第一节 金属的化学性质

第2课时 金属与酸和水的反应 铝与氢氧化钠溶液的反应

【教学目标】：

1、通过学习钠、铝、铁分别与水的反应，找出与水反应的相同点和差异

2、根据钠、铝、铁与水的反应情况差异，找出其本质原因

【教学重点难点】：钠与水的反应、铝与氢氧化钠溶液的反应

【教学过程】

【板书】二、金属与水的反应

【讲述】钠除了能与氧气反应之外，能否跟水反应呢？其他的金属能否与水反应呢？这节课我们就来探究金属与水反应的问题。我们来做一下钠与水反应的实验，看看钠到底能不能跟水反应呢？反应又能生成什么物质？

【演示实验1】 在小烧杯中加入约1/2的水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，盖上表面皿，观察现象。

★观察时应注意几方面内容：钠在水中的哪个部位反应，形态有何变化，如何运动，发出怎样的声音，溶液颜色有何变化？

实验现象：

1、钠投入水里后，浮在水面上

2、钠立即跟水反应，并有气体产生，同时钠熔化成闪亮的小圆球。

3、小圆球在水面上向各个方向迅速游动

4、有嘶嘶的声音发出，最后小圆球消失

5、反应后的滴有酚酞的水溶液变红色

实验结论：

1、因为钠的密度比水小。 (浮)

2、钠与水的反应是放热反应，且钠的熔点较低 (熔)

3、钠与水反应产生气体，推动小球迅速游动； (游)

4、产生的氢气与水摩擦、与空气中的氧气化合、反应放热等，从而发出响声。(响)

5、说明钠与水反应生成了碱 (NaOH) (红)

【说明】：①钠与水的反应是氧化还原反应，钠是还原剂，水是氧化剂，其电子转移：

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②钠与水的反应是钠原子和水电离出来的氢离子反应即该反应属于离子反应。

其离子方程式：

2Na+2H2Oword/media/image2.gif2Na++2OH－+H2↑

③钠的保存：实验室中的钠需保存在煤油中，其原因有：（1）钠与空气中的氧气反应；（2）钠与水反应；（3）钠不与煤油反应，且其的密度大于煤油的密度。

【思考】根据金属活泼顺序，钠排在铜的前面，那么金属钠能否从CuSO4溶液中置换出单质铜？推测可能出现的现象。

【演示实验2】在烧杯中加入约20ml的CuSO4溶液，将切好的钠投入到其中，盖上表面皿，观察现象。

现象：除钠与水的反应现象外，还产生蓝色絮状沉淀

【结论】钠与盐溶液反应不能置换出金属，实际上是将钠投入盐溶液中，首先钠与水反应，然后生成的氢氧化钠再与盐反应生成难溶的碱。

【问题讨论】1、钠既能与氧气反应，又能与水反应，那么钠应该如何保存呢？

隔绝空气，保存在煤油中

2、已知钠和四氯化碳不能反应，四氯化碳的密度比钠大，那么钠能否保存在四氯化碳中？

不能保存在四氯化碳中，浮在上面

3、钠着火应该怎么扑灭？用水行吗？泡沫灭火器呢？

钠能与水反应，同时产生易燃的氢气并放出大量的热，钠也能在二氧化碳中燃烧，所以钠着火，不能用水、泡沫灭火器、干粉灭火器灭火，应用沙子压灭。

钠是活泼金属，能够和水反应，那么铁能否和水反应呢？平常我们何以用铁锅来煮水，说明铁是不能和冷水和热水反应的。但是能否与水蒸气反应呢？阅读课本P50的内容。

【科学探究】

可用以下三种实验装置中的任意一种探究铁与水蒸气的反应。

word/media/image3.gifword/media/image4.gif

【思考】铁与水的反应中，如果将实验中的还原铁粉换成铁片或铁钉，反应能否发生？

不能，铁钉与水蒸气的接触面积小。

【小结】金属与水反应的规律是：

（1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。

2Na + 2H2O=2NaOH + H2↑

（2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和氢气。 Mg + 2H2O === Mg(OH)2 + H2↑

（3） Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。

3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4 + 4H2

Zn + H2O(g) === ZnO + H2

（4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。

【板书】三、铝与盐酸及氢氧化钠溶液的反应

【实验3—4】铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应

现象：均有气泡产生

方程式： 2Al+6H+=2Al3++3H2fa1be6f87bdc80f5e04c11c0f2628994.png

（常温下与遇浓H2SO4，浓HNO3钝化，加热时反应不放出H2fa1be6f87bdc80f5e04c11c0f2628994.png）

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2fa1be6f87bdc80f5e04c11c0f2628994.png

【讲述】Al与NaOH反应的实质是Al的表面有一层氧化膜(氧化铝)，能与NaOH反应而除去，从而使铝裸露出来与水反应生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反应生成NaAlO2，促进Al和水的反应而溶解，因此水是氧化剂。该反应也可以分两步写出：

2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑

2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O

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【应用】铝制容器不宜蒸煮或长时间盛放酸性、碱性或咸的食物。

【课外阅读】铝对人体的毒性效应

铝是自然界最常见的元素，也是地壳中分布广泛，含量高达8.8%(质量分数)，仅次于氧和硅，多以硅铝酸盐的形式存在于矿物、岩石、粘土和土壤中，在生物体内铝的含量很少，被称为微量元素。过去很长时间内认为铝是无毒元素，铝对环境的污染，对人类健康的影响一直未被引起注意，但随着近代对铝矿的开采，炼铝工业的发展，铝及铝的合金和化合物已遍及国防、科研、工农业生产各个部门，并已进入千家万户。这一方面给人类社会带来了现代化的舒适和方便，但也给人类生活带来了一定的危害。

长期以来铝一直被认为是无毒元素，铝制烹调器皿、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂的使用也均未发现铝的直接毒性，大剂量的口服含铝药物也无显著的毒性反应，也就是说铝无直接的毒性效应。但近几年的研究表明，铝可以扰乱生物体的代谢作用，造成长期地、缓慢地对人类健康的危害。

铝对土壤的污染可引起对植物的毒性效应，铝对水体的污染可引起对水生生物的毒性效应，这些毒性效应也可间接对人体产生毒性效应。下面就铝对人体直接产生的毒性加以简述：

一、铝进入人体的渠道

1、含铝净水剂的使用

自19世纪末叶美国首先将硫酸铝用于给水处理以来，一直被广泛应用，在最早时中国人也有用明矾净水的习惯。目前世界各国水厂多采用铝盐(如硫酸铝、明矾、聚硫酸铝、聚氯化铝)对饮用水进行净化，这些可溶性酸性的水(用漂白粉或氯气消毒的自来水)更易使Al3+溶出随饮用水进入人体。1983年美国国家环保局对200个水厂调查表明，用硫酸铝作为混凝剂的50%水厂自来水中含铝量在0.12mg/L以下，未处理的水为0.96mg/L。1986年美国自来水协会调查表明，25%的水厂自来水均含铝0.2mg/L，处理水为0.25mg/L，而自来水中含铝量高达0.41mg/L的水厂中82%为用石灰调pH值，铝含量平均为0.026mg/L的水厂只有35%的石灰调pH。这表明水的净化处理技术对自来水中铝的残留量有很大的影响。

2、含铝膨松剂的作用

目前常用的膨松剂有明矾和磷铝酸钠(Na3Al(PO)4)2，在制作油条、粉丝等膨化食品时加入，随食用Al3+进入人体。

3、铝制炊具的不当使用

在使用铝制炊具时接触酸(醋)、碱、盐等也可以使大量Al3+溶出进入食物中。又如我们习惯用铝锅烧开水，此水中铝含量大于21600bf46c11a30afaec9c88975d68952c2.png/L，最高可达463100bf46c11a30afaec9c88975d68952c2.png/L，比自来水和铁壶煮水高出9~190倍。

4、饮茶及含铝药剂的使用

饮茶虽有利健康，但多种茶叶中含铝量也很高，如绿茶含403.3100bf46c11a30afaec9c88975d68952c2.png/L，红茶已含485.7900bf46c11a30afaec9c88975d68952c2.png/L，花茶含319.0600bf46c11a30afaec9c88975d68952c2.png/L，在茶叶的泡制过程中Al3+会溶出进入人体。血液透析时透析液含铝多，也可引起铝在体内滞留；长期使用氢氧化铝胃药也会造成铝在人体内的蓄积，但这不是主要的。

二、铝对人体的毒性效应

正常人体含铝量50~100mg，人体摄入的铝99.7%来自食品、饮水和饮料，每天从饮食中摄取铝平均45mg左右。进入胃肠道的铝吸收率为0.1%，大部分随粪便排出体外，少量的铝经肠道吸收人体。近10年来人们发现了铝的毒性，并引起了重视。普遍认为铝的毒性主要表现为对中枢神经系统的损害，临床上铝中毒的表现主要有铝性脑病、铝性胃病和铝性贫血等，老年性痴呆症的发生增多就与铝在体内的积累有关，医学研究发现该病的病人脑组织中含有高浓度的铝。将AlCl3注入猫脑等动物实验也证实了这一点。原因是神经元吸收铝后，铝进入神经核内，改变了细胞的骨架，影响染色体而产生病变，造成蛋白质的生化代谢的紊乱，导致痴呆病的发生。

铝在人体内还能干扰磷的代谢，铝在肠道内可与磷酸盐形成不溶性的AlPO4，阻止肠道对磷的吸收，从而使血液中和其它组织内磷的总量送还和，磷在生物体内起着举足轻重的作用，磷的缺少会引起机体的代谢紊乱，也会影响机体对钙的吸收，造成机体脱钙的现象，最终导致骨软化症。另外，Al3+能取代重要酶及生物分子上的Mg2+，与生物配体形成比Mg2+更稳定的化合物，抑制Mg2+依赖酶的活性。Mg2+对神经系统有抑制作用，低镁时神经肌肉兴奋性增强，因此，一旦Al3+取代Mg2+，将引起机体代谢的不平衡，造成神经系统等各方面的疾患。

总之，铝在人体中引起的毒性是缓慢的，长期的，不易觉察的，但是一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果是严重的，是不可恢复的。

三、控制铝对人体危害的有效途径

(1)迄今为止，自来水工业普遍采用铝盐净化饮用水，国内现有生产方法制得饮用水含量比原水一般高出1~2倍，这对人体可能构成一定的不良影响，因此水的净化处理技术有待于进一步改进。

(2)少施或不施酸性化肥如硫铵[(NH4)2SO4]，氯化铵(NH4Cl)等，降低土壤的酸度，使Al3+尽量少释放，以免影响作物的生长。我国在这方面也多有改进，多生产尿素、碳铵等中性肥料和腐植酸类肥料。

(3)铝对环境的污染与酸雨有关，我国南方等地酸雨现象比较突出，酸雨可使工业含铝污泥和土壤中的铝转变为可溶性铝，从而给作物带来毒害及水体污染。我国正发展排烟脱硫的化学方法，控制SO2的排放，以便减少酸雨的降落。

(4)改良不合理的饮食习惯，尽量减少Al3+的人口渠道，丢掉传统油条膨松剂的使用，治疗胃病的药物尽量避开Al(OH)3的制剂，改用胃动力药。

高中化学必修一教案-3.1金属的化学性质《金属与酸和水的反应、铝与氢氧化钠溶液的反应》