資源簡介

第九單元　金　屬
第一節　常見的金屬材料
設計說明 教學中應從學生已有的生活經驗出發，通過實驗探究和交流討論，使其將自己對金屬制品的成分和各項性能及其用途的認識逐漸清晰、系統、深入，進而產生學習有關金屬性質和生產知識的積極心態。 教學目標 知識與技能 1.了解常見金屬的物理性質，知道物質的性質在很大程度上決定了物質的用途，但同時還需要考慮價格、資源以及廢料是否易于回收等其他因素。 2.知道什么是合金，認識合金與純金屬相比在性能上更具優越性。 3.了解幾種常見合金的主要成分、性能和用途。 4.知道重要的鐵礦石和煉鐵的基本原理。 5.熟悉含雜質的化學方程式的計算。 過程與方法 1.通過實驗探究，提高學生的動手能力。 2.通過討論、探究物質的性質與用途的關系，培養學生綜合分析問題的能力。 3.通過查閱合金的資料及分組討論，培養學生獨立獲取知識的能力和合作意識。 4.通過實驗，讓學生了解煉鐵的原理，使學生認識化學原理對實際生產的指導作用。 情感、態度與價值觀 1.通過實驗探究活動讓學生體驗成功的喜悅，逐步養成在學習過程中敢于質疑、敢于探究的良好品質。 2.通過化學知識與生產、生活相聯系，引導學生關注身邊的化學，增強社會責任感。 重點難點 教學重點 1.金屬的物理性質，合金的概念。 2.煉鐵的基本原理。 教學難點 1.合金的性質。 2.實驗室探究煉鐵原理的實驗。 教學方法 自學、討論、講述與實驗探究相結合。 教具、學具 多媒體； 酒精燈、火柴、導線（若干）、小燈泡（3伏）、砂紙、銅絲、鐵絲、鋁絲、鐵架臺（帶鐵圈）、黃銅、銅、焊錫、錫、鐵片、鉛、鋁片、鋁合金。 授課時數 2課時 第一課時　金屬的物理性質　合金 教學過程 導入新課 1.你知道日常生活中哪些用品是由金屬制成的？ 2.你知道我國古代從何時開始生產和使用金屬制品？我國現代金屬工業生產狀況如何？ 講授新課 一、金屬的物理性質 活動天地9-1：列舉一些常見或常用的金屬制品，想一想各是用什么金屬制成的？分別應用了金屬的哪些性質？你認為金屬有哪些共性？ 小結：金屬的物理性質 金屬的物理性質——共性 金屬光澤具有金屬光澤狀態常溫一般為固體密度密度較大硬度硬度較大熔點、沸點熔點、沸點較高導熱性具有導熱性導電性具有導電性延展性具有延展性
提出問題：不同的金屬性質是否完全相同？請同學們回憶學過的知識，閱讀課本55頁第二段，填寫下列表格。 地殼中含量最多的人類最早利用的人體中含量最高的年產量最高的熔點最高的硬度最大的熔點最低的延性最好的導電、導熱性最好的展性最好的
請根據表中的信息和你的經驗分析下列金屬各有什么用途？分別利用了它們的什么性質？（20 ℃的測量值） 性質 金屬顏色熔點/℃*電阻率/(nΩ·m)莫氏硬度（最大為10）金 （Au）黃色19.31 06422.142.5銀 （Ag）銀白色10.596215.872.5銅 （Cu）紫紅色8.921 08416.783.0鐵 （Fe）銀白色7.871 53896.14鋁 （Al）銀白色2.766028.22.75鉻 （Cr）銀白色7.21 857258.5
教師總結： 不同金屬也有不同的特性 鉑的延性好，可以抽成直徑只有1/5 000㎜的細絲； 金的展性好，可以壓成厚度只有1/10 000㎜的薄片； 鎢的熔點高，可以做燈絲； 銅的導電性好，廣泛用于電子制造業（如電腦、電視機等的印刷電路板）； 金特有的黃色象征富有和高貴，被大量用作飾品等。 思考： 1.為什么刀具、錘子等用鐵制而不用鋁制？ 2.銀的導電性比銅、鋁好，為什么電線一般用銅、鋁制而不用銀制？ 3.為什么燈泡的燈絲用鎢制而不用鋁、錫制？ 4.用來鑄造硬幣的金屬材料應具有什么性質？ 教師總結： 物質的性質在很大程度上決定了物質的用途，但還應該綜合考慮價格、是否美觀、資源存量、使用是否便利、廢料是否易于回收和對環境的影響等因素。 【多識一點】組織引導學生自讀課本“多識一點”認識金屬的分類。 二、合金 在日常生活、生產中，金屬有著廣泛的應用，我們常見的金屬材料是純金屬嗎？要滿足不同的用途，需要不同性能的金屬材料，僅用純金屬是遠遠不夠的。為此，人們在生產實踐中要應用具有特殊性能的“金屬材料” ——合金。 總結：金屬材料包括純金屬和合金。 提出問題： 1.我們在生活中所見到的金屬是不是純金屬？ 2.什么是合金？合金屬于純凈物還是混合物？常見的合金有哪些？ 3.合金與純金屬在物理性質上有什么不同？ 下面我們帶著這幾個問題學習一下有關合金的知識。 【多媒體展示】后母戊鼎的相關介紹，引出合金的概念。 后母戊鼎含銅84.77％、錫11.64％、鉛2.79％。充分顯示出商代青銅鑄造業的生產規模和技術水平。 合金概念：在一種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬而形成的具有金屬特性的物質叫合金。 閱讀教材56～57頁相關內容，了解常見合金的組成。 常見的合金 1.銅合金：青銅、黃銅（________的合金） 2.鐵合金：生鐵和鋼都是_____和____的合金，二者的主要區別是_________不同。 3.鋁合金、鈦合金等。 提問：合金與組成它們的金屬性質有何差異？ 【實驗探究】指導學生利用所提供的實驗器材和藥品進行分組實驗，驗證以下問題： 1.觀察鋁片與鋁合金、銅片與黃銅片、錫片與焊錫的顏色與光澤。 2.將鋁片與鋁合金、銅片與黃銅片、錫片與焊錫互相刻畫，比較它們的硬度。 3.將錫片與焊錫放在鐵片上，用酒精燈加熱錫片與焊錫中間的鐵片部位，觀察誰先熔化。（實驗如下圖） 得出結論：一般情況下，合金比其組分金屬的顏色鮮艷；合金比其組分金屬的硬度大、熔點低等特性。 通過探究我們知道，合金比其組分金屬具有更好的性能。這是為什么呢？ 總結：金屬在熔合了其他金屬或非金屬后，不僅組成發生了變化，其內部結構也發生了改變，從而引起性質的變化。 【多識一點】組織引導學生自讀課本“多識一點”認識其他常見合金。 當堂達標 1.在下面的物理性質中，①銀白色金屬、②延展性、③傳熱性、④導電性、⑤被磁鐵吸引。其中鐵、銅、鋁三種金屬都具有的是（　?。?A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.①⑤ 答案：B 2.金屬鎢廣泛用于制造燈絲，有“光明使者”的美譽。這是因為鎢能導電且（　　） A.密度大 B.硬度大 C.熔點高 D.延展性好 答案：C 3.下列物質不屬于合金的是（　?。?A.青銅 B.鋁 C.鋼 D.生鐵 答案：B 4.下列說法正確的是（　?。?A.鋁是人類最早利用的金屬材料 B.銅是目前世界年產量最高的金屬 C.大多數金屬元素在自然界中以單質形式存在 D.日常使用的金屬材料大多數是合金 答案：D 5.合金是在金屬中加熱熔合某些　　　　或　　　　，形成的具有　　　特性的物質，合金與純金屬相比，性能上發生了改變，說明物質的　　　 改變會使其　　　　　　　發生改變，合金的用途比純金屬的用途更廣。 答案：金屬　非金屬　金屬　組成　性質 6.鐵合金主要包括　　　　和　　　　，它們的區別是　　　　　不同，生鐵含碳量為　　　　　　，鋼的含碳量為　　　　　　　，鋼與生鐵相比具有更多的優良性能，易于加工，用途更為廣泛。 答案：鋼　生鐵　含碳量　2%～4.3%　0.03%～2% 7.鈦和鈦合金是21世紀重要的金屬材料，有很多優良的性能，如　　　　、　　　　　、可塑性好、機械性能好、易于加工等，尤其是鈦和鈦合金的抗腐蝕性能非常好，因此被廣泛用于火箭、導彈、航天飛機、船舶、化工和通信設備等方面。 答案：熔點高　密度小 板書設計 第九單元　金　屬 第一節　常見的金屬材料 第一課時　金屬的物理性質　合金 一、金屬的物理性質 1.金屬的物理性質：大多數金屬都具有金屬光澤，密度和硬度較大，具有良好的延展性、導熱性、導電性。 2.金屬的用途　物質的用途由性質決定 如：鎢　熔點高→燈泡燈絲 銅　導電性優良→電子制造業 二、合金 1.合金：在某種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬后形成的、具有金屬特性的物質。 常見的合金：青銅、黃銅；生鐵（含碳量2%～4.3%）和鋼(含碳量0.03%～2%)；鋁合金、鈦合金等。 2.合金的性質 活動天地：金屬與合金的性質比較 實驗結論：合金的性質與金屬相比存在較大差異。 3.合金的用途 第二課時　金屬礦物及其冶煉 教學過程 導入新課 眾多的金屬材料中，鐵、鋁合金一直在生產、生活中占據著主導地位，鋼鐵工業的發展狀況是世界各國工業化水平的重要標志之一。 講授新課 三、金屬礦物及其冶煉 1.常見的礦石 你知道常見的鋁、鐵礦石有哪些嗎？ 投影彩色圖片常見的鋁、鐵礦石，介紹常見的鋁礦石和鐵礦石 （1）鋁礦石：鋁土礦（主要成分為Al2O3）、鉀長石（主要成分為KAlSi3O8）和明礬石［主要成分為KAl3(SO4)2(OH)6］等； （2）鐵礦石：赤鐵礦（主要成分為Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分為Fe3O4）、黃鐵礦（主要成分為FeS2）、菱鐵礦（主要成分為FeCO3）等。 提問：鐵礦有多種，在煉鐵時常用磁鐵礦或赤鐵礦，而很少用黃鐵礦或菱鐵礦，為什么？ 教師總結：黃鐵礦含鐵量低，含有對環境有害的硫元素，在冶煉過程中會產生有毒氣體二氧化硫，因此黃鐵礦不宜煉鐵；菱鐵礦中鐵元素的質量分數小于磁鐵礦和赤鐵礦中鐵元素的質量分數，所以工業煉鐵最好選擇磁鐵礦或赤鐵礦。 2.煉鐵的原理 提出問題：人類是如何從鐵礦石中得到鐵的呢？ 冶鐵就是把富含鐵的化合物的礦石加以冶煉，得到單質鐵的過程。今天我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例，來學習研究如何實現鐵的冶煉。 對比Fe2O3和Fe組成上的區別，請同學們大膽假設，如何實現從Fe2O3到Fe的轉變？ 冶煉鐵的過程一般加入其他易得氧的物質與氧化鐵反應，以奪取氧的方式還原氧化鐵。但從經濟效益、環境保護及安全角度出發，我們一般選擇C或CO。現以CO為例，探究鐵的冶煉過程。下面請同學們帶著問題觀看實驗：實驗步驟是什么？看到了哪些現象？說明生成了什么物質？ 觀看一氧化碳還原氧化鐵實驗 觀看實驗后引導學生思考回答下列問題： （1）你能歸納出該實驗的步驟嗎？ （2）實驗現象有哪些？說明產物是什么？ （3）該實驗的原理是什么？你會用化學方程式表示嗎？ （4）如何驗證實驗中產生了鐵？ （5）實驗中為什么要先通一段時間CO，再加熱Fe2O3？目的是什么？ （6）實驗結束前，為什么要先停止加熱而繼續通入一氧化碳到試管冷卻？目的是什么？ （7）收集從尖嘴管口排出氣體的目的是什么？還有什么辦法？ 結合裝置圖思考回答： （1）先通氣再點燈；先撤燈再停氣。 （2）紅棕色粉末變成黑色粉末，澄清石灰水變渾濁；證明有鐵和二氧化碳的生成。 （3）一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式： Fe2O3＋3CO2Fe+3CO2 （4）用磁鐵吸引，或者加入稀鹽酸后觀察是否有氣泡冒出。 （5）為了排盡試管中的空氣以免加熱時發生爆炸。 （6）防止生成的鐵重新被氧化。 （7）防止未反應的一氧化碳污染環境，還可以利用排水法收集等。 3.還原反應 請同學們閱讀課本的有關內容，然后快速回答出下面的問題： 什么是還原反應？上述反應中的還原劑是什么？你還記得什么是氧化反應嗎？ 教師總結：一氧化碳變成二氧化碳是得到氧的過程，氧化鐵變成鐵是失去氧的過程。因此我們可以簡單地描述上面兩個反應為：物質得氧被氧化，發生氧化反應；失氧被還原，發生還原反應。其中一氧化碳奪取了氧化鐵中的氧，使氧化鐵發生了還原反應，是還原劑，具有還原性。 在工業上是否也像我們剛才那樣進行煉鐵呢？ 高爐煉鐵的示意圖（配文字說明） 　　　 煉鐵高爐 工業上煉鐵與我們剛才的反應，原理上一樣嗎？得到的鐵在組成上有什么不同？ 4.工業冶煉鋁 工業上冶煉鋁和冶煉鐵的原理一樣嗎？ 教師講解：對于活動性比較強的金屬（如：K、Ca、Na、Mg、Al等），它們與氧結合很牢固，很難找到一種物質來奪取它們氧化物中的“O”從而獲得該金屬。為了得到它們，可采用電解的方式直接將它們分解。 如工業上采用電解法冶煉鋁，其反應的化學方程式: 2Al2O34Al+3O2↑ 四、含雜質化學方程式的計算 舉例題，邊講例題邊講述，學生做題，教師點撥要點 （1）5 000 t含Fe2O3 76%的赤鐵礦石含有多少噸Fe2O3？能生成含鐵量98％的生鐵多少噸？請列出計算式。 （2）2 000 t含Fe 98%的生鐵含有多少噸鐵？請列出計算式。 （3）2 000 t含雜質2%的生鐵含有多少噸鐵？請列出計算式。 教師點撥：純凈物的質量=不純物質的質量×純度。 第一題示例 解：Fe2O3質量為5 000 t×76％=3 800 t 設：生鐵質量為x，則純鐵質量為98％·x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 3 800 t　 98％·x 160∶3 800 t=112∶（98％·x） X≈2 714.3 t 答：理論上可產含鐵98％的生鐵2 714.3噸。 當堂達標 1.鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標志，如圖是模擬煉鐵的實驗裝置圖。 （1）請你寫出冶煉生鐵的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）請寫出一種證明產物中含鐵粉的方法：　　　　　。 （3）此裝置有不完善的地方，請寫出其中一種改進的方法　　　　　　。 答案：（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2?。?）磁鐵吸引?。?）添加尾氣 處理裝置 2.某煉鐵廠每天生產1 000 t含Fe 96%的生鐵，理論上需消耗含Fe2O3 70%的赤鐵礦石多少噸？ 答案：解：Fe質量為1 000 t×96％＝960 t 設：鐵礦石質量為x，則氧化鐵質量為70％·x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 70％x　 960 t 160∶70％x=112∶960 t X≈1 959.2 t 答：需消耗含氧化鐵70％的赤鐵礦1 959.2噸。 板書設計 第九單元　金　屬 第一節　常見的金屬材料 第二課時　金屬礦物及其冶煉 三、金屬礦物及其冶煉 1.常見的礦石：鋁礦石（鋁土礦、鉀長石和明礬石），鐵礦石（赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦等）。 2.煉鐵的原理 3.還原反應：氧化物中的氧被奪去的反應。 4.工業冶煉鋁 四、含雜質化學方程式的計算 教學反思

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