資源簡介

《幾種重要的金屬》教材分析及教法建議

一．本單元主要內容及教材編排意圖
本章教材是繼高一《堿金屬》之后，再次出現的金屬知識章節，在此學生將形成金屬的一系列概念。例如，金屬的物理通性、化學通性，總結金屬的不同冶煉方法，金屬的回收及利用，金屬的腐蝕和防腐等。??金屬元素約占元素總種類的４／５，金屬知識是無機化學中很重要的元素化合物知識。學習完本章內容，將進入到另一大塊元素化合物知識——有機化學的學習。 　　本章教材分為四個部分：第一部分是章引言，主要介紹金屬的物理通性。這部分文字雖少，但對本章知識的學習有統領作用，可以適當拓展一下，但不要加深理論層次。第二部分包括第一節和第二節，主要內容是鎂、鋁、鐵的單質及其重要化合物、合金等知識，硬水及其軟化(選學)也在這部分中。第三部分是第三節，金屬冶煉的主要原理和一般方法、金屬的回收和資源保護，還包括金屬陶瓷和超導材料(選學)。第四部分是第四節，原電池原理及其應用。
二．本單元在教材中所處的地位功能及知識特點
1．功能和地位。本章之前，學生已學過氧化還原反應、離子反應、物質的量、原子結構和元素周期律、化學鍵、化學平衡、電離平衡等理論知識。因此學習本章內容時，要注意充分發揮理論知識對元素化合物知識的指導作用。特別是對金屬元素性質的概括、總結和提高；學習相關內容時應用理論知識加以解釋，應用的過程也是進一步加深理解這些理論的過程。例如，本章內很多的反應都屬于氧化還原反應，包括原電池中的電極反應。若能用電子轉移的觀點分析這些反應，既可加深對具體反應的理解，又可以鞏固有關氧化還原反應的概念。另外象氯化鐵溶液的配制、保存、水解等。
2．內容的特點。以元素化合物知識為主，兼有理論知識。教材內容比較豐富廣泛，但教學要求層次相對較低。注重學法指導和德育滲透，培養學生獲取知識的能力 .
3．本章各節知識點教學具體要求。（見附表一）
4．利用數據、圖表進行學法指導和德育滲透 。（見附表二）
三、本章課時安排及教學重難點
本章教學重點：1、鎂、鋁、鐵的化學性質和鐵離子的檢驗； 2、鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變； 3、原電池原理及其應用。
本章教學難點：1、運用電離平衡理論解釋氫氧化鋁的兩性；2、Fe（II）和Fe（III）的互變； 3、原電池原理及其應用。
本章課時安排（共計13－15課時）
第一節 鎂和鋁 3課時（包括習題講評）
第二節 鐵和鐵的化合物 2課時－3課時
第三節 金屬的冶煉 1課時
第四節 原電池的原理及其應用 2課時－3課時
實驗 2課時
單元復習 1課時
單元測試及講評 2課時
四．本單元的內部結構關系、知識網絡圖及每節課的教學建議
本章內容在以前的老教材中分列在三章中講述，現在統一放到一章中完成，結構顯得緊湊。但由于本章中的基礎知識及其應用大多數是高考的重點和熱點，所以對本章的教學應給予足夠的重視。 　　本章的四部分內容：
第一部分的引言和第三部分的金屬冶煉都是對金屬的概要論述，分別講述了金屬的物理通性和化學通性，完全可以放到一起來講，以形成對金屬的宏觀認識，認識金屬的一系列概念。而本部分內容，沒有過高的理論要求，內容也多來自一些感性知識及數據的總結，因此教師可提前設計好自學提綱，安排學生自學，小組合作，討論得出結論。尤其是關于金屬冶煉實質、方法及規律，一定要由學生自主建構。 　　本部分的難點問題是如何針對不同金屬選用不同的冶煉方法。要攻克這個難點，首先讓學生了解金屬的還原性有強有弱，能熟練識記金屬活動性順序表。然后理解金屬冶煉的實質是利用氧化還原反應的原理，將礦石中的金屬陽離子轉化為金屬單質。而金屬陽離子的氧化性有差異，故使用的還原方法有差異，一一討論分析即得到結論。整個教學設計，采用邊復習邊推進的方式。 　　對于金屬這一不可再生資源，應加強金屬的回收。這樣做，一方面可以防止廢舊金屬造成的環境污染，另一方面又緩解了資源短缺的矛盾。教師在本部分教學時，可設置一個研究性課題：調查一些大的垃圾回收站有關廢舊金屬的回收情況。 　　第二部分是第一節和第二節，涉及元素化合物知識，教學時可根據“結構→性質→用途、制法、存在”的內在規律展開，其中物質的結構特征是首要的、決定性的因素。另外，多與已學過的元素化合物知識對比、聯想，從而準確地把握本章元素及其化合物的性質。例如講到鎂、鋁性質時，可以做鎂和鋁的對比，鈉與鎂、鋁的對比。講到鐵的結構和性質時，可將主族元素與過渡元素對比，可以將三種鐵的氧化物對比，也可以將Ｆｅ（ＯＨ）2和Ｆｅ（ＯＨ）3對比。 　　第一節鎂和鋁的重點是鋁、氧化鋁、氫氧化鋁與酸和堿反應的性質，通過教學形成如下知識網絡，見圖1。
圖1?。粒旒捌浠衔锏南嗷マD化關系圖
而這個結構嚴謹、系統性強的知識網絡是抽象的，學生要想建構起來是有困難的。如果能從化學實驗入手，做好實驗，認真觀察實驗現象，分析書寫有關的化學方程式，同時引導學生用電離平衡理論、氧化還原反應概念予以解釋，就可以克服這個困難。 對于鎂，如何從海水中提取鎂應該可以作為一個知識拓展。　　第二節鐵和鐵的化合物重點是鐵原子的結構及還原性、鐵鹽和亞鐵鹽的轉變、Ｆｅ2＋和Ｆｅ3＋的檢驗。其中難點是Ｆｅ、Ｆｅ2＋、Ｆｅ3＋之間的互相轉化及應用。為了把有限的課堂教學時間用來攻克難點，提高教學效率仍需對基礎知識作出自學提綱(此處略)，讓學生在課余時間以預習的方式完成。同時，涉及演示實驗的地方，為了讓學生形成深刻的感知，除引導學生認真觀察以外，可采取邊講邊讓學生做或讓學生上臺演示的形式進行。實驗完畢，讓學生自己動筆完成化學反應方程式及電離方程式的書寫。只有一個一個的性質熟練了，才會形成牢固的知識系統，以下是關于鐵的單質及其化合物的相互轉化關系見圖2，供大家參考。
圖2?。疲寮捌浠衔锵嗷マD化關系圖
有關第二節知識的應用非常廣泛，例如工業煉鐵、煉鋼、燒制磚瓦，神奇的熱敷袋，生活中的補鐵藥品等，教師可以讓學生根據個人興趣選擇課題，進行探究，既激發學生的激情，又有利于學生鞏固知識，何樂而不為？
第三部分的金屬冶煉。
第四部分是第四節的原電池。本節內容對學生來說是全新的，也是第一次接觸原電池，所以難度較大。為了讓學生建立原電池的概念，做好Ｃｕ-Ｚｎ原電池的實驗是關鍵?？梢栽O計成圖3的四個裝置。演示實驗后，發現A中只有Ｚｎ表面有氣泡，而Ｂ、Ｃ、Ｄ裝置中Ｃｕ表面產生了氣泡，這是為什么呢?引導學生分析現象背后的化學反應原理：
圖3　實驗裝置
Ａ裝置Ｚｎ表面發生反應： Ｚｎ＋Ｈ2ＳＯ４＝ＺｎＳＯ４＋Ｈ２↑ 　　 氧化還原反應在同時同處發生。 　　Ｂ、Ｃ、Ｄ裝置的Ｃｕ表面有氣泡，說明Ｃｕ片處發生了反應：
2Ｈ＋＋2ｅ－＝Ｈ２↑ 　　誰失電子呢?在哪兒發生的呢?Ｚｎ片的不斷減少，說明Ｚｎ－2ｅ-＝Ｚｎ2+，即失電子在Ｚｎ片處完成。總結Ｂ、Ｃ、Ｄ裝置中發生的氧化還原反應，可知反應是在同時異處完成的。 　　進一步提出問題請同學們研討： Ｄ裝置中檢驗有電流產生，條件是什么? 　　Ｂ、Ｃ、Ｄ裝置都可以稱為原電池，原電池的科學定義是什么?如何判斷一個裝置是不是原電池? 如何正確描述原電池?(電極名稱和電極反應) 　　生活中存在的原電池舉例： 為什么混有雜質的鋅粒與稀硫酸反應放出氫氣的速度比純鋅快?
研討的過程，即思考歸納的過程。教師引導學生自我建構的原電池原理才是牢固的。
五．本單元綜合探究活動（拓展和應用）
研究性課題
調查常用電池的種類、使用范圍、性能和價格，以及電
池中的氧化劑和還原劑。調查廢舊電池是如何處理的，
以及回收廢舊電池的意義和價值。
討論
鎂和鋁的位置結構性質
2、鐵與氯氣硫反應時化合價的不同
課外閱讀
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資料
24K金和18K金，鐵與動植物，濕法冶金，鋅－錳干電池
的主要反應
選學
硬水及其軟化，稀土金屬及其用途，金屬陶瓷，超導材
料
思考
鐵三角
家庭小實驗
橘子電池
六、學法指導 　　素質教育的目的是提高學生的綜合能力，包括自學能力、觀察能力、思維能力、分析歸納能力、實驗能力等。 　　本章閱讀量大，任務重，為了在計劃課時內較好地完成教學目標，應加強培養學生課外研讀教材的能力。為了幫助學生有效地自學，可以提前印發自學提綱。 　　再者，化學是一門以實驗為基礎的學科。本章教材中設有近20個化學實驗，其目的之一就是發揮化學實驗驗證、探究的作用；其二是培養學生的操作技能。在本章學習時，應給予化學實驗足夠的重視。 七、高考題賞析（5題）（見PPT）
八、鏈接——鎂和鋁的發現 　　鎂是1８0８年英國化學家戴維在電解氧化鎂和氧化汞的混合物時發現的。戴維在發現鎂元素時得到的金屬鎂很少。1831年，法國化學家彪西將氯化鎂與鉀混合置于玻璃管中加熱，充分反應后洗去氯化鉀，得到成塊的金屬鎂?，F在，人們普遍采用電解熔融氯化鎂的方法獲得鎂。地殼中，鎂元素的豐度為2.0％，海水中鎂的總儲量為2．1×101５ｔ。 　　鋁的發現和工業生產的歷史很短，鋁是一種“年輕的金屬”。1８2５年，丹麥科學家奧斯特在研究電流的化學作用時，在進行了一系列試驗后曾得到過不純凈的鋁，但沒有引起科學界的注意。1８2７年，德國化學家維勒，用他獨創的一種復雜的方法制得了灰色粉末狀金屬鋁，并首次指出了鋁的化學性質，他被科學界公認為鋁的發現者。30年后，法國化學家得維爾用金屬鈉還原氯化鋁，得到了有金屬光澤的鋁球，這種方法制得的鋁比黃金還貴好幾倍，成為當時頗受羨慕的“貴金屬”——門捷列夫于1889年接受了英國皇家協會的最高獎賞——一架用金和鋁制成的天平。至1886年，英國奧柏林學院化學系的青年學生霍爾，在實驗中偶然發現冰晶石（Ｎａ3ＡｌＦ６）可大大降低煉鋁成本。他將氧化鋁與冰晶石混合熔化然后電解，結果在陰極得到了鋁。幾乎同時，法國青年大學生埃羅也成功地用電解法制得了鋁。從此，鋁變成了廉價商品。

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