高一化学 氧化还原 与 金属的化学性质

第三节 氧化还原反应（1） 【学习目标】 1． 学会用化合价升降的观点分析、解释氧化还原反应。 2． 理解被氧化、被还原的概念。 【学习重点】氧化还原反应的定义、特征 【预备知识】 1．根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少把化学反应分为以下四种基本类型的反应： _________反应、_________反应、_________反应、___________反应。 2．指出下列反应属于四种基本反应类型中的哪一种？（并标出所有元素的化合价） （1）2Na＋Cl₂=====2NaCl _______________反应 （2）CaO＋H₂O====Ca(OH)₂ _______________反应 （3）2KClO₃ 2KCl＋3O₂↑ _______________反应 （4）CaCO₃ CaO＋CO₂↑ _______________反应 （5）Zn＋2HCl === ZnCl₂＋H₂↑ _______________反应 （6）Fe＋CuSO₄ === Cu＋FeSO₄ _______________反应 （7）HCl＋NaOH === NaCl＋H₂O _______________反应 （8）AgNO₃＋NaCl === AgCl↓＋NaNO₃ _______________反应 【基础知识】 〖思考1〗请分析下列四个氧化还原反应中各种元素的化合价在反应前后有无变化，讨论氧化还原反应与元素化合价的升降有什么关系？ （1）CO＋CuO Cu＋CO₂ （2）C ＋ H₂O CO ＋ H₂ （3）S + O₂ 加热 SO₂ （4）Mg + 2HCl == MgCl₂ + H₂ ↑ 1．从反应前后元素化合价是否升降看，氧化还原反应是 。 2．氧化反应：物质所含元素化合价 的反应； 还原反应：物质所含元素化合价 的反应。 3．氧化反应和还原反应是否同时发生？为什么？ 【课堂练习1】判断下列反应哪些是氧化还原反应，如果是，请从化合价的角度分析。 （1）2Na＋Cl₂2NaCl （2）CaO＋H₂O === Ca(OH)₂ （3）2KClO₃ 2KCl＋3O₂↑ （4）CaCO₃ CaO＋CO₂↑ （5）2Al＋6HCl === 2AlCl₃＋3H₂↑ （6）Fe＋CuSO₄ === Cu＋FeSO₄ （7）HCl＋NaOH === NaCl＋H₂O （8）AgNO₃＋NaCl===AgCl↓＋NaNO₃ 〖思考2〗有人说置换反应、有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。你认为这个说法正确吗？请说明你的理由。 〖思考3〗请分析四种基本反应类型的反应与氧化还原反应之间的关系，并试着画出它们之间的交叉分类示意图，然后列举一些具体的化学反应加以说明。 【课堂练习2】下列反应中，既属于化合反应，又属于氧化还原反应的是（ ） A．Fe＋2HCl===H₂＋FeCl₂ B．2FeCl₂＋Cl₂==2FeCl₃ C．Fe₂O₃＋3CO ==== 2Fe＋3CO₂ D．2Fe(OH)₃====Fe₂O₃＋H₂O 第一节 金属的化学性质（第2课时） 金属与酸和水的反应 【学习目标】 1、掌握金属钠在与水发生反应情况及其原因; 了解铁与酸和水的反应现象和产物 2、通过实验，培养动手操作能力、发现问题，分析问题，解决问题的综合能力。 【学习重点】 理解钠与水的反应 【学习难点】 实验设计--铁与水蒸气的反应 【学法指导】 预习、实验探究、观察、讨论 【预备知识】 写出金属活动顺序表 实验室制氢气的化学反应方程式 一、金属与酸的反应 金属活动性顺序表中__________________的金属和酸反应生成_______________. ［经典回顾］在前面的学习中,我们知道镁和盐酸发生化学反应，试填下表： 反　　应 实　　验　　现　　象 化 学 方 程 式 镁在稀盐酸中反应 ［思维拓展］铝、铁、铜和盐酸(或硫酸)的反应如何呢？ 金 属 实 验 现 象 化 学 方 程 式 盐 酸 硫 酸 盐 酸 硫 酸 铝 铁 铜 ［引导分析］ 从能否反应来看，镁、铝、铁都能和两种稀酸反应，而铜和这两种稀酸不反应，说明活泼性上__________比____________活泼．从反应现象的剧烈程度来看，镁、铝反应速度比较快,铁反应比较慢, 说明活泼性上__________比____________活泼． 二、金属与盐溶液的反应 活泼性强的金属能与酸溶液中的氢离子发生置换反应, 硫酸铜、硝酸银、氯化钠溶液中含有金属离子,锌、铁、铜能否与硫酸铜、硝酸银、氯化钠发生置换反应呢? 实 验 现 象 化 学 方 程 式 锌浸入硫酸铜溶液中 锌浸入硝酸银溶液中 锌浸入氯化钠溶液中 铁浸入硫酸铜溶液中 铁浸入硝酸银溶液中 铁浸入氯化钠溶液中 铜浸入硝酸银溶液中 铜浸入氯化钠溶液中 ［引导分析］ 锌、铁能从硫酸铜、硝酸银溶液中置换出__________,铜只能置换出 _________ ,而锌、铁、铜都不能把氯化钠中的__________ 置换出来,由此可见,位置在__________ 的金属可以把位于___________ 的金属从它的_________中置换出来. 三、金属与水的反应 【实验1】 在小烧杯中加入约1/2的水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，盖上表面皿，观察现象。 【提醒】 ① 钠的取用用镊子（不能用手接触） ② 煤油要用滤纸吸干 ③ 切割钠在玻璃片上进行 ④ 实验中剩余的钠必须放回原瓶 ★观察时应注意几方面内容：钠在水中的哪个部位反应，形态有何变化，如何运动，发出怎样的声音，溶液颜色有何变化？ 【学生】进行实验探究并填写下表 主要实验现象 对实验现象的分析 钠 在水面上 钠的密度比水 钠 成光亮小球 反应 热且熔点低 四处 动 生成 发出嘶嘶 声 反应 溶液变 反应生成物显 【交流与讨论】 ① 生成的碱性物质是 ② 生成的气体可能是什么？ 如何验证？（从实验和理论两个方面） 这是个氧化还原反应，钠元素的化合价升高，必定要有一种元素的化合价要降低，只可能是 元素了。 反应方程式 　 【思考与交流】根据金属活泼顺序，钠排在铜的前面，那么金属钠能否从CuSO4溶液中置换出单质铜？推测可能出现的现象。 【实验2】在烧杯中加入约20ml的CuSO4溶液，将切好的钠投入到其中，盖上表面皿，观察现象。【结论】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【问题讨论】1、钠既能与氧气反应，又能与水反应，那么钠应该如何保存呢？ 2、已知钠和四氯化碳不能反应，四氯化碳的密度比钠大，那么钠能否保存在四氯化碳中？ 3、钠着火应该怎么扑灭？用水行吗？ 【转引】钠是活泼金属，能够和水反应，那么铁能否和水反应呢？平常我们何以用铁锅来煮水，说明铁是不能和冷水和热水反应的。但是能否与水蒸气反应呢？ 【引导阅读】指导学生阅读课本P50的内容。 互动探究 【活动用品】3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯等 【活动内容】设计实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应。 【引导探究】根据所阅读的资料，思考以下几个问题： 1、该装置应包括哪几个部分？ 2、生成的气体如何收集和检验？ 【讨论得出结论】实验装置应包括　　 　　、　　　　 　、　　　　　　　。 【学生活动】学生展示自己的设计方案，向老师和同学介绍设计的思路和原理。 【展示评价】讨论实验方案，挑出一套比较规范且操作简单的设计。 2 1
【结论】选择　　　　套装置比较合适。 【学生讨论】其他方案存在什么问题？ 3
【思考】铁与水的反应中，如果将实验中的还原铁粉换成铁片或铁钉，反应能否发生？ 课堂小结 金属与水反应的规律是： （1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H₂。2Na + 2H₂O=2NaOH + H₂↑ （2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和氢气。 Mg + 2H₂O === Mg(OH)₂ + H₂↑ （3） Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H₂。 3Fe + 4H₂O(g) === Fe₃O₄ + 4H₂ Zn + H₂O(g) === ZnO + H₂ （4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。 检测反馈 A类 1、下列有关钠的物理性质的叙述中正确的是 （　　） 　　 ①银白色金属　 ②质软可以用小刀切割　 ③熔点低于100℃ ④密度比水小 ⑤热和电的良导体 A、①②④　　　B、①②③④　　C、①③④ 　　　D、①②③④⑤ 2、金属钠放在水中浮在水面上，放在煤油中沉在油层下，煤油的密度是0.8g·cm^－3，推测钠的密度（g·cm^－3）是 （　　 ） A、大于1.0　　　B、小于0.8 C、介于0.8～1.0之间　　　D、不能确定 3、钠和水反应时所产生的现象与钠的下列性质无关的是：（ ） Ａ、钠的熔点低 　　 B、钠的硬度小 　 C、钠的密度小　　 D、钠有强的还原性 3、演示钠和水反应的实验中，用到的仪器是 （ ） a.试管夹，b.镊子，c.小刀,d.冷凝管，e.滤纸，f.研钵，g.烧杯，h.坩埚，i.石棉网，j.玻璃片，k.药匙，I.玻璃棒。 A．ｂｃｅｇｊ B．ａｂｄｉ C．ｆｇｈｉ D．ｃｅｆｋ 5、有关金属钠的叙述正确的是 （ ） A．钠的密度比煤油大，保存在煤油中 B．金属钠质软，可以用小刀切割 C．钠的熔点比水大，钠投入到水中放热反应生成的气体中有大量水蒸气 D．Na比Cu活泼，因而可以从Cu的溶液中置换出铜 6、将钠投入紫色石蕊试液中，下列现象不正确的是 ( ) 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 7、把一小块钠投入到硫酸铜溶液中，生成物有 （　　） A、Cu　　　　　B、Cu（OH）₂　　 C、H₂　　　　　　D、O₂ 8、下列物质放置在空气中，因发生氧化还原反应而变质的是： （ ） A、Na 　　 B、NaOH 　　 C、NaCl 　　　 D、澄清石灰水 9、下列关于钠与水反应现象的描述，正确的组合是：（ ） （1）钠浮在水面上（2）钠沉在水底下 （3）立即熔化成银色的闪亮小球 （4）小球迅速游动，逐渐减小，最后完全消失 （5）小球固定在水面某处不动，慢慢减小，直至消失（6）发出嘶嘶的响声 （7）反应后滴入酚酞试液显红色 （8）反应后滴入石蕊试液显红色 A、（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）　Ｂ、（1）（3）（4）（6）（7） C、（2）（3）（4）（6）（7）　　　　　　　Ｄ、（3）（4）（5）（6）（7）（8） 10、将铁片分别放入下列溶液中，充分反应后溶液的质量（不包括固体）比反应前减轻的是： A硫酸铜溶液 B 稀硫酸 C 氢氧化钠溶液 D 氯化钠溶液 B类 11、由于钠很容易与空气中的 、 等物质反应，通常将钠保存在 ___________里，以使钠与 、 等隔绝。 12、用小刀切开金属钠时，其表面的光泽有何变化？原因是什么？ 13、从氧化还原角度看，在上述反应中，钠均失去电子做 剂，是一种活泼的金属，具有 性，也能和其它氧化剂（如氯气，硫）反应。 14、写出钠与水反应方程式用双线桥分析（找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物） C类 16、如图所示的试管中盛2 mL滴有无色酚酞试液的蒸馏水，再向试管中倒入1 mL煤油，然后从试剂瓶中取出一块金属钠，用刀轻轻一切，便切开来，取其中的一小块，放入上述试管中，可观察到钠首先沉到煤油底部，一接触到水层就产生大量气泡，使钠块变成球状并向上浮，同时水层变红色，过一会儿，钠又慢慢沉降到两种液体的交界处，一接触到水层，立即产生大量气泡，使钠上浮，如此反复多次，直至钠反应完为止。根据上述描述回答下列问题。 (1)本文中说明钠的物理性质主要有：① ， ② ， ③ 。 (2)本文内容说明钠的一种化学性质是 ，该性质涉及反应的化学方程式是 。 D类 17、在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。 请回答该实验中的问题。 （1）写出该反应的反应方程式： ；并指明该氧化还原反应的还原剂是 ，氧化剂是 。 （2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是 。 （3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是 ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是 。 （4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是 ，为什么？ （5）干燥管中盛装是的物质是 ，作用是 。 （6）试管中收集气体是 ，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行 ，方法是 ,这一操作的目的是 。 第一节 金属的化学性质（第3课时） 铝与盐酸及氢氧化钠溶液的反应，物质的量在化学方程式计算中的应用 【学习目标】 1、学习铝与盐酸及氢氧化钠溶液的反应，初步掌握物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度应用于化学方程式的计算方法和格式；深刻理解化学方程式的意义。 2、通过对化学方程式多角度地理解，提高对各种化学量相互转化的运用能力；通过对例题的分析、讲解，培养综合运用知识和综合计算能力；通过一题多解，培养思维的多样性和灵活性。 3、通过对计算题格式、方法、思维过程的规范化要求、示范和训练，培养严谨、认真的科学态度。 【学习重点】 铝与NaOH溶液的反应 物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积各物理量间的换算及应用于化学方程式中的计算能力的培养 【学习难点】 铝与NaOH溶液的反应 物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积各物理量间的换算及应用于化学方程式中的计算能力的培养 【预备知识】 1、地壳中含量最多的金属元素是 其次是 。铝原子的原子结构示意图为 最外层电子数为 ，易­­­­­­ 个 电子形成稳定结构，所以铝通常显 价，表现为 性，能与非金属单质反应。 2、物质的量（n）是表示 的国际基本物理量,它的基本单位是 摩尔， 符号为 ，每摩尔物质含有 常数个粒子。 3、 就是物质的摩尔质量，符号为 ，计算公式为 。物质的摩尔质量如果以 为单位，在数值上和 相等。 4、标准状况下，1mol任何气体所占的的体积都约为 ，也就是说标准状况下气体的摩尔体积约为 。计算公式为 。 5、 200L 2 mol/L的盐酸溶液中所含溶质的物质的量为 。 6、100g24.5％的H₂SO₄溶液的体积为80mL，该稀硫酸的物质的量浓度为 ，所含硫酸的物质的量为 。 三、铝与盐酸及氢氧化钠溶液的反应 思考：能与酸反应是活泼和较活泼金属的通性，那么能不能与碱反应呢？ 【实验3—4】铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应 现象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练习】将上述化学方程式改成离子方程式，是氧化还原反应的指出氧化剂和还原剂。 【小结】铝既可以与盐酸反应又可以与氢氧化钠溶液反应，说明铝的性质特殊。 思考：铝制餐具是否适宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物？为什么？ 【应用】铝制容器不宜蒸煮或长时间盛放酸性、碱性或咸的食物。 【归纳总结】 一、金属的物理性质 常温下，金属一般为银白色固体（汞常温下为液体），具有良好的导电性、导热性、延展性，金属的熔沸点和硬度相差很大。 二、金属的化学性质 多数金属的化学性质比较活泼，具有较强的还原性，在自然界多数以化合态形式存在。 分析对比：完成下表 金属 化学性质 Na Al Fe 与O₂反应 常温下氧化成Na₂O，点燃生成Na₂O₂，Na保存在煤油中 常温下氧化生成致密氧化膜，使得铝耐腐蚀，纯氧中可燃 潮湿空气中腐蚀，纯氧中点燃生成Fe₃O₄ 与H₂O反应 受氧化膜阻碍 与酸反应 与盐反应 与碱反应 与水反应 不反应 金属活泼性 金属活泼性逐渐减弱 四、物质的量在化学方程式计算中的应用 物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子数之间的数目关系。这些粒子之间的数目关系，又叫做化学计量数υ的关系。 例如： 2Na ＋ 2H₂O === 2NaOH＋ H₂ 化学计量数υ之比： 2 ∶ 2 ∶ ２ ∶ １ 扩大N_A倍： 2N_A ∶ ∶ ∶ 物质的量之比： 2mol ∶ mol ∶ mol∶ mol 互动探究 2CO + O₂ == 2CO₂ 这个反应方程式表示哪些意义？ 化学计量数之比： 粒子数目之比： 物质的量之比： 气体体积之比： 质量之比： 【结论】化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于　　　　　　 　　之比， 等于　　　　　　　　　　 　之比，在同一条件下也等于　　　　　　 　　之比。 例1：把6.5gZn放入足量稀盐酸中，锌完全反应，计算：⑴6.5gZn的物质的量； ⑵参加反应的HCl的物质的量；⑶生成H₂的体积（标况下） 例2：将30g含MnO₂的质量分数为76.6%的软锰矿石与足量的浓度为12mol/L的浓盐酸完全反应（杂质不参加反应），试计算：（1）参加反应的浓盐酸的体积；（2）在标准状况下，生成Cl₂的体积。 （MnO₂ + 4HCl（浓）　　　MnCl₂ + Cl₂↑+ 2 H₂O ） 检测反馈 A类 1、铝具有较强的抗腐蚀性能，主要是因为 （ ） A. 与氧气在常温下不反应 B. 铝性质不活泼 C. 铝表面能形成一层致密的氧化膜 D. 铝既耐酸又耐碱 2、若在加入铝粉能放出H₂的溶液中，分别加入下列各组离子，肯定不能共存的 （ ） A． Fe³⁺、NO₃^-、Cl^-、Na⁺ B．Ba²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、AlO₂^- C．NO₃^-、Na⁺、K⁺、CO₃^2- D．NO₃^-、K⁺、AlO₂^-、OH^- 3、下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是 （ ） A．盛放食醋 B．烧开水 C．用金属丝擦洗表面的污垢 D．用碱水洗涤 B类 4、选择适当的方法除去下列物质中的杂质，写出有关反应的离子方程式： Fe(Al) 方法： 离子方程式： Cu(Al) 方法： 离子方程式： 5、在铝质易拉罐中收集满CO₂气体，然后在其中倒入10mL浓NaOH溶液，并迅速用胶带将易拉罐口封住，能够观察到的实验现象是易拉罐突然变瘪了，可经过一段时间之后，又可以观察到的现象是 。试解释易拉罐变瘪的原因 ；并解释后一现象的原因 。写出反应过程中的两个离子方程式 ； 。 C类 6、500mL的盐酸与足量的Zn反应，放出H₂5.6L（标况下），则盐酸的物质的量浓度是 　　　　　　。 7、一块表面已部分氧化的钠块的质量为0.77g,放入10g水中后，得到标准状况下氢气224mL。求： (1)被氧化成氧化钠的金属钠的质量。 (2)所得溶液的溶质的质量分数。 8、将70g过氧化钠和氧化钠的混合物跟98g水充分反应后，所得氢氧化钠溶液溶质的质量分数为0.5%。试分别写出过氧化钠和氧化钠跟水反应的化学方程式，并计算原混合物中过氧化钠和氧化钠的质量各为多少克？ 9、500mL的盐酸与足量的Zn反应，放出H₂5.6L（标况下），则盐酸的物质的量浓度是 　　　　　　。