金屬與酸和水的反應(yīng)教學(xué)設(shè)計

許建松

一、教學(xué)目標

1.知識與技能

（1）了解鈉與水、鐵與水蒸氣及金屬與酸的反應(yīng)，能夠運用所學(xué)知識分析并預(yù)測生成物。

（2）掌握Na、Fe與H2O反應(yīng)的現(xiàn)象及現(xiàn)象的解釋。

2.過程與方法

透過現(xiàn)象看本質(zhì)，分析發(fā)生反應(yīng)的內(nèi)在原因，以提高自身觀察能力和分析問題的能力。

3.情感態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)分析問題的能力和方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，樂于探索金屬性質(zhì)的奧秘，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。

二、教學(xué)重點

鈉、鐵與水的反應(yīng)。

三、教學(xué)難點

鐵與水蒸氣的反應(yīng)的實驗設(shè)計。

四、教學(xué)方式

實驗探究法、分析歸納法、理論聯(lián)系實際法。

五、教學(xué)準備

多媒體課件：洛陽一工廠鈉著火新聞視頻；鎂與水反應(yīng)的視頻

實驗用品：鈉與水反應(yīng)的學(xué)生分組實驗，共15組（鈉、蒸餾水、酚酞、小燒杯、玻璃片、小刀、鑷子，濾紙）；鐵與水蒸氣反應(yīng)演示實驗相關(guān)用品（大試管、鐵架臺、酒精燈、表面皿、、棉花、單孔橡皮塞、導(dǎo)氣管、還原鐵粉、蒸餾水、肥皂水）。

六、教學(xué)過程

知識回顧：

上節(jié)我們學(xué)習(xí)了金屬與氧氣等非金屬的反應(yīng)，知道產(chǎn)物、反應(yīng)的現(xiàn)象因金屬的性質(zhì)和反應(yīng)條件不同而不同。

[引入]今天我們來學(xué)習(xí)金屬與酸和水的反應(yīng)，金屬與水或者酸反應(yīng)是否也與金屬的活潑性有關(guān)呢？我們先來看一個實驗視頻。

[視頻播放]洛陽一化工廠鈉車間發(fā)生火災(zāi)，新聞稿中有以下描述：液態(tài)金屬鈉流到地溝遇潮發(fā)生爆炸燃燒。消防員噴射水泥粉灰覆蓋著火燃燒的金屬鈉。用工業(yè)用鹽覆蓋掃清余火。

[提問]為什么不能用水來撲滅著火的金屬鈉？金屬鈉遇到水怎樣呢？

[學(xué)生分組實驗]實驗3-3在燒杯中加一些水，滴入酚酞溶液然后把一綠豆大小的鈉放入水中，迅速蓋上玻璃片，引導(dǎo)學(xué)生觀察、相互配合描述現(xiàn)象并作好記錄。

[特別強調(diào)]一定注意實驗安全，鈉的取用注意以下幾點：①用鑷子夾取（不能用手接觸）；②煤油要用濾紙吸干；③鈉塊要綠豆粒大小；④多余的鈉放回試劑瓶。

現(xiàn)象及解釋：

[現(xiàn)象 解釋 鈉浮在水面上 密度（鈉）<密度（水） 融化成光亮的銀白色小球 反應(yīng)放熱，鈉的熔點低 小球在水面上四處游動 產(chǎn)生的氣體推動鈉來回游動 發(fā)出“嘶嘶”聲 反應(yīng)劇烈、有氣體生成 溶液呈紅色 鈉與水反應(yīng)有堿性物質(zhì)生成 ]

[板書]金屬與酸或與水的反應(yīng)

（一）鈉與水反應(yīng)

[分析]鈉是非常活潑的金屬，能夠在常溫下和冷水發(fā)生劇烈的反應(yīng)，反應(yīng)過程的現(xiàn)象可以用五個字來概括“浮、熔、游、響、紅”，體現(xiàn)了鈉的化學(xué)性質(zhì)與鐵，鋁等金屬有明顯差別。

[板書]1.反應(yīng)現(xiàn)象：“浮、熔、游、響、紅”

[提問]請同學(xué)們寫出鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并分析它是否是一個氧化還原反應(yīng)？再從氧化還原的角度分析，反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體是什么？

[小組討論]得出結(jié)論：鈉與水的反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)，鈉是強還原劑，被氧化為+1價鈉離子，水作氧化劑，被還原為氫氣。

[板書]2.反應(yīng)方程式：2Na+2H2O [ ] 2NaOH+H2↑

[小結(jié)]鈉與水反應(yīng)，水被還原為氫氣，實質(zhì)是水電離出的極少量的氫離子被鈉還原為氫氣，這也說明了鈉是非常活潑的金屬，還原性非常強。那么，鈉著火了能否用水滅火？

[討論后分析]不能，因為鈉與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，并且產(chǎn)生可燃性氣體，這就相當于火上澆油。視頻中看到消防員用水泥粉灰滅火，如果實驗室中鈉著火應(yīng)該用干燥的沙土滅火。

[過渡]鈉能夠與冷水劇烈反應(yīng)，在金屬活動順序表中，鎂排在鈉的后面，鎂跟水反應(yīng)的情況是什么呢？

[視頻播放]砂紙打磨過的鎂條投入滴有酚酞試液的冷水中，無明顯變化，給試管加熱，鎂條表面有氣泡，溶液變?yōu)闇\紅色。

[小結(jié)]鎂與冷水反應(yīng)很緩慢，但能與熱水反應(yīng)，同樣能生成堿和氫氣。

[板書]（二）鎂與水反應(yīng)

Mg+2H2O [加熱] Mg（OH）2+H2↑

[過渡]在鋼鐵廠《煉鋼安全操作規(guī)程》中有這么一條嚴格的規(guī)定：熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水，并應(yīng)保持地面干燥。

[提問]我們知道，鐵能夠與稀鹽酸或者稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，剛才又學(xué)了鈉和鎂分別與水反應(yīng)，請同學(xué)們思考：根據(jù)金屬活動順序表，鐵能夠與水反應(yīng)嗎？如果反應(yīng)，條件是什么呢？

[板書]（三）鐵與水反應(yīng)

[實驗探究]請設(shè)計一套簡單的實驗裝置，使鐵粉與水蒸氣反應(yīng)。該裝置應(yīng)包括水蒸氣發(fā)生、水蒸氣與鐵粉反應(yīng)、檢驗產(chǎn)生的氣體等部分。

現(xiàn)提供給你3支試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、酒精噴燈及其他必要的儀器和物品，畫出你設(shè)計的裝置簡圖

[分組討論設(shè)計]將學(xué)生分組按以上環(huán)節(jié)，討論反應(yīng)裝置的設(shè)計。

[提示]設(shè)計考慮因素：①水蒸氣的發(fā)生裝置；②水蒸氣與鐵粉反應(yīng)裝置；③產(chǎn)物的檢驗（收集）裝置。

[投影小結(jié)]

[演示實驗]鐵與水蒸氣反應(yīng)

按照上述裝置進行鐵與水蒸氣實驗并進行產(chǎn)物的檢驗。

[分析]該實驗中，點燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，說明產(chǎn)生了氫氣，另外，大家觀察試管中生成的固體產(chǎn)物，顏色為黑色，說明產(chǎn)物不是鐵的氫氧化物，也不是氧化鐵，而是Fe3O4。

該實驗中，濕棉花也可以換成某種結(jié)晶水合物，比如膽礬。

[板書]3Fe+4H2O（g） [高溫]Fe3O4+4H2↑

[分析]鐵與水的反應(yīng)條件比較苛刻，必須在高溫且水為氣態(tài)下才可以進行，書寫化學(xué)方程式時一定要注意。

[練習(xí)]鐵粉也能與酸反應(yīng)，那么和它與水蒸氣反應(yīng)的類型相同嗎？如果將等物質(zhì)的量的鐵粉分別與足量的鹽酸、水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的量是否相等呢？比例又如何呢？

[點評]與酸反應(yīng)取決于酸的類型，酸不同反應(yīng)不同。等量的鐵粉分別與足量的鹽酸、水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的量不相等，比例為3∶4。

[本節(jié)小結(jié)]本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了鈉與水、鎂與水、鐵與水蒸氣的反應(yīng)。從實驗中可以看出，鈉、鎂、鐵分別與水反應(yīng)越來越困難，我們也可以大膽推測，在金屬活動順序表中，從前到后，單質(zhì)與水或者酸反應(yīng)越來越困難，條件越來越復(fù)雜。

[布置作業(yè)]《世紀金榜》第52～54頁

[板書設(shè)計]

七、金屬與酸的反應(yīng)

（一）鈉與水反應(yīng)

1.反應(yīng)現(xiàn)象：“浮、熔、游、響、紅”

2.反應(yīng)方程式：2Na+2H2O 2NaOH+H2↑

（二）鎂與水反應(yīng)

Mg+2H2O [加熱]Mg（OH）2+H2↑（條件：加熱）

（三）鐵與水反應(yīng)

3Fe+4H2O（g） [高溫]Fe3O4+4H2↑

參考文獻

[1]人民教育出版社等編.普通高中課程標準實驗教科書化學(xué)1（必修）教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社，2007，（3）：38-43.

[2]人民教育出版社等編.普通高中課程標準實驗教科書化學(xué)1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007，（3）：49-51.