《金屬與酸和水的反應(yīng)、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)》參考教案

1、第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)第2課時(shí) 金屬與酸和水的反應(yīng) 鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)【教學(xué)目標(biāo)】：1、通過(guò)學(xué)習(xí)鈉、鋁、鐵分別與水的反應(yīng)，找出與水反應(yīng)的相同點(diǎn)和差異2、根據(jù)鈉、鋁、鐵與水的反應(yīng)情況差異，找出其本質(zhì)原因【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】：鈉與水的反應(yīng)、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)【教學(xué)過(guò)程】【板書(shū)】二、金屬與水的反應(yīng) 【講述】鈉除了能與氧氣反應(yīng)之外，能否跟水反應(yīng)呢？其他的金屬能否與水反應(yīng)呢？這節(jié)課我們就來(lái)探究金屬與水反應(yīng)的問(wèn)題。我們來(lái)做一下鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，看看鈉到底能不能跟水反應(yīng)呢？反應(yīng)又能生成什么物質(zhì)？【演示實(shí)驗(yàn)1】 在小燒杯中加入約1/2的水，滴入12滴酚酞溶液，將切好的鈉投入到水中，蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象。觀

2、察時(shí)應(yīng)注意幾方面內(nèi)容：鈉在水中的哪個(gè)部位反應(yīng)，形態(tài)有何變化，如何運(yùn)動(dòng)，發(fā)出怎樣的聲音，溶液顏色有何變化？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 1、鈉投入水里后，浮在水面上2、鈉立即跟水反應(yīng)，并有氣體產(chǎn)生，同時(shí)鈉熔化成閃亮的小圓球。3、小圓球在水面上向各個(gè)方向迅速游動(dòng)4、有嘶嘶的聲音發(fā)出，最后小圓球消失5、反應(yīng)后的滴有酚酞的水溶液變紅色實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、因?yàn)殁c的密度比水小。(浮)2、鈉與水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且鈉的熔點(diǎn)較低(熔)3、鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生氣體，推動(dòng)小球迅速游動(dòng)； (游)4、產(chǎn)生的氫氣與水摩擦、與空氣中的氧氣化合、反應(yīng)放熱等，從而發(fā)出響聲。(響)5、說(shuō)明鈉與水反應(yīng)生成了堿(NaOH)(紅)【說(shuō)明】：鈉與水的反應(yīng)是氧化還原

3、反應(yīng)，鈉是還原劑，水是氧化劑，其電子轉(zhuǎn)移：鈉與水的反應(yīng)是鈉原子和水電離出來(lái)的氫離子反應(yīng)即該反應(yīng)屬于離子反應(yīng)。其離子方程式：2Na+2H2O2Na+2OH+H2鈉的保存：實(shí)驗(yàn)室中的鈉需保存在煤油中，其原因有：（1）鈉與空氣中的氧氣反應(yīng)；（2）鈉與水反應(yīng)；（3）鈉不與煤油反應(yīng)，且其的密度大于煤油的密度?！舅伎肌扛鶕?jù)金屬活潑順序，鈉排在銅的前面，那么金屬鈉能否從CuSO4溶液中置換出單質(zhì)銅？推測(cè)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。【演示實(shí)驗(yàn)2】在燒杯中加入約20ml的CuSO4溶液，將切好的鈉投入到其中，蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：除鈉與水的反應(yīng)現(xiàn)象外，還產(chǎn)生藍(lán)色絮狀沉淀【結(jié)論】鈉與鹽溶液反應(yīng)不能置換出金屬，實(shí)際上是將

4、鈉投入鹽溶液中，首先鈉與水反應(yīng)，然后生成的氫氧化鈉再與鹽反應(yīng)生成難溶的堿。【問(wèn)題討論】1、鈉既能與氧氣反應(yīng)，又能與水反應(yīng)，那么鈉應(yīng)該如何保存呢？隔絕空氣，保存在煤油中2、已知鈉和四氯化碳不能反應(yīng)，四氯化碳的密度比鈉大，那么鈉能否保存在四氯化碳中？不能保存在四氯化碳中，浮在上面3、鈉著火應(yīng)該怎么撲滅？用水行嗎？泡沫滅火器呢？鈉能與水反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生易燃的氫氣并放出大量的熱，鈉也能在二氧化碳中燃燒，所以鈉著火，不能用水、泡沫滅火器、干粉滅火器滅火，應(yīng)用沙子壓滅。鈉是活潑金屬，能夠和水反應(yīng)，那么鐵能否和水反應(yīng)呢？平常我們何以用鐵鍋來(lái)煮水，說(shuō)明鐵是不能和冷水和熱水反應(yīng)的。但是能否與水蒸氣反應(yīng)呢？閱讀課本

5、P50的內(nèi)容?！究茖W(xué)探究】可用以下三種實(shí)驗(yàn)裝置中的任意一種探究鐵與水蒸氣的反應(yīng)。321【思考】鐵與水的反應(yīng)中，如果將實(shí)驗(yàn)中的還原鐵粉換成鐵片或鐵釘，反應(yīng)能否發(fā)生？不能，鐵釘與水蒸氣的接觸面積小。【小結(jié)】金屬與水反應(yīng)的規(guī)律是：（1）K、Ca、Na等金屬和冷水作用，生成可溶性堿和H2。2Na + 2H2O=2NaOH + H2（2）Mg和冷水反應(yīng)緩慢，與沸水迅速反應(yīng)，Al與冷水很難反應(yīng)，與沸水能反應(yīng)，生成不溶性堿和氫氣。 Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2（3） Zn、Fe、Sn、Pb和高溫水蒸氣反應(yīng)，生成不溶性氧化物和H2。3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2Zn

6、 + H2O(g) = ZnO + H2（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應(yīng)?！景鍟?shū)】三、鋁與鹽酸及氫氧化鈉溶液的反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)34】鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)現(xiàn)象：均有氣泡產(chǎn)生方程式： 2Al+6H+=2Al3+3H2（常溫下與遇濃H2SO4，濃HNO3鈍化，加熱時(shí)反應(yīng)不放出H2）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2【講述】Al與NaOH反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Al的表面有一層氧化膜(氧化鋁)，能與NaOH反應(yīng)而除去，從而使鋁裸露出來(lái)與水反應(yīng)生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，促進(jìn)Al和水的反應(yīng)而溶解，因此水是氧化劑。該反應(yīng)也可以分兩步寫(xiě)出：2Al+6

7、H2O=2Al(OH)3+3H22Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O【應(yīng)用】鋁制容器不宜蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間盛放酸性、堿性或咸的食物?！菊n外閱讀】鋁對(duì)人體的毒性效應(yīng)鋁是自然界最常見(jiàn)的元素，也是地殼中分布廣泛，含量高達(dá)8.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，僅次于氧和硅，多以硅鋁酸鹽的形式存在于礦物、巖石、粘土和土壤中，在生物體內(nèi)鋁的含量很少，被稱(chēng)為微量元素。過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)認(rèn)為鋁是無(wú)毒元素，鋁對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)人類(lèi)健康的影響一直未被引起注意，但隨著近代對(duì)鋁礦的開(kāi)采，煉鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁及鋁的合金和化合物已遍及國(guó)防、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)部門(mén)，并已進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)。這一方面給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了現(xiàn)代化的舒適和方便，但也給

8、人類(lèi)生活帶來(lái)了一定的危害。長(zhǎng)期以來(lái)鋁一直被認(rèn)為是無(wú)毒元素，鋁制烹調(diào)器皿、含鋁膨松劑、發(fā)酵粉、凈水劑的使用也均未發(fā)現(xiàn)鋁的直接毒性，大劑量的口服含鋁藥物也無(wú)顯著的毒性反應(yīng)，也就是說(shuō)鋁無(wú)直接的毒性效應(yīng)。但近幾年的研究表明，鋁可以擾亂生物體的代謝作用，造成長(zhǎng)期地、緩慢地對(duì)人類(lèi)健康的危害。鋁對(duì)土壤的污染可引起對(duì)植物的毒性效應(yīng)，鋁對(duì)水體的污染可引起對(duì)水生生物的毒性效應(yīng)，這些毒性效應(yīng)也可間接對(duì)人體產(chǎn)生毒性效應(yīng)。下面就鋁對(duì)人體直接產(chǎn)生的毒性加以簡(jiǎn)述：一、鋁進(jìn)入人體的渠道1、含鋁凈水劑的使用自19世紀(jì)末葉美國(guó)首先將硫酸鋁用于給水處理以來(lái)，一直被廣泛應(yīng)用，在最早時(shí)中國(guó)人也有用明礬凈水的習(xí)慣。目前世界各國(guó)水廠多采用

9、鋁鹽(如硫酸鋁、明礬、聚硫酸鋁、聚氯化鋁)對(duì)飲用水進(jìn)行凈化，這些可溶性酸性的水(用漂白粉或氯氣消毒的自來(lái)水)更易使Al3+溶出隨飲用水進(jìn)入人體。1983年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局對(duì)200個(gè)水廠調(diào)查表明，用硫酸鋁作為混凝劑的50%水廠自來(lái)水中含鋁量在0.12mg/L以下，未處理的水為0.96mg/L。1986年美國(guó)自來(lái)水協(xié)會(huì)調(diào)查表明，25%的水廠自來(lái)水均含鋁0.2mg/L，處理水為0.25mg/L，而自來(lái)水中含鋁量高達(dá)0.41mg/L的水廠中82%為用石灰調(diào)pH值，鋁含量平均為0.026mg/L的水廠只有35%的石灰調(diào)pH。這表明水的凈化處理技術(shù)對(duì)自來(lái)水中鋁的殘留量有很大的影響。2、含鋁膨松劑的作用目前常

10、用的膨松劑有明礬和磷鋁酸鈉(Na3Al(PO)4)2，在制作油條、粉絲等膨化食品時(shí)加入，隨食用Al3+進(jìn)入人體。3、鋁制炊具的不當(dāng)使用在使用鋁制炊具時(shí)接觸酸(醋)、堿、鹽等也可以使大量Al3+溶出進(jìn)入食物中。又如我們習(xí)慣用鋁鍋燒開(kāi)水，此水中鋁含量大于216/L，最高可達(dá)4631/L，比自來(lái)水和鐵壺煮水高出9190倍。4、飲茶及含鋁藥劑的使用飲茶雖有利健康，但多種茶葉中含鋁量也很高，如綠茶含403.31/L，紅茶已含485.79/L，花茶含319.06/L，在茶葉的泡制過(guò)程中Al3+會(huì)溶出進(jìn)入人體。血液透析時(shí)透析液含鋁多，也可引起鋁在體內(nèi)滯留；長(zhǎng)期使用氫氧化鋁胃藥也會(huì)造成鋁在人體內(nèi)的蓄積，但這不

11、是主要的。二、鋁對(duì)人體的毒性效應(yīng)正常人體含鋁量50100mg，人體攝入的鋁99.7%來(lái)自食品、飲水和飲料，每天從飲食中攝取鋁平均45mg左右。進(jìn)入胃腸道的鋁吸收率為0.1%，大部分隨糞便排出體外，少量的鋁經(jīng)腸道吸收人體。近10年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)了鋁的毒性，并引起了重視。普遍認(rèn)為鋁的毒性主要表現(xiàn)為對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害，臨床上鋁中毒的表現(xiàn)主要有鋁性腦病、鋁性胃病和鋁性貧血等，老年性癡呆癥的發(fā)生增多就與鋁在體內(nèi)的積累有關(guān)，醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)該病的病人腦組織中含有高濃度的鋁。將AlCl3注入貓腦等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。原因是神經(jīng)元吸收鋁后，鋁進(jìn)入神經(jīng)核內(nèi)，改變了細(xì)胞的骨架，影響染色體而產(chǎn)生病變，造成蛋白質(zhì)的生化

12、代謝的紊亂，導(dǎo)致癡呆病的發(fā)生。鋁在人體內(nèi)還能干擾磷的代謝，鋁在腸道內(nèi)可與磷酸鹽形成不溶性的AlPO4，阻止腸道對(duì)磷的吸收，從而使血液中和其它組織內(nèi)磷的總量送還和，磷在生物體內(nèi)起著舉足輕重的作用，磷的缺少會(huì)引起機(jī)體的代謝紊亂，也會(huì)影響機(jī)體對(duì)鈣的吸收，造成機(jī)體脫鈣的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致骨軟化癥。另外，Al3+能取代重要酶及生物分子上的Mg2+，與生物配體形成比Mg2+更穩(wěn)定的化合物，抑制Mg2+依賴(lài)酶的活性。Mg2+對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，低鎂時(shí)神經(jīng)肌肉興奮性增強(qiáng)，因此，一旦Al3+取代Mg2+，將引起機(jī)體代謝的不平衡，造成神經(jīng)系統(tǒng)等各方面的疾患?？傊?，鋁在人體中引起的毒性是緩慢的，長(zhǎng)期的，不易覺(jué)察的，但是一旦發(fā)生代謝紊亂的毒性反應(yīng)，則后果是嚴(yán)重的，是不可恢復(fù)的。三、控制鋁對(duì)人體危害的有效途徑(1)迄今為止，自來(lái)水工業(yè)普遍采用鋁鹽凈化飲用水，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)方法制得飲用水含量比原水一般高出12倍，這對(duì)人體可能構(gòu)成一定的不良影響，因此水的凈化處理技術(shù)有待于進(jìn)一步改進(jìn)。(2)少施或不施酸性化肥如硫銨(NH4)2SO4，氯化銨(NH4Cl)等，降低土壤的酸度，使Al3+盡量少釋放，以免影響作物的生長(zhǎng)。我國(guó)在這方面也