資源簡介

金屬和金屬材料單元作業設計
一、單元信息
基本信息 學科 年級 學期 教材版本 單元名稱
化學 九年級 第二學 期 人教版 第八單元金屬和金屬材料
單元組織方 式 團自然單元 重組單元
課時信息 序 號 課時名稱 對應教材內容
1 金屬材料 課題 1 金屬材料
2 金屬的化學性質 課題 2 金屬的化學性質
3 金屬資源的利用和保護 課題 3 金屬資源的利用和保護
二、單元分析
(一)課標要求
知道金屬的物理特征。
知道在金屬中加入其他元素可以改變金屬材料的性能；知道生鐵和鋼等重要 合金。
認識金屬材料在生產、生活和社會發展中的重要作用。
認識常見金屬的主要化學性質。
能用金屬活動性順序對有關置換反應進行判斷，并能解釋日常生活中的一些 現象。
了解防止金屬腐蝕的簡單方法。
知道一些常見金屬(鐵、鋁等)礦物；知道可用鐵礦石煉鐵。
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認識廢棄金屬對環境的影響，知道回收金屬的重要性。
了解我國資源短缺的國情。
增進對科學探究的理解，發展科學探究能力，學習基本的實驗技能。
(二)教材分析
金屬材料，教材首先介紹幾種重要的金屬，通過大量的圖片和數據，使 學生認識到金屬所具有的一些共同的物理性質；通過對不同金屬用途的討 論，又使學生認識到性質不是決定物質用途的唯一因素。在學生對純金屬有 了一定認識后，教材又帶領學生進入了一個神奇的領域——合金世界，在這 一板塊的學習中，學生認識到在金屬中加入其他元素可以改變金屬材料的性 能、知道了生鐵和鋼等重要合金在實際中的廣泛應用。兩個板塊的內容始終 都是基于生產實踐而展開的，這無疑有助于學生深刻認識認識金屬材料在生 產、生活和社會發展中的重要作用。
金屬的化學性質，教材中首先結合學生熟悉的鎂、鐵與氧氣的反應，指 出金屬與氧氣反應的難易和劇烈程度與金屬的活動性強弱有關，使學生初步 認識到不同的金屬活動性強弱不同，并且還會對與之相關的反應產生影響。 緊接著，教材通過金屬與稀鹽酸和稀硫酸的反應及形象的卡通圖片展示，是 學生在掌握反應規律的同時進一步加深了對金屬活動性強弱的認識，至此， 金屬活動性順序的出現就變得水到渠成了。最后，教材中以金屬盒鹽溶液的 反應為載體，引出了常見金屬的活動性順序。與另外兩個課題相比，本課題 的學習不僅要求學生掌握金屬的主要化學性質，還要求學生“能用金屬活動 性順序對有關置換反應進行判斷，并能解釋日常生活中的一些現象”，具有 一定的難度。本課題以金屬的活動性強弱為線索，穿插介紹了金屬的三個主 要化學性質，這樣一種處理方式既可以使學生清楚認識到金屬活動性強弱與 金屬化學性質之間的關系，同時也在一定程度上分散了金屬活動性順序教學 的難度，更加符合學生的認知規律。
金屬資源的利用和保護，教材中首先以金屬資源在自然界的存在形式引 入，明確“人類每年要(從金屬礦物資源中)提取數以億噸計的金屬，用于 工農業生產和其他領域。其中，提取量最大的是鐵”，由此順利過渡到第一
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板塊—— “鐵的冶煉”。在“鐵的冶煉”中，教材不只介紹了工業煉鐵的原 理，還適時的結合生產實踐引出化學反應中有關混合物的計算，從而讓學生 了解到利用金屬資源的主要途徑和方法。接下來的第二板塊則借助一系列數 據和資料引出了保護金屬資源的有效途徑：通過“現在世界上每年因腐蝕而 報廢的金屬設備和材料相當于年產量的 20%~40%”引出鐵制品銹蝕條件的 探究活動，使學生初步了解防止金屬腐蝕的簡單方法，認識到防止金屬銹蝕 是保護金屬資源的有效途徑；通過“一些礦物可供開采的年限”使學生了解 我國(金屬)資源短缺的國情，認識到有計劃、合理地開采礦物的重要性； 通過“廢舊電池中含有鉛、鎳、鎘、汞等，……威脅人類健康”使學生認識 廢棄金屬對環境的影響，知道回收金屬的重要性(節約金屬資源、減少對環 境的污染)等。本課題的難度在整個單元來說相對不大，主要集中在化學反 應中混合物的計算以及鐵銹蝕條件的探究上。
(三)學情分析
本單元的內容與學生的實際生活聯系緊密，學生在平時的日常生活中對 書本中介紹的金屬都比較了解，如金屬的物理性質，合金的利用及金屬的銹 蝕問題等，但是學生不能將這些知識上升到與化學有關的理論上來，或是不 能用化學知識去解釋生活中的常見現象。
但單從上冊書本中學習還遠遠達不到課標的要求，學生對這些能力的掌 握深度不夠，還需要在學習中不斷的培養或訓練。如學生對知識的再加工能 力、對給出信息的分析能力、圍繞化學知識提出問題的能力、利用對比或控 制變量法設計實驗的能力、歸納總結能力等都有必要在平時的課堂教學中不 斷的訓練、培養。
三、單元學習作業目標
(1) 促進學生較為清晰地認識金屬一些性質。
(2)初步學習利用反應規律判斷一類反應的發生。
(3)使學生初步學會將化學計算與實際生產結合起來。
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(4)讓學生對我國資源短缺的國情有了更全面的了解，進一步形成和鞏固 了利用化學為人類謀福利的社會責任感。
四、單元作業設計思路
以“金屬和金屬材料”這一大概念為統攝，按照課題金屬材料、金屬的性質 及金屬資源的利用和保護為單元作業的知識結構，如圖 1 所示。再根據知識結 構，整理出單元的課時主題和目標，如圖 2 所示。再根據課時目標設計相關作
業。
圖 1：大概念統領下的單元知識結構
圖 2：單元課時主題和目標
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五、課時作業
第一課時
課時目標： 知道金屬的物理特征；知道在金屬中加入其他元素可以改變金屬 材料的性能；知道生鐵和鋼等重要合金；認識金屬材料在生產、生活和社會發展 中的重要作用。。
作業 1：下列有關金屬及合金的說法中正確的是( )
A.合金是由兩種或兩種以上的金屬熔合而成的具有金屬特性的物質 B.在日常生活中,大量使用的常常不是純金屬,而是它們的合金 C.“真金不怕火煉”說明黃金的硬度非常大
D.銅的化學性質不活潑,所以銅制品不會生銹
1.參考答案： B
2.時間要求： 1 分鐘。
3.評價設計
錯選 A，不了解合金的定義；錯選 C，不了解“真金不怕火煉”內涵；錯選 D，不了解除了少數金屬之外，很多金屬都容易生銹。
4.作業分析與設計意圖
設計根據基礎常識，測評學生對金屬的物理特征，金屬中加入其他元素可以 改變金屬材料的性及生鐵和鋼等重要合金。
作業 2：閱讀下列短文，回答問題。
常溫下一些金屬的物理性質數據如下:
金屬單質 銅 鋁 鋅 鐵 鉛
導電性(以銀的導電性 為 100 作為標準) 99 61 27 17 7.9
密度/(g ·cm-3) 8.92 2.70 7.14 7.86 11.3
熔點/℃ 1 083 660 419 1 535 328
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硬度(以金剛石的硬度 為 10 作為標準) 2.5~3 2~2.9 2.5 4~5 1.5
根據你的生活經驗和表中所提供的信息,分析下列問題: (1)為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制 。 (2)銀的導電性比銅好,為什么電線一般用銅制而不用銀制 。 (3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用鉛制 如果用鉛制,可能會出現什么情 況 。
1.參考答案：
(1)鐵的硬度大,而鉛的硬度比較小
(2)銀的價格比較高
(3)鎢的熔點高,而鉛的熔點比較低;若使用鉛制燈絲,燈絲容易斷
2.時間要求:2 分鐘。
3.評價設計
(1) 錯寫成熔點，對金屬物理性質認識不清；
(2) 沒考慮到價格因素，可能就考慮資源因素；
(3) 兩個問題只回答一個，后面問題回答不準確。
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構 抽象擴展結構
(1) 無意義或空白 答案 能寫出部分 因素 能寫出正確因 素 一定范圍內寫 出正確因素 能書寫拓展之 外因素
(2) 無意義或空白 答案 能寫出資源 能寫出價格因 素 正確書寫價格 高低因素 能寫出其他類 型影響因素
(3) 無意義或空白 答案 寫出熔點無法 寫出現象 寫出熔點，寫 出現象 預測實驗現象 運用知識解釋 其他現象
4.作業分析與設計意圖
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設計有關日常生活中使用金屬材料的信息，或利用互聯網或其他途徑收集有 關新型合金的成分、特性和用途的資料。注重知識點關聯性，從學生實際出發， 進階式作業設計滿足不同層次的學生。 測評學生對金屬在日常生活中應用相關知 識。
第二課時
課時目標： 認識常見金屬的主要化學性質；能用金屬活動性順序對有關置換 反應進行判斷，并能解釋日常生活中的一些現象。
作業 1：探究鋅、銅、鎂的金屬活動性時,下列現象、分析或結論正確 的是( )
A.鹽酸的濃度可以不同
B.銅片表面有氣泡
C.盛鎂片的試管表面發燙
D.活動性:Cu>Zn>Mg
1.參考答案： C
2.時間要求： 1-2 分鐘。
3.評價設計
錯選 A，因為不了解什么是對照實驗， 要控制變量；錯選 B，是因為銅化學 性質不了解；錯選 D，不會根據實驗現象判斷金屬活動性。
4.作業分析與設計意圖
通過實驗，測評學生的對金屬的主要化學性質及金屬活動性順序對有關置換 反應進行判斷。
作業 2:閱讀下列材料，回答問題。
科學探究可以培養學生良好的科學思維,某興趣小組進行了金屬燃燒實驗:
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實驗 1 2 3
步驟 將一片鋁箔在空 氣中用酒精燈加熱 將另一片相同鋁箔 伸入充滿氧氣的集氣瓶 中,引燃 將一段鎂條在空 氣中用酒精燈加熱
現象 鋁箔不燃燒,熔 化后也不滴下,外面 立即形成一層薄膜 鋁箔劇烈燃燒,發出 耀眼白光 鎂條劇烈燃燒,發 出耀眼白光
試回答下列問題:
(1)進行 1、2 實驗的目的是研究鋁和氧氣反應的劇烈程度是否與氧氣的 有關。
(2)某同學分析 1、3 實驗后就得出了如下結論:不同金屬的活動性是不同的, 其他同學認為這個結論不可靠,你認為他們的理由是 。
(3)在實驗 1 中,有同學用細針去刺破液態鋁外的薄膜。觀察到里面的液體鋁 依然沒有流出來,實驗后,同學們查閱資料獲知該薄膜是氧化鋁,其熔點明顯高于 酒精燈火焰的溫度,由此推斷,刺破薄膜后液態鋁會迅速和 反應,又 會形成致密氧化膜,所以液態鋁不會流出來。
1.參考答案： (1)濃度 (2)只用鎂、鋁做實驗,選擇的金屬樣品種類太少
(3)氧氣
2.時間要求： 3-4 分鐘。
3.評價設計
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構 抽象擴展結構
(1) 無意義或空 白答案 書寫多少 書寫含量 書寫濃度 類似問題會總 結歸納
(2) 無意義或空 白答案 金屬少 種類少 金屬種類 少，難具普 遍性 能總結類似 對著實驗影響 因素
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(3) 無意義或空 白答案 氧 氧氣 氧化膜分析 應該是氧氣 根據實驗操作 或者現象總結 出相關答案。
4.作業分析與設計意圖
本題借助對金屬相關性質的探究,考查了發現和提出有探究價值的化學問題 并能進行相關探究的核心素養。 (1)實驗 1、2 不同之處是氧氣的濃度不同,所以 進行 1、2 實驗的目的是研究鋁和氧氣反應的劇烈程度是否與氧氣的濃度有關(2) 只用鎂、鋁做實驗,選擇的金屬樣品種類太少,不能得出不同金屬的活動性不同的 結論(3)液態鋁會迅速和氧氣反應形成致密氧化膜,所以刺破薄膜后液態鋁不會流 出來。
第三課時
課時目標： 了解防止金屬腐蝕的簡單方法；知道一些常見金屬性質用途；知 道可用鐵礦石煉鐵。認識廢棄金屬對環境的影響，知道回收金屬的重要性；了解 我國資源短缺的國情。
作業 1： 日常生活中一些鐵制品經常會被銹蝕。下列做法不能起防銹作用的 是( )
①在鐵制品表面鍍鋅 ②在鐵制品表面涂油脂 ③保留鐵器表面的鐵銹作保護 層 ④在鐵器表面刷油漆 ⑤自行車臟了用清水沖洗 ⑥用廢酸液沖洗鐵制污水 管道 ⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干
A. ②⑤ B. ②⑥⑦ C. ①③⑦ D. ③⑤⑥ 1.參考答案： D
2.時間要求： 1-2 分鐘。
3.評價設計
錯選其他選項是不了解金屬銹蝕與氧氣和水有關，同時酸性、堿性和鹽 也能加快金屬的銹蝕。
4.作業分析與設計意圖
基于金屬銹蝕的條件，補充還有哪些情況能促進金屬銹蝕相關知識點。
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作業 2：“中國智慧”“中國制造”譽滿全球。
(1)2018 年平昌冬奧會閉幕式上， “北京八分鐘”的表演活動中，演員穿著 高 2.35 米，重量僅有 20 斤的熊貓木偶服飾進行的輪滑表演(如圖 1 所示)受 到全球矚目。
①圖 1 標識的物質中，含有金屬元素的是 (寫一種即可)。
②銅絲線用于連接 LED 燈，主要是利用了它的 ；鋁合金是 制作熊貓木偶的材料之一，主要是利用其 的性質。
(2)2018 年 5 月 13 日，中國首艘國產航母首次海試，讓世人刮目相看。航 母的飛行甲板，既能承受艦載機起降時產生的強烈沖擊和摩擦，也能承受艦 載機的尾流噴射，還能遭受潮濕鹽霧的海洋大氣環境侵蝕。由此可推知，制
造飛行甲板的材料具有的性質是 (至少答三點)。
(3) 下列有關廢金屬回收的說法錯誤的是( )
A:廢金屬的增多造成資源浪費
B:回收利用廢金屬可以帶來巨大的社會效益和經濟效益
C:廢金屬無需回收，對人類無危害
D:回收廢金屬可以減少環境污染
1.參考答案：
(1) 銅絲線(或鋁合金)； 導電性； 密度小、延展性好
(2) 硬度大、熔點高、抗腐蝕性能強
(3) C
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2.時間要求： 1-2 分鐘。
3.評價設計
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構 抽象擴展結構
(1) 無意義或空白 答案 知道金屬元素 金屬性質 從用途知道其 性質 能認識到物質 其他性質
(2) 無意義或空白 答案 知道金屬部分 性質 判斷常見金屬 性質 從用途知道其 性質 能認識不同金 屬物質的性質
(3)錯選其他選項，不了解廢棄金屬對環境的影響。
4.作業分析與設計意圖
會判定金屬， 了解金屬的性質及從金屬用途推斷金屬的性質， 金屬資源在 實際中應用。
六、單元質量檢測作業
(一)單元質量檢測作業內容
作業 1：人類文明進步與金屬材料發展關系十分密切。
(1)下列金屬制品的主要用途，利用了金屬導電性的是_____ (填字 母序號)。
(2)鋁不易生銹的原因是_________。
1.參考答案： (1) B
(2) 鋁表面有一層致密的氧化膜
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2.時間要求:1 分鐘。
3.評價設計：
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構 抽象擴展結構
(1) 無意義或空白 答案 金屬性質 金屬其他性質 根據用途找出 性質 能認識到物質 其他用途的性 質
(2) 無意義或空白 答案 金屬易氧化 其他金屬氧 化情況 根據現象總結 性質 能指出多種物 質的用途性質
4.作業分析與設計意圖
從學生熟悉的金屬性質入手，考查學生金屬性質及用途相關知識。 理論聯系 實際。
作業 2: 下圖是某化學興趣小組。設計的金屬活動性順序的探究實驗。
(1)上述實驗中，有氣泡生成的是 (填寫裝置序 號)。
(2)試管 F 中出現的實驗現象是 。
(3)上述實驗能否證明鎂、鋅、鐵、銅、銀五種金屬的活動性強弱？ 請說明理由 。
(4)我國古代“濕法煉銅”就是利用了試管 D 中的反應原理，請寫出 該反應的化學方程式： 。
1.參考答案：
(1)A 和 C
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(2)銅表面有銀白色固體析出，溶液由無色變為藍色
(3)不能判斷； 只能判斷出鎂>鐵>銅>銀，鋅>銅，而無法確定鋅與鎂 和鐵的活動性順序
(4)Fe＋CuSO4 ===Cu＋FeSO4 2.時間要求:2 分鐘。
3.評價設計
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構 抽象擴展結構
(1) (2) 無意義或空 白答案 實驗現象 根據性質推 斷實驗現象 推斷其他物 質現象 擴展一類金屬 反應的現象
(3) (4) 無意義或空 白答案 金屬活動性 化學方程式 書寫 金屬活動性 順序判斷 結合金屬活動 性書寫化學方 程式
4.作業分析與設計意圖
從學生熟悉的金屬性質入手，考查學生金屬活動性順序判斷，書寫正確化學 方程式等。
作業 3：現有 100t 含氧化鐵 80%的赤鐵礦石， 工業上用于冶煉生鐵 (1)生鐵主要是鐵和________ 的合金；
(2)用化學方程式計算，用該赤鐵礦石能冶煉出含雜質 3%的生鐵多 少 t ？
1.參考答案：
(1)碳
(2)解：設可煉出生鐵的質量為 x．
13
14
160
100t × 80%
112
( 1-3%)× x
x≈57.7t
答：可煉出含雜質 3%的生鐵 57.7t。
2.時間要求:5 分鐘。
3.評價設計
金屬冶煉反應原理及利用化學方程式的計算， 讓學生掌握一般含有雜質 相關問題的計算。
4.作業分析與設計意圖
本題通過考查合金成分，金屬資源冶煉，判斷學生對于使學生初步學會將 化學計算與實際生產結合起來。
作業 4：金屬與人類生產、生活密切相關，請回答下列問題：
( 1 )將黃銅片和純銅片相互刻劃，發現純銅片表面留下較深的劃室。 則它們的硬度大小關系是：純銅___________ (選填“＞"或“＜"或 “=")黃銅；
(2)金屬資源儲量有限，下列措施能有效保護金屬資源的是 ___________ (填字母)；
A. 回收利用廢舊金屬
B.加大對金屬礦物的開采，提高金屬產量
C.尋找和開發金屬的替代品
D.提高防腐能力，延長金屬制品的使用壽命
(3)金屬鋰被稱為 “21 世紀的能源金屬 ”，它能與稀硫酸迅速反應 生成硫酸鋰(Li2 SO4 )和氫氣；遇水反應生成氫氧化鋰和氫氣，并且放 出熱量。請你寫出鋰與水反應的化學方程式___________ 。金屬鋰著
火時， ___________ (選填“能”或“不能”)用水來滅火 1.參考答案：
( 1 )＜
(2) ACD
(3) 2Li+2H2O=2LiOH+H2 t；不能
2.時間要求:3 分鐘。
3.評價設計
前結構 單點結構 多點結構 關聯結構
(3) 無意義或空白 答案 有關金屬化 學方程式書 寫 其他金屬相關 化學性質及方 程式書寫 能運用比較、歸納 的方法分別從化學 方程式書寫
4.作業分析與設計意圖
本題通過金屬與人類生產、生活密切相關，讓學生了解金屬資源保護重要
性， 讓學生對我國資源短缺的國情有了更全面的了解，進一步形成和鞏固了利用 化學為人類謀福利的社會責任感。
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