資源簡介

第5章 金屬的冶煉與利用
基礎實驗4 常見金屬的性質 教案
教學目標
一、知識與技能
1.回顧金屬的一般物理性質及化學性質，通過設計實驗驗證金屬活動性順序的探索，學會設計驗證實驗的一般思路與方法。
2.能夠根據金屬銹蝕的條件，設計實驗通過改變某些因素使金屬鐵銹蝕的速率加快。
二、過程與方法
結合已有知識的回顧，步步設疑，激發學生已有知識體系，同時構建新的知識體系，并能應用新的知識體系解決實際問題。通過問題的分析、討論，引導學生掌握實踐、歸納、總結、探究等學習方法，養成探究學習方法的習慣
教學重點
培養學生的思想方法、動手實踐探索能力。
教學難點
在體驗中理解對比實驗法。
新課引入
[提問]你能以銅為例，總結出金屬的一般物理性質嗎？
[學生]大多數金屬常溫下為固體、有金屬光澤，具有良好的導電性、導熱性、延展性等等。
教學過程
（一）探究金屬的性質
[講解]日常使用的金屬材料，大多數屬于合金。
[提問]（給出幾種合金的性能）請說出合金的哪些性能比組成它們的純金屬有明顯的改變？
[學生]通常，合金的硬度、強度比組成它們的純金屬更高，耐磨、耐腐蝕性等也更好。
[教師]響銅是含錫10%-20%的青銅，你設想能用哪些方法區分響銅與紫銅？
[學生]顏色、硬度、響度、熔點、密度等方面；
物理方法，化學方法（鹽酸、硫酸銅溶液等）
[教師]通過本單元的學習，你能否對金屬的化學性質作大致的介紹？
[學生]匯報
[教師]介紹知識結構。
[教師]金屬與氧氣、酸、鹽溶液的反應條件與金屬的活動性順序相關。你能完整的說出常見金屬活動性順序嗎？
[學生]回答 ｛全體學生｝
[教師]現有下列實驗用品，請你設計實驗方案，驗證四種金屬（Al、Fe、Cu、Ag）的活動性強弱。
Al片、Fe釘、Fe粉、Cu片、20%鹽酸、10%鹽酸、10%硫酸、硫酸鋁溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液
[板書]方案1：Al片、Fe釘、Cu片分別與10%鹽酸或20%鹽酸或稀硫酸溶液接觸、Cu片與硝酸銀溶液接觸；
方案2：Fe釘與硫酸鋁溶液接觸、與硫酸銅溶液接觸；Cu與硝酸銀溶液接觸
方案3：Al片、Cu片與FeCl2溶液接觸、Cu片與硝酸銀溶液接觸
[分析思考]方案1 Al片、Fe釘、Cu片分別與10%鹽酸或20%鹽酸或稀硫酸溶液接觸、Cu片與硝酸銀溶液接觸
1.該方案中借助什么現象來判斷金屬活動性的強弱？期待的現象是什么？
2.Al、Fe與鹽酸反應，產生氣體快的金屬活動性一定強嗎？
[教師]請用Fe（或Al）分別與10%鹽酸、20%鹽酸進行反應實驗，比較酸的濃度不同，同一金屬的反應速率是否不同
[學生]分組實驗、匯報實驗結果
[小節板書]溶液的濃度是影響驗證金屬活動性的因素之一，
[思考]影響驗證金屬活動性的常見因素還有哪些？
[教師]剛才，有同學做了“Al與20%稀鹽酸”反應，你注意到有什么現象嗎？
（產生氣體的速率先慢后快，溶液的溫度先冷后熱）
[學生]分組實驗，先用Fe釘與冷稀硫酸接觸，觀察產生氣體的速率；另取一試管加熱，比較產生氣體的反應速率。匯報實驗結果。
[小節板書]溫度是影響驗證金屬活動性的因素之一
[學生]方案2：Fe釘與硫酸鋁溶液接觸、與硫酸銅溶液接觸；Cu與硝酸銀溶液接觸
[思考]這里是否需要考慮溶液的濃度、溫度對實驗結果的影響？
（不需要。結果只與反應是否發生有關，與反應發生的速率無關。）
[學生]分組實驗、匯報實驗結果
[學生]方案3：Al片、Cu片與FeCl2溶液接觸、Cu片與硝酸銀溶液接觸
[思考]這里是否需要考慮溶液的濃度、溫度對實驗結果的影響？
（不需要。結果只與反應是否發生有關，與反應發生的速率無關。）
[學生]分組實驗、匯報實驗結果
[教師]FeCl2溶液怎么獲得的？
[學生]將鐵片（或鐵粉）加入稀鹽酸中
[教師]請分別用鐵釘與鐵粉和10%稀鹽酸反應，比較反應物的狀態與反應速率是否有對應關系？
[學生]分組實驗、匯報實驗結果
[小節板書]接觸面積也是影響驗證金屬活動性的因素之一。
[教師]有同學做了這樣的實驗：用未打磨的鋁與氯化銅溶液及硫酸銅溶液分別接觸，發現現象不完全相同（生成銅的速率不同）。他分析了常見的影響因素，也查閱了相關資料。
[PPT]氯化銅溶液、硫酸銅溶液中的粒子示意圖
[教師]從圖像上分析，兩個實驗中可能有哪些因素導致實驗現象出現差異？（溫度、濃度、接觸面）
[學生]一些陰離子不同（、不同）
[教師]金屬參與反應的速率還可能與溶液中的某些離子有關
[分析思考]請同學們討論：為使方案1的結論可信，在實驗時你是如何控制影響實驗的可變因素？
[學生]保持反應時的溫度相同，反應物溶液的濃度相同，反應物的接觸面積相同，每次反應只改變金屬這一可變因素。
[活動]自選一組實驗方案驗證四種金屬的活動性順序，匯報實驗現象及結果，書寫化學反應方程式
[教師]根據同學們的實驗，我們可以驗證出四種金屬的活動性順序為：Al>Fe>Cu>Ag。
顯然方案2和方案3相對比較簡單：A+BC—→ BC+A的反應若能發生反應，則金屬活動性A>B；若不能反應，則金屬活動性B>A。此類實驗中，只需改變金屬這一可變因素就可以了。
方案1在驗證過程中，需要借助反應的速率，而反應物的濃度、溫度、反應物的接觸面積等因素又會影響金屬與酸溶液的反應速率所以，在實驗過程中要控制一些影響因素。
[教師]同學們在做鋁有關實驗中，為什么要對鋁片進行打磨？
[學生]因為鋁片表面有氧化膜
[教師]由于鋁的活動性較強，能與空氣中的氧氣反應，在表面形成致密的氧化膜。比鋁活動性稍弱的鐵，也能在潮濕的空氣中發生氧化，形成銹蝕。我們經過近一個星期的觀察實驗了解到鐵的銹蝕與水和氧氣有關。你能根據鐵銹蝕的條件，設計一組實驗：找出鐵銹蝕的速率可能與哪些因素有怎樣的對應關系嗎？
[學生]交流、匯報設計
[教師]點評上述設計。
溫度越高，鐵銹蝕越快；
鐵粉比鐵釘銹蝕快
氧氣濃度越高，銹蝕越快等
[教師]現在有下列儀器與藥品，你能否從改變氧氣濃度的角度設計一個實驗，將原來需要經過一個星期才能獲得的銹蝕現象，在較短時間內表現出來？
[ppt]鐵架臺、注射器、試管、u形管、橡皮塞、導管、干燥劑、棉花、鐵絲、雙氧水溶液、二氧化錳、蒸餾水
[學生]設計反應裝置，設計操作步驟。 匯報設計每一步的目的。
[投影實驗]請一位同學上臺操作（注入過氧化氫溶液）；兩位同學上臺觀察、描述實驗現象，得出實驗結論。
[教師]如何防止鐵等金屬制品銹蝕？
[學生]反饋
課堂小結
探究金屬的性質
1.金屬、金屬氧化物和金屬化合物溶液之間存在相互轉化規律，這個規律在我們日常生產、生活中有廣泛應用。對于我們設計探究實驗活動也有積極的指導意義。
2.影響對比實驗的因素除金屬本身性質的活動性強弱外，還有溫度、濃度、接觸面積、溶液中的其它粒子的存在等因素的影響。
3.當研究的對象有多個因素影響時，常把多個因素問題變成單個因素的問題進行討論。
板書設計
基礎實驗4 常見金屬的性質
探究金屬的物理性質
探究金屬的化學性質
1、金屬（大多數）能與氧氣反應
2、金屬（大多數）能與稀鹽酸或稀硫酸反應
3、金屬（大多數）能與金屬化合物的溶液反應(鐵和硫酸銅溶液反應)
教學反思
1.關注三維目標的有機結合，提升學科核心素養。
《義務教育化學課程標準（2011版）》提出：科學素養的全面發展是指學生在“知識與技能”“過程與方法”“情感 態度 價值觀”三個方面都得到和諧發展。筆者認為，教師應該注意挖掘化學知識中所蘊涵的科學方法以及情感態度與價值觀要素。本節課實施“金屬性質的探究過程”這一“知識與技能”目標時，設計分組實驗，讓學生通過回憶所學知識結合小組討論的實驗方法，感受實驗探究的樂趣和小組協作的意義和快樂，讓學生學會從控制變量的視角分析實驗現象，從而自主歸納出金屬的性質，掌握金屬性質實驗操作的一般條件與對控制變量法的理解運用技能。
2.精心設計科學探究活動，提高學生實驗探究能力。
要轉變學生的學習方式，教師必須先轉變教學方式，讓學生自己動手實驗就是很好的學習方式。教師通過精心設計科學探究活動環節，讓學生參與到探究活動中去。利用圖表的記錄展示有助于學生知識的理解，讓學生感受利用比較法進行的探究手段。
例題展示
類型一 探究金屬的性質
例1 下列物質與稀硫酸反應不能產生氫氣的是（ D ）
A. 鈉 B. 鎂 C. 鐵 D. 銅
解析：A、鈉與水劇烈反應生成氫氧化鈉和氫氣，方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，故A不選；B、鎂是排在氫前面的金屬，而且比較活潑，能與水反應產生氫氣，方程式為Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑故B不選；C、鐵是排在氫前面的金屬，而且比較活潑，能與水反應產生氫氣，方程式為3Fe+4H2O（g）=Fe3O4+4H2↑，故C不選；D、銅是排在氫后面的金屬，不能與水反應產生氫氣，故選D；
課后作業
一、當堂反饋
1.下列可用于驗證銅、鐵、鋅三種金屬的活動性強弱的一組藥品是（　A　）
①Cu、Zn、FeSO4溶液；②Cu、Fe、ZnSO4溶液；③Zn、FeSO4溶液、CuSO4溶液；④Fe、CuSO4溶液、ZnSO4溶液
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
解析：①Cu、Zn、FeSO4溶液：將銅、鋅分別插入硫酸亞鐵的溶液中，鋅能置換出鐵，而銅不能，可以驗證銅、鐵、鋅三種金屬的活動性強弱；②Cu、Fe、ZnSO4溶液：將銅、鐵分別插入硫酸鋅的溶液中，都不能置換出鋅，不能驗證銅、鐵、鋅三種金屬的活動性強弱；③Zn、FeSO4溶液、CuSO4溶液：將鋅分別插入FeSO4溶液、CuSO4溶液中，都能置換出金屬，不能確定鐵和銅的活動性；④Fe、CuSO4溶液、ZnSO4溶液：將鐵分別插入CuSO4溶液、ZnSO4溶液，鐵能置換出銅，不能置換出鋅，可以驗證銅、鐵、鋅三種金屬的活動性強弱。選A。
我市對生活垃圾已經實施分類投放，金屬飲料罐應投放在標有哪種標志的垃圾箱中（　A　）
解析: 垃圾是一種“放錯地方的資源”，政府相關部門提倡實行垃圾分類回收，在街道邊放置各類垃圾箱，上面有不同的標志，貼有如圖：屬于可回收廢物，貼有如圖：屬于有害垃圾，貼有如圖：屬于廚房垃圾．貼有如圖：屬其它垃圾，這樣可以使不同的垃圾分放在不同的地方，可以使不同的垃圾得到不同的處理，垃圾的再生利用是垃圾資源化的最佳途徑．金屬飲料罐大部分是鋁制品，屬于可回收廢物，應投放在標有標志的垃圾箱中．故選：A．
二、課后練習
1.下列四個實驗中只需要完成三個就可以證明Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性順序。其中不必進行的是（　C　）
A.將鐵片放入稀鹽酸 B.將銅片放入稀鹽酸
C.將鐵片放入硝酸銀溶液 D.將銅片放入硝酸銀溶液
解析：A能證明Fe>H ;答案B能證明Cu Ag ;答案C能證明Fe> Ag , A和B中已經證明已經證明Fe> Cu了,因此這個實驗不必進行.
2.廚房中的化學。“國家公眾全面營養項目”中提倡食用“強化鐵醬油”,即在醬油中加鐵，國際上也推廣使用中國的鐵鍋。據此回答,下列說法中正確的是（ A ）
A.使食物中增加人體需要的元素
B .鐵在干燥的空氣中不易生銹
C.鐵鍋具有良好的導電性
D .鐵資源豐富,鐵制品價格低廉
解析：A、使用鐵鍋烹調食物能使食物中增加人體需要的鐵元素,鐵是合成血紅蛋白的主要元素缺乏會患貧血,所以正確.B、鐵在干燥的空氣中不易生銹,是用鐵作鐵鍋的原因之一,但推廣使用中國的鐵鍋與提倡食用強化鐵醬油"的目的一致,主要都是為了補充鐵元素,所以錯誤.C、鐵做鐵鍋是因鐵具有良好的導熱性,與導電性無關,所以錯誤.D、鐵資源豐富,鐵制品價格低廉是用鐵作鐵鍋的原因之一,但推廣使用中國的鐵鍋與提倡食用'強化鐵醬油”的目的一致,主要都是為了補充鐵元素,所以錯誤.故選A .

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