摘要:本课题的教学重点是在对金属活动性顺序的探讨上.主要是在获得金属活动性顺序的知识的过程中引导学生主动参与知识的获取.学习科学探究的方法.在这个活动与探究中.结论的可靠性是很重要的.因此.控制相似的实验条件.以及对实验现象的正确对比和分析.是该探究活动获得可靠结论的重要保证.置换反应的概念是在实验的基础上通过归纳得出的.即通过对镁.锌.铁与盐酸反应的化学方程式的分析.从反应物和生成物类别的角度归纳得出的.这样的方法比较直观.学生容易接受.金属活动性顺序是通过实验.并在置换反应概念和其他一些实验事实的基础上分析得到的.探究分三步进行:(1)从金属与盐酸或硫酸反应是否有氢气生成.可以把金属分为两类.能生成氢气的金属其活动性比较强.不能生成氢气的金属其活动性比较弱.(2)从一种金属能否把另一种金属从它的化合物的溶液中置换出来.可以比较出这两种金属的活动性强弱.能置换出来的.则这种金属比另一种金属活泼.(3)经过了很多类似实验的探究过程.人们归纳和总结出了常见金属的活动性顺序.在整个探究过程中.教师的组织和引导作用非常重要.尤其要注意在实验的基础上组织好讨论.这是有关金属活动性顺序探究活动能否成功的重要保证. 教学重难点 通过实验探究认识金属活动性顺序 教学模式 实验探究模式

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学习氢氧化钠的性质时,老师为了让同学们看到CO2与氢氧化钠反应有明显现象,设计了演示实验:给集满CO2的烧瓶中加入浓的氢氧化钠溶液,然后迅速盖上并塞紧带有玻璃管的胶塞,玻璃管下端套有一气球(如图).振荡烧瓶后,可看到的现象是
气球膨胀
气球膨胀

原因是
二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,反应后烧瓶内的压强变小
二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,反应后烧瓶内的压强变小

写出该反应的化学方程式:
CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O

可是细心的小明同学发现,经老师用力振荡后烧瓶内液体呈白色浑浊!好学的小明同学很想知道白色浑浊是什么物质,为此他进行了以下的探究活动:
【查阅资料】(1)在氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化碳会生成碳酸氢钠,该反应的化学方程式为
NaOH+CO2+H2O═NaHCO3
(2)常温下,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3小.Na2CO3过饱和后也会结晶析出.
(3)Ca(HCO32 可溶于水.
【猜想】猜想一:该白色浑浊物中只有Na2CO3
猜想二:该白色浑浊物中只有NaHCO3
猜想三:该白色浑浊物中可能有
Na2CO3和NaHCO3
Na2CO3和NaHCO3

【实验探究】
设计实验验证猜想:小明同学根据老师的提示将该浑浊液体加水搅拌后发现白色浑浊消失形成无色溶液!这些神奇的变化让小明更加好奇,他于是又设计了以下实验来验证其猜想:
实验步骤 实验现象 结论
①取少量加水后形成的无色溶液,加入过量CaCl2溶液,静置.
出现白色沉淀(或无明显现象)
出现白色沉淀(或无明显现象)
该溶液中
Na2CO3(或没有Na2CO3
Na2CO3(或没有Na2CO3
②再取步骤①的上层清液,加入
稀盐酸
稀盐酸
有气泡冒出(或无明显现象)
有气泡冒出(或无明显现象)
证明该溶液中
NaHCO3(或没有NaHCO3
NaHCO3(或没有NaHCO3
小明通过努力终于明白了二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后液体出现白色浑浊的原因.请你通过以上实验现象分析说出小明完成本实验的最后结论是:猜想
正确.
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某兴趣小组在复习铁的冶炼时,在参考资料上发现以下一段文字:已知在不同的温度下,CO与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和CO2.他们不禁产生了疑问:课本上册124页的实验中,CO与Fe2O3反应生成的黑色物质真的是Fe粉吗?于是他们进行了以下探究.
[查阅资料]
资料一:Fe粉和Fe3O4粉末能被磁铁吸引而FeO(黑色)不能;
资料二:Fe3O4中铁元素有+2、+3两种化合价,其化学式可用FeO?Fe2O3 的形式表示;
[提出猜想]黑色物质可能是Fe3O4、FeO和Fe粉中的一种或几种.
[进行实验]兴趣小组收集了CO与Fe2O3反应生成的黑色物质进行了下列实验:
实验方案 实验现象
取少量黑色物质用磁铁吸引 黑色物质全部被磁铁吸引
取少量黑色物质加入30%热的盐酸中 无气泡、溶液颜色变成黄绿色
取少量黑色物质加入硫酸铜溶液中 无任何现象
[实验结论]
(1)甲实验现象说明黑色物质中没有
FeO
FeO
,乙、丙实验现象说明黑色物质中没有
Fe
Fe

(2)生成的黑色物质应为Fe3O4
(3)写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O

[拓展探究]同学们对Fe3O4产生了兴趣,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档Fe3O4粉的工艺流程简图.
[生产流程]

[查阅资料]
资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示:
温度/℃ 0 10 30 50 60 70 80 90
溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0
资料二:Fe(OH)2受氧气氧化反应原理为:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
资料三:获得Fe3O4的反应原理为:Fe(OH)2+2Fe(OH)3
  △  
.
 
Fe3O4+4H2O
[问题讨论]
(1)溶解时,用50℃至80℃的热水目的是
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率
在50℃~80℃时,硫酸亚铁的溶解度较大,有利于溶解的更多,提高产率

(2)写出加入适量NaOH溶液时发生反应的化学方程式
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4
2NaOH+FeSO4═Fe(OH)2↓+Na2SO4

(3)上述过程中,要控制“通一定量空气”的目的是
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量
控制Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的量

(4)要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳质量比为
90:214
90:214

(5)副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作顺序是b→
c
c
a
a
→d.
a.过滤   b.加热浓缩     c.冷却结晶    d.晶体加热至完全失去结晶水
[组成确定]为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究.
[查阅资料]
资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);
资料二:Fe2O3和CO反应是随温度升高而逐步进行的,先生成Fe3O4,再生成FeO(黑色),最后生成Fe;
[提出猜想]Fe3O4中可能含有的杂质是Fe2O3和FeO中的一种或两种.
[实验设计]同学们称取了23.28g该Fe3O4样品进行了下列实验:

[实验分析]因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组.
甲组:
(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe3O4样品中的杂质.
B中的最佳试剂是
(填序号)
①澄清石灰水     ②氢氧化钠浓溶液    ③稀盐酸         ④水
(2)上述实验过程中,CO气体除作为反应物外,能起到的作用是:
①实验开始时,排尽装置中的空气,防止
防止爆炸
防止爆炸

②停止加热后,继续通CO气体,防止
防止生成物被氧化
防止生成物被氧化
,以及B中的溶液倒吸入A中;
在本实验中,CO气体还能起到的作用是③
让二氧化碳全部进入B瓶中
让二氧化碳全部进入B瓶中

(3)尾气如何处理?
点燃
点燃

乙组:
利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(如图)

(1)写出BC段发生反应的化学方程式:
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2
Fe3O4+CO
 高温 
.
 
3FeO+CO2

(2)通过分析计算确定:该Fe3O4样品中含有的杂质是
Fe2O3
Fe2O3
.(不需要写过程)
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