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1、第二节 几种重要的金属化合物一、教学设计本节知识是金属的化学性质知识的延伸和发展。在自然界中金属元素基本上都以化合物的形式存在，只有既了解金属单质的化学性质，又了解它们的化合物的性质才是比较全面地了解了金属。金属化合物的性质是建立在金属单质性质的基础之上，金属在化学反应中失去部分电子转变为金属阳离子，生成金属化合物，所以它们之间存在着必然的因果关系。但金属阳离子的性质与金属单质的性质就完全不同了，这是原子核外电子的量变引起质变的有力证据。大多数金属阳离子核外已达到稳定结构，所以金属化合物之间的相互转化主要是发生复分解反应，一般不涉及金属元素化合价的变化，只有少数有变价的元素（如Fe）的阳离子在
2、一定条件下才会发生氧化还原反应。本节对钠、铝、铁、铜四种重要金属的化合物的性质按氧化物、氢氧化物和相应盐的顺序编写。同类化合物的性质有许多相似性，这样编排便于从一类化合物的性质中找出共性，形成规律性的知识，有利于对同类其他化合物的认识和推断。根据课程标准的要求，对钠、铝、铁、铜的化合物性质的介绍仍以化学性质为主，且是主要的化学性质，对于它们的物理性质不作详细描述。根据课程标准所确定的“课程强调学生的主体性”，要“有助于学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能”的课程性质，本节内容在呈现方式上有以下特点：图片较多，有利于引起学生的学习兴趣；化合物的知识不是逐个物质介绍，而是相对集中学习，
3、用比较的方法加以叙述，如MgO、Fe2O3、CuO与酸的反应，Fe(OH)2、Fe(OH)3的生成等；活动较多，如Na2CO3、NaHCO3的性质，Fe3+的检验等采用了科学探究的形式。本节教学重点：氢氧化铝、氢氧化铁的性质，Fe3+、Fe2+的转化。本节教学难点：两性氢氧化物概念的形成，Fe3+、Fe2+的转化。教学建议如下：1.运用列表比较的方法，理解各类金属化合物的性质列表比较法是化学教学中经常使用的一种方法。对同一类化合物的性质，运用比较法可以使知识结构清晰，得出它们的共同点和性质差异，有利于学生对知识的掌握。例如，金属氧化物的性质可列表为：氧化物固体颜色水溶性与盐酸反应的化学方程式（
4、注明溶液的颜色）Na2O白色溶Na2O+2HCl=2NaCl+H2O（溶液无色）MgO白色不溶MgO+2HCl=MgCl2+H2O（溶液无色）Fe2O3红棕色不溶Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（溶液黄色）CuO黑色不溶CuO+2HCl=CuCl2+H2O（溶液蓝色）Al2O3性质特殊，是两性氧化物。同样，对于氢氧化物，可以先从NaOH、Mg(OH)2、Cu(OH)2的固体颜色、水溶性、与酸的反应等了解碱的一般性质，再介绍Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的性质，也可以列表进行比较。得出它们既具有一般碱的性质，也具有一些特殊的性质。如Al(OH)3是两性氢氧化物。在归纳
5、过程中，一个事例，不可能归纳出规律性。只有从许多事例中归纳出的规律才有指导作用。2.做好每一个实验，充分发挥实验的功能本节有5个实验，3个科学探究，是实验数量最多的一节。除作为科学探究的Na2CO3和NaHCO3分别溶于水和与酸的反应、铝盐和铁盐的净水作用的实验外，其他几个都是简单易做的实验，建议采用边讲边实验的形式来完成。对于Na2CO3和NaHCO3分别溶于水的实验，有条件的话也可以边讲边做，因为实验要求感受它们溶于水时的热量变化，这是只有学生亲自动手才能感受到的。这些实验都是验证性的，但要让学生通过观察实验现象，分析得出有关结论，体验实验的作用。3.正确指导学生观察图画和阅读资料，充分发
6、挥图画、资料的功能本节有13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，Al(OH)3吸附色素实验现象的对比、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.强化金属化合物的性质与金属活动性顺序的联系，提高知识的理解层次学习金属化合物的性质要与金属活动性顺序联系起来，这样可以提高知识的理解层次，对其中存在的规律性加深认识。例如，金属越活泼，它的氧化物越容易生成，氢氧化物的碱性越强。金属活动性顺序的规律性很强，在平时应用很多，而且与金属化合物的性
7、质联系起来，也使这一规律的内涵更加丰富。5.向学生征集问题，鼓励学生质疑为了促进学生主动地学习，可以开展向学生征集问题的活动。在征集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。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？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。二、活动建议【实
8、验3-5】结合图3-12，实验前和实验时要引导学生注意观察金属氧化物和与盐酸反应后生成溶液的颜色，加深对这几种金属氧化物和相应的盐溶液颜色的印象，并将观察到的现象填入表中。金属氧化物与盐酸的反应速率与盐酸浓度有关。一般盐酸浓度约为1 mol/L比较适宜，溶解效果较好。实验现象：白色的MgO粉末溶于盐酸生成MgCl2无色溶液，红棕色的Fe2O3粉末溶于盐酸生成黄色的FeCl3溶液，黑色的CuO粉末溶于盐酸生成蓝绿色的CuCl2溶液。【实验3-6】用吸有NaOH溶液的胶头滴管垂直从盛有FeCl3、FeSO4溶液的试管口滴入NaOH溶液，可以观察到FeSO4溶液中产生的沉淀迅速变化。分析原因，然后再
9、改进实验：将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象；或向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油，以隔绝空气，再将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液，观察现象。实验现象：在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液生成红褐色的Fe(OH)3沉淀；在FeSO4 溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮状的Fe(OH)2，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe(OH)3沉淀。【实验3-7】可让学生逐滴加入氨水，振荡，观察沉淀的生成、沉淀的胶状和沉淀量的增加，形成胶状沉淀的概念。静置一会儿，观察沉淀沉降的情况，了解胶状沉淀的性质，为解释
10、明矾能吸附色素和净水的原理埋下伏笔。继续加氨水稍过量，沉淀不溶解，说明Al(OH)3不溶于弱碱。在此基础上，可补充Al(OH)3吸附色素的实验。实验现象：在Al2(SO4)3溶液中滴加氨水有白色胶状沉淀生成。【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。结合教科书分析反应产物，得出两性氢氧化物的概念。实验现象：Al(OH)3沉淀中加盐酸或NaOH溶液，沉淀都消失。【实验3-9】1.火源最好用喷灯、煤气灯，因酒精灯火焰略带黄色，喷灯的火焰温度高，而且无色。2.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
11、，再灼烧至无色。3.做钾盐的焰色反应实验时，要透过蓝色钴玻璃片进行观察。蓝色玻璃片能吸收黄光，能排除钠盐的干扰。没有蓝色钴玻璃片，可用幻灯片涂上蓝色颜料代替。一些改进实验：（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。【科学探究1】1.采用课堂实验教学法，与科学探究2合并为一节课，写出实验报告。2.先复习初中化学中Na2CO3、NaHCO3与酸的反应，也可比较与酸反应时产生H2的速率。可增加NaHCO3受热分解的演示实
12、验。3.对为什么Na2CO3、NaHCO3溶液显碱性的问题，让学生自己去找资料解决。4.讨论图3-18所示装置的特点及检验产生CO2气体的方法。实验现象与结论： 步 骤1 g Na2CO3 1 g NaHCO3加1 mL水白色粉末，加水结块变成晶体；放热细小白色粉末，加水部分溶解；感受不到热量变化 加10 mL水振荡时间长时可溶解固体量减小 加2滴酚酞溶液溶液变红（较深）溶液变微红色初步结论加水先变成含结晶水的晶体，溶液碱性比NaHCO3的强加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3的弱 现 象发生反应的化学方程式结 论Na2CO3澄清的石灰水不变浑浊受热不分解NaHCO3澄清的石灰水变浑浊2NaH
13、CO3Na2CO3+H2O+CO2受热易分解【科学探究2】1.FeCl2溶液要新配制的，用铁粉还原后再分发给学生。2.做Fe3+离子氧化性的实验时，加铁粉的量应少，否则影响后一个实验。或让学生从第一个实验的溶液（即加铁粉与KSCN溶液后的液体）中取出一部分做第二个实验。3.Fe3+的氧化性事例可略展开，如与Cu、H2S的反应等。实验现象与结论：（1）Fe3+离子的检验： 滴入KSCN溶液FeCl3溶液溶液呈血红色FeCl2溶液溶液颜色无变化（2）Fe3+离子的氧化性：加 入现 象反应的化学方程式铁粉，KSCN溶液不显血红色2FeCl3+Fe=3FeCl2加入氯水，振荡溶液显血红色2FeCl2+
14、Cl2=2FeCl3【科学探究3】可在介绍日常生活中或在洪涝灾害时对饮用水净化处理的方法后进行实验。本实验采用对照法，实验现象参见下表： 不加试剂加入明矾加入硫酸铁溶液2 min无明显变化有明显沉降，溶液半透明有明显沉降，溶液半透明5 min浑浊，略有沉降沉淀沉在底部，溶液接近透明 （比加硫酸铁的透明）沉淀沉在底部，溶液接近透明关于明矾和硫酸铁溶液为什么可用于净水，可让学生利用已学的知识和课外阅读资料，自己去找答案，并希望学生归纳出作为净水剂应具备的条件。三、问题交流【学与问1】1.Na2O、Al2O3都是白色固体，但附在银白色的金属钠或铝上均显暗灰色。它们的化学性质不同：Na2O能溶于水生成
15、NaOH ，Al2O3不溶于水；Na2O能与酸反应，Al2O3既能与酸反应，又能与强碱反应；Na2O疏松，对内层金属不能起保护作用，而在空气中铝表面的Al2O3是致密的薄层，对内层铝有很好的保护作用。【学与问2】参考答案：（1）Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2OFe(OH)2+H2SO4=FeSO4+2H2O 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O四、习题参考1.酸、强碱、两性、两性2.生成白色沉淀、沉淀不消失；生成白色沉淀、沉淀消失3.B4.C5.2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 三价铁被还原为二价铁，铜从0价升高到+2价。6.先生成白色絮状Fe(OH)2，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe(OH)3沉淀。FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)37.Na2CO3,21.2 g