§3.1.2 《金属与酸和水的反应》案例
教学内容:金属与酸和水的反应
教学目标:
1、知识目标:
(1)了解钠、镁、铁与水反应实质;
(2)掌握钠与水反应的现象及解释;
2、能力目标:
(1)培养学生观察和分析的能力;
(2)通过钠与水的反应,镁、铁与水反应发生条件的探究,体验实验方法在化学研究中的作用,并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。
3、情感目标:
(1)感受金属与人们日常生活的密切联系;
(2)通过对金属钠性质的科学探究,激发学生对化学现象的好奇心和探究欲,提高学习化学的兴趣;
(3)通过实验,培养学生观察现象,进而分析推理归纳的能力,体验科学探究过程的艰辛与喜悦。
教学重点:
钠、铁与水的反应
教学难点:
科学探究铁与水蒸气的反应;
教学方法:采用“学做导合一”的教学策略
教学器材:
多媒体课件:镁与水反应、铁与水蒸气反应视频
实验用品:钠、酚酞、滤纸、镊子、水槽
教时:1课时
教学过程:
知识链接:
金属活动顺序:K、Ca、 Na 、Mg、Al、Zn、 Fe 、Sn、Pb、(H)、 Cu 、Hg、 Ag 、Pt、Au
师:上新课之前,我们先来回顾金属活动顺序,在金属活动顺序中,这些金属是怎样排列的?
生:K、Ca、 Na 、Mg、Al、Zn、 Fe 、Sn、Pb、(H)、 Cu 、Hg、 Ag 、Pt、Au
一、导入新课:
我们知道,在金属活动顺序中,排在氢前的金属,能跟酸反应,生成氢气,那它们能不能跟水反应呢?接下来,我们先来观察镁条与水的反应情况。
视频播放——镁与水的反应
在这个实验中,我们可以观察到,镁条与冷水反应很缓慢,与热水反应加快,这是镁与水的反应情况。比镁活泼的金属钠及活泼性不如镁的金属铁又能否与水反应,其反应的条件、反应现象会有什么不同?这就是我们这节课主要学习的内容。
二、学习目标:
1、能说出并解释钠与水反应的实验现象及原因
2、通过观看铁与水蒸气反应的视频实验,理解铁与水蒸气反应的实验原理
三、进入新课:
(一)新课知识导航
演示实验:在水槽中加入约1/4的水,滴入2~3滴酚酞溶液,将切好的钠投入到水中,观察现象。
师:我请同学们先来观察一个演示实验,看完实验后,先填写自学提纲中关于这个实验的主要实验现象,然后根据提纲自学这部分内容,并完成提纲第一部分的内容。
这个实验是钠与水的反应,在观看这个实验的时候,要注意观察以下几方面的内容:(1)钠在水中如何运动?(2)形态有何变化?(3)发出怎样的声音?(4)溶液颜色有何变化?
我请两个同学上来演示,一个解说,一个操作。生甲来解说,生乙来操作,请他同学注意观察实验现象。
生甲:这个实验是钠与水的反应,用到的主要仪器和药品有:水槽,里面装有少量水,镊子,滤纸,酚酞试剂,金属钠,先往水槽中滴加2~3滴酚酞溶液,用镊子夹出一小块金属钠,先用滤纸吸干表面的煤油,然后投入水中,注意观察实验现象(生乙边操作)
师:这两个同学表现得好不好?
生:好
师:给他们点鼓励(鼓掌)
生:(鼓掌)
师:接下来请同学们先完成自学提纲中关于这个实验的主要实验现象,然后根据提纲自学这部分内容,并完成提纲第一部分的内容。
1、观察实验现象并填写下表
主要实验现象 对实验现象的分析
钠 浮 在水面上 钠的密度比水 小
钠 熔 成光亮小球 反应 放 热且熔点低
四处 游 动 反应产生气体推动钠球在水面上游动
发出嘶嘶 响 声,且钠很快消失 钠与水反应 剧烈
溶液变 红 反应生成物显 碱 性
2、分析钠与水反应的产物:(从实验和理论两个方面)
① 生成的碱性物质是 NaOH
② 生成的气体是 H2
③ 反应的化学方程式及离子方程式 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑
师:(巡视,查看学生完成情况)
生:(看书,完成提纲)
师:刚巡视一下,大部分同学已经完成,我请一个同学来回答,你刚才观察到的主要的实验现象,并对这个现象进行分析
生丙:钠浮在水面上,说明钠的密度比水小;钠熔成光亮的小球,说明反应放热,而且钠的熔点低,所以熔成了小球;四处游动,说明反应产生气体,从而推动钠球在水面上游动;发出嘶嘶响声,且钠很快消失,说明钠与水反应剧烈;溶液变红,说明反应生成物显碱性
师:回答得很好,请坐。这是我们刚才通过实验观察到的主要实验现象,同时对出现的这些现象进行分析。从这个表格,我们可以总结出钠与水反应的主要实验现象可以用五个字来概括,是哪五个字呢?
生:浮、熔、游、响、红
师:以上是对产生的这些实验现象进行分析,接下来,我们来进一步分析钠与水反应的产物。首先是生成的碱性物质,这个碱性物质是什么?
生:NaOH
师:我们知道,碱的阴离子全部是氢氧根,而阳离子只能由钠变价得到,因此,碱性物质只能是NaOH。而生成的气体又是什么?
生:H2
师:你们怎么推断出这个气体就是H2?
生:?
师:根据现象推出钠与水反应的产物之一是NaOH
Na + H2O = NaOH + ?↑
从反应类型来分析,这个反应属于哪类反应?
生:置换反应,氧化还原反应
师:这是一类有单质参加的反应,所以一定属于氧化还原反应,既然是氧化还原反应,必有化合价的升高和降低,而钠从0价升高到+1价,化合价升高,反应物中只能是氢的化合价降低,因此,气体只能是H2
Na + H2O = NaOH + H2↑
这个方程式完成了没有?
生:没有,还没配平
师:我请一个同学到黑板上写出完整的化学方程式,同时写出它的离子方程式
生丁:板书:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2Na+ + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2+
师:我发现很多同学,离子方程式还不能完全书写正确,如果忘记如何书写,再把前面的内容翻开来回顾一下。
我们一起来看一下,这位同学书写对不对?
配平对不对?
生:对
师:离子方程式对不对?
生:不对
师:我们一起来回顾离子方程式书写的步骤,第一步先写出正确的化学方程式,这个化学方程式已经书写正确;第二步是拆,哪些不能拆?
生:单质、气体、氧化物、H2O、难溶的物质
师:Na是单质不能拆,H2O是弱电解质,属于难电离的物质也不能拆,NaOH 是易溶于水易电离的强碱,可以拆,拆成2Na+、2OH-,H2是单质同时也是气体,不能拆,第三步是删,也就是删掉两边相同的离子,但在这个反应中,两边有没有相同的离子?
生:没有
师:最后是查,查什么?
生:原子是否守恒,电荷是否守恒,是不是最简整数比
师:所以,正确的离子方程是应该是:2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑
接下来,请同学们思考:钠与水反应的实质?前后桌6个同学组成一个小组进行讨论,待会儿派代表来回答你们讨论的结果
(二)新课知识探究与讨论
1、钠与水反应的实质?
答:钠与水反应的实质是:钠与水电离出来的氢离子反应
生:(交流、讨论)
师:(巡回指导)很多同学不理解什么是实质,我给个提示:从反应类型角度来考虑
刚巡视一下,有些小组已经讨论出结果,我请第三小组的同学来汇报你们讨论的结果
第三小组代表:这是一个置换反应,也就是钠置换出水中的氢,生成氢气,所以钠与水反应的实质是:钠与水电离出来的氢离子反应
师:回答得很好,请坐
2、钠的保存:
(1)钠在实验室如何保存及原因?
答:保存在煤油中
原因:易与空气中的氧气、水等反应
(2)钠着火是否可以用水灭火?为什么?钠着火应如何灭火?
答:不能 钠会与水反应生成氢气,跟空气混杂后,可能发生爆炸,加剧燃烧
用干燥的沙土灭火
师:从刚才实验,我们知道钠与冷水就能反应,说明钠的性质?
生:很活泼
师:前面我们学过性质是由什么决定?
生:结构
师:同时性质又决定了?
生:用途、保存、制备……
师:接下来,我们来看实验室是如何保存金属钠,分析为什么要这样保存?(展示装有金属钠的试剂瓶)
生:保存在煤油中,因为钠易与空气中的氧气、水等反应
师:如果钠着火是否可以用水灭火?为什么?
生:不能 钠会与水反应
师:钠不仅会与水反应,同时还会生成氢气,我们知道氢气是一种危险的气体,它跟空气达到一定混合度时,可能发生爆炸,这样就会加剧燃烧,所以钠着火,千万不能用水灭火,那应该如何处理呢?
生:用干燥的沙土灭火
师:以上是钠与水反应的情况,那活泼性不如钠和镁的金属铁,又能否与冷水或热水反应呢?
生:不能
师:我们知道,家里经常用铁壶来盛水或烧水,说明铁与冷水、热水均不反应。但如果把反应温度进一步提高,同时,水变成水蒸气,那它们能不能反应呢?接下来,请同学们阅读课本P50的科学探究,看能不能设计一套简单的装置来验证铁与水蒸气的反应
3、铁与水蒸气的反应:
(1)阅读课本P50的内容,设计一套简单的实验装置来验证铁与水蒸气反应。
(给学生提供四套设计方案,让学生分析方案四与其他三个方案相比较,有何优点)
方案一 方案二
方案三 方案四
生:(看书,思考如何设计实验装置图)
师:(巡回指导)
你们在设计这套装置的时候,主要包括几部分?
生:三部分:水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体
师:
方案一 方案二
方案三
这是有些同学设计出来的方案,你们分析一下,这些方案中是不是都包括了水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体这三部分
生:是
师:
方案四
你们再来看第四个方案,它与前面三个方案相比较,有何优点?
生:简单
师:很多同学一眼就看穿,它比其他三个方案来得简单,那它到底简单在哪里?
生:用的仪器少
师:你们再分析一下,这套装置把哪两部分合为了一部分?
生:水蒸气产生和水蒸气与铁粉反应这两部分合为了一部分
师:那它是如何产生水蒸气的?
生:通过加热,湿棉花蒸发出水蒸气
师:接下来,我们就用这套装置来验证铁与水蒸气的反应
(2)观看实验,记录实验现象
实验现象:铁与水蒸气反应放出气体,蒸发皿中产生大量肥皂泡,用燃着的木条点燃肥皂泡,听到 爆鸣 声,证明生成了 H2 ;反应后试管内固体仍为黑色,生成的是 Fe3O4 。
结论(反应化学方程式)
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
视频播放——铁与水蒸气反应
师:从这个实验中,我们可以看到,铁与水蒸气能不能发生反应?
生:能
师:铁与水蒸气反应放出气体,蒸发皿中产生大量肥皂泡,用燃着的木条点燃肥皂泡,听到什么声音?
生:爆鸣声
师:说明生成了什么?
生:H2
师:反应后试管内固体仍为黑色,说明生成的另一种产物是?
生:Fe3O4
师:这与铁在氧气中燃烧后的产物,一样吗?
生:一样,都是Fe3O4
师:这个反应的化学方程式该怎么写?
生:
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
师:在这个反应中,H2要不要标气体符号?
生:不用,因为前面也有气体参加反应
师:下面对这节课进行小结
四、小结:
1、金属与酸反应
2、金属与水反应(以Na、Mg、Fe为例)
结论: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)
与水反应程度,由易到难
师:这节课主要学习金属与酸和水的反应,重点是与水的反应,主要以Na、Mg、Fe为例,通过实验,发现钠与冷水就能反应,镁与冷水反应缓慢,与热水反应加快,而铁与水蒸气才能反应,说明在金属活动顺序中,从左到右,与水的反应程度,由易到难
接下来的时间,请同学完成提纲中的课堂训练
五、课堂训练
1、下列物质不能由金属与酸反应而制取的是( C )
A、FeCl2 B、MgSO4 C、CuCl2 D、NaCl
2、将钠投入紫色石蕊试液中,下列现象不正确的是( D )
A、浮在水面上 B、熔成光亮的小球
C、迅速游动 D、溶液呈红色
3、将一小块钠投入到盛有煤油和水各50mL的烧杯中可以观察到的现象是 ( C )
A.钠浮在煤油层上,不反应
B.钠沉在煤油层下,不反应
C.钠沉在煤油层下,浮在水层上,在交界处剧烈反应
D.钠沉在水层下剧烈反应
4、下列叙述错误的是( C )
A、自然界中不存在游离态的钠
B、钠与水反应的离子方程式:2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑
C、钠与水的反应比钾与水的反应更剧烈
D、钠与水反应时的现象体现了钠的密度小、熔点低
生:做题
师:巡回指导
我看大部分同学都已经完成,我们一起来对一下答案,第一题选什么?
生:C
师:这一题考查的是排在H后的金属不能跟酸反应得到相应的盐
第二题呢?
生:D
师:正确描述应该是?
生:溶液呈蓝色
师:第三题考查是什么,正确应该选哪一个?
生:密度,选C
师:通过前面的学习,我们知道钠的密度比煤油大,应该沉在煤油下面,这节课我们又学习钠与水的反应,发现钠的密度比水小,应该浮在水面上,同时钠又能跟水反应,所以应该会在交界处剧烈反应
第四题的答案?
生:A
C
师:有的同学选A,有的同学选C,我们先来看A选项,游离态指的是什么?
生:单质
师:自然界中有单质的钠存在吗?我们知道,钠容易被空气中的氧气氧化,同时它又易与水反应,因此,自然界中可能存在单质的钠吗?
生:不可能
师:我们再来看C选项,通过这节课的学习,我们总结出:在金属活动顺序表中,从左到右,与水的反应程度,是由易到难,因此,可以推断钾与水的反应应该会比钠与水的反应?
生:剧烈
师:所以,这一题错的应该是C选项
六、课外作业:
完成课时练:课时作业(十二)
七、教学反思:
这节课,我始终贯穿“学做导合一”的教学策略,充分体现学生的主体地位,不仅让学生来演示实验,还通过设置交流与讨论环节,让学生自主讨论,在学习中感受合作精神。同时,我考虑到学生基础不好,因此,在设置提纲的时候,尽量降低难度,比如说,钠与水反应的实验现象,学生可能总结不全面,我则采用表格的形式,将主要实验现象列出,只留几个关键词让学生填,这样,学生就能对主要的实验现象有全面理解,并通过那几个关键词掌握钠与水反应的现象;再如,不同金属与水反应的情况,我始终抓住学生较为熟悉的金属活动顺序表,以钠、镁、铁为例,通过实验总结出:在金属活动顺序表中,从左到右,与水的反应程度,由易到难,学生就很容易接受,在做课堂训练的相关题目时,就能灵活应用。总之,教学设计要依据学生的实际情况来定,这样,学生在自学的过程中,就能找到自信,从而提高学习的兴趣,俗话说“兴趣是最好的老师”,学生有了兴趣,学起来就事半功倍。
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