金屬與酸和水的反應教學設計

許建松

一、教學目標

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，能夠運用所學知識分析并預測生成物。

（2）掌握Na、Fe與H2O反應的現象及現象的解釋。

2.過程與方法

透過現象看本質，分析發生反應的內在原因，以提高自身觀察能力和分析問題的能力。

3.情感態度與價值觀

培養學生科學分析問題的能力和方法，激發學生學習化學的興趣，樂于探索金屬性質的奧秘，感受化學世界的奇妙與和諧。

二、教學重點

鈉、鐵與水的反應。

三、教學難點

鐵與水蒸氣的反應的實驗設計。

四、教學方式

實驗探究法、分析歸納法、理論聯系實際法。

五、教學準備

多媒體課件：洛陽一工廠鈉著火新聞視頻；鎂與水反應的視頻

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

六、教學過程

知識回顧：

上節我們學習了金屬與氧氣等非金屬的反應，知道產物、反應的現象因金屬的性質和反應條件不同而不同。

[引入]今天我們來學習金屬與酸和水的反應，金屬與水或者酸反應是否也與金屬的活潑性有關呢？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生火災，新聞稿中有以下描述：液態金屬鈉流到地溝遇潮發生爆炸燃燒。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，引導學生觀察、相互配合描述現象并作好記錄。

[特別強調]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。

現象及解釋：

[現象 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 反應放熱，鈉的熔點低 小球在水面上四處游動 產生的氣體推動鈉來回游動 發出“嘶嘶”聲 反應劇烈、有氣體生成 溶液呈紅色 鈉與水反應有堿性物質生成 ]

[板書]金屬與酸或與水的反應

（一）鈉與水反應

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

[板書]1.反應現象：“浮、熔、游、響、紅”

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

[小組討論]得出結論：鈉與水的反應是一個氧化還原反應，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.反應方程式：2Na+2H2O [ ] 2NaOH+H2↑

[小結]鈉與水反應，水被還原為氫氣，實質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，因為鈉與水發生劇烈反應，并且產生可燃性氣體，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該用干燥的沙土滅火。

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

[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，溶液變為淺紅色。

[小結]鎂與冷水反應很緩慢，但能與熱水反應，同樣能生成堿和氫氣。

[板書]（二）鎂與水反應

Mg+2H2O [加熱] Mg（OH）2+H2↑

[過渡]在鋼鐵廠《煉鋼安全操作規程》中有這么一條嚴格的規定：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產生氫氣，剛才又學了鈉和鎂分別與水反應，請同學們思考：根據金屬活動順序表，鐵能夠與水反應嗎？如果反應，條件是什么呢？

[板書]（三）鐵與水反應

[實驗探究]請設計一套簡單的實驗裝置，使鐵粉與水蒸氣反應。該裝置應包括水蒸氣發生、水蒸氣與鐵粉反應、檢驗產生的氣體等部分。

現提供給你3支試管、水槽、蒸發皿、膠塞、導管、酒精噴燈及其他必要的儀器和物品，畫出你設計的裝置簡圖

[分組討論設計]將學生分組按以上環節，討論反應裝置的設計。

[提示]設計考慮因素：①水蒸氣的發生裝置；②水蒸氣與鐵粉反應裝置；③產物的檢驗（收集）裝置。

[投影小結]

[演示實驗]鐵與水蒸氣反應

按照上述裝置進行鐵與水蒸氣實驗并進行產物的檢驗。

[分析]該實驗中，點燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，說明產生了氫氣，另外，大家觀察試管中生成的固體產物，顏色為黑色，說明產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]鐵與水的反應條件比較苛刻，必須在高溫且水為氣態下才可以進行，書寫化學方程式時一定要注意。

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

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

[本節小結]本節課我們主要學習了鈉與水、鎂與水、鐵與水蒸氣的反應。從實驗中可以看出，鈉、鎂、鐵分別與水反應越來越困難，我們也可以大膽推測，在金屬活動順序表中，從前到后，單質與水或者酸反應越來越困難，條件越來越復雜。

[布置作業]《世紀金榜》第52～54頁

[板書設計]

七、金屬與酸的反應

（一）鈉與水反應

1.反應現象：“浮、熔、游、響、紅”

2.反應方程式：2Na+2H2O 2NaOH+H2↑

（二）鎂與水反應

Mg+2H2O [加熱]Mg（OH）2+H2↑（條件：加熱）

（三）鐵與水反應

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1（必修）教師教學用書[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1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007，（3）：49-51.