师:同学们,我们今天复习高一人教版化学第二章海水中的重要元素——钠和氯。本节课学习目标如下:一、通过钠单质在空气中的变质过程,掌握不同类别物质间的转化模型;二、从化合价角度建立含氯元素物质间的转化关系;三、能分别从类别和价态角度认识物质的化学性质;四、运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
首先梳理本章学习内容。在典型金属元素钠及其化合物部分,我们学习了活泼金属钠,认识了钠的几种化合物,还了解了焰色试验。在典型非金属元素氯及其化合物部分,我们认识了氯气的性质、氯气的实验室制法以及氯离子的检验。本章我们学习了一个新物理量——物质的量,了解了物质的量的单位摩尔,还学习了气体摩尔体积和新的衡量溶液浓度的物理量——物质的量浓度。
本单元是高中阶段第一次系统学习元素化合物知识,我们要巩固和提升哪些知识呢?首先要建立“结构决定性质,性质决定用途”的思维模式。请同学们画出钠原子结构示意图,并列举化学反应。钠与氧气在常温下反应生成氧化钠,加热条件下反应生成淡黄色的过氧化钠;与水反应生成氢氧化钠和氢气。由此可见,钠的化学性质活泼,这与钠的原子结构有直接关系。因此,钠要保存在煤油中,隔绝氧气。
请同学们思考,将一小块钠长期置于空气中,最终会生成什么物质?空气中主要成分有氮气、氧气,还有少量二氧化碳和水等。钠在空气中与氧气反应生成氧化钠,此时没有加热条件,所以主要生成氧化钠。氧化钠与水反应生成氢氧化钠,潮湿的氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠晶体,最后经过长期放置失水,得到碳酸钠粉末。氧化钠也可以与潮湿的二氧化碳反应直接生成碳酸钠。结合该转化过程,请同学们跟我回顾金属元素不同类别物质间的转化关系。请同学们翻看课本58页,掌握以钠为代表的不同类别物质间的转化流程。
由此可见,研究物质的性质,我们需要了解结构和类别。伟大科学家侯德榜先生利用氯化钠制备纯碱,运用了碳酸氢钠溶解度相对低、易析出沉淀的物理性质,以及固体热稳定性差、加热易分解的化学性质制取碳酸钠。那么如何验证产物是碳酸钠还是碳酸氢钠呢?可以采用哪些方法鉴别?思路是什么?鉴别物质的方法有物理方法和化学方法。请同学们看表格。物理性质中,外观、溶解性以及溶解过程中的吸放热现象均不同,所以这些都可作为鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的物理方法。那么化学方法有哪些呢?首先要梳理它们的化学性质,观察碳酸钠和碳酸氢钠的组成,可知它们都属于盐类物质,拥有盐的通性。按阳离子分类,它们都属于钠盐;按阴离子分类,碳酸钠属于碳酸盐,碳酸氢钠属于碳酸氢盐。因此,可通过阴离子性质的差异寻找鉴别方法,请同学们总结。请同学们观察表格。
由此可见,等浓度溶液的碱性、与稀酸的反应、固体的热稳定性等均可用于鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。其中要注意,向碳酸钠和碳酸氢钠溶液中滴加稀盐酸,要逐滴滴加。碳酸钠溶液与稀盐酸混合是两步反应,而碳酸氢钠只有一步反应,导致现象不同。碳酸钠溶液开始无气泡,后产生气泡;而碳酸氢钠溶液则马上产生气泡。
以上研究物质的性质和转化关系除了可以鉴别物质外,还有其他意义吗?可以根据物质的性质发展生产和生活中的用途,因为性质决定用途。比如碳酸氢钠可用于烘焙等,而碳酸钠则用于制肥皂、制玻璃等。这些应用我们也会在后续学习中深入研究。
氯作为非金属元素的代表,又该如何认识氯气及其化合物的性质?思考角度有哪些?从化合价和类别两个角度来分析。请同学们画出氯元素的价类二维图,并写出常见典型物质。横坐标为含氯元素物质所属类别,纵坐标为氯元素常见价态,有 -1价、0价、 +1价、 +5价等。含氯元素物质所属类别有氢化物、单质、氧化物、酸、盐等。对应的熟悉物质请看屏幕。请同学们结合价类二维图梳理氯气的化学性质。
从价态来看,氯气中的氯元素为零价,化合价既可以升高又可以降低,所以氯气既具有氧化性又具有还原性。作为氧化剂,氯气可以与哪些还原剂发生反应?与氢气在点燃或光照条件下生成氯化氢,与钠点燃生成氯化钠,与铁点燃生成氯化铁,与铜点燃生成氯化铜。可见,氯气不单与活泼金属钠和铁反应,还能与不活泼金属铜反应,所以氯气具有强氧化性。
