金属钠的性质与应用
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文档简介
金属钠的性质与应用
主备课人：谢林钢 备课时间：2008.10 上课时间：2008.10.21
【教学目标】
1、 了解钠的物理性质；
2、 掌握钠的化学性质；
3、 了解钠的制备和用途。
4、引导学生学会在实验和观察的基础上认识物质的性质，学会科学的探究。培养学生科学的认知方法。
【教学重点及难点】
1.从钠的原子结构认识钠的化学性质。
2.钠与H2O的反应
2.钠的性质及了解元素化合物性质学习的基本方法。
3.对实验现象的观察和分析。
【教学方法】
实验探究、分组讨论
【教学过程设计】
教师引言：崇尚科学，探究未知，欢迎大家来到化学的科学殿堂。今天首先为大家表演一个魔术（滴水点灯），平时我们是用火柴来点燃酒精灯，今天我要另辟蹊径，用水来点酒精灯。
【引课】魔术“滴水点灯”
教师演示：“滴水点灯”实验
教师引言：奥秘是什么，暂时保密，希望大家通过本节课的学习和探究，自己为自己揭开谜底。首先我们来认识下今天要学习的金属钠。
【观察与思考】
学生实验:取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去一端的表层，观察表面的颜色；将其放置在空气中，观察表面颜色的变化。（提示：把剩余的钠放回试剂瓶。）
教师提问：通过这个实验，你们观察到金属有什么性质，发生了什么变化？
学生回答：钠是银白色的金属，具有金属的通性，有良好的导电、导热性，良好的延展性
教师引导：你们用刀切钠的时候，困难吗？
学生回答：很容易，说明钠质软
板 书：二．物理性质：具有金属通性，银白色，质软
教师提问：钠露置在空气中，你观察钠表面有什么变化？
学生回答：表面逐渐变暗
教师提问：为什么会变暗？请大胆推测下？
学生回答：可能是被空气氧化了，生成了氧化物
教师过渡：如果推测成立的话。那钠应该具有还原性。我们不妨从理论上来分析下，分析下钠的原子结构
【钠的强还原性】
教师板演1.钠的强还原性：
学生回答：钠原子最外层1个电子，易失一个电子，达到8电子的稳定状态，所以钠很活泼，是一种强的还原剂，显强还原性。
【钠的保存】
思 考：既然钠具有很强的还原性，如此活泼，该如何保存钠呢
教师讲解：像钠这样，放在煤油中以防止在空气中变质的方法，叫液封。你还见过其它的液封现象吗？
学生回答：液溴用水液封，白磷保存在水中，防止白磷的自燃。
【钠与氧气反应】
教师讲解：刚才已经分析出钠具有强还原性，事实上，钠露置在空气中，确实是和氧气反应生成了白色的氧化钠，大家写出化学反应方程式
教师提问：Na2O作为碱性氧化物，请你根据碱性氧化物的性质，推测一下，Na2O与水和盐酸反应的产物，并写出化学反应方程式。
过 渡：钠与氧气反应可以制备得到氧化钠，那我们不妨通过实验来制备一下
实验演示：钠与氧气点燃反应，将一块金属钠放在石棉网上加热，观察现象
实验现象：燃烧,火焰呈黄色,生成物呈淡黄色
教师提问：我们没有得到预期的白色氧化钠，而是生成了淡黄色的物质(Na2O2)，为什么会发生这种情况(给出反应方程式)
学生回答：因为改变了实验条件，前者没有加热，后者用酒精灯进行了加热。
教师解释：化学反应中，条件非常重要，相同的反应物，如果条件不同，产物可能也会不同，如Fe 和 O2反应，可能生成Fe2O3也可能生成Fe3O4
师生探究：Na2O与Na2O2的性质对比
反应物 化学反应方程式
Na2O H2O Na2O + H2O = 2NaOH
CO2 Na2O + CO2 = Na2CO3
Na2O2 H2O 2Na2O2 + 2H2O =4NaOH + O2↑
CO2 2Na2O2 + 2CO2 =2Na2CO3 + O2
教师演示：Na2O2与水反应实验
分析方程式的电子转移
教师用数轴分析反应物和产物中氧元素的化合价，提示学生标注
_______。__________。____________。_____ ______>
（-2） （0） (+1)
思考：Na2O2常被用作潜艇里的供氧剂，那它与KMnO4 、KClO3相比，最大的优点是什么？
（1） Na2O2常温下，即可反应，不需要加热
（2） 与Na2O2反应的是CO2，可以除去CO2
【钠与其它非金属反应】
教师引导：推测Na与非金属单质Cl2、S的反应
点燃
2Na + Cl2 ===== 2NaCl （白烟）
△
2Na + S ===== Na2S （爆炸）
【钠与水反应】
教师过渡：钠的性质非常活泼，那它与我们生活中最常见的水反应吗？
中央十套《走进科学》栏目，曾经有这样一个报道：在中国中部的某个山村里，有个农妇的儿子在去舅舅家吃饭的路上途经一块坟地，当晚回家就发起了高烧，开始胡言乱语。这个农妇马上请来了邻村一个有名的巫师。这个巫师断定农妇的儿子是“中邪”了，而且这是个怕水的“鬼”。于是巫师施法后，自称是抓到了“鬼”，然后将“鬼”扔到了准备好的盛有水的盆里。只见水面上马上出现了一个小球，还游来游去，发出嘶嘶的声音，一会儿又没了响动。巫师解释到这是那个“鬼”在挣扎呢，没声音就是死了，病也马上就要好了。
提 问：巫师真的抓到“鬼”了吗？这世上有鬼吗？这个农妇的做法正确吗？她儿子的病会因此而好转吗？
学生回答：这世上当然没有鬼，那个农妇的儿子当然不会好转，她应该马上把儿子送到医院救治，免得耽误了治病的有利时间。
教师讲解：那么水面上那个鬼到底是什么呢？其实世上没有怕水的“鬼”，只有怕水的钠。主持人请教了专家，专家说，这都是巫师故弄玄虚，只是趁人不备往水里放了点金属钠。
教师讲解：我们来模仿一下巫师抓鬼的过程，把钠放到水中，看看会有什么现象。
提示：注意观察钠与水反应的情况，
①反应的剧烈程度 ②反应中钠的状态 ③反应中溶液温度的变化
④反应中溶液颜色的变化 ⑤生成物的状态
学生实验：向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞溶液，然后投入一小块（约绿豆粒般大小）金属钠，观察实验现象。
师生互动：讨论实验现象
实验现象 简述 实验结论
金属钠浮在水面上 浮 小于水的密度，0.97g/cm3
金属钠熔成一个小球 熔 反应放热 ，熔点低，97.8℃
金属钠四处游动 游 有气体产生
发出嘶嘶的响声 响 有气体产生且剧烈
溶液变红色 红 有碱生成，NaOH
教师板演】2.物理性质 轻（密度小，ρ煤油<ρNa< ρ水）、熔点低（低于水的沸点）
问题讨论
1.产生的气体是什么？如何检验？
师生讨论，推测产生的气体是什么？如何收集，如何检验？
教师实验演示:用铝箔包裹一小块金属钠，然后用针扎几个洞，用排水法收集气体，移动到火焰上，听到一声尖锐的爆鸣声，证明是氢气
2.“滴水点灯”的奥秘是什么？用方程式解释
提问：请学生解释“滴水点灯的奥秘是什么？
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2H2 + O2 == 2H2O
学生板演：用双线桥标注电子转移，再次得出钠作还原剂，具有强还原性
【Na与盐反应】
过 渡:Na能将水中的氢置换出来，根据活泼金属能置换不活泼的金属。提出思考
思 考:用金属Na能置换出金属Cu吗？展示CuSO4溶液，不能的请说明理由
学生讨论：提出钠放入CuSO4溶液中会先和水反应
实验验证：Na与CuSO4溶液反应
化学方程式：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑
2NaOH + CuSO4 = Cu（OH)2 ↓ + Na2SO4
思 考：如果一定要用Na来置换得到Cu，该怎么办？
学生讨论:在熔融状态下进行置换
化学方程式： 熔融
2Na + CuSO4 = Na2SO4 + Cu
教师讲解:根据钠这个性质，我们可以在熔融状态下，用钠来冶炼制备贵重金属
熔融
教师板演： TiCl4 + 4Na = 4NaCl + Ti
过 渡：制备贵重金属，是Na的一个很重要的用途，那钠到底有什么其它用途呢
【钠的用途】
1.制钠的化合物，如过氧化钠等。（化学性质，与非金属单质反应）
2.钾-钠合金常温下呈液态，可以做原子反应的导热剂。（物理性质，熔点低）
3．高压钠灯，黄光的透雾性强。（物理性质，焰色反应）
4.置换稀有贵金属，如钛，钽等。（化学性质，与与熔融的金属氯化物）
【工业制备】
教师讲解:钠的用途很广泛，工业如何制备钠。那么自然界有单质钠存在吗？
学生回答：钠很活泼，没有单质钠存在。
教师讲解：我们把以单质形式存在的叫游离态，以化合物形式存在的叫化合态。那么钠以化合态存在与自然界。那么主要以什么物质形式存在呢？
学生回答：氯化钠（海水），碳酸钠，硫酸钠等。
教师讲解：那么怎样才能获得钠单质呢？
【教师板演】5.钠的制备：电解熔融的NaCl。2 NaCl =通电= 2Na + Cl2↑
【教师讲解】钠很活泼，所以用电解的方法在阴极强行给钠离子一个电子，使其还原成单质。
请你比较电解熔融氯化钠制取金属钠，和氯碱工业，找出异同点。
（1）电解饱和食盐水得到的产物一样吗？
对比两个方程式的条件和产物
（2）电解时产生的Cl2和金属Na能接触吗？
2Na + Cl2 = 2NaCl
【课堂小结】
填写钠的秘密档案，以较趣味的方法来加深学生印象
姓名： 钠（sodium） 国籍：金属人民共和国
肤色： 银白 体重：23
性格：活泼好动，团结合群。爱憎分明，一见到氧气同志脸色立变，一落水就非常生气。
简历：某大学化工系毕业后参加工作，在秦山核电站任导热科科长，后调某稀有金属制造有限公司任总经理，曾与钾同志、玻璃同志等一起，光荣出席全国劳模群英会。多次获得特种行业劳动模范称号。
【课堂练习】
1思考：将Na投入到煤油和水的混合物中，会有什么现象？
2.实验室钠着火了，可以用水或二氧化碳灭火器吗？正确的方法是怎样的？
点燃
主备课人：谢林钢 备课时间：2008.10 上课时间：2008.10.21
【教学目标】
1、 了解钠的物理性质；
2、 掌握钠的化学性质；
3、 了解钠的制备和用途。
4、引导学生学会在实验和观察的基础上认识物质的性质，学会科学的探究。培养学生科学的认知方法。
【教学重点及难点】
1.从钠的原子结构认识钠的化学性质。
2.钠与H2O的反应
2.钠的性质及了解元素化合物性质学习的基本方法。
3.对实验现象的观察和分析。
【教学方法】
实验探究、分组讨论
【教学过程设计】
教师引言：崇尚科学，探究未知，欢迎大家来到化学的科学殿堂。今天首先为大家表演一个魔术（滴水点灯），平时我们是用火柴来点燃酒精灯，今天我要另辟蹊径，用水来点酒精灯。
【引课】魔术“滴水点灯”
教师演示：“滴水点灯”实验
教师引言：奥秘是什么，暂时保密，希望大家通过本节课的学习和探究，自己为自己揭开谜底。首先我们来认识下今天要学习的金属钠。
【观察与思考】
学生实验:取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去一端的表层，观察表面的颜色；将其放置在空气中，观察表面颜色的变化。（提示：把剩余的钠放回试剂瓶。）
教师提问：通过这个实验，你们观察到金属有什么性质，发生了什么变化？
学生回答：钠是银白色的金属，具有金属的通性，有良好的导电、导热性，良好的延展性
教师引导：你们用刀切钠的时候，困难吗？
学生回答：很容易，说明钠质软
板 书：二．物理性质：具有金属通性，银白色，质软
教师提问：钠露置在空气中，你观察钠表面有什么变化？
学生回答：表面逐渐变暗
教师提问：为什么会变暗？请大胆推测下？
学生回答：可能是被空气氧化了，生成了氧化物
教师过渡：如果推测成立的话。那钠应该具有还原性。我们不妨从理论上来分析下，分析下钠的原子结构
【钠的强还原性】
教师板演1.钠的强还原性：
学生回答：钠原子最外层1个电子，易失一个电子，达到8电子的稳定状态，所以钠很活泼，是一种强的还原剂，显强还原性。
【钠的保存】
思 考：既然钠具有很强的还原性，如此活泼，该如何保存钠呢
教师讲解：像钠这样，放在煤油中以防止在空气中变质的方法，叫液封。你还见过其它的液封现象吗？
学生回答：液溴用水液封，白磷保存在水中，防止白磷的自燃。
【钠与氧气反应】
教师讲解：刚才已经分析出钠具有强还原性，事实上，钠露置在空气中，确实是和氧气反应生成了白色的氧化钠，大家写出化学反应方程式
教师提问：Na2O作为碱性氧化物，请你根据碱性氧化物的性质，推测一下，Na2O与水和盐酸反应的产物，并写出化学反应方程式。
过 渡：钠与氧气反应可以制备得到氧化钠，那我们不妨通过实验来制备一下
实验演示：钠与氧气点燃反应，将一块金属钠放在石棉网上加热，观察现象
实验现象：燃烧,火焰呈黄色,生成物呈淡黄色
教师提问：我们没有得到预期的白色氧化钠，而是生成了淡黄色的物质(Na2O2)，为什么会发生这种情况(给出反应方程式)
学生回答：因为改变了实验条件，前者没有加热，后者用酒精灯进行了加热。
教师解释：化学反应中，条件非常重要，相同的反应物，如果条件不同，产物可能也会不同，如Fe 和 O2反应，可能生成Fe2O3也可能生成Fe3O4
师生探究：Na2O与Na2O2的性质对比
反应物 化学反应方程式
Na2O H2O Na2O + H2O = 2NaOH
CO2 Na2O + CO2 = Na2CO3
Na2O2 H2O 2Na2O2 + 2H2O =4NaOH + O2↑
CO2 2Na2O2 + 2CO2 =2Na2CO3 + O2
教师演示：Na2O2与水反应实验
分析方程式的电子转移
教师用数轴分析反应物和产物中氧元素的化合价，提示学生标注
_______。__________。____________。_____ ______>
（-2） （0） (+1)
思考：Na2O2常被用作潜艇里的供氧剂，那它与KMnO4 、KClO3相比，最大的优点是什么？
（1） Na2O2常温下，即可反应，不需要加热
（2） 与Na2O2反应的是CO2，可以除去CO2
【钠与其它非金属反应】
教师引导：推测Na与非金属单质Cl2、S的反应
点燃
2Na + Cl2 ===== 2NaCl （白烟）
△
2Na + S ===== Na2S （爆炸）
【钠与水反应】
教师过渡：钠的性质非常活泼，那它与我们生活中最常见的水反应吗？
中央十套《走进科学》栏目，曾经有这样一个报道：在中国中部的某个山村里，有个农妇的儿子在去舅舅家吃饭的路上途经一块坟地，当晚回家就发起了高烧，开始胡言乱语。这个农妇马上请来了邻村一个有名的巫师。这个巫师断定农妇的儿子是“中邪”了，而且这是个怕水的“鬼”。于是巫师施法后，自称是抓到了“鬼”，然后将“鬼”扔到了准备好的盛有水的盆里。只见水面上马上出现了一个小球，还游来游去，发出嘶嘶的声音，一会儿又没了响动。巫师解释到这是那个“鬼”在挣扎呢，没声音就是死了，病也马上就要好了。
提 问：巫师真的抓到“鬼”了吗？这世上有鬼吗？这个农妇的做法正确吗？她儿子的病会因此而好转吗？
学生回答：这世上当然没有鬼，那个农妇的儿子当然不会好转，她应该马上把儿子送到医院救治，免得耽误了治病的有利时间。
教师讲解：那么水面上那个鬼到底是什么呢？其实世上没有怕水的“鬼”，只有怕水的钠。主持人请教了专家，专家说，这都是巫师故弄玄虚，只是趁人不备往水里放了点金属钠。
教师讲解：我们来模仿一下巫师抓鬼的过程，把钠放到水中，看看会有什么现象。
提示：注意观察钠与水反应的情况，
①反应的剧烈程度 ②反应中钠的状态 ③反应中溶液温度的变化
④反应中溶液颜色的变化 ⑤生成物的状态
学生实验：向一只盛有水的小烧杯中滴加几滴酚酞溶液，然后投入一小块（约绿豆粒般大小）金属钠，观察实验现象。
师生互动：讨论实验现象
实验现象 简述 实验结论
金属钠浮在水面上 浮 小于水的密度，0.97g/cm3
金属钠熔成一个小球 熔 反应放热 ，熔点低，97.8℃
金属钠四处游动 游 有气体产生
发出嘶嘶的响声 响 有气体产生且剧烈
溶液变红色 红 有碱生成，NaOH
教师板演】2.物理性质 轻（密度小，ρ煤油<ρNa< ρ水）、熔点低（低于水的沸点）
问题讨论
1.产生的气体是什么？如何检验？
师生讨论，推测产生的气体是什么？如何收集，如何检验？
教师实验演示:用铝箔包裹一小块金属钠，然后用针扎几个洞，用排水法收集气体，移动到火焰上，听到一声尖锐的爆鸣声，证明是氢气
2.“滴水点灯”的奥秘是什么？用方程式解释
提问：请学生解释“滴水点灯的奥秘是什么？
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2H2 + O2 == 2H2O
学生板演：用双线桥标注电子转移，再次得出钠作还原剂，具有强还原性
【Na与盐反应】
过 渡:Na能将水中的氢置换出来，根据活泼金属能置换不活泼的金属。提出思考
思 考:用金属Na能置换出金属Cu吗？展示CuSO4溶液，不能的请说明理由
学生讨论：提出钠放入CuSO4溶液中会先和水反应
实验验证：Na与CuSO4溶液反应
化学方程式：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑
2NaOH + CuSO4 = Cu（OH)2 ↓ + Na2SO4
思 考：如果一定要用Na来置换得到Cu，该怎么办？
学生讨论:在熔融状态下进行置换
化学方程式： 熔融
2Na + CuSO4 = Na2SO4 + Cu
教师讲解:根据钠这个性质，我们可以在熔融状态下，用钠来冶炼制备贵重金属
熔融
教师板演： TiCl4 + 4Na = 4NaCl + Ti
过 渡：制备贵重金属，是Na的一个很重要的用途，那钠到底有什么其它用途呢
【钠的用途】
1.制钠的化合物，如过氧化钠等。（化学性质，与非金属单质反应）
2.钾-钠合金常温下呈液态，可以做原子反应的导热剂。（物理性质，熔点低）
3．高压钠灯，黄光的透雾性强。（物理性质，焰色反应）
4.置换稀有贵金属，如钛，钽等。（化学性质，与与熔融的金属氯化物）
【工业制备】
教师讲解:钠的用途很广泛，工业如何制备钠。那么自然界有单质钠存在吗？
学生回答：钠很活泼，没有单质钠存在。
教师讲解：我们把以单质形式存在的叫游离态，以化合物形式存在的叫化合态。那么钠以化合态存在与自然界。那么主要以什么物质形式存在呢？
学生回答：氯化钠（海水），碳酸钠，硫酸钠等。
教师讲解：那么怎样才能获得钠单质呢？
【教师板演】5.钠的制备：电解熔融的NaCl。2 NaCl =通电= 2Na + Cl2↑
【教师讲解】钠很活泼，所以用电解的方法在阴极强行给钠离子一个电子，使其还原成单质。
请你比较电解熔融氯化钠制取金属钠，和氯碱工业，找出异同点。
（1）电解饱和食盐水得到的产物一样吗？
对比两个方程式的条件和产物
（2）电解时产生的Cl2和金属Na能接触吗？
2Na + Cl2 = 2NaCl
【课堂小结】
填写钠的秘密档案，以较趣味的方法来加深学生印象
姓名： 钠（sodium） 国籍：金属人民共和国
肤色： 银白 体重：23
性格：活泼好动，团结合群。爱憎分明，一见到氧气同志脸色立变，一落水就非常生气。
简历：某大学化工系毕业后参加工作，在秦山核电站任导热科科长，后调某稀有金属制造有限公司任总经理，曾与钾同志、玻璃同志等一起，光荣出席全国劳模群英会。多次获得特种行业劳动模范称号。
【课堂练习】
1思考：将Na投入到煤油和水的混合物中，会有什么现象？
2.实验室钠着火了，可以用水或二氧化碳灭火器吗？正确的方法是怎样的？
点燃