高中化学必修一 2.1.1 活泼的金属单质--钠教学设计

第二章  第一节 钠及其化合物

第1课时  活泼的金属单质—钠

本课时是教材第二章第一节内容，是学生系统研究元素化合物的起始课。本课时的化学知识相对简单，有利于减轻学生在高中学习初期的不适应感，有利于复习、巩固和运用第一章所学的氧化还原反应、离子反应等知识，也能为以后卤素及物质结构和元素周期律的学习起承上启下的作用，在高中化学中占有重要位置。这些知识的学习，既可以为前面所学的实验和理论知识补充感性认识的材料，又可以让学生感受、体验、理解实验条件的控制以及探究实验的操作过程，初步认识化学科学的研究方法，培养学生的科学素养。

宏观辨识与微观探析：从宏观上建立金属钠是一种强还原性金属单质的基本概念，理解其表现出还原性的化学反应，从微观上明确金属钠的强还原性是其易失电子的重要表现。

科学探究与创新意识：通过完成金属钠的相关实验，初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象，并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。

科学精神与社会责任：通过对于金属钠的性质的研究，理解科学认识来源于实践的科学精神，重视以定性、定量分析作为科学认识的一种方法。通过对钠着火的处理，理解掌握化学知识在公共危险性事故的处理中的重要作用。

掌握钠的物理和化学性质，重点理解钠与氧气、水的反应。

学生复习初中金属活动性，上一章的氧化还原反应和离子反应的基本知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件和实验试剂及用品。

【引入】在开始我们这节课的学习之前，同学们先来看一个演示实验。

【演示实验】“滴水点灯”实验：事先在酒精灯的灯芯处放置一小块金属钠，用胶头滴管向灯芯处滴加水，可以观察到酒精灯被点燃了。（注意：事先放置的金属钠不要太大，避免发生爆炸；应该在临上课前放置，不要提前太长时间；最好带护目镜进行实验）

【引入】同学们可以观察到，在酒精灯的灯芯上滴水，酒精灯就被点着了；这是因为在实验之前，老师在酒精灯的灯芯处放置了一小块的金属钠。那么，为什么放置了金属钠，就能用水点着酒精灯呢？带着这样的疑问，我们来开始今天的学习。

【板书】钠的单质

【投影】钠的单质

【讲解】下面，我们先从理论上分析一下钠。首先从物质分类的角度来说，钠是一种金属单质；再根据同学们初中学习过的金属活动性，我们可以得出结论：钠是一种比较活泼的金属单质；最后根据氧化还原反应的理论，金属单质只有还原性，所以金属钠应该具有较强的还原性。

【设疑】同学们能不能从原子结构的角度分析一下，钠为什么具有较强的还原性？（钠原子的最外层只有1个电子，容易失去，达到最外层8电子稳定结构）

【投影】钠原子的结构示意图

【过渡】我们从理论上分析了金属钠应该是一种具有较强还原性的金属单质，下面我们来具体研究一下金属钠的性质。

【演示实验】用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，观察钠的光泽和颜色，并注意新切开的钠的表面所发生的变化。

【学生活动】仔细观察上面的教师演示实验，复述一下教师的实验操作以及你所观察到的实验现象。

（操作：用镊子夹取一块保存在煤油中的金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，将金属钠放在玻璃片上，用小刀切开；现象：金属钠为固体，保存在煤油中，用小刀可以切开，表面有银白色金属光泽）

【讲解】通过上面的实验，同学们可以得到关于金属钠的一些物理性质：钠是银白色有金属光泽的固体，硬度较小。同时我们也观察到，金属钠是保存在煤油中的，为什么金属钠可以且需要保存在煤油中呢？这个问题我们将通过下面的学习来解决。

【板书】一、钠的物理性质：银白色有金属光泽的固体，硬度较小。

【投影】一、钠的物理性质：银白色有金属光泽的固体，硬度较小。

【过渡】现在我们在回来观察一下刚才切开的金属钠，同学们又观察到了什么现象呢？（金属钠光亮的表面变暗了）

【设疑】为什么切开的金属钠在放置的过程中表面会变暗呢？应该是与空气的某种成分发生了化学反应，具体是哪种物质呢？（氧气）

【讲解】新切开的金属钠光亮的表面很快变暗了，是因为钠与氧气发生了反应，在钠的表面形成了一薄层氧化物，这种氧化物是白色的氧化钠：4Na + O2 = 2Na2O

【板书】二、钠的化学性质：

1、与氧气的反应：4Na + O2 = 2Na2O

【投影】二、钠的化学性质：

1、与氧气的反应：4Na + O2 = 2Na2O

【设疑】根据上面的学习，同学们能不能回答金属钠为什么需要保存在煤油中呢？（钠与空气中的氧气快速反应，需要隔绝空气保存）金属钠又为什么可以用煤油保存呢？（钠不与煤油反应且钠的密度大于煤油，初中物理学习过煤油的密度大概是0.8g·cm-3，钠的密度应该大于0.8g·cm-3。）

【讲解】在实验室中通常把金属钠保存在煤油或者石蜡油（一种与煤油成分类似的石油提取物）中。

【过渡】上面的反应是金属钠在常温下与氧气的反应，如果加热，金属钠又会发生什么变化呢？

【演示实验】将一个干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钠，迅速投到热坩埚中。继续加热坩埚片刻，待钠熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。

【学生活动】观察上面的实验，同学们互相讨论看到的实验现象，找学生总结一下实验的具体现象是什么。（钠先熔化再燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体）

【讲解】由于液态钠表面张力的问题，熔化的钠呈现球形，类似初中物理中介绍的液态汞。上面燃烧得到的淡黄色固体是过氧化钠（Na2O2），反应为：2Na + O2 Na2O2

【板书】二、钠的化学性质：

1、与氧气的反应：4Na + O2 = 2Na2O    2Na + O2 Na2O2

【投影】二、钠的化学性质：

1、与氧气的反应：4Na + O2 = 2Na2O    2Na + O2 Na2O2

【讲解】钠是一种具有强还原性的金属单质，可以与很多非金属单质反应。

【投影】钠与氯气、单质硫反应的视频。

【过渡】钠除了与非金属单质反应以外，还可以与水反应。下面我们对钠与水的反应进行一下探究。

【板书】2、与水的反应：

【投影】2、与水的反应：

【学生活动】同学们互相讨论，从物质组成和氧化还原的角度分析预测一下，钠与水反应的产物应该是什么？并说明理由。（钠在反应中一定失电子转化为钠离子，由于水中氧元素呈现的-2价是其最低价，所以只能是+1价的氢得电子化合价降低，所以生成物应该有氢气。另外的生成物一定有钠元素和氧元素，因为氧化钠会与水反应，所以只能认为是氢氧化钠）

【过渡】通过上面的分析，同学们认为钠与水反应的产物可能是氢气和氢氧化钠，我们再通过实验来验证一下上面的预测是否正确。

【分组实验】向水槽中加入一定量的水，滴加几滴酚酞，投入一块绿豆大的钠，待实验完后，观察实验现象。

【学生活动】同学间互相讨论，交流各自观察到的实验现象，填下面的表格：

【投影】

【讲解】总结上面的结论，我们可以再丰富一下钠的物理性质：银白色有金属光泽的固体，硬度较小，熔点低（97.8℃），密度小于水大于煤油（0.971g·cm-3）

【设疑】通过上述的讨论，我们再回忆一下本节课开始的实验，同学们能不能理解为什么在灯芯上加一块钠，加水就能点燃酒精灯呢？（钠与水反应放热，达到着火点使酒精燃烧）

【设疑】同学们能不能解释一下，初中化学中的金属间的置换反应为什么不能用“K、Ca、Na”等金属呢？（这些金属过于活泼，加入水溶液中直接与水发生反应，不会置换金属）

【投影】钠与硫酸铜、钠与氯化铁溶液反应的视频。

【练习】预测钠与浓盐酸反应的现象。（比钠与水反应更剧烈）

【投影】钠与浓盐酸反应的视频。

【练习】预测钠投入煤油和水的混合物中的现象。（钠在煤油和水的界面，有气泡产生，上下跳动，至钠消失）

【投影】钠与煤油和水的混合物反应的视频。

【设疑】金属钠失火应该用什么灭火呢？（沙土盖灭）

【投影】本节小结。