2.1鈉及其化合物單元總述教案高一上學(xué)期化學(xué)人教版

第二章海水中的重要元素——鈉和氯第一單元鈉及其化合物一、單元概覽一、單元概覽本單元通過對研究鈉及其化合物性質(zhì)的方法和程序，全面促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，重點促進(jìn)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”，“宏觀辨識與微觀探析”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的提升。核心素養(yǎng)發(fā)展重點內(nèi)容要求學(xué)業(yè)要求科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任增強(qiáng)探索未知、崇尚真理的意識，贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；通過對金屬鈉性質(zhì)研究等一系列科學(xué)探究活動，增強(qiáng)安全意識和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解鈉及其重要化合物（Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3等）的主要性質(zhì)，了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用和對人類社會發(fā)展的影響。1.具有較強(qiáng)的問題意識，能提出化學(xué)探究問題，能做出預(yù)測和假設(shè)。能依據(jù)實驗?zāi)康暮图僭O(shè)，設(shè)計解決簡單問題的實驗方案，能對實驗方案進(jìn)行評價。2.能運用實驗基本操作實施實驗方案，具有安全意識和環(huán)保意識。能觀察并如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和推理，得出合理的結(jié)論。3.能預(yù)測物質(zhì)的某些性質(zhì)，并進(jìn)行實驗驗證。4.能列舉、描述、辨識含有鈉元素的典型物質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。能用化學(xué)方程式正確表示含有鈉元素的典型物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì)。宏觀辨識與微觀探析基于研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法和基本程序，探究鈉及其化合物的性質(zhì)?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識根據(jù)化學(xué)問題設(shè)計簡單的實驗方案并完成實驗；觀察并客觀記錄物質(zhì)及其變化的現(xiàn)象；通過分析、推理獲得實驗結(jié)論，依據(jù)證據(jù)分析和解決實際問題。1.單元整體設(shè)計構(gòu)思：本單元以金屬鈉及其化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用為情境，以鈉單質(zhì)、氧化鈉、過氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉等物質(zhì)的性質(zhì)為主要內(nèi)容，以實驗探究和對真實情境的分析為主要手段，將本單元分為3個任務(wù)主題。本單元整體構(gòu)思如下。2.單元教學(xué)目標(biāo)：(1)通過實驗探究鈉、氯化鈉、過氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等物質(zhì)的性質(zhì)，引導(dǎo)并發(fā)展學(xué)生實驗探究的水平；同時提升學(xué)生的知識表征水平，要求學(xué)生能從現(xiàn)象（宏觀）、變化（微觀）和化學(xué)方程式（等號）等方面建立對化學(xué)事實的多重表征。(2)通過對鈉及其化合物的性質(zhì)、用途及相互轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)，訓(xùn)練并發(fā)展學(xué)生認(rèn)識事物的結(jié)構(gòu)化水平；通過探究過程的設(shè)計、展示和評價，發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知水平，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維能力。(3)通過鈉電池的研究應(yīng)用以及抗酸藥的成分檢驗與定量分析等真實情境，讓學(xué)生感受化學(xué)對人類社會發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生對化學(xué)與社會關(guān)系的認(rèn)識水平；能建立物質(zhì)的性質(zhì)和用途之間的聯(lián)系，在情境演練中提升學(xué)生在真實情境中解決問題的能力。3.課時安排：建議2課時二、情境與任務(wù)二、情境與任務(wù)1.情境：我們每天攝入的食鹽的主要成分是氯化鈉，廚房中的堿的主要成分是碳酸鈉，治療胃酸過多的是碳酸氫鈉，這些都是同學(xué)們熟悉的鈉的化合物。過氧化鈉可用作潛水艇、航天飛船中的供氧劑，鈉鉀合金已在核反應(yīng)堆中有著廣泛的應(yīng)用。近年來關(guān)于鈉電池的研究備受關(guān)注，大有替代鋰電池的勢頭。金屬鈉及其化合物在生產(chǎn)、生活及航空航天、軍事科研領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用。2.任務(wù)及任務(wù)分解：課時任務(wù)活動設(shè)計意圖第

1

課

時【任務(wù)1】通過了解鈉電池的研發(fā)、學(xué)習(xí)鈉的性質(zhì)與應(yīng)用1.科學(xué)家為什么能從鋰電池聯(lián)想到開發(fā)鈉電池

2.鈉電池工作時，發(fā)生的反應(yīng)是什么

3.鈉電池在推廣使用上可能有什么局限性

4.鈉電池可能具有什么優(yōu)勢從鈉原子的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析其易失去最外層的1個電子，性質(zhì)較活潑，繼而通過探究其與氧氣的反應(yīng)，與水的反應(yīng)、與鹽溶液的反應(yīng)等，分析得出其具有還原性第

2

課

時【任務(wù)2】認(rèn)識載人飛船的常用供氧劑——過氧化鈉1.載人航天飛船的供氧劑可能是什么

2.“滴水生火”——過氧化鈉與水反應(yīng)

3.“吹氣生火”——過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)

4.常見供氧劑——過氧化鈉通過對選用什么物質(zhì)作為飛船供氧劑的思考，引出課題。繼而通過對過氧化鈉與水，與二氧化碳反應(yīng)的分析思考，認(rèn)識過氧化鈉的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識過氧化鈉相關(guān)性質(zhì)的對比，較全面認(rèn)識兩種物質(zhì)的性質(zhì)及用途【任務(wù)3】由一瓶抗酸藥探究碳酸鈉與碳酸氫鈉1.抗酸藥碳酸氫鈉片的適應(yīng)癥及保存

2.如何設(shè)計實驗驗證久置的碳酸氫鈉已發(fā)生分解

3.如何設(shè)計實驗測定久置的碳酸氫鈉樣品中碳酸鈉與碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以碳酸氫鈉片在治療胃酸過多癥中的應(yīng)用為情境，回顧碳酸氫鈉的有關(guān)性質(zhì)，繼而通過對久置的碳酸氫鈉定性、定量的實驗探究與分析，對比碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)與差異，了解二者的鑒別與檢驗方法及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系三、三、資源與支持訓(xùn)練1.教學(xué)建議(1)精心創(chuàng)設(shè)情境。情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)突出學(xué)科核心素養(yǎng)，可從真實的生產(chǎn)、生活、科學(xué)史實、科學(xué)前沿、實驗等方面多角度展開，如金屬鈉在工業(yè)上的制備，金屬鈉的發(fā)現(xiàn)史、海水曬鹽、粗鹽提純、氯堿工業(yè)、廚房中的鈉的化合物等都可以作為情境引入。這些情境同時可以引導(dǎo)學(xué)生化學(xué)知識與生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系。但是創(chuàng)設(shè)情境時要盡量避免選擇負(fù)面案例，不要過分強(qiáng)調(diào)化學(xué)對人類社會的負(fù)面影響。(2)關(guān)注學(xué)科思維。注意化學(xué)學(xué)科普遍性和特殊性的辨證統(tǒng)一。例如，鈉及其化合物具有金屬及其化合物的一般性質(zhì)，又在某些方面體現(xiàn)特殊的性質(zhì)；既要關(guān)注知識的情境化應(yīng)用，又要關(guān)注對情境的剝離性分析。問題和任務(wù)的設(shè)計應(yīng)該基于學(xué)科知識結(jié)構(gòu)和學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的結(jié)合，注重思維的深層發(fā)展。例如，本單元的內(nèi)容涉及金屬鈉與鹽溶液反應(yīng)的“異常”現(xiàn)象、用酚酞檢驗過氧化鈉與水反應(yīng)后溶液的堿性時的“異?！爆F(xiàn)象等，教師要抓住這些教學(xué)的最佳時刻，以此作為學(xué)生思維訓(xùn)練和提升的契機(jī)。同時注意對學(xué)生的思維表現(xiàn)，活動表現(xiàn)應(yīng)恰當(dāng)評價，引導(dǎo)學(xué)生反思自己的思維過程。(3)突出科學(xué)態(tài)度。本單元你是元素化合物知識的學(xué)習(xí)，可以設(shè)計多種多樣的實驗探究活動，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生地實驗觀察、分析、評價能力，同時鼓勵學(xué)生尊重實驗事實，大膽提出自己的想法，并根據(jù)猜想和假設(shè)提出合理的探究路徑，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。2.資源支持金屬鈉的制備金屬鈉用于生產(chǎn)醫(yī)藥中間體、催化劑、石油脫硫劑、氧化劑、漂白劑、染料、農(nóng)藥、香料、有機(jī)化合物生產(chǎn)用的鈉化合物和含鉛汽油添加劑，也用于鉀、鈦、鋯、鈮、釩、鉭等金屬的生產(chǎn)，制生氧劑Na2O2及鈉鉀合金；也應(yīng)用于核反應(yīng)堆（鈉冷卻堆）導(dǎo)熱、鈉電池以及電光源等領(lǐng)域。金屬鈉的制備方法主要有以下幾種。1.燒堿熔融電解法燒堿熔融電解法也稱卡斯特納法，英國化學(xué)家戴維（H.Davy）在1807年第一次用電解氫氧化鈉的方法制得金屬鈉，而后英國人卡斯特納（H.Y.Castner）在1890年建廠用該方法制備金屬鈉，所以得名。燒堿熔融電解法以氫氧化鈉為主要原材料，熔融電解溫度為300~330°C，陽極為鎳制，陰極為鐵或鋼制，在電極之間設(shè)置鎳網(wǎng)作隔膜以分離電解產(chǎn)物，電解電壓為4~5V，陰極析出金屬鈉。主要化學(xué)反應(yīng)方程式為4NaOH(熔融)4Na+2H2O+O2.食鹽熔融電解法食鹽熔融電解法也稱東斯法，因美國人東斯（）在1921年研究成功而得名。食鹽熔融電解法以精制鹽為主要原材料，通過熔融電解得到金屬鈉和副產(chǎn)物氯氣，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。食鹽熔融電解法東斯電解槽示意圖如下圖所示。熔融電解時氯化鈉需要處于熔融狀態(tài)，而氯化鈉的熔點達(dá)801°C，能耗較高且對裝置要求較高。為了降低熔融電解時電解質(zhì)的熔點，一般需加入摻料鹽形成混合電解質(zhì)，如以氯化鈉、氯化鈣組成的二元體系或以氯化鈉、氯化鈣、氯化鋇形成的三元體系。質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%的氯化鈉和60%的氯化鈣的共熔物，其熔融溫度約為580°C，可以大幅度降低電解時所需的溫度，同時也降低了鈉的蒸氣壓，對熔融電解裝置的要求也降低了。電解時，金屬鈉和雜質(zhì)（主要是金屬鈣）同時被還原出來，浮在陰極上方的熔鹽上面，從管道溢出，副產(chǎn)物氯氣在陽極析出。把熔融的金屬鈉和雜質(zhì)（主要是金屬鈣）的混合物冷卻到105~110°C，因金屬鈣的熔點高達(dá)840°C，而金屬鈉的熔點為97.81°C，在此溫度下金屬鈣會結(jié)晶析出，經(jīng)過濾就可以把金屬鈉跟金屬鈣分離。上升管中可裝上能定時轉(zhuǎn)動的刮刀，就可以定時將附在管壁上的鈣刮下，重新進(jìn)入熔融電解質(zhì)中，并發(fā)生反應(yīng)Ca+2NaCl(熔融)=CaCl2+2Na，以增加鈉的產(chǎn)量3.電解鈉汞齊法1971年，日本Tekkosha公司首先掌握了電解鈉汞齊法制備金屬鈉的方法并應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。整個系統(tǒng)包括1個由鹽水制取鈉汞齊的電解槽、1個由鈉汞齊制取金屬鈉的電解槽、1個含0.1%~0.5%汞的鈉提純系統(tǒng)。在第2個電解槽中，利用第1個電解槽中制取的鈉汞齊作陽極，帶孔的鐵片作陰極。電解液中含有NaOH、NaCl和NaCN。電解時形成的金屬鈉通過陰極上的孔漂浮上來，不斷地從電解槽中析出。為了抑制副反應(yīng)，電解液中必須充滿氫氣。電解鈉汞齊法需用到汞，汞蒸氣有毒4.βA12O3隔膜電解法βA12O3是一種固體電解質(zhì)，由于此種材料具有可允許鈉離子在其中遷移，而其他離子不容易或不能在其中遷移的特性，據(jù)此可利用βA12O3管作隔膜，電解熔融燒堿或氯化鈉制鈉。βA12O3隔膜電解法工藝流程簡單、裝置結(jié)構(gòu)簡單，所得金屬鈉純度較高，可省去粗鈉過濾提純的步驟。如能解決高質(zhì)量βA12O3管的制備和獲得問題，則βA12O3隔膜電解法將是非常有前景的制備金屬鈉的方法。參考文獻(xiàn)：江瑜，袁小武，胡蘊成.金屬鈉的制備研究[J].東方電氣評論，2013(1)：13.過氧化鈉使酚酞褪色機(jī)理的探討將適量Na2O2加入滴有酚酞的水中，可觀察到溶液先變紅后褪色。通常，人們解釋上述實驗現(xiàn)象的觀點主要有：(l)Na2O2與水反應(yīng)體系中，酚酞褪色是因為生成的H2O2具有漂白性。(2)Na2O2與H2O反應(yīng)使酚酞褪色，是Na2O2與H2O2共同作用的結(jié)果，pH在8~13之間時，主要是堿性條件下H2O2氧化了酚酞的醌式結(jié)構(gòu)（見圖），使紅色褪去。(3)酚酞遇