课题2　金属材料教学设计及教案分析

[导学提纲]

高一第二章

碱金属

1．钠

[钠的物理性质]很软，可用小刀切割；具有银白色金属光泽(但常见的钠的表面为淡黄色)；密度比水小而比煤油大(故浮在水面上而沉于煤油中)；熔点、沸点低；是热和电的良导体．

[钠的化学性质] (1)

Na与O2反应：

常温下：

4Na + O2＝2Na2O，2Na2O + O2＝2Na2O2 (所以钠表面的氧化层既有Na2O也有Na2O2，且Na2O2比Na2O稳定)．

加热时：

2Na + O22Na + C12Na2O2(钠在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体)．

2NaCl

2Na + SNa2S (2)Na与非金属反应：钠可与大多数的非金属反应，生成+1价的钠的化合物．例如：

的形式(主要为NaCl，此外还有Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等)存在．

[钠的主要用途] (1)制备过氧化钠．(原理：2Na + O2热性好) (3)冶炼如钛、锆、铌、钽等稀有金属．(原理：

金属钠为强还原剂) (4)制高压钠灯．(原因：

发出的黄色光射程远，透雾能力强)

2．钠的化合物

[过氧化钠] 物理性质

化与H2O反应

与CO2反应

淡黄色固体粉末

2Na2O2 + 2H2O ＝

4NaOH + O2

现象：反应产生的气体能使余烬的木条复燃；反应放出的热能使棉花燃烧起来

2Na2O2 + 2CO2

＝

2Na2CO3 + O2

说明：该反应为放热反应

呼吸面具和潜水艇里氧气的来源；作漂白剂

Na2O2) (2)Na－K合金(常温下为液态)作原子反应堆的导热剂．(原因：Na－K合金熔点低、导(3)Na与H2O反应．化学方程式及氧化还原分析：

离子方程式：

2Na + 2H2O＝2Na＋

+ 2OH－

+ H2↑

Na与H2O反应的现象：

①浮

②熔

⑧游

④鸣

⑤红．

学性质

(4)Na与酸溶液反应．例如：2Na + 2HCl＝2NaCl + H2↑

2Na + H2SO4＝Na2SO4 + H2↑

由于酸中H＋浓度比水中H＋浓度大得多，因此Na与酸的反应要比水剧烈得多．

钠与酸的反应有两种情况：

①酸足量(过量)时：只有溶质酸与钠反应．

②酸不足量时：钠首先与酸反应，当溶质酸反应完后，剩余的钠再与水应．因此，在涉及有关生成的NaOH或H2的量的计算时应特别注意这一点．

(5)Na与盐溶液的反应．在以盐为溶质的水溶液中，应首先考虑钠与水反应生成NaOH和H2，再分析NaOH可能发生的反应．例如，把钠投入CuSO4溶液中：

2Na + 2H2O＝2NaOH + H2↑

2NaOH + CuSO4＝Cu(OH)2↓

+

Na2SO4

注意：钠与熔融的盐反应时，可置换出盐中较不活泼的金属．例如：

4Na + TiCl4(熔融) 4NaCl + Ti [实验室中钠的保存方法]

由于钠的密度比煤油大且不与煤油反应，所以在实验室中通常将钠保存在煤油里，以隔绝与空气中的气体和水接触．

钠在自然界里的存在：由于钠的化学性质很活泼，故钠在自然界中只能以化合态1 强氧化剂

能使织物、麦秆、羽毛等有色物质褪色

用

途

说明

(1)Na2O2与H2O、CO2发生反应的电子转移情况如下：

应物，不参与氧化还原反应．

由此可见，在这两个反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，H2O或CO2只作反(2)能够与Na2O2反应产生O2的，可能是CO2、水蒸气或CO2和水蒸气的混合气体．

(3)过氧化钠与水反应的原理是实验室制氧气方法之一，其发生装置为“固

+ 液

→

气体”型装置．

[碳酸钠与碳酸氢钠]

俗名

Na2CO3

纯碱、苏打

NaHCO3

小苏打

[导学提纲]

高一第二章

碱金属

颜色、状白色粉末．碳酸钠结晶水合物态

水溶性

的化学式为Na2CO3·10H2O 易溶于水

白色晶体．无结晶水合物

溶于水，但溶解度比Na2CO3小

加热易分解．化学方程式为：

2NaHCO3

Na2CO3 + CO2↑+ H2O 个)．因此，在化学反应中易失去1个电子而显+1价．

(2)递变规律：随着碱金属元素核电荷数增多，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，金属活动性增强．

[碱金属的物理性质] (1)相似性：①都具有银白色金属光泽(其中铯略带金黄色)；②柔软；③熔点低；④密度小，其中Li、Na、K的密度小于水的密度；⑤导电、导热性好．

(2)递变规律：从Li →

Cs，随着核电荷数的递增，密度逐渐增大(特殊：K的密度小于Na的密度)，但熔点、沸点逐渐降低．

[碱金属的化学性质] 碱金属的化学性质与钠相似．由于碱金属元素原子的最外层电子数均为1个，因此在化学反应中易失去1个电子，具有强还原性，是强还原剂；又由于从Li →

Cs，随着核电荷数的递增，电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子吸引力减弱，故还原性增强．

(1)与O2等非金属反应．从Li →

Cs，与O2反应的剧烈程度逐渐增加．

①Li与O2反应只生成Li2O：

4Li + O2②在室温下，Rb、Cs遇到空气立即燃烧；

③K、Rb、Cs与O2反应生成相应的超氧化物KO2、RbO2、CsO2．

(2)与H2O反应．发生反应的化学方程式可表示为：

2R + 2H2O = 2ROH + H2↑

(R代表Li、Na、K、Rb、Cs)．

从Li→Na，与H2O反应的剧烈程度逐渐增加．K与H2O反应时能够燃烧并发生轻微爆炸；Rb、Cs遇H2O立即燃烧并爆炸．生成的氢氧化物的碱性逐渐增强(其中LiOH难溶于水)．

[焰色反应]

是指某些金属或金属化合物在火焰中灼烧时，火焰呈现出的特殊的颜色．

(1)

一些金属元素的焰色反应的颜色：

钠——黄色；钾——紫色；锂——紫红色；铷——紫色；

钙—一砖红色；锶——洋红色；钡——黄绿色；铜——绿色．

(2)焰色反应的应用：检验钠、钾等元素的存在．

2Li2O 热稳定性

加热不分解

较缓慢．反应分两步进行：

与酸反应

CO32－+ H＋= HCO3－

HCO3+

H= CO2↑+ H2O 与NaOH 反应

与CaCl2 溶液反应

鉴别方法

主要用途

相互关系

不反应

CO3+ Ca= CaCO3↓

2－2＋－＋较剧烈，放出CO2的速度快

HCO3+ H= CO2↑+H2O NaHCO3 + NaOH =

Na2CO3 + H2O 酸式盐与碱反应可生成盐和水

不反应。Ca(HCO3)2溶于水

－＋①固态时：

分别加热，能产生使澄清石灰水变浑浊气体的是NaHCO3

②溶液中：

分别加入CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀产生的是Na2CO3

①用于玻璃、制皂、造纸等

②制烧碱

①用作制糕点的发酵粉②用于泡沫灭火器③治疗胃酸过多

说明

(1)由于NaHCO3在水中的溶解度小于Na2CO3，因此，向饱和的Na2CO3溶液中通入CO2气体，能析出NaHCO3晶体．

(2)利用Na2CO3溶液与盐酸反应时相互滴加顺序不同而实验现象不同的原理，可在不加任何外加试剂的情况下，鉴别Na2CO3溶液与盐酸．

*[侯氏制碱法制NaHCO3和Na2CO3的原理]

在饱和NaCl溶液中依次通入足量的NH3、CO2气体，有NaHCO3从溶液中析出．有关反应的化学方程式为：

NH3 + H2O + CO2

＝NH4HCO3

NH4HCO3 + NaCl ＝NaHCO3↓+ NH4Cl 2NaHCO3

Na2CO3 + H2O + CO2↑

3．碱金属元素

[碱金属元素的原子结构特征] 碱金属元素包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和放射性元素钫(Fr)．

(1)相似性：原子的最外层电子数均为1个，次外层为8个(Li原子次外层电子数为22