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高二化学教案:《镁、铝、铁及其化合物的性质》

2021-04-26 15:26:37 浏览量:

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高二化学教案:《镁、铝、铁及其化合物的性质》

  实验目的:

  1、认识镁、铝、铁的重要化学性质和氢氧化铝的两性。

  2、了解氧化铝的保护膜的作用。

  3、学会铁离子的检验方法。

  实验说明:

  一、镁、铝与酸、碱的反应

  1.镁条、铝片在盐酸中剧烈反应,放出大量氢气。如果在盛有盐酸的试管口用火柴点燃即有微弱的氢焰。也可用向下排空气法把氢气收集在试管里,用爆鸣法检验生成的是氢气。

  2.为了促进铝跟NaOH溶液的反应,要稍稍加热NaOH溶液,看到有气体产生时,应立即将酒精灯移开。

  二、氢氧化物的生成和性质

  1.实验中所用的NaOH溶液必须是新配制的,否则会有CO32-的干扰。

  2.当Al(OH)3不与酸或碱反应时,这两种电离趋势是极弱的,用一般指示剂,既检验不出它的碱性,也检验不出它的酸性,由此可以看出,Al(OH)3的碱性只有当它跟酸反应时才显示出来,它的酸性也只有当它跟碱反应时才显示出来。

  三、氧化膜的保护作用

  1.用小刀在已钝化的铝片表面划线时,应划得深一些,使里面的铝暴露出来,这样会使铜析出得快且明显一些。

  2.建议最好不要用浓硫酸来做铝片的钝化实验,因效果不太好。

  四、铁及其化合物的性质

  实验四4、5的成功关键是加入的二价铁盐和三价铁盐溶液的浓度一定要小,否则看不到血红色与蓝色,而看到黑色与紫黑色。

  五、铁离子的检验

  在FeCl3溶液中滴加稀盐酸,再加入足量还原铁粉,则Fe3+离子会全部被还原成Fe2+离子。此时加入KSCN溶液,溶液不会呈红色。

  问题和讨论提示:

  1.铝是活泼金属,能跟稀盐酸发生剧烈反应,置换出氢气。浓硝酸是强氧化剂,能使铝钝化。它使铝表面上生成一薄层致密的氧化膜,阻止里面的铝继续跟硝酸反应,所以铝跟浓硝酸不发生剧烈的反应,且反应主要不放出氢气。

  2.Al(OH)3是典型的两性氢氧化物,它与酸、碱作用都生成盐和水。但Al(OH)3不溶于氨水,氨水和铝盐作用能使Al3+沉淀完全。因此在用Al2(SO4)3溶液制备Al(OH)3时,常用氨水而不用NaOH溶液。

  3.往AlCl3溶液里逐滴加入NaOH溶液,先有白色Al(OH)3沉淀产生,当加入过量的NaOH溶液时,白色沉淀会溶解。

  往NaOH溶液里滴加AlCl3溶液,也有Al(OH)3沉淀产生,当加入过量的AlCl3溶液时,沉淀不溶解。

  4.可以在FeCl2溶液中加入氧化剂(如KMnO4溶液、新制备的氯水、溴水、浓硝酸等),使FeCl2变成FeCl3。

  可以在FeCl3溶液中加入稀盐酸使溶液酸化,并加入还原剂(如KI溶液、Fe等),使FeCl3变成FeCl2。

  5.Fe(OH)3沉淀能溶于稀硫酸,但不溶于NaOH溶液。Al(OH)3既能溶于稀硫酸,又能溶于NaOH溶液。

  附: 氢氧化亚铁的制备与氧化实验的改进(Ⅰ)

  一、操作步骤

  1.取一支洁净的试管,加入约2 g硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O],再加入5 mL除去溶解氧的蒸馏水制成溶液。

  2.向试管中慢慢滴加2 mL苯(液封)。

  3.切取黄豆粒大小的钠粒,吸净煤油后沿管壁滑入试管内。

  4.待钠粒消失后,用胶塞塞紧管口,仔细观察难溶物的颜色及其变化[白色的Fe(OH)2可保存很长时间]。

  5.取下胶塞,用玻璃管和吸耳球向溶液中慢慢的吹入空气,再观察难溶物的颜色变化。

  二、现象

  浅绿色溶液与苯形成了明显的界面;投入的钠粒跟溶液迅速反应熔化成小球在界面之间上下移动,直至消失;溶液中形成了白色难溶物;鼓入空气后白色难溶物迅速变为灰绿色,进而变为红棕色。

  三、优点

  1.硫酸亚铁铵中的Fe2+很稳定,有利于Fe(OH)2的制备。

  2.苯层的液封极大地抑制了氢氧化亚铁向氢氧化铁转化,使在H2的氛围中生成的Fe(OH)2与空气隔绝,白色的Fe(OH)2可以长时间保存。

  氢氧化亚铁的制备与氧化实验的改进(Ⅱ)

  一、实验装置(如图所示)

  A、B具支试管 F二氧化锰

  a、b长颈漏斗 稀硫酸(8mol·L-1)

  c、d自由夹 氢氧化钠(8mol·L-1)

  E铁粉 双氧水(30%)

  二、实验操作及现象

  1.分别在A、B中各装入约1 g的铁粉和2 g的二氧化锰,并按图连接装置固定在铁架台上。

  2.关闭c以及d,经a加入3 mL稀硫酸,可见铁粉与稀硫酸反应放出气泡,铁反应完得淡绿色溶液(漏斗颈口此时还未液封)。

  3.打开d,经a加入约5 mL氢氧化钠溶液,有少量白色沉淀生成,改从a加入约3 mL稀硫酸,沉淀消失。再从a加入适量氢氧化钠溶液,又见白色沉淀生成,待有较多沉淀生成时,停止加入氢氧化钠溶液,观察漏斗颈口沉淀是否溶解。

  4.打开c和d,经b加入适量双氧水,观察到B管中产生大量气泡,A管中沉淀逐渐由白色变灰,变暗,最后变为红褐色沉淀。

  5.关闭c,从a再次加入约10 mL稀硫酸,可见沉淀逐渐溶解,溶液呈淡黄色。

  三、实验特点及说明

  1.该实验的氢氧化亚铁在氢气环境中能较长时间保持本色,便于学生观察。同时直接通入氧气对氢氧化亚铁进行氧化,可使学生在较短时间内观察到氧化过程中的颜色变化。

  2.实验的操作简单易控,现象明显,可依次演示铁的两种氢氧化物的生成溶解等实验,便于边演示边讲解。

  3.值得注意的是,在上述操作中,每次经漏斗a加入的溶液,约以适量为宜,否则,在试管容积有限的情况下,后续实验无法进行。

  实验六 原电池原理金属的电化学腐蚀

  实验目的:1、理解原电池原理。

  2、认识金属的电化学腐蚀的原因。

  实验说明:

  一、原电池原理

  1.实验要求所用电极表面积要大,并且要清洁。如果锌片或铜片上有杂质,会形成许许多多的微电池,现象就会不明显。所用的铜片如果有明显的氧化层或已经锈蚀,要用酸洗,以除去氧化物和绿锈,然后用去污粉擦净,再用水冲洗干净。即使铜片表面看上去是光洁的,也要用去污粉把它擦到发亮,以除去表面的氧化物和油脂等污垢。锌片使用前最好也用酸洗,然后再用水冲洗干净。

  2.实验不难成功,但注意不要引导学生观察锌片在形成原电池前后气泡量的变化。由于锌片含有杂质和铜极上发生电极极化,一般很难观察到锌片在形成原电池前后气泡量的差别。

  观察电流表指针偏转时,应引导学生注意指针偏转的方向,并根据指针偏转的方向来判别电流的方向。

  二、金属的电化学腐蚀

  1实验要用较长的时间,应提示学生在等候观察现象时,先进行下面的实验。铁氰化钾溶液遇到Fe2+时会产生蓝色沉淀,因此可用于检验Fe2+的存在。学生知道这一现象即可,不要求写反应的化学方程式。

  2.这三个小实验实际上都运用了原电池反应,应引导学生结合实验,思考实验后的“问题和讨论”。

  问题和讨论提示:

  1.装配原电池时应具备以下条件:必须有两种活动性不同的金属,而且要平行地浸在电解质溶液里,两个电极要用导线连接。

  如果用铁片代替锌片做原电池原理实验,铜片的表面几乎没有气泡逸出,说明铁铜原电池中的电流可能较弱,在铜丝的表面观察不到气泡的产生。如果用导线连接一个电流计,可以观察到电流表的指针发生偏转,表明铁铜原电池中有电流产生。

  2.实验结果表明,镀锡铁比镀锌铁容易被腐蚀。

  3.实验室制取氢气时,用含有少量杂质的粗锌效果好。

  附:Cu—Zn原电池原理实验改进

  1.实验前准备工作

  (1)将铜片剪成“Cu”字形,并连接导线。将Cu放入培养皿内的适当位置,用曲别针将导线固定。(“Cu”字形要尽可能小)

  (2)选择不规则的锌粒(甲),用铜导线拴在锌粒的一侧并在锌粒与铜导线接触处用蜡封、在锌粒表面涂一层凡士林油。同上法将连有锌粒的导线固定在培养皿的另一侧(实验前将锌粒移出)。

  2.实验步骤

  (1)在培养皿中加入稀H2SO4。(2)将连有导线的锌粒加入稀H2SO4中。(3)将两导线相连接,并在稀H2SO4中加入另一锌粒(乙)。(4)在导线间接灵敏电流计。(5)将培养皿放在投影仪上可观察到:①在实验(3)(4)步锌粒(甲)表面几乎没有气泡;②纯锌粒(乙)表面气泡与形成原电池时铜片表面气泡对比明显。

  3.改进后的优点

  该方法仪器简单,操作方便,现象明显,有利于学生对原电池原理的进一步探究,有利于教师突破教学难点。

  吸氧腐蚀的演示实验

  学习原电池知识后,学生对电化腐蚀中的析氢腐蚀原理容易理解。对日常生活中钢铁在潮湿空气中容易生锈虽有所了解,但对该现象是吸氧腐蚀、发生了原电池反应却难以理解,若能做以下演示实验,对学生的认知过程会大有益处。

  一、实验装置

  实验装置见图1,图2。

  图1 制取氧气装置 图2 吸氧腐蚀演示实验装置

  A、B都是用八号铁丝折成W状再锤打成的铁片。

  二、实验步骤

  1. 先加热制取氧气,用带火星的木条检验。

  2.用导管把氧气通入到A处液面内,观察电流计指针偏转,说明吸氧腐蚀产生了电流。

  3.再用导管把氧气通入到B处液面内,观察电流计指针逆向偏转,说明电流方向相反。

  4.数分钟后,取出A、B两铁片,观察有铁锈生成。

  三、说明

  1.演示时,水槽中的液体可以是普通水也可以是中性、微酸性或碱性溶液。

  2.此实验不受湿度、温度、气压等变化的影响。

  此实验的完成,使学生对吸氧腐蚀并产生电流的知识由抽象到直观变得易于理解,而且对金属腐蚀的防护知识(保护层防护、电化学保护)都能理解加深,得以巩固并能应用,为后边的电解原理的学习也打下了基础,若让学生亲自动手又能培养学生创新思维。

  第三节 金属的冶炼

  一、教学目的

  1.使学生了解金属冶炼的一般原理。

  2.常识性介绍金属回收的重要意义,树立资源保护意识。

  二、教学重点: 金属冶炼的一般原理

  三、教学方法:以自学为主,引导归纳

  四、教学过程

  [提问]前面我们已经学过了钠、镁、铝、铁四种金属的性质,那么它们在自然界中有没有游离态呢?

  [讲述]化学性质活泼的金属,在自然界中总是以化合态存在的。把金属从矿石中提取出来就是人们所说的金属的冶炼。

  一、 金属的冶炼

  [设问]金属冶炼的实质是什么?应用什么原理?

  [分析]化合物中,金属显正价,要变为金属单质,即要使金属化合价降低,则需要加还原剂,使之与化合物发生氧化还原反应。

  [小结]实质:使金属化合物中的金属离子得到电子还原成金属原子

  原理:氧化还原反应

  [讲述]从金属矿石到纯金属,并非一步就能实现。那么还需要经过哪些步骤呢?

  [阅读]课本P93相关知识

  [小结]提炼金属的步骤:一是矿石的富集、除杂,二是冶炼,三是精炼

  [讲述]由于金属的化学活动性不同,金属离子得电子还原为金属原子的难易也不同,因此就必须采取不同的冶炼方法。

  [引导学生根据以下问题阅读]

  1.工业上冶炼金属一般有哪几种方法?

  2.这些方法各适用于哪些金属?

  (阅读后指定学生回答,并板书有关方程式,标出电子转移)

  [讲述]矿产资源是大自然赋予人类的宝贵财富,但并非取之不尽用之不竭,随着人们的开发利用,将会日渐减少,如何解决这一难题呢?

  二、金属的回收和资源的保护

  [阅读]课本相关知识

  [讲述]我国幅员辽阔,是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家。我国矿产资源总值居世界第三位,但人均拥有量约为世界人均水平的1/3,居世界第三位,因此,我们更应注意金属的回收和资源的保护。

  [讨论]我们在日常生活中应如何做?

  (结合实际,对学生进行环境保护意识和开发、节约资源的教育)

  作业:课后一、二

  第三节 金属的冶炼

  一、 金属的冶炼

  二、金属的回收和资源的保护



 

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