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高三化學(xué)教案:《堿金屬》教學(xué)設(shè)計(jì)

來源:精品學(xué)習(xí)網(wǎng) 2018-11-12 16:00:42

  【易錯指津】

  1.注意鈉及其化合物溶于水所得溶液濃度的計(jì)算中,Na及Na2O2溶于水均會產(chǎn)生氣態(tài)物質(zhì),所得溶液的質(zhì)量應(yīng)是原混合物質(zhì)的質(zhì)量總和減去產(chǎn)生氣體的質(zhì)量。

  2.注意Na2O2跟CO2和水蒸氣組成的混合氣體反應(yīng)時的先后順序。若先發(fā)生反應(yīng):2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,必還發(fā)生2NaOH+ CO2=Na2CO3+H2O,即應(yīng)先考慮Na2O2跟CO2的反應(yīng)。

  3.正確理解“焰色反應(yīng)”:

  (1)它是元素的一種物質(zhì)性質(zhì)。無論是金屬離子或金屬原子均能發(fā)生焰色反應(yīng)。它屬物理變化過程。

  (2)不是所有元素都有特征的焰色。只有堿金屬元素以及鈣、鍶、鋇、銅等少數(shù)金屬元素才能呈現(xiàn)焰色反應(yīng)。

  (3)焰色反應(yīng)的顯色過程與氣體物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生各色火焰的過程有著本質(zhì)的區(qū)別。焰色反應(yīng)并非金屬及其化合物自身發(fā)生燃燒反應(yīng)而產(chǎn)生各種顏色火焰的過程,而是它們的原子或離子的外圍電子被激發(fā)而產(chǎn)生的各種顏色的光的過程。

  【典型例題評析】

  例1 堿金屬與鹵素所形成的化合物大都具有的性質(zhì)是(2001年上海高考題)

 、俑叻悬c(diǎn) ②能溶于水 ③水溶液能導(dǎo)電 ④低熔點(diǎn) ⑤熔融狀態(tài)不導(dǎo)電

  A.①②③ B.③④⑤ C.①④⑤ D.②③

  思路分析:堿金屬與鹵素兩族元素為活潑的金屬和非金屬元素,它們形成的化合物為離子化合物,選項(xiàng)中①②③符合離子晶體的通性。

  答案:A

  方法要領(lǐng):從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)出發(fā),理解物質(zhì)所具體的性質(zhì)。

  例2 下列能用于撲滅金屬鈉著火的是(1996年上海高考題)

  A.干冰滅火劑 B.黃沙 C.干粉(含NaHCO3)滅火劑 D.泡沫滅火劑

  思路分析:Na為活潑金屬,除能與O2反應(yīng)外,還能與H2O、CO2等物質(zhì)反應(yīng)。干粉中NaHCO3受熱會分解產(chǎn)生H2O和CO2;泡沫滅火劑中含水等物質(zhì)。

  答案:B

  方法要領(lǐng):滅火一是降低溫度,二是隔絕空氣,此外滅火劑不能和被撲救的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。解題中應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì),選擇適宜的方法。

  例3 聯(lián)合制堿法中關(guān)鍵的一步是把NH4Cl從幾乎飽和的NaHCO3溶液中分離出來,為此根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度的差異,向混合溶液中通入某種氣體,同時加入磨細(xì)的食鹽,可析出不夾帶NaHCO3的NH4Cl.NaCl和NH4Cl共同存在時的溶解度曲線以下操作正確的是(1998年上海高考題)

  思路分析:本題是電離平衡與溶解平衡統(tǒng)一在聯(lián)合制堿法中一個很好的能力考核點(diǎn)。由于通入NH3使HCO3-與NH3.H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO32-、NH4+ 與H2O,使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3而不易析出,又由于增加了NH4+,并在降溫條件下更易使NH4Cl析出(根據(jù)NaCl與NH4Cl共同存在時的溶解度曲線)。這是非常巧妙的綜合分析能力的考核。

  答案:D

  方法要領(lǐng):選項(xiàng)已指明了通過兩個操作可達(dá)目的。由溶解度曲線知溫度應(yīng)低為好;再結(jié)合:NH4Cl(s) NH4++Cl-,要析出NH4Cl晶體,可增加[NH4+],因此可通入NH3。

  例4 (1)分別寫出由氧在一定條件下,生成下列物質(zhì)的化學(xué)方程式(必須注明反應(yīng)條件)。(2000的廣東高考題)

 、貽3: ②Na2O2: ③Na2O:

  (2)指出氧在下列各物質(zhì)中的化合價:

  O3: ; Na2O2: ; Na2O:

  (3)KO2能吸收CO2生成K2CO3和O2,故可用作特殊情況下的氧氣來源,試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

  (4)人體內(nèi)O2-離子對健康有害,使人過早衰老,但在催化劑SOD存在下可以發(fā)生如下反應(yīng),請完成該反應(yīng)的離子方程式:

  O2-+ H2O = H2O2+ O2+

  思路分析:前2題為送分題(但要注意題目對反應(yīng)條件的要求),3題關(guān)鍵是配平,4題先逆向配平:H2O2→O2-(O價態(tài):-1到-0.5,變1 價),O2→O2-(O價態(tài):0到-0.5,變1價),則1H2O2+1O2——2O2-+2H2O。由電荷守恒及H、O守恒判缺項(xiàng)為OH-;蛳扔蒆、 O守恒判缺項(xiàng)為OH-,再觀察配平。

  答案:(1)①3O2 2O3 ②2Na+O2 Na2O2 ③4Na+O2 2Na2O

  (2)0;-1;-2 (3)4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 (4)2O2-+2H2O = 1H2O2+1O2+2 OH-

  方法要領(lǐng):本題主要考查運(yùn)用基本化學(xué)用語的能力。難點(diǎn)在第(4)小題,該題緊密聯(lián)系生活實(shí)際,對中學(xué)生來說屬于新知識、新情境。由電荷守恒可知,產(chǎn)物中必為一種陰離子,在H、O兩種元素范圍內(nèi)組合,應(yīng)為OH-。

  解題的前提是要具備由Na2O2與CO2反應(yīng)到KO2與CO2反應(yīng)的遷移能力和從電荷守恒角度掌握缺項(xiàng)離子方程式的配平技能。

  例5 若以X、Y和Z代表三種元素,且知X與Y形成原子數(shù)之比為1:1的化合物甲,Y與Z也可形成原子數(shù)之比為1:1的化合物乙,又知甲分子含18個電子,乙分子含38個電子,請?zhí)羁眨?br />
  (1)元素Y在第 周期。(2)化合物甲的分子式是 。(3)化合物乙的分子式是 。(2001年高考試測題)

  思路分析:二元化合物甲的分子中含有18個電子,顯然組成它的兩種元素(X和Y)都只能在短周期。X與Y的原子數(shù)之比為1:1,因此,很容易想到可能是 HCl。但是無論是H還是Cl作元素Y都不可能再形成滿足題設(shè)條件的化合物乙,于是化合物甲可考慮是H2O2(原子比為1:1,分子含18個電子)。進(jìn)而把O作為元素Y,則化合物乙就是Na2O2(原子比為1:1,分子含38個電子)。這樣,本題要求填寫的三個空白均迎刃而解。

  答案:(1)二 (2)H2O2 (3)Na2O2

  方法要領(lǐng):本題考查考生對分子組成、元素性質(zhì)和周期表的掌握程度。18個電子的微粒有:Ar、F2、HCl、H2S、PH3、H2O2、SiH4、N2H4、CH3OH、C2H6、S2-、Cl-、K+、Ca2+、HS-。

  例6 現(xiàn)有一定量含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣,選用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)一個最簡單的實(shí)驗(yàn),測定Na2O2試樣的純度(可供選用的反應(yīng)物只有CaCO3固體、6mol/L鹽酸和蒸餾水)。(1994全國高考題)

  請?zhí)顚懴铝锌瞻?

  (1)寫出實(shí)驗(yàn)中Na2O2和Na2O分別發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________。

  (2)應(yīng)選用的裝置是_____________________________________。

  (3)所選用裝置的連接順序應(yīng)是(填各接口的字母;連接膠管省略)________________________。

  思路分析:由于Na2O2和水反應(yīng)放出O2,而Na2O與水反應(yīng)不放出氣體,所以最簡單的方法是通過O2的量計(jì)算Na2O2的量,由于試樣的量一定,即可求出Na2O2的純度。

  答案:方法1:(1)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH (2)(G)接(A)(B)接(F)

  方法2:(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O+CO2=Na2CO3 (3)(G)接(D)(C)接(H)(I)[或(I)(H)]接(J)(K)〔或(K)(J)〕接(A)(B)接(F)

  方法要領(lǐng):設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定混合體系中某一物質(zhì)的純度,一般步驟是:

  (1)斷題:

  a.稱量

  課題 (加入某物質(zhì)或加熱)b.生成沉淀

  c.生成氣體

  通過稱量混合物增重或減輕值可確定純度;通過過濾、洗滌、烘干、稱重可確認(rèn)純度;通過生成氣體壓水測氣體體積亦可確認(rèn)某物質(zhì)的純度。如確認(rèn)Na2CO3和 NaHCO3混合物中Na2CO3的純度用a;確認(rèn)NaCl和BaCl2中NaCl純度可用b;Na2O2和Na2O中Na2O2的純度用c。

  (2)框圖分析(以Na2O2和Na2O混合物為例)

 、偈紫葢(yīng)明確設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn):Ⅰ.原理正確;Ⅱ.現(xiàn)象明顯;Ⅲ.操作簡單;Ⅳ.儀器藥品易得;Ⅴ.安全可靠

 、贜a2O2和Na2O 產(chǎn)生氣體(壓水測氣體體積)

  若選CO2與Na2O2反應(yīng),則CO2尚需制備;若選鹽酸與Na2O2直接反應(yīng),則生成H2O2在酸性條件下分解速率沒有在堿性條件下分解速率快,故選擇水直接和混合物反應(yīng)產(chǎn)生O2,氣體壓出水測出O2的體積,從而可計(jì)算Na2O2的純度,此法最簡單,符合題意。

  (3)此類題目解題模式的構(gòu)建

 、偎季S的總過程:

  啟動→發(fā)散→收斂→共識

  明確問題→途徑→核心→模式

 、谀J

  思路的設(shè)計(jì)→優(yōu)選方案→分析比較→操作程序→歸納總結(jié)

  例7 將70g過氧化鈉和氧化鈉的混合物跟98g水充分反應(yīng)后,所得的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。試分別寫出過氧化鈉和氧化鈉跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式,并計(jì)算混合物中過氧化鈉和氧化鈉的質(zhì)量各為多少g?

  思路分析:設(shè)混合物中Na2O2物質(zhì)的量為x,Na2O物質(zhì)的量為y,則有:

  2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH

  x 2x x/2 y 2y

  78g/mol x+62g/mol y=70g

  根據(jù)題意得方程組:

  解得:x=0.5mol y=0.5mol

  則:m(Na2O2)=0.5mol×78g/mol=39g m(Na2O)=0.5mol×62g/mol=31g

  答案:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Na2O+H2O=2NaOH;Na2O2:39g、Na2O:31g

  一題多解:上述反應(yīng)式知,Na2O2與H2O反應(yīng)Na2O2中既是氧化劑又是還原劑,產(chǎn)生的O2來自Na2O2,相當(dāng)于2Na2O2=2Na2O+O2↑;若設(shè)Na2O2的物質(zhì)的量X,則混合物與H2O反應(yīng)可理解為將(70-16X)g Na2O與H2O作用。

  根據(jù)題意,由鈉離子守恒:

  得:X=0.5mol。(以下略)

  例8 某天然堿(純凈物)可看作由CO2和NaOH反應(yīng)后的產(chǎn)物所組成。稱取天然堿樣品四份,溶于水后,分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液30mL,產(chǎn)生CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)如下表:(2000年上海高考題)

 、 Ⅱ Ⅲ Ⅳ

  鹽酸液的體積(mL) 30 30 30 30

  樣品(g) 3.32 4.15 5.81 7.47

  二氧化碳的體積(mL) 672 840 896 672

  (1)由第Ⅰ組數(shù)據(jù)中的CO2體積與樣品質(zhì)量之比,可以推測用2.49 g樣品進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時,產(chǎn)生CO2_________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

  (2)另取3.32g天然堿樣品于300℃加熱分解至完全(300℃時Na2CO3不分解),產(chǎn)生CO2112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和水0.45g,計(jì)算并確定該天然堿的化學(xué)式。

  (3)已知Na2CO3和HCl(aq)的反應(yīng)分下列兩步進(jìn)行:

  Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3 Na2CO3+HCl→NaCl+CO2↑+H2O

  由上表中第Ⅳ組數(shù)據(jù)可以確定所用的HCL(aq)的濃度為 mol/L。

  (4)依據(jù)上表所列數(shù)據(jù)以及天然堿的化學(xué)式,討論并確定上述實(shí)驗(yàn)中CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)體積V(mL)與樣品質(zhì)量W(g)之間的關(guān)系式。

  思路分析:試題以天然堿的組成及碳酸鹽的性質(zhì)為依托,構(gòu)筑一道有層次、有深度且思維容量較大的計(jì)算題。對信息的理解能力、對數(shù)據(jù)的觀察和處理能力是解答本題的關(guān)鍵。

  (1)(672 mL/3.32 g)×2.49 g=504 mL。

  (2)由題意可知,天然堿含NaHCO3、Na2CO3。

  n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×(112/22400)mol=0.01mol n(Na2CO3)=(672/22400)mol-0.01mol=0.02mol n(H2O)=[(0.45g-(112/22400)mol×18mol)/18mol=0.02mol

  所以天然堿組成為2Na2CO3.NaHCO3.2H2O(式量332)。

  (3)7.47 g樣品中:n(Na2CO3)=(7.47 g/332 g.mol-1)×2=0.045 mol,則:

  Na2CO3完全生成NaHCO3消耗HCl:0.045 mol;生成672mLCO2消耗HCl:672 mL/22400 mL.mol-1=0.03 mol。故c(HCl)=(0.045 mol+0.03 mol)/0.030 L=0.025 mol/L。

  (4)30ml鹽酸中n(HCl)=0.075mol,設(shè)樣品與HCl反應(yīng)全轉(zhuǎn)化為NaCl,由:

  2Na2CO3.NaHCO3+5HCl=5NaCl+3CO2↑+3H2O知:需樣品質(zhì)量:(0.075 mol/5)×332 g/mol=4.98 g

  設(shè)樣品中Na2CO3與HCl反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3(無CO2氣體放出),由:

  (2Na2CO3.NaHCO3)+2HCl=2NaCl+3NaHCO3知:需樣品質(zhì)量:(0.075mol/2)×332 g/mol=12.45g

  討論:①0

  ②4.98≤W≤12.45,Na2CO3 轉(zhuǎn)化NaHCO3消耗n(HCl)=(W g/332 g.mol-1)×2;剩余n(HCl)= 0.075 mol-(W g/332 g.mol-1)×2,生成CO2物質(zhì)的量等于剩余HCl物質(zhì)的量,故V(CO2)=[0.075mol-(W g/332 g.mol-1×2)]×22400 mL/mol=(1860mL-134.9W) mL

 、踂≤12.45,HCl全部用于使Na2CO3轉(zhuǎn)化NaHCO3,故V(CO2)=0。

  答案:(1)504 (2)2Na2CO3?NaHCO3?2H2O (3)2.5 (4)①0

  方法要領(lǐng):本題是有關(guān)NaHCO3和 Na2CO3混合物系列計(jì)算,主要考查運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析問題的能力,其難點(diǎn)主要是在第(4)小題的討論上,關(guān)鍵是抓住鹽酸的量是一個定值,即 2.5mol/L×30×10-3L=0.075mol,由此依據(jù)NaHCO3、Na2CO3與鹽酸的反應(yīng)式求得樣品在不同情況下的用量,從而確定W的取值范圍。

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