資源簡介

第八單元《金屬和金屬材料》教學設計
課題2 金屬的化學性質
一、教材分析
通過前面的學習，同學們對化學與人類生活、社會發展有了一定的認識，對化學學習產生了濃厚的興趣；知道了空氣、氧氣、水、二氧化碳在生產、生活中所起的重要作用；了解到燃料的燃燒給人類會帶來的幸福或災難；掌握了一些基本的微觀粒子概念，認識到物質構成的奧秘等等。也就是說：同學們已接觸了較多的非金屬元素的知識。而本單元對“金屬元素”的系統研究，是在初中階段化學教材中首次出現的。對“金屬與金屬礦物”的系統認識，特別是日常生活中接觸最多的且與生產、生活關系最為密切的一種金屬——鐵的研究，就具有其獨特的重要意義了。
本章內容主要是元素化合物的知識。圍繞“金屬的性質、金屬礦物存在的形態、怎樣冶煉、金屬的特點和用途、如何防止金屬腐蝕和廢舊金屬回收利用的意義”等問題進行了“活動與探究”，使學生從熟悉身邊的物質及現象入手，并通過相關資料的交流、動手實驗、大膽猜測，讓學生走進實驗室、走向生活以及走向社會。
教師對這部分知識的處理，要突出實驗教學，加強對典型反應和現象的感知，注重聯系社會生活實際，使學生逐步掌握知識的內在聯系，形成一定的知識網絡，而不是孤立地死記硬背有關物質的性質；有條件的話要設計一些開放性的學習主題，有意識地引導學生從多個角度對有關問題做出價值判斷，使學生形成新的認識，將科學探究向深層次推進。
二、學情分析
在學習本課前，學生已經學習了非金屬元素氧氣，碳及其化合物的知識，初步了解到認識物質性質的一般步驟和方法。學生已經學過了 “鎂帶的燃燒”、“加熱銅絲”、 “鐵絲在氧氣中燃燒”、“酸雨對金屬制品的腐蝕”、“實驗室制取氫氣”、質量守恒定律中的“鐵與硫酸銅溶液的反應”等等。學生雖對金屬的性質有了初步的認識，但由于這些知識分散在教材中，而且以零散知識點的形式平鋪直敘，學生的認知中缺乏方法論上的組織結構。學生重感性的認知輕理性的歸納總結、重現象的感知輕原理的認識，因此，教師應通過聯系生活、做實驗、觀察信息、思考過程讓學生真正體驗認識到金屬的化學性質。
三、課時安排
本課程共分為兩課時：課時1 金屬與氧氣、酸的反應
課時2 金屬活動性順序
課時2 金屬活動性順序
一、教學目標
1. 通過實驗探究金屬與其他金屬化合物溶液的置換反應。
2. 通過實驗探究和討論交流，認識金屬的化學性質及其活動性順序。
3. 能用金屬活動性順序對有關的置換反應進行簡單地判斷，并能利用金屬活動性順序解釋一些與日常生活有關的化學問題。
二、教學重難點
教學重點：對金屬活動性順序的初步探究。
教學難點：利用金屬活動性順序對置換反應的判斷。
三、教學過程
【溫故知新】回憶上節課學習的比較金屬活動性的方法。
【總結】判斷金屬活動性的標準之一：根據金屬與氧氣能否反應及反應的難易和劇烈程度判斷；判斷金屬活動性的標準之二：根據金屬是否與鹽酸或稀硫酸反應判斷。
【過渡】除了這兩種方法，還有其他證明方法嗎？
【回憶】將鐵釘投入硫酸銅溶液中有何現象？
【播放視頻】鐵置換銅——藍色海洋中的紅珊瑚
【現象】鐵表面會覆蓋一層紅色的物質；溶液逐漸由藍色變成淺綠色。
【化學方程式】Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
【結論】鐵能把銅從其化合物的溶液中置換出來，說明鐵比銅活潑。這個反應就是利用了鐵的金屬活動性比銅的強，它可以把銅從硫酸銅溶液中置換出來的原理。
【問題】是不是所有的活潑金屬都能把不活潑的金屬從它們化合物的溶液中置換出來呢？我們通過實驗來探究一下吧！
【實驗探究】探究鋁、銅、銀的活動性強弱。
【實驗方案】
1.將鋁片插入到硫酸銅的溶液中。
2.將銅片插入到硝酸銀溶液中。
3.將銅片插入到硫酸鋁溶液中。
【實驗活動】學生分組進行實驗探究。
【實驗記錄】
實驗 現象 結論（化學方程式）
鋁跟硫酸銅溶液 鋁表面附有紅色固體，溶液由藍色變無色 2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3 + 3Cu
銅跟硝酸銀溶液 銅表面附有銀白色固體，溶液由無色變藍色 Cu +2AgNO3 =Cu(NO3)2+2Ag
銅跟硫酸鋁溶液 無現象 不反應
【實驗總結】通過實驗我們知道：
2Al＋3CuSO4＝Al2(SO4)3＋3Cu （活動性：Al＞Cu）
Cu＋2AgNO3＝Cu(NO3)2＋2Ag （活動性：Cu＞Ag）
銅和硫酸鋁溶液不反應 （活動性：Cu＜Al）
因此三種金屬活動性順序為：Al＞Cu＞Ag。
【交流討論】通過“金屬與金屬化合物溶液反應”能得出一個什么結論？
【總結與交流】活動性強的金屬可以把活動性弱的金屬從它的化合物溶液中置換出來。此類方法也可以作為比較金屬活動性強弱的依據之一。
【圖片展示】形象動畫展示金屬之間的置換過程，便于學生理解和認識。
【總結】金屬活動性的比較方法：
1. 比較金屬活動性的方法之一：根據金屬與氧氣能否反應及反應的難易和劇烈程度來判斷；
2. 比較金屬活動性的方法之二：根據金屬與鹽酸或稀硫酸能否反應來判斷；
3. 比較金屬活動性的方法之三：根據金屬能否與金屬化合物溶液發生置換反應，若能，則這種金屬的活動性強，否則則弱。
【總結】人們經過了許多類似上述實驗的探究過程，進行過認真的去偽存真、由表及里的分析，歸納和總結出了常見金屬在溶液中的活動性順序：
金屬活動性順序在工農業生產和科學研究中有著重要應用，它可以給我們提供一些判斷的依據：
1．在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性越強；
2．在金屬活動性順序里，位于氫之前的金屬，才能置換出鹽酸（HCl）、稀硫酸（H2SO4）中的氫；
（同等條件下，位置越靠前的，反應越劇烈；而排在氫后面的金屬，則不能與稀鹽酸或稀硫酸反應。我們接觸的與酸反應最多的金屬是鋅、鐵、鎂、鋁四種，而鉀、鈣、鈉三種金屬非常活潑，接觸水就會發生劇烈反應，該類反應今后將在高中具體學習。）
3．在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。
【口訣】前金換后金，化合物可溶，鉀、鈣、鈉除外。
【講解】金屬活動性順序表的應用：1.比較三種金屬活動性的實驗設計
【思考】比較Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性強弱
【總結】①選用試劑為：Fe、CuSO4溶液、Ag
“兩金夾一液”：即選用三種金屬活動性最強和最弱的兩種金屬的單質及活動性介于兩種金屬之間的金屬的化合物溶液作為試劑，根據兩種金屬單質分別與化合物溶液反應的情況進行判斷。
②選用試劑為：FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液
“兩液夾一金”：即選用三種金屬中活動性排在中間的金屬單質及其他兩種金屬的化合物溶液作為試劑，根據金屬單質分別與兩種化合物溶液反應的情況判斷。
【講解】金屬活動性順序表的應用：2.判斷下列各組物質能否發生反應
【練習】判斷下列反應能否發生？能反應的寫出化學方程式。
（1）銅和硫酸鋅溶液
（2）鋅和硫酸銅溶液
（3）金和硫酸銅溶液
（4）鐵和氯化銀
（5）鋁和稀鹽酸溶液
【總結】根據金屬活動性順序的規律判斷，1、3不能發生反應，因為活動性弱的金屬不能置換出活動性強的金屬，2能發生反應，因為鋅的活動性比銅強，5能發生反應，因為鋁的活動性比氫強，4不能發生反應，因為氯化銀難溶于水。
【講解】金屬活動性順序表的應用：3.判斷金屬與化合物溶液反應后濾液、濾渣分析
【思考】將過量的Fe粉放入 Cu(NO3)2和 AgNO3的混合溶液中，充分反應后過濾，濾渣與濾液中含有哪些物質？
【總結】金屬與金屬化合物溶液反應，金屬中最活潑的優先置換出最不活潑的金屬。鐵先與AgNO3反應生成Fe(NO3)2和Ag，再與Cu(NO3)2反應生成Fe(NO3)2和Cu，因為鐵過量，所以Cu(NO3)2和 AgNO3都完全反應，濾渣中有Cu、Ag、Fe，濾液中有Fe(NO3)2。
【變式】將一定量的Fe粉放入 Cu(NO3)2和 AgNO3的混合溶液中，充分反應后過濾，濾渣與濾液中含有哪些物質？
【總結】反應順序是鐵先與AgNO3反應再與Cu(NO3)2反應，因為鐵是一定量的，所以鐵一定與AgNO3反應生成Fe(NO3)2和Ag，濾渣中一定有銀，濾液中一定有Fe(NO3)2，但不確定鐵與AgNO3反應后還有沒有剩余，如果鐵有剩余，則繼續與Cu(NO3)2反應生成Fe(NO3)2和Cu，所以濾渣中可有銅，也可能有過量的鐵，如果鐵的量很少，都不能將AgNO3完全反應，則濾液中可能會有Cu(NO3)2和 AgNO3。
【講解】金屬活動性順序表的應用：4.多種金屬與一種化合物溶液同時接觸且都能發生反應，分析反應的先后順序和反應后溶液的組成。
【練習】（1）鐵絲、銅絲插在少量的AgNO3溶液中，反應后溶液的組成。
【講解】金屬與金屬化合物溶液反應，金屬中最活潑的優先置換出最不活潑的金屬，鐵先與AgNO3溶液反應，所以溶液中一定有Fe(NO3)2，AgNO3溶液少量，銅不一定能與AgNO3溶液反應，所以只能說可能有Cu(NO3)2。
【練習】（2）鐵絲、銅絲插在過量的AgNO3溶液中，反應后溶液的組成。
【講解】AgNO3溶液過量，所以既能先與鐵絲反應，也能將銅絲完全反應，所以溶液中一定有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，還有過量的AgNO3。
【講解】金屬活動性順序表的應用：5.金屬及金屬化合物溶液除雜。
【練習】填寫下列表格（“混合物”欄中括號內為雜質）。
【講解】除雜有兩種思路，第一種是除去法，就是要將雜質除去變成與所需要的物質不同的狀態，但不能引入新的雜質，除去銅粉里的鐵粉，可以加入足量稀鹽酸，鐵與稀鹽酸反應會生成氯化亞鐵溶液和氫氣，固體中只剩下銅粉，主要操作步驟為加足量稀鹽酸至無氣泡產生，過濾、洗滌、干燥；第二種除雜思路是轉化法，就是把雜質轉化成所需要的物質，除去FeCl2溶液中的CuCl2可以加入鐵粉，鐵與氯化銅反應生成氯化亞鐵溶液和銅，溶液中只有氯化亞鐵，主要操作步驟為加足量鐵粉，過濾。
【科普片推薦】給大家推薦一部科普片《門捷列夫很忙》第4集，以著名化學家門捷列夫的動畫形象為串聯，帶領觀眾了解元素發現的歷史，第4集介紹了性質各異的金屬元素，有活潑的鈉、鈣、銫，也有高冷的貴金屬銅、銀、金的故事。
【課堂小結】
【課堂練習】略
四、板書設計
課題2 金屬的化學性質
課時2
一、金屬能與金屬化合物溶液反應
二、金屬活動性順序
三、金屬活動性順序的應用

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