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1、1新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修1第三章第三章 金属及其化合物金属及其化合物 第一节第一节 金属的化学性质金属的化学性质(第二课时第二课时)金属和水的反应金属和水的反应2傍晚，冒烟铁桶被小心翼翼捞上岸 中新社广州七月八日电中新社广州七月八日电 ：广州市珠江河段上，近：广州市珠江河段上，近两天惊现神秘两天惊现神秘“水雷水雷”，六个铁皮桶漂浮在水面上，六个铁皮桶漂浮在水面上，有三个发生剧烈爆炸，另外三个被有关部门成功打捞。有三个发生剧烈爆炸，另外三个被有关部门成功打捞。一一位位目目击击者者说说，早早上上十十时时多多，桶桶内内突突然然冒冒起起一一股股“白白烟烟”，从从漂漂在在水水面面上上的
2、的一一个个铁铁桶桶内内窜窜出出黄黄色色的的火火苗苗，紧紧接接着着一一声声巨巨响响，蘑蘑菇菇状状的的水水柱柱冲冲天天而而起起。直直到到中中午午，这这个个铁铁桶桶又又连连续续爆爆炸炸多多次次，爆爆炸炸腾腾起起的的白白色色烟烟雾雾近近十十米米高。高。经专家认定，铁桶内装的是遇水经专家认定，铁桶内装的是遇水极易燃烧的金属钠。极易燃烧的金属钠。神神秘秘“水水雷雷”接接连连爆爆炸炸 原原是是金金属属钠钠原原料料桶桶漂漂入入珠珠江江3钠的原子结构：钠的原子结构：NaNa+极易极易失去失去e e-钠原子极易失电子钠原子极易失电子显强还原性显强还原性是非常活泼的金属是非常活泼的金属4（二）金属的化学性质（二）金
3、属的化学性质-金属与水的反应金属与水的反应 钠和水的反应钠和水的反应 实验实验3-33-3将一小将一小块块金属钠投金属钠投入滴有酚入滴有酚酞的水中酞的水中5金属钠和水的反应：金属钠和水的反应：浮浮游游熔熔响响红红钠浮于水面，金属钠的密度小于水钠浮于水面，金属钠的密度小于水小球向四处游动，产生的气体推动金属钠来回游动小球向四处游动，产生的气体推动金属钠来回游动钠熔成闪亮小球，反应放热，钠的熔点较低钠熔成闪亮小球，反应放热，钠的熔点较低发出嘶嘶响声，剧烈反应，产生气体并燃烧发出嘶嘶响声，剧烈反应，产生气体并燃烧反应后的溶液遇酚酞变红，有碱性物质生成反应后的溶液遇酚酞变红，有碱性物质生成2Na +2
4、H2O=2NaOH+H2 现现 象象 解解 释释6【科学探究科学探究】如何用实验证明钠与水反应产生如何用实验证明钠与水反应产生的气体是氢气？请同学们设计实验证明。的气体是氢气？请同学们设计实验证明。7【科学探究科学探究】利用利用实验法实验法验证钠与水反应产生的是验证钠与水反应产生的是H28【科学探究科学探究】利用利用氧化还原反应原理氧化还原反应原理验证钠与水反应验证钠与水反应产生的气体是产生的气体是H2NHO=NOHO 0-2+10NHO=NOHH 0+1+10故钠与水反应产生的气体是故钠与水反应产生的气体是H H2 29NaNa与水的反应：与水的反应：实验结论：实验结论：NHO=NOHH 失
5、去失去2e-，化合价升高，被氧化，化合价升高，被氧化得到得到2e-，化合价降低，被还原，化合价降低，被还原1还原剂：还原剂：Na 氧化剂：氧化剂：H2O10【思考与交流思考与交流】将钠放到酸溶液中，应发生怎样的反应？将钠放到酸溶液中，应发生怎样的反应？钠与盐溶液钠与盐溶液(如硫酸铜溶液如硫酸铜溶液)反应时，由于水的存反应时，由于水的存在，钠不能发生置换反应？在，钠不能发生置换反应？【实验实验】在烧杯中加入约在烧杯中加入约20mL20mL的的CuSOCuSO4 4溶液，将切好的钠溶液，将切好的钠投入到其中，盖上表面皿，观察现象。投入到其中，盖上表面皿，观察现象。先与酸中溶质反应，溶质消耗尽，才能
6、与水反应。先与酸中溶质反应，溶质消耗尽，才能与水反应。11将金属钠投入将金属钠投入CuSOCuSO4 4溶液中的实验视频：溶液中的实验视频：【实验结论实验结论】将钠投入到某溶液中，不发生钠的置换反应，将钠投入到某溶液中，不发生钠的置换反应，首先发生的是钠与水的反应。首先发生的是钠与水的反应。12【小结小结】2Na+2H2O=2NaOH+H22NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4 一般钠与盐溶液的反应，可以先考虑钠与一般钠与盐溶液的反应，可以先考虑钠与水的反应，再考虑钠与水反应的产物水的反应，再考虑钠与水反应的产物NaOHNaOH能否能否和该盐溶液反应。和该盐溶液反应。上述钠与硫酸
7、铜溶液的反应方程式可以写成：上述钠与硫酸铜溶液的反应方程式可以写成：总反应为：总反应为：2Na+2H2Na+2H2 2O+CuSOO+CuSO4 4=Cu(OH)=Cu(OH)2 2+Na+Na2 2SOSO4 4+H+H2 2 注意：钠只有与某些熔融盐作用时才能置换出相应的金属。注意：钠只有与某些熔融盐作用时才能置换出相应的金属。如：如：4Na+TiCl4Na+TiCl4 4（熔融）（熔融）=4NaCl+Ti=4NaCl+Ti Cu(OH)Cu(OH)2 2=CuOCuO+H+H2 2O O（受受热）13【探究探究】请设计一个简单的实验装置请设计一个简单的实验装置,使还原铁粉使还原铁粉与水蒸
8、气反应。要求装置中含有以下三个部分：与水蒸气反应。要求装置中含有以下三个部分：(1)(1)水蒸气的发生装置水蒸气的发生装置(2)(2)水蒸气与铁粉反应装置水蒸气与铁粉反应装置(3)(3)产物的检验产物的检验(收集收集)装置装置14【科学探究科学探究】铁与水蒸气的反应铁与水蒸气的反应 按图组装实验装置进行实验按图组装实验装置进行实验 思考：思考：(1)水蒸气怎样制取？水蒸气怎样制取？(2)该反应在什么条件下该反应在什么条件下进行？进行？(3)反应的产物是什么？反应的产物是什么？如何验证？如何验证？15铁与水蒸气的反应：铁与水蒸气的反应：【现象和结论现象和结论】红热的铁与水蒸气反红热的铁与水蒸气反
9、应放出气体，蒸发皿应放出气体，蒸发皿中产生大量肥皂泡，中产生大量肥皂泡，点燃是能燃烧或发出点燃是能燃烧或发出爆鸣声爆鸣声-氢气，反氢气，反应后试管内固体仍为应后试管内固体仍为黑色黑色-四氧化三铁。四氧化三铁。3Fe+4H3Fe+4H2 2O(g)O(g)FeFe3 3O O4 4+4H4H2 216【思考与交流思考与交流】实验过程中应注意哪些问题？实验过程中应注意哪些问题？肥皂水不能太稀，否则吹起的气泡太小，点燃时肥皂水不能太稀，否则吹起的气泡太小，点燃时难有较大的爆鸣声；实验结束时应先从肥皂水中撤难有较大的爆鸣声；实验结束时应先从肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。出导管，再移去燃着的酒精
10、灯。【实验探究实验探究】设计一套简单的实验装置，使铁粉与水设计一套简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应。实验装置包括水蒸气发生、蒸气反应。实验装置包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体。水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体。（1 1）如果给你）如果给你3 3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设计的装置简图。计的装置简图。17水蒸气的水蒸气的发生装置发生装置水蒸气与铁水蒸气与铁粉反应装置粉反应装置产物收产物收集装置集装置【实验探究实验探究】（2 2）有人设计了下图装置，用一支大试管
11、代替）有人设计了下图装置，用一支大试管代替3 3支试支试管就能完成实验，想想其中的原理。管就能完成实验，想想其中的原理。18【实验探究实验探究】(3)(3)如果提供给你如果提供给你3 3支试管、圆底烧瓶、水槽、干燥管、胶塞、导管、支试管、圆底烧瓶、水槽、干燥管、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设计的装置简图。酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设计的装置简图。19【实验探究实验探究】20【科学探究科学探究】铁与水蒸气的反应实验设计铁与水蒸气的反应实验设计21【例题探究例题探究】热点题型：有关钠的计算热点题型：有关钠的计算例将例将2.3g2.3g金属钠放入金属钠放入100g1
12、00g水中，完全反应后溶液水中，完全反应后溶液中溶质的质量分数为中溶质的质量分数为 ()()A A100100B B100100C C100100D D100100D 2Na +2H2O=2NaOH+H2 22【课堂演练课堂演练】将将4.6g4.6g金属钠投入到足量水中，得金属钠投入到足量水中，得a ag g溶液；将溶液；将4.8g4.8g金金属镁投入到足量盐酸中，得属镁投入到足量盐酸中，得b bg g溶液，假设水的质量与盐酸溶液，假设水的质量与盐酸的质量相等，则反应后两溶液的质量关系式的质量相等，则反应后两溶液的质量关系式 ()()A A、a=b Ba=b B、a a b bC C、a a
13、b Db D、无法判断、无法判断【解析解析】2Na+2H2Na+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2 46 2 4.6g 0.2ga=4.6+m(H2O)-0.2=4.4+m(H2O)Mg+2HCl=MgClMg+2HCl=MgCl2 2+H+H2 2 24 2 4.8g 0.4gb=4.8+m(HCl)-0.4=4.4+m(HCl)因为因为m m(H(H2 2O)=O)=m m(HCl(HCl)，所以，所以a a=b b。A23方法方法1方法方法2方法方法3【升华与拓展升华与拓展】完成下列实验设计：完成下列实验设计：探究探究1 1：请设计尽可能多的实验，完成钠与水的反应请设计
14、尽可能多的实验，完成钠与水的反应实验，并验证产物。实验，并验证产物。24探究探究2 2：请利用钠与水反应设计喷泉实验，要求喷请利用钠与水反应设计喷泉实验，要求喷出红色喷泉。出红色喷泉。实验步骤及现象实验步骤及现象:在广口瓶内加适量蒸馏水在广口瓶内加适量蒸馏水和和2 2滴酚酞试液滴酚酞试液,如图如图2 2装置连装置连好仪器。在广口瓶胶塞的大好仪器。在广口瓶胶塞的大头针上扎一块比豆粒略大的头针上扎一块比豆粒略大的金属钠金属钠,立即盖上胶塞立即盖上胶塞,，接，接着形成美丽的红色喷泉。同着形成美丽的红色喷泉。同时可看到钠与水剧烈反应，时可看到钠与水剧烈反应，钠熔化成小球钠熔化成小球,在水面上四处在水面
15、上四处游动。喷泉可维持半分钟。游动。喷泉可维持半分钟。图图1图图225探究探究3 3：请设计完成钠与水的反应实验，要求产生氢：请设计完成钠与水的反应实验，要求产生氢气必须缓慢并验证产物。气必须缓慢并验证产物。实验说明：实验说明：(1)(1)分液漏斗中加入水的体积必须大于分液漏斗中加入水的体积必须大于烧瓶容积的一半，这样流入烧瓶的水与烧瓶容积的一半，这样流入烧瓶的水与原烧瓶中的煤油充满烧瓶，保证烧瓶中原烧瓶中的煤油充满烧瓶，保证烧瓶中的空气被完全排开，不会给氢气的点燃的空气被完全排开，不会给氢气的点燃带来意外事故。带来意外事故。(2)(2)烧瓶中煤油的体积不要超过烧瓶容烧瓶中煤油的体积不要超过烧
16、瓶容积的一半，并且分液漏斗末端必须恰好积的一半，并且分液漏斗末端必须恰好接触煤油液面，目的在于：确保煤油能接触煤油液面，目的在于：确保煤油能被完全压回漏斗。保证烧瓶中保持一定被完全压回漏斗。保证烧瓶中保持一定体积的水。体积的水。26探究探究4 4：请利用钠与水的反应设计测得钠的相对原请利用钠与水的反应设计测得钠的相对原子质量的最简便实验，要求不测气体体积。还有其子质量的最简便实验，要求不测气体体积。还有其他的实验方法吗？想想看。他的实验方法吗？想想看。思考思考(1)(1)：实验中不用测量产：实验中不用测量产生氢气的体积，就可以得到生氢气的体积，就可以得到钠的相对原子质量。请问实钠的相对原子质量。请问实验中应该测量那些数据？验中应该测量那些数据？思考思考(2)(2)：干燥管的作用是什：干燥管的作用是什么？若不用，测得的钠的相对么？若不用，测得的钠的相对原子质量比实际值大还是小？原子质量比实际值大还是小？2Na +2H2O=2NaOH+H2 27