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1第二章碱金属本章说明一、教材分析碱金属是典型的金属元素，是学生学习的第一个金属元素族。将碱金属编排在第二章讨论，是基于以下几点考虑：1.义务教育初中化学教材中已介绍了铁等金属，以及碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠等钠的化合物的知识，为碱金属知识的介绍奠定了一定的基础。2.与卤素相比较，对碱金属的学习，可能会使学生感到相对更简单、更容易些，因此，有利于减轻学生在高中学习初期的不适应感。3.有利于复习巩固和运用第一章所学的氧化还原反应、离子反应、放热反应和吸热反应等知识。本章教材在复习初中金属原子的最外层电子数的特征以及碱的有关知识后，在章前言中简单介绍了钾、钠等称为碱金属的原因。教材还从章图中碱金属元素的原子结构示意图引导学生得出，由于它们的最外层上的电子数都是1，在反应时很容易失去，因此，它们都是很活泼的金属。这是本章及本节教学的理论指导。本章教材具有以下特点：1.重视实验教学。本章教材共编入了11个实验和1个家庭小实验，且在第一节的编写上要求采用边讲边做实验的教学方法，即很重视通过实验，给学生以大量的感性知识，并重视通过对实验现象的分析和比较，引导学生得出结论，激发学生学习化学的兴趣。编入的演示实验或边讲边做实验中，吸收了教师在教学中研究出来的好成果，使实验更简单易行，现象更明显，以利于学生观察。2.重视化学史教育。教材中编入了两个阅读材料：侯氏制碱法和金属钾的发现。采用针对史实而不全面论及个人的编写方法，较为详细地介绍了侯氏制碱法和金属钾的发现历史，对学生进行科学态度和爱国主义等教育。3.重视科学方法的训练。本章第三节教材的编写采用了化学学习中使用较多的科学方法模式。即通过实验和观察，将实验现象和数据等资料加以分析，找出规律性的知识，并根据这些规律性的知识，进一步对一些物质的性质作出推论和预测，推论和预测经过多次论证后，即可将其中的正确部分上升为理论。这种科学方法模式的训练，有利于培养学生的思维能力和自学能力，使他们能利用这种模式来进行卤素等章的学习，也为学生今后学习元素周期律和原子结构等知识打下良好的基础。本章教学重点：钠的化学性质，碱金属元素性质的比较。本章教学难点：碱金属元素性质的比较。二、课时分配建议第一节钠1第二节钠的化合物1第三节碱金属元素2实验三碱金属及其化合物的性质1本章复习1第一节钠2一、教学目的要求1.使学生认识钠是一种很活泼的金属，了解钠的物理性质，掌握钠的化学性质。2.通过钠的有关性质实验以及对实验现象的讨论，培养学生的观察能力和思维能力。二、教材分析和教学建议本节教材包括三部分内容：钠的物理性质、钠的化学性质，以及钠的存在和主要用途。在钠的化学性质中，重点讨论了钠与氧气的反应以及钠与水的反应。在钠的存在和主要用途中，首先介绍了自然界里元素的两种存在形态──游离态和化合态，然后结合钠的化学性质很活泼，引导学生得出在自然界中钠只能以化合态存在。钠的用途只作简单介绍。本节教材具有以下特点：1.本节教材为边讲边做实验模式，很重视通过实验给学生以感性认识，并通过对实验现象的观察和分析，引导学生共同讨论得出有关结论，获取新知识。例如，教材对钠的性质的介绍是通过4个实验展开的。尤其是钠与水的反应的实验，通过对两个实验主要现象的讨论，引导学生自己得出钠的密度比水的小、钠与水的反应是放热反应，以及反应后生成了碱(氢氧化钠)和氢气等结论，培养学生分析问题的能力和科学态度。2.重视知识的综合运用，通过对知识的综合运用来加深学生对所学知识的理解。例如，教材中对实验室里的钠为什么通常保存在煤油里的介绍，就是通过对所学知识的综合运用来进行的。本节教材后的习题也很重视综合运用第一章及本节所学的知识。教学建议如下：1.该节教材的编写采用了边讲边做实验的模式，因此教学时应抓住提出问题、实验、观察、分析、结论等几个关键环节，引导学生主动参与体验学习，并在与同学们的交流和合作中学习新知识，训练科学方法。2.组织好钠与水反应有关现象的讨论，重点应放在引导学生如何观察钠与水反应的现象，以及如何根据现象分析钠的性质的教学上，以使学生能够举一反三，了解元素化合物知识学习的常用方法。3.注意联系上一章的氧化还原反应等有关知识，引导学生在知识的应用过程中更好地理解氧化还原反应等原理。4.注意将钠的性质与其结构、用途等联系起来进行教学，使学生了解物质的性质往往是其内在结构的反映，而物质的用途又往往是由其性质决定的，使学生了解物质的结构、性质与用途之间的密切关系。本节教学重点：从钠的原子结构特征认识钠的化学性质。本节教学难点：对实验现象的观察和分析。三、演示实验说明和建议〔实验2-1〕观察钠的金属光泽还可以用以下方法：(1)取两支口径不同而长短适当的试管，一支试管较小，可以紧密地放到另一支试管里而不留下多少空隙。先在口径较大的试管里注入1mＬ洁净的煤油，取金属钠一小块(黄豆大)，除去表面已经发生变化的部分，露出金属光泽，放入盛有煤油的试管里。在试管底部缓缓加热，等钠熔化后，插入较小口径的试管，把钠压挤在两管之间，成一薄层，钠的颜色和光泽就清楚地显现出来。然后在两支试管口间的缝隙涂上石蜡，以隔绝空气，这样可以使钠的光泽在较长的时间内不致消失。3(2)选取一根管壁较薄的玻璃管，用布包裹着玻璃管像使用钻孔器一样，慢慢地钻入大的钠块里，使管中填有一段银白色的金属钠。用玻璃棒把钠推移到管的中央，然后用蜡封好玻璃管的两端，这样样品就可以长期保存使用。〔实验2-2〕钠在空气里燃烧时，如罩上一个干燥的小烧杯，还可看到烧杯壁上附着的淡黄色的Na2O2。也可将钠放在破试管中加热。做此实验时应注意在钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯。四、部分习题参考答案习题二：B习题五：2.2L五、资料1.金属钠的用途有相当大一部分金属钠用于制造一种抗爆震剂──四乙基铅，它能降低汽油的爆震性，减少在汽油发动机中使用汽油时发生的噪音。四乙基铅通常是使氯乙烷跟金属钠和铅的合金(钠铅齐)起反应而制得的。4C2H5Cl+4Na+Pb=(C2H5)4Pb+4NaCl金属钠能从钛、锆、铌、钽等金属元素的化合物中把它们置换出来。例如：TiCl4+4NaTi+4NaCl铌和钽通常是共生在某一种矿物内，一般是先分离它们的氟化物，然后再用金属钠置换出铌和钽。NbF5+5Na=Nb+5NaFTaF5+5Na=Ta+5NaF钠还用于制造过氧化钠等化合物。钠和钾组成的合金在常温时是液体，用于快中子增殖反应堆作热交换流体。下面列出几种钠钾合金的熔点。钠钾熔点20%80%-10℃22%78%-11℃24%76%-3.5℃40%60%5℃(以上均指质量分数)高压钠灯现在已大量应用于道路和广场的照明。由于它不降低照度水平而又能减少能源消耗，所以有取代高压汞灯的趋势。早在1950年就在实验室中解决了钠蒸气的气体放电发光问题，但由于需要解决在高温、高压下钠蒸气有很强的腐蚀性的问题，直到1965年才制出了第一支高压钠灯。高压钠灯虽问世较晚，但发展很快。钠灯也可用于洗相的暗室，因为这种黄光不会使相纸曝光。2.金属钠的制法原理金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。4目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。电解氯化钠制金属钠通常在电解槽(图2-1)里进行。电解时氯化钠需要熔融，因氯化钠的熔点为801℃，在技术上有困难。所以用熔融温度约为580℃的40%(质量分数)氯化钠和60%氯化钙的低共熔物(即两种或两种以上物质形成的熔点最低的混合物)，这样可降低电解时所需的温度，从而也降低了钠的蒸气压。电解时，氯气在阳极放出，当电流通过熔盐时，金属钠和金属钙同时被还原出来，浮在阴极上方的熔盐上面，从管道溢出。把熔融的金属混合物冷却到105℃～110℃，金属钙成晶体析出，经过滤就可以把金属钠跟金属钙分离。图2-1制钠电解槽的示意图1.石墨阳极2.网状隔膜3.铁管内液体钠4.钠收集管5.种罩6.铁环阴极7.倒装的环形槽3.碱金属的氢化物当碱金属跟氢气发生反应时，就生成碱金属的氢化物，它们都是离子化合物，其中氢以阴离子H-的形式存在，氢显-1价。它们的结构可以用电子式表示如下：碱金属的氢化物LiHNaHKHRbHCsH电子式Li+[∶H]-Na+[∶H]-K+[∶H]-Rb+[∶H]-Cs+[∶H]-氢化物中的氢跟卤化物中的卤素，在原子结构上有一些相似的地方，因为它们都是得到1个电子而形成阴离子。由此也可以说，氢元素在一定程度上有着类似卤素的性质。当然，氢没有卤素那样活泼，它接受电子的能力也比卤素弱，因此成为阴离子的倾向也比较弱。在这里，试比较氢和卤素中的溴在接受电子以后的能量变化。Br2(g)+e-→Br-(g)；ΔH=-214kJ/molH2(g)+e-→H-(g)；ΔH=+151kJ/mol从Br2变成Br-是放热的，从H2变成H-是吸热的，所以只有很活泼的金属，如碱金属和碱土金属才能跟氢生成离子型的氢化物，如NaH、CaH2等。碱金属的氢化物是强还原剂，用于有机合成，制备碱金属的硼氢化物(如NaBH4)、铝氢化物(如NaAlH4)等。钢制品的除锈可以用氢化钠，即把钢制品浸在NaH的质量分数为2%的熔融NaOH槽中，铁锈因被还5原为铁而除去。LiH是一种氢气发生剂，用于军事上或其他需要氢气的场合。LiH+H2O=LiOH+H2↑碱金属氢化物的制法通常是使碱金属跟氢气直接反应。氢化锂是由熔融的锂跟氢气直接反应而生成的。2Li+H2=2LiH生成的物质必须保存在惰性的气体中，以避免着火。熔融钠在100℃～110℃时，开始吸收氢气，到300℃～400℃时，反应较快。氢化钠在钠的表面上形成，这层氢化钠阻止了反应的继续进行。生产上，使金属钠分散在高熔点的烃类里或跟熔融的氯化钠混合，以保证钠跟氢气的接触。第二节钠的化合物一、教学目的要求1.使学生了解钠的重要化合物的性质和用途。2.通过碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性实验，使学生了解鉴别它们的方法。二、教材分析和教学建议钠的化合物很多，本节教材在初中已介绍过的氢氧化钠和氯化钠等的基础上，主要介绍过氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。对于过氧化钠，重点介绍它与水的反应，以及与二氧化碳的反应。同时，还简单介绍了过氧化钠的用途。对于碳酸钠和碳酸氢钠，重点介绍它们与盐酸的反应，以及它们的热稳定性。同时，通过对它们的热稳定性不同的介绍，使学生进一步了解碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法。本节习题中的计算题，涉及到混合物中有一种物质不起反应的类型，因此类计算题实质上是有关杂质的计算，因此是对初中所学有关杂质计算技能的发展。本节教材具有以下特点：1.与第一节教材类似，本节教材也很重视实验教学。例如，教材中对过氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的介绍，都是先通过实验给学生以感性知识，然后再通过对实验现象的观察和分析，引导学生共同得出有关结论。这样的编写方式有利于学生参与教学过程，使他们能主动学习。教材最后的家庭小实验，具有探索和设计实验的性质，有利于激发学生的学习兴趣和培养能力。2.教材重视采取对比的方法来介绍碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应，以及它们的热稳定性。这样的编写方法，可以使学生在比较中学习，并使他们对所学知识留下深刻的印象，有利于他们理解、记忆知识，也有利于他们掌握正确的学习方法。3.教材重视知识在实际中的运用。例如，教材中编入的“讨论”以及家庭小实验，就是引导学生运用所学知识来解决一些简单的化学问题。教材重视化学史的教育。教材后编入的阅读材料“侯氏制碱法”，较详细地介绍了侯氏制碱法发现的历史背景以及它所起的作用等，以对学生进行化学史方面的教育及爱国主义教育。教学建议如下：61.如果条件允许的话，可以继承上一节的教学方法，即采用边讲边做实验的方法。重点仍放在引导学生进行实验、观察、分析等关键环节的教学上，以使学生主动参与教学过程，有效地获取知识。2.注意采用对比的教学方法，尤其是在对碳酸钠和碳酸氢钠的教学上，采用对比的教学方法，更有利于学生了解它们性质的