金属钠的性质与应用.docx
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金属钠的性质与应用.docx
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金属钠的性质与应用
第三届全国高等院校化学专业师范生教学素质大赛
教学设计
姓名
顾佳萍
学号
08090146
课题
金属钠的性质与应用
金属钠的性质与应用
设计课时:
1课时授课类型:
新授课
08090146顾佳萍
一、教学设计思路分析
教材分析:
本节课选自苏教版化学必修一专题二第二单元。
通过本专题第一单元的学习,同学们已经知道从海水中得到的氯、溴、碘都是典型的非金属单质;而在此基础上,安排学生学习从海水中得到的金属钠和金属镁,通过实验探究钠和镁单质及其化合物的性质,从而使学生既了解典型的非金属单质,又了解典型的金属单质。
钠作为最基础的碱金属,学好金属钠,有利于以后金属元素及元素周期表ⅠA族的学习。
在学习本节课时,充分利用第一专题所学的简单的原子结构的知识:
钠原子最外层只有一个电子,这个电子极易失去,因而其具有强还原性;使学生充分认识到“结构决定性质”。
分组实验的加入,更利于学生对元素化合物的理解,及充分识记元素化合物的性质和反应现象。
学情分析:
对于高一的学生,在学习本节课之前,他们已经学过了氯溴碘等典型的非金属元素,所以他们对于元素化合物的学习方法——“实验探究”,已经有了一定的掌握,实验动手能力和科学素养都有了一定的提高。
在实验方面,更应该注重学生科学探究能力的培养,避免学生实验后但又学不到知识的现象的发生。
教学方法:
<一>问题链
“问题链”,是教师为了实现一定的教学目标,根据学生的已有知识或经验,针对学生学习过程中将要产生或可能产生的困惑,将教材知识转换成为层次鲜明、具有系统性的一连串的教学问题;是一组有中心、有序列、相对独立而又相互关联的问题。
对于元素钠的学习,我认为最重要是的性质的识记。
本节课,多方使用问题,构成一组问题链,引入、对比、探究、迁移等,逐步深入,使学生牢记钠的性质。
[激发兴趣引入新课]
1、同学们相信水能生火吗?
2、(“滴水生火实验”)为什么实验中用水能点燃酒精灯?
[实验探究学习新知]
3、钠与水的反应
钠与水反应的现象有哪些?
实验中钠怎么会变小?
反应过程中的钠是什么形状?
钠怎么会从不规则形状变成小球呢?
钠与水反应生成物有哪些?
如何检验其生成物?
(实验的最后)用简单的话总结钠与水反应的现象?
4、钠与氧气反应
钠直接暴露在空气中和钠在空气中加热,产物分别是什么?
如何检验?
试比较两产物(氧化钠和过氧化钠)的性质?
5、写出实验二、三的方程式,并判断是否为氧化还原反应;若是,用双线桥法标明电子得失?
6、从钠的原子结构示意图分析钠如此活泼的原因?
7、观察金属钠
金属钠有哪些物理性质?
钠有这些物理性质的原因?
[学以致用解决问题]
8、钠为什么要保存在煤油里?
具有什么性质的物质可以保存钠?
9、为什么不能用手直接取金属钠?
[联系生活了解应用]
10、自然界能有钠单质存在么?
戴维是用什么方法得到金属钠的?
现代工业制法是如何制取金属钠的?
为什么是电解氯化钠,而不是其他的钠的化合物?
为什么是电解熔融氯化钠,而不是氯化钠水溶液?
11、金属钠在实际生活中有哪些运用呢?
【设计意图】
“同学们你们相信水能生火么?
”“为什么刚才的实验中用水点着了火呢?
”这两个是引入性问题,在激发起学生学习兴趣的同时,将钠的性质先展现在学生的面前。
接下来,直接由实验先学钠与水的反应:
“钠与水反应的现象?
”是让学生从试验中寻找规律;而接下来三个问题“钠怎么会变小?
反应过程中的钠是什么形状的?
钠怎么会从不规则形状变成小球呢?
”都是在引导学生形成“熔”这一概念;“钠与水反应生成物有哪些?
如何检验?
”是希望学生形成探究意识。
由“钠与水”过渡到“钠与氧气”,而“钠与氧气”的反应需要掌握在不同条件下生成产物不同,加热时为过氧化钠,直接暴露在空气中为氧化钠;氧化钠与过氧化钠的区别是一个需要把握的重点。
接下来分析钠的原子结构示意图,由此进一步说明钠的化学性质活泼。
观察金属钠的保存,结合钠与水、氧气的反应,总结金属钠的物理性质;让学生自己总结金属钠的物理性质,比起教师要求的死记硬背,印象更深刻;钠具有相关物理性质的原因,可以作为扩展知识让学生做一定的了解,适当增加学生的知识面,对于将来相关化学知识的学习有一定帮助。
“钠为什么要保存在煤油里?
为什么不能用手直接取金属钠?
”可以说是实验中的注意事项。
在实验时,我们仅是一味的强调是不够的,要让学生知道本质、其中的厉害关系,才是适当之法;这也是对学生对于钠的化学性质学习的实际演练。
学生既已知道钠的性质十分活泼,“自然界有钠单质存在么?
”是从理论到生活的一个过渡;从化学史的角度学习“如何得到单质钠”,并了解钠的应用。
<二>从“sodium”到分组实验
“sodium”是钠的英文,从sodium中分析分组实验的需要注意的事项,让学生从“钠”的名字来体会做“钠的分组实验”的乐趣。
sodium=summary+observe+do+interest+u+me
钠=归纳+观察+做+兴趣+你+我
就如同我们做的分组实验一样:
小组实验,首先重要的是合作(你和我);而兴趣是做一切事情的前提;实验,不亲手去做,又如何称得上是“实验”;只有认真观察实验中每一个现象,记录、分析,才能归纳总结出最后的结论。
教学素材:
钠的发现
在19世纪初,伏特(VoltaA.G.1745—1827,意)发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池分解水。
英国化学家戴维(DavyH.1778—1829)坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究。
他几经尝试,电解熔融的苛性钾,在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小珠,一些小珠立即燃烧并发生爆炸,形成光亮的火焰,另一些小珠不燃烧,只是表面变暗,覆盖着一层白膜。
他把这种小小的金属颗粒投入水中,即起火焰,在水面急速奔跃,发出“刺刺”的声音。
就这样,戴维在1807年10月6日发现了金属钾,几天之后,他又从电解熔融苛性钠中获得了金属钠。
教学特色:
本教学设计的最大特色是“sodium”这一分组实验的方法;在实验教学中,紧扣“sodium”方法内容。
钠与水、氧气反应这两个实验可以说是本节课的重点;对于这两个实验,从现象的观察、分析到产物的验证,都以学生自己思考为主、教师引导为辅。
“问题链”的加入,为本节课提供了完整连贯的教学思路;各种类型问题链相串联,构成了一堂知识与趣味结合的化学课。
教学思路:
二、教学设计方案
教学目标:
《普通高中化学课程标准》对于本课的要求:
根据生产生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠等金属及其重要化合物的主要性质。
【知识与技能】:
1、观察金属钠的外观,能总结并熟记金属钠的物理性质;
2、通过书写金属钠的原子结构示意图和探究实验,理解并掌握金属钠的化学性质;
3、了解金属钠的保存方法,知道其在日常生活中的主要应用。
【过程与方法】:
1、通过观察教师的演示实验,培养实验现象的观察能力和问题分析的解决能力;
2、通过学生自己动手实验、探究实验现象,加强动手能力和逻辑思维能力;
3、通过本节课的学习,进一步掌握学习元素化合物的有关方法。
【情感态度与价值观】:
1、通过分组实验,培养小组分工及合作能力,以此增进学生彼此间的情感交流,体验不同分工所带来的不同乐趣;
2、通过“问题—假设—实验—结论”的探究过程,培养积极思考、认真实验的科学态度。
教学重点:
钠的化学性质
教学难点:
实验现象的观察、分析及理解
教学器材:
多媒体设备;
实验药品:
金属钠、蒸馏水、酚酞溶液、
实验仪器:
滤纸、小刀、石棉网、酒精灯、火柴、铁架台、小烧杯、漏斗、试管
教学过程:
教师活动
学生活动
设计意图
新课引入
同学们,你们相信“水能点火”么?
演示实验一
【滴水点灯】教师演示:
将滴管中的水滴到暗藏在酒精灯灯芯处的钠,即“滴水生火”的小魔术。
注意事项:
金属钠不宜大
大家疑惑猜测中
不可思议,觉得神奇
通过有趣的实验,进入浓厚的化学氛围,激发学生对于金属钠的学习兴趣,使学生带着疑问学习新知。
提问:
俗语说:
“水火不相容”,为什么刚才的实验中却用水点着了火呢?
告诉学生那是我们今天要学的金属钠的功劳;
鼓励学生预习的好,并要求学生试着回答主要是利用了金属钠的哪个性质。
(1)学生回答“不知道”;
(2)学生回答“知道”。
对于学生不同回答给予不同反应,让学生觉得课堂的真实性。
板书:
金属钠的性质与应用
新知学习
刚刚的趣味实验就是运用了钠与水这个反应原理:
在酒精灯芯处藏有一小粒金属钠,当水滴在金属钠上时两者即反应,产生大量的热,酒精灯点燃。
那么同学们就来试一下钠与水的反应吧!
实验三:
钠与水反应
分组实验:
向盛有水的小烧杯中投入小块金属钠,观察现象并记录。
从趣味实验的原理讲解,直接引入“钠与水”的反应的学习。
刚刚大家都很用心的在实验,那同学们能不能说一下钠与水反应的现象呢?
对,大家观察的十分仔细,那有没有想过,钠怎么会变小?
同学们再仔细观察,反应过程中的钠是什么形状的?
钠怎么会从不规则形状变成小球呢?
钠的熔点仅为97.81℃。
钠在水中表现出极其高的化学活性,与水反应时放出的热足以使它熔化。
熔化的金属钠有很大的表面张力,这就是钠在反应过程中是球形的原因。
生:
钠粒与水接触后立刻发生化学反应,发出响声。
钠粒变成银色小球在水面上漂浮,向某一方向随机滚动,直至最后消失。
生:
钠与水反应,消耗了钠,使钠的体积变小。
生:
球形。
生:
钠与水反应剧烈,有大量的热放出,钠被熔化了。
总结实验现象,为归纳结论做准备。
通过问题一步步引入,让学生形成“熔”的观念。
其生成物有哪些?
如何检验其生成物?
生:
生成物有氢气和氢氧化钠。
氢氧化钠:
检验其碱性(酸碱指示剂、pH试纸)
氢气:
收集反应时产生的气体,靠近火焰有尖锐爆鸣声。
复习已学知识,掌握常见物质的检验方法。
那么现在用酚酞来检验氢氧化钠,收集一试管气体来检验氢气吧!
验证实验:
现在向小烧杯中反应后的液体滴加几滴酚酞,溶液颜色变红。
将漏斗倒扣在正在反应的烧杯上,试管倒扣在漏斗支管口,用向下排空气法收集气体,靠近火焰有尖锐爆鸣声。
用学生提出的方法验证猜想,有利于学生建立“通过实验验证假设”的思想。
通过验证,我们可以确定产物是氢氧化钠和氢气了。
现在,我们来用简单的话概括钠与水反应的现象吧?
生:
“浮”在水面;“熔”化成小球;在水面不停“游”动;发出嗞呲的“响”声;加入酚酞变“红”。
增加“钠与水反应”的实验现象,加强记忆。
过渡
“浮、融、游、响、红”5个字是对“钠与水反应”的最好的总结。
大多数物质都可以与氧气进行反应,我们“趁热打铁”来看一下钠的另一个化学性质——与氧气的反应。
用简练的语言记住钠与水反应的现象。
实验二:
钠与氧气反应
教师巡视并解答疑问
分组实验
1、钠直接暴露在空气中:
取金属钠,用小刀切割,观察并记录切割面的变化;
2、钠在加热条件下和氧气反应:
取一小块金属钠放在石棉网上加热,观察并记录现象。
钠与氧气的反应,两种条件下生成物分别是什么?
两者在性质上有何区别?
引导学生看书上资料卡——过氧化钠,并完成下表:
生:
直接暴露在空气中——氧化钠;在空气中加热——过氧化钠
通过两种物质的对比,加深学生对氧化钠和过氧化钠的记忆。
物质
Na2O
Na2O2
颜色和形态
O的化合价
与H2O的反应
与CO2的反应
是否为碱性氧化物
在讲到碱性氧化物时,教师PPT打出:
能跟酸起反应,生成一种盐和水的氧化物叫碱性氧化物(且生成物只能有盐和水,不可以有任何其它物质生成)。
请同学们尝试着写一写氧化钠和过氧化钠分别于盐酸反应的方程式。
从两个反应的生成物可判断是否为碱性氧化物。
并同时说明:
碱金属的氧化物不一定就是碱性氧化物
回忆并熟记
书写方程式
新知联系旧知
如何检验两者呢?
氧化钠:
加水溶解后,加酚酞。
过氧化钠:
加水溶解后,验证生成的气体。
请同学们设计实验验证。
验证实验:
氧化钠:
刮下少许白色物质,加水溶解,滴加酚酞,溶液变红。
过氧化钠:
将淡黄色粉末适量加入到装有少量水的试管中,生成的气体能使带火星的火柴复燃。
用学生提出的方法验证猜想,有利于学生建立“通过实验验证假设”的思想。
阶段性小结
既然做了实验,那同学们写一下实验二、三的化学方程式吧!
并判断是否为氧化还原反应;若是,用双线桥法表明电子得失?
大家先一起来回忆下,什么是氧化还原反应?
请学生书写方程式。
齐答:
在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。
生:
(三名学生)上黑板书写,并用双线桥法标明电子得失。
巩固刚学过的知识,加深对氧化还原概念的理解。
板书:
化学性质:
(1)与水反应
(2)与氧气反应
通过实验二、三,大家注意到没,钠的性质十分活泼;那我们从钠的结构来看一下,为什么钠会如此活泼呢?
要求学生查阅书后元素周期表,找出钠的原子序数,并请同学上黑板画出钠的原子结构示意图。
解释:
钠原子最外层只有一个电子,极易失去,所以钠的化学性质十分活泼。
翻书查阅;
画出钠的原子结构示意图
“结构决定性质”,由钠的结构入手,初步说明钠的活泼性,对上面两个实验做一个总结。
板书:
一、钠的原子结构示意图:
过渡
通过学习,我们知道钠的化学性质十分活泼,那么,钠又有哪些物理性质呢?
实验一:
观察金属钠
分组实验:
观察保存在煤油中的金属钠
培养学生的观察能力。
观察实验一并结合实验二、三,同学们,你们能简单的归纳出钠的哪几点物理性质呢?
物理性质:
银白色金属、质软、密度比水小、熔沸点较小
通过以上三个实验,归纳总结钠的物理性质,培养学生相应能力。
教师给出数据,用具体数据进一步证明:
钠的密度:
0.971g/cm3
钠的熔点:
97.8℃
钠的沸点:
883℃
水的密度:
1.0g/cm3
煤油的密度:
0.8g/cm3
数据是最好的证明。
板书:
二、钠的性质:
物理性质:
银白色金属、质软、密度比水小、熔沸点较小
大家尝试思考下:
为什么钠会有这些物理性质?
教师简要回答,可以课后让学生自己去查资料扩展。
原因:
原子半径大(186pm),而价电子只有一个,所形成的金属键相对较弱。
学生各抒己见
作为一个相应的扩展自学内容,由学生自行了解。
问题解决
不知道同学们注意没,钠并没有保存在水里,而是保存在煤油里,这是为什么呢?
具有什么性质的物质可以保存钠呢?
是的,像石蜡密度为0.88-0.915g/cm3,其也可以用来保存金属钠,不过由于其是固体,钠的取用不是很方便,因此我们还是用煤油来保存金属钠。
生:
钠与水反应,所以不能保存在水中;钠与煤油难溶,密度比煤油大,会沉于煤油底部,与空气隔绝。
生:
密度比钠小、不与钠反应的物质。
前面实验时,钠的取用都是用镊子的,为什么不能用手直接取金属钠?
生:
钠跟水在常温下发生强烈的反应,且此反应是放热反应,会放出大量的热。
一般情况下手上总会有点汗之类的水分,发生反应就有可能会灼伤手。
同时生成的氢氧化钠是一种强碱,具有强腐蚀性,会伤害手。
用已学知识解释实验注意事项,要学生知道:
实验注意事项不是死记硬背,而是理解记忆。
生产应用
同学们,通过学习,我们已经知道钠是十分活泼的金属了,那么,自然界有钠单质存在么?
生:
没有。
由性质推断出制备方法,便于学生记忆制备。
那如何得到单质钠呢?
我们先来了解下,戴维是如何发现金属钠的。
(化学史,见前面教学素材)
从中我们知道,戴维是用什么方法得到金属钠的?
生:
电解了熔融的苛性钠。
与化学史相结合,通过了解史实,学习钠的制备。
电解熔融钠化合物的方法,我们现在工业上仍在使用,只不过工业上电解的是熔融的氯化钠。
为什么是电解氯化钠,而不是其他的钠的化合物?
为什么是电解熔融氯化钠,而不是氯化钠水溶液?
对的,电解氯化钠水溶液得到的是氯气和氢气。
具体原理我们将在选修中学到。
生:
氯化钠来源广,且价格便宜。
生:
可能电解氯化钠水溶液就得不到金属钠。
现在,大家和老师一起写一下钠工业制法的方程式。
板书:
三、钠的工业制法
既然钠的来源我们知道了,思考下:
金属钠在实际生活中有哪些运用呢?
性质决定运用
钠有强还原性,可以从一些金属的氯化物中置换出金属单质。
(引导学生看书上置换钛的方程式)
除此之外,还有哪些金属可以被钠置换呢?
在这些置换过程中,钠具有什么作用?
对的,除此之外,钠还可以从熔融氯化钾中置换出钾。
(钾沸点低易挥发,高温下为气体)
生:
钠可以从锆、铌、钽的氯化物中置换出金属单质。
生:
还原剂。
除了置换金属外,钠还有哪些性质在我们实际生活中有应用呢?
可以边放图片引导
学生积极讨论
金属钠的应用
制备钠的化合物
高压钠灯
除书上提到的用途外,在铸造业,钠用作铝-硅合金变质剂,使合金晶体内的硅成为细小的纤维结构,提高合金强度和塑性。
在化学工业中,钠用于制备靛蓝染料、磷酸三甲苯酯、脂肪醇、硼氢化钠、叠氮化钠、甲醇钠、乙醇钠、过氧化钠、氢化钠和氨基钠等化工产品。
在造纸、制药、农药、印染工业钠均有广泛用途。
拓展学生知识面
板书:
四、钠的用途
(1)置换稀有贵金属
(2)制钠的化合物
(3)高压钠灯常用于道路和广场的照明
(4)钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂
小结作业
通过今天的学习,相信大家对钠的性质已经十分了解,那就用课后作业来检验下自己。
课后作业
一、写出10个你已经学过的与钠(包括钠的化合物)有关的化学反应方程式,并判断其是否为氧化还原反应。
二、画一张概念图把今天课上所学知识串联起来。
板书设计:
钠的性质与应用
一、钠的原子结构示意图
二、钠的性质
物理性质:
银白色金属、质软、密度比水小、熔沸点较小
化学性质:
(1)与水反应
(2)与氧气反应
三、钠的工业制法
四、钠的用途
(1)置换稀有贵金属
(2)制钠的化合物
(3)钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂
(4)高压钠灯常用于道路和广场的照明
参考文献:
[1]王后雄.“问题链”的类型及教学功能———以化学教学为例.教育科学研究2010,5
[2]赵玉玲.“问题链”教学法的探索与实践.教育与教学.2012年第5-6期
[3]周莉.初中化学“钠与水反应实验课”探究式教学的设计.黔西南民族师范高等专科学校学报.2007年6月第2期
[4]李振荣.“金属钠与水反应”实验现象的分析.辽宁师专学报.2004年3月.第6卷
[5]师晓光.金属钠市场分析.无机盐工业.2006年6月第6期第38卷
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