容器中不可能有______________。
解析:该题属物质共存问题,解答该题应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质,就不可能(大量)共存。该题涉及的反应有:
①Fe+2FeCl3====3FeCl2
②Fe+CuCl2====Cu+FeCl2
③Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2
(1)若Fe粉有剩余,则容器中就不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+、Fe3+,一定有Fe2+。
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,可能有Fe2+。
(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu。
答案:
(1)Fe3+、Cu2+
(2)Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+
(3)Fe、Cu Fe2+
(4)Fe、Cu
点评:此题实质是对“铁三角”的考查。解题时要掌握单质铁、铜、锌等金属和Fe2+具有还原性,不能在强氧化性条件下存在;Cu2+、Fe3+、H+等具有氧化性,不能在强还原性条件下存在。通过已知条件,结合可能发生的反应,进行对金属离子和金属单质的判断,有时还要考虑金属(如Zn、Fe、Cu)与Fe3+反应的先后顺序。
板书设计
(三)铁的重要化合物
1.铁的氧化物
铁的氧化物性质比较(见表一)
2.铁的氢氧化物
铁的氢氧化物性质比较(见表二)
3.铁盐和亚铁盐(见表三)
小结:铁三角(见图)
活动与探究
1.AlCl3、Al2(SO4)3净水效果比较。
把混有少量泥沙的浑浊水分别加入到3支试管中,向其中2支试管中分别加入AlCl3、Al2(SO4)3溶液,振荡,静置,观察。
不加试剂 加入AlCl3 加入Al2(SO4)3
2分钟
4分钟
6分钟
结论
2.FeCl3、Fe2(SO4)3净水效果比较。
把混有少量泥沙的浑浊水分别加入到3支试管中,向其中2支试管分别加入FeCl3、Fe2(SO4)3溶液,振荡,静置,观察。
不加试剂 加入AlCl3 加入Al2(SO4)3
2分钟
4分钟
6分钟
结论
随堂练习
1.将8 g铁片放入100 mL 硫酸铜溶液中,当溶液中的Cu2+全部被还原时,“铁片”的质量变为8.2 g,则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为( )
A.0.5 mol ·L-1 B.0.25 mol ·L-1
C.0.025 mol ·L-1 D.0.125 mol ·L-1
答案:C
2.下列各组离子能大量共存于同一溶液中的是( )
A.Fe2+,Ca2+,,Cl- B.Fe3+,NH+4,Cl-,I-
C.Fe2+,H+,,Cl- D.Fe3+,Na+,,OH-
答案:A
3.铁屑溶于过量的稀硫酸,过滤后向滤液中加入适量的硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为( )
A.Fe(OH)3;Fe2O3 B.Fe(OH)2;FeO
C.Fe(OH)2;Fe(OH)3;Fe3O4 D.Fe2O3;Fe(OH)3
答案:A
4.把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红色粉末的质量仍为a g,则原合金中铁的质量分数为( )
A.70% B.52.4% C.47.6% D.30%
答案:A
5.某溶液中含有大量Fe2+、Fe3+、Mg2+和NH+4,其c(H+)=10-2 mol ·L-1。在该溶液中可以大量存在的阴离子是( )
A. B. C.SCN- D.
答案:A
6.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加入铁粉,待反应结束,所剩的固体滤出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中存在较多的阳离子是( )
A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+
答案:C
7.用Fe与含a mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反应,FeO与含b mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反应,混有少量FeO的Fe与含c mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反应,并欲制得等量的绿矾,则下列关系正确的是( )
A.a=b=c B.a>b>c C.b>a>c D.c>b>a
答案:A
8.A、B、C、D、E、F六种物质,它们的组成中有一种元素是相同的。现有以下事实:①A、B都难溶于水,A在空气中易氧化成B;②B受热可分解生成C;③足量的F加入到D的溶液中,充分振荡后生成了浅绿色的E溶液;④往D的溶液中滴入AgNO3溶液,可生成难溶于稀HNO3的白色沉淀,往KSCN溶液中滴入D的溶液振荡呈红色。据上述事实,(1)推断A~F的化学式分别为A.____________、B.____________、C.____________、D.____________、E.____________、F.____________。
(2)请写出①③涉及的化学方程式。
答案:(1) Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 FeCl3 FeCl2 Fe
(2)①4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 ③2FeCl3+Fe====3FeCl2
习题详解
1.答案:2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
2.答案:强酸 强碱 两性 两性
点拨:Al2O3和Al(OH)3是典型的两性物质,都既能与强酸反应又能与强碱反应。其中Al2O3为两性氧化物,Al(OH)3为两性氢氧化物。
3.答案:产生白色沉淀 沉淀不溶解 产生白色沉淀 沉淀溶解变为澄清溶液
点拨:在MgCl2溶液中加入少量NaOH溶液,发生反应:Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓,故有白色沉淀生成;继续加入NaOH溶液,Mg(OH)2不溶解;在AlCl3溶液中加入少量NaOH溶液,发生反应Al3++3OH-====Al(OH)3↓,产生白色沉淀,继续加入NaOH溶液,Al(OH)3会继续与其反应:Al(OH)3+OH-====+2H2O,沉淀会溶解变为澄清溶液。
4.答案:D
点拨:A选项中,Na与H2O反应生成NaOH和H2;B选项中Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2;C选项中Ca(OH)2和Na2CO3溶液反应生成NaOH和CaCO3;D选项中的两种物质不反应。
5.答案:B
点拨:Al3+可以在酸性条件下存在,在碱性条件下会生成Al(OH)3,选项中,Cl-、H+、Na+都可与Al3+共存,OH-能与Al3+反应生成Al(OH)3。
6.答案:B
点拨:Ba(OH)2溶液和稀硫酸反应生成BaSO4白色沉淀;与MgCl2溶液反应生成Mg(OH)2白色沉淀,符合题干要求。
7.答案:C
点拨:检验FeCl2是否变质,主要是看Fe2+是否被氧化为Fe3+,即直接检验溶液中Fe3+的存在。选择NaOH可以与Fe3+生成红褐色沉淀Fe(OH)3,但其中Fe2+会生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2会由白色变灰绿色最终会变成红褐色的Fe(OH)3,会干扰实验;Fe粉也可以与Fe3+反应而溶解其中,但现象不易观察;石蕊不能作为检验Fe3+的试剂;只有KSCN溶液是最好的检验Fe3+的试剂,加入若呈现血红色,则证明Fe3+存在,反之而不能。
8.答案:D
9.答案:D
10.答案:被氧化:2FeCl2+Cl2====2FeCl3
被还原:Zn+FeCl2====ZnCl2+Fe
11.答案:Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2 Cu元素化合价由0变为+2,Fe元素由+3价变为+2价
点拨:刻制印刷电路板是工业利用Cu与FeCl3溶液的反应进行生产的,其反应原理为:Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2,离子反应:Cu+2Fe3+====2Fe2++Cu2+。Cu元素化合价由0变为+2,被氧化;Fe元素从+3价降到+2价,被还原。
12.答案:先生成白色沉淀,后迅速变灰绿色,最后变为红褐色 FeSO4+2NaOH====Fe(OH)2
↓+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
点拨:在FeSO4溶液中加入NaOH溶液,会发生反应:Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓,Fe(OH)2为白色沉淀,但它很容易被空气中的O2氧化,即4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3↓,但颜色变化是由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
13.答案:设NaHCO3受热分解生成Na2CO3的质量为x
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
2×84 106
33.6 g x
x==21.2 g
Na2CO3物质的量为=0.2 mol
答:剩余21.2 g Na2CO3,物质的量为0.2 mol。
14.略2013年高中化学 第3章 第2节 几种重要的金属化合物 第2课时教案 新人教版必修1
三维目标
知识与技能
1.掌握Al2O3、Al(OH)3的两性。
2.掌握Al(OH)3的制备方法。
3.通过实验和计算的教学,培养学生的观察能力、动手能力及分析、解决问题的能力。
过程与方法
1.通过演示实验和学生实验相结合的方法,使学生理解、掌握Al2O3和Al(OH)3的两性及Al(OH)3的制备方法。
2.结合演示实验使学生理解Al(OH)3生成及溶解的有关图象,并能灵活分析解决一般的计算问题。
3.通过启发、诱导和实验探究,突破教学难点。
情感、态度与价值观
1.通过Al2O3、Al(OH)3、明矾性质和用途的教学,激发学生学习化学的热情,树立为社会、为人类的进步而努力学习的责任感。
2.通过Al2O3、Al(OH)3的两性说明元素性质的递变性,对学生进行辩证唯物主义教育。
3.结合Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算,培养学生思维能力和综合分析能力。
教学重点
Al2O3、Al(OH)3的两性、Al(OH)3生成和溶解的图象及计算。
教学难点
Al(OH)3生成和溶解的图象及相关计算。
教具准备
0.5 mol·L-1 Al2(SO4)2溶液、2 mol·L-1 盐酸、2 mol·L-1 NaOH溶液、氨水、试管、胶头滴管、铝条
教学过程
师:共同回顾钠的重要化合物的性质(主要是Na2O2和NaHCO3)
生:Na2O2和水反应生成NaOH和O2;Na2O2和CO2反应生成Na2CO3和O2;NaHCO3受热分解或者与NaOH反应可以转化为Na2CO3;向Na2CO3溶液中通CO2可以生成NaHCO3。
师:通过钠和铝在周期表中的位置及钠和铝单质的性质,分析钠和铝的金属活动性强弱并举出事实根据。
生:钠比铝活动性强;钠与冷水剧烈反应,铝与水不能直接反应可以说明。
过渡: 钠和铝同属第三周期元素,本课时我们来共同学习铝的重要化合物。
[板书](二)铝的重要化合物
1.氧化铝
讲述:氧化铝是铝元素在地壳中的具体存在形式,铝元素是地壳中含量最多的金属元素,铝元素只能以化合态存在于自然界中。
(1)Al2O3的物理性质
难溶于水,熔点很高,是比较好的耐火材料,也是工业炼铝的原料。
(2)Al2O3的化学性质
演示:将铝条分别插入盐酸中和NaOH溶液中仔细观察反应现象。
师:哪位同学可以描述一下有关实验现象?
生:铝条分别插入两溶液中并不立即产生气泡,都是过一会儿才有气体生成。
师:大家思考为什么要过一会儿才看到气泡呢?
生:因为铝表面存在一层致密的Al2O3薄膜,只有Al2O3薄膜被反应掉以后,才会看到气泡。
[板书]Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
指名板演两反应的离子方程式
Al2O3+6H+====2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-====2+H2O
师:[设疑]什么是酸性氧化物?什么是碱性氧化物?Al2O3是酸性氧化物还是碱性氧化物?
生:只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物;只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物;Al2O3既是酸性氧化物,又是碱性氧化物。
[讲述]该同学说法不妥,既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。Al2O3是一种典型的两性氧化物。
[板书]两性氧化物:
[板书]2.氢氧化铝
①Al(OH)3的实验室制备
[演示]实验37向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水,引导学生观察实验现象。
[板书]Al2(SO4)3+6NH3·H2O====2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
[指名板演离子方程式]Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH+4
[指导观察] 生成的Al(OH)3是一种白色絮状沉淀;继续加氨水,沉淀不溶解。
讲述:Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素。
[板书] ②Al(OH)3的化学性质
[演示] 实验3-8
将[实验3-7]制得的Al(OH)3沉淀分装在两支试管里,分别加入盐酸和NaOH溶液,边加边振荡,观察现象。
[实验现象]Al(OH)3沉淀中加盐酸或NaOH溶液,沉淀都溶解。
[板书] Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O
Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+ 2H2O
指导学生写出反应的离子方程式:Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O;
Al(OH)3+OH-====+2H2O
师:大家思考,实验室制Al(OH)3为什么用氨水而不用NaOH溶液?
生:Al(OH)3能溶于NaOH溶液。
思考:什么是两性氢氧化物?
生:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物。
师:Al(OH)3对热也不稳定,受热能分解为氧化铝和水。
[板书]2Al(OH)3Al2O3+3H2O
[探索]铝盐和偏铝酸盐与酸碱溶液反应的图象。
(1)AlCl3和NaOH反应
[演示]向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量。现象为:先产生白色沉淀,后沉淀又逐渐溶解。反应方程式:AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaCl,Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O,离子方程式为:Al3++3OH-====Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-====+2H2O,图象如下图(1)。
[演示]向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量。
现象为:开始无沉淀,过一会出现白色沉淀且不溶解。反应方程式为:AlCl3+4NaOH====NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl,离子方程式为:Al3++4OH-====+2H2O,3+Al3++6H2O====4Al(OH)3↓。图象如下图(2)。
(2)NaAlO2和HCl
[演示]向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量,现象为:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解。反应的化学方程式为:NaAlO2+HCl+H2O====NaCl+Al(OH)3↓,Al(OH)3+3HCl====AlCl3+
3H2O,离子方程式为:+H++H2O====Al(OH)3↓,Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O,图象如下图(3)。
[演示]向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量,现象为:开始无沉淀,过一会出现白色沉淀且不溶解。反应的方程式为:NaAlO2+4HCl====NaCl+AlCl3+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2====
O4Al(OH)3↓+3NaCl,离子方程式为:+4H+====Al3++2H2O,3+Al3++6H2O====
Al(OH)3↓图象如下图(3)。
思考1:向AlCl3溶液中滴加氨水至过量和向NaAlO2溶液中通入CO2气体至过量,有何现象?其图象应该怎样画?
点拨:向AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失;向NaAlO2溶液中通入CO2至过量,溶液中出现白色沉淀且不消失。AlCl3+3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4Cl,NaAlO2+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+NaHCO3。
思考2:写出往明矾〔KAl(SO4)2〕溶液中加入少量氢氧化钡溶液和过量氢氧化钡溶液的离子方程式。
分析:2Al3+++3Ba2++6OH―====3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
2Ba2++4OH―+Al3++====2BaSO4↓++2H2O
[例题剖析]
(例1)实验室如何从含有少量的SiO2和Fe2O3杂质的Al2O3混合物中提取纯净的Al2O3
分析:混合物的三种氧化物中SiO2为酸性氧化物,Fe2O3为碱性氧化物,Al2O3为两性氧化物。根据它们的性质差异,除去杂质制取纯净Al2O3的过程可表示为:
为确保混合物中的Al2O3不损失,关键的操作步骤是(3),因此NaAlO2与酸反应必须使之能完全转化为Al(OH)3,故反应(3)中以通入过量CO2为宜,反应式为:+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+,Al(OH)3不溶于H2CO3。若反应中加入的是其他强酸如盐酸,则常由于难于控制盐酸的用量,使溶液中的可能因为加入的盐酸不足量而没有完全转化为Al(OH)3沉淀,或者又由于加入的盐酸过量而使生成的Al(OH)3部分溶解,其结果都造成混合物中的Al2O3因实验操作不慎而损失。加HCl溶液反应式表示为:
+H++H2O====Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
通过上述例题的分析应明确,由铝盐(Al3+)或偏侣酸盐() 制取Al(OH)3,在实验中应采用向铝盐溶液加稍过量氨水或向偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2的方法。
(例2)准确称取b g铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)样品,放入盛有100 mL H2SO4溶液的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入10 mol ·L-1 NaOH溶液,产生沉淀的质量
m(g)与所加NaOH溶液的体积V(mL )的关系如右图所示。
(1)试求H2SO4溶液的物质的量浓度。
(2)若b=2.75,求铝土矿中各成分的质量分数。
(3)b值的范围是_____________,在这个范围内,b值越大,_____________的含量越少。
教师精讲:本题提供了观察能力和思维能力等考查的很好情景。从题给图象看出,当向滤液中加入NaOH溶液时,开始并无沉淀产生,这告诉我们,首先发生的反应是OH-+H+====H2O,可推出,100 mL H2SO4溶液在与?b? g铝土矿反应后应当有剩余,另外,从沉淀产生到沉淀达最大量,发生的反应为:
Al3++3OH-====Al(OH)3↓ Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓
而Al3+和Fe3+是H2SO4与Al2O3、Fe2O3反应所得,即
Al2O3+6H+====2Al3++3H2O Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O
不难看出关系式:3H+Al3+3OH- 3H+Fe3+3OH-,也就是说35 mL 10 mol·L-1的NaOH溶液完成了对100 mL H2SO4溶液的完全中和。
从加入35 mL NaOH溶液到加入45 mL NaOH溶液,完成的是Al(OH)3+OH-====+2H2O,所以图示沉淀量减少直至Al(OH)3完全溶解。若提供b的具体数据,则样品中各物质的质量可得。
关于b值范围的讨论,实质上是关于在完成b g铝土矿样品中Al2O3和Fe2O3之后,过量H2SO4的讨论。在b g样品中,Al2O3的物质的量为0.050 mol 已成事实,溶解0.050 mol Al2O3需H2SO40.150 mol 。知100 mL H2SO4溶液中H2SO4的物质的量为0.175 mol。
(1)假设b g铝土矿中没有Fe2O3,则H2SO4过量0.175 mol -0.150 mol =0.025 mol ,则中和0.025 mol H2SO4需10 mol ·L-1 NaOH溶液5 mL 。但事实上b g铝土矿中有Fe2O3,故b<5。
(2)假设b g铝土矿中没有SiO2,则Fe2O3的物质的量为(b g-0.05 mol ×102 g· mol-1 )÷160 g·mol-1 ≈0.005 6 mol 。溶解该Fe2O3还需H2SO4 0.005 6 mol ×3≈0.017 mol 。这样,尚剩余H2SO4的物质的量为:
0.175 mol -0.150 mol -0.017 mol ≈0.008 mol 。中和剩余0.008 mol H2SO4需10 mol ·L-1的NaOH溶液1.60 mL ,但事实上b g铝土矿中有SiO2,故b>1.60。
答案:(1)1.75 mol ·L-1
(2)w(Al2O3)=85%,
w(Fe2O3)=10%,w(SiO2)=5%
(3)1.60<b<5 Fe2O3
[课堂小结]
铝及其化合物的知识在历年高考试题中出现较多,如在离子共存、离子方程式、物质的鉴别与推断题等题中大量出现;此外,一些定量计算,实验以及在日常、生活、生产中的应用也常出现。解这类题的关键是铝元素的两性,即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与酸反应,又能与碱反应。
板书设计
(二)铝的重要化合物
1.氧化铝
Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
两性氧化物:
2.氢氧化铝
①制备:Al2(SO4)3+6NH3·H2O2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
②性质:Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O
Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O
两性氢氧化物:
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
活动与探究
今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料,在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法:
①2Al + 3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH====2Al(OH)3↓+3Na2SO4
②2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑
2NaAlO2+H2SO4+2H2O====2Al(OH)3↓+Na2SO4
上述哪一种方法比较节约试剂?
参考答案:第②种方法比较节约试剂。
随堂练习
1.已知Ba[Al(OH)4]2可溶于水。如右图表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时,生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是( )
A.a~b时沉淀的物质的量:Al(OH)3比BaSO4多
B.c~d时溶液中离子的物质的量:[Al(OH)4]-比Ba2+多
C.a~d时沉淀的物质的量:BaSO4可能小于Al(OH)3
D.d~e时溶液中离子的物质的量:Ba2+可能等于OH-
答案:BD
2.在AlCl3溶液中逐滴加入过量的氨水至溶液呈碱性,下列图中,能表示该反应产生的沉淀质量W与加入氨水的体积V关系正确的是( )
答案:C
3.(2007山东临沂模拟,2)将铝和过氧化钠混合溶于足量的水中,得到澄清溶液,同时产生3.5 g气体,向所得溶液中加入200 mL 3.5 mol·L-1的盐酸,先有沉淀出现,随后沉淀恰好溶解,则Al和Na2O2的物质的量之比为( )
A.1∶2 B.1∶4 C.11∶2 D.2∶11
答案:A
4.向100 mL 0.25 mol·L-1的AlCl3溶液中加入金属钠完全反应,恰好生成只含NaCl和Na[Al(OH)4]的澄清溶液,则加入金属钠的质量是( )
A.3.45 g B.2.3 g C.1.15 g D.0.575 g
答案:B
5.向20 mL某物质的量浓度AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液时,得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如右图所示,试回答下列问题:
(1)图中A点表示的意义是___________________________。
(2)图中B点所示的意义是___________________________。
(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为___________________________。
(4)假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g,则此时用去NaOH溶液的体积为_________________。
答案:(1)加入NaOH溶液15 mL时,沉淀达到最多,质量为0.78 g。
(2)当NaOH溶液达到20 mL时,生成的沉淀恰好全部溶解。
(3)Al3++4OH-====+2H2O
(4)7.5 mL或17.5 mL
6.物质的分离和提纯有多种方法。物质分离、提纯方案的设计在科学研究和工业生产中占有十分重要的地位。
(1)工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成分是Al2O3,杂质为Fe2O3、SiO2等)。某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下:
(1)写出X、Y的化学式:X______________,Y______________。
(2)通入过量CO2时反应的离子方程式为____________________________。
答案:(1)HCl NaOH
(2)+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+
7.(2007山东临沂模拟,20)现有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们是AlCl3和NaOH溶液。现做如下实验:
(1)取400 mL甲溶液与120 mL乙溶液反应产生1.56 g沉淀;
(2)若取120 mL甲溶液与440 mL乙溶液反应,也产生1.56 g沉淀;
(3)若取120 mL甲溶液与400 mL乙溶液反应产生3.12 g沉淀。
由此可知甲是______________溶液,乙是______________溶液,甲溶液的物质的量浓度是______________,乙溶液的物质的量浓度是______________。
答案:AlCl3 NaOH 0.500 mol·L-1 0.500 mol·L-1
8.将1 mol ·L-1 AlCl3溶液100 mL 加入过量氨水中,可得到Al(OH)3沉淀多少克?若取上述AlCl3溶液100 mL 加入到100 mL 某焰色反应为黄色的X物质的溶液中,恰好完全反应,得Al(OH)3沉淀31.2 g,请判断X为何物质,溶液的物质的量浓度为多少?
答案:7.8 g;X为NaAlO2,3mol·L-12013年高中化学 第3章 第2节 几种重要的金属化合物 第1课时教案 新人教版必修1
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 2NaHCO3Na2CO3+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
2NaHCO3Na2CO3+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