资源简介

第九单元　金　属
第一节　常见的金属材料
设计说明 教学中应从学生已有的生活经验出发，通过实验探究和交流讨论，使其将自己对金属制品的成分和各项性能及其用途的认识逐渐清晰、系统、深入，进而产生学习有关金属性质和生产知识的积极心态。 教学目标 知识与技能 1.了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需要考虑价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 2.知道什么是合金，认识合金与纯金属相比在性能上更具优越性。 3.了解几种常见合金的主要成分、性能和用途。 4.知道重要的铁矿石和炼铁的基本原理。 5.熟悉含杂质的化学方程式的计算。 过程与方法 1.通过实验探究，提高学生的动手能力。 2.通过讨论、探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3.通过查阅合金的资料及分组讨论，培养学生独立获取知识的能力和合作意识。 4.通过实验，让学生了解炼铁的原理，使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。 情感、态度与价值观 1.通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑、敢于探究的良好品质。 2.通过化学知识与生产、生活相联系，引导学生关注身边的化学，增强社会责任感。 重点难点 教学重点 1.金属的物理性质，合金的概念。 2.炼铁的基本原理。 教学难点 1.合金的性质。 2.实验室探究炼铁原理的实验。 教学方法 自学、讨论、讲述与实验探究相结合。 教具、学具 多媒体； 酒精灯、火柴、导线（若干）、小灯泡（3伏）、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台（带铁圈）、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 授课时数 2课时 第一课时　金属的物理性质　合金 教学过程 导入新课 1.你知道日常生活中哪些用品是由金属制成的？ 2.你知道我国古代从何时开始生产和使用金属制品？我国现代金属工业生产状况如何？ 讲授新课 一、金属的物理性质 活动天地9-1：列举一些常见或常用的金属制品，想一想各是用什么金属制成的？分别应用了金属的哪些性质？你认为金属有哪些共性？ 小结：金属的物理性质 金属的物理性质——共性 金属光泽具有金属光泽状态常温一般为固体密度密度较大硬度硬度较大熔点、沸点熔点、沸点较高导热性具有导热性导电性具有导电性延展性具有延展性
提出问题：不同的金属性质是否完全相同？请同学们回忆学过的知识，阅读课本55页第二段，填写下列表格。 地壳中含量最多的人类最早利用的人体中含量最高的年产量最高的熔点最高的硬度最大的熔点最低的延性最好的导电、导热性最好的展性最好的
请根据表中的信息和你的经验分析下列金属各有什么用途？分别利用了它们的什么性质？（20 ℃的测量值） 性质 金属颜色熔点/℃*电阻率/(nΩ·m)莫氏硬度（最大为10）金 （Au）黄色19.31 06422.142.5银 （Ag）银白色10.596215.872.5铜 （Cu）紫红色8.921 08416.783.0铁 （Fe）银白色7.871 53896.14铝 （Al）银白色2.766028.22.75铬 （Cr）银白色7.21 857258.5
教师总结： 不同金属也有不同的特性 铂的延性好，可以抽成直径只有1/5 000㎜的细丝； 金的展性好，可以压成厚度只有1/10 000㎜的薄片； 钨的熔点高，可以做灯丝； 铜的导电性好，广泛用于电子制造业（如电脑、电视机等的印刷电路板）； 金特有的黄色象征富有和高贵，被大量用作饰品等。 思考： 1.为什么刀具、锤子等用铁制而不用铝制？ 2.银的导电性比铜、铝好，为什么电线一般用铜、铝制而不用银制？ 3.为什么灯泡的灯丝用钨制而不用铝、锡制？ 4.用来铸造硬币的金属材料应具有什么性质？ 教师总结： 物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但还应该综合考虑价格、是否美观、资源存量、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境的影响等因素。 【多识一点】组织引导学生自读课本“多识一点”认识金属的分类。 二、合金 在日常生活、生产中，金属有着广泛的应用，我们常见的金属材料是纯金属吗？要满足不同的用途，需要不同性能的金属材料，仅用纯金属是远远不够的。为此，人们在生产实践中要应用具有特殊性能的“金属材料” ——合金。 总结：金属材料包括纯金属和合金。 提出问题： 1.我们在生活中所见到的金属是不是纯金属？ 2.什么是合金？合金属于纯净物还是混合物？常见的合金有哪些？ 3.合金与纯金属在物理性质上有什么不同？ 下面我们带着这几个问题学习一下有关合金的知识。 【多媒体展示】后母戊鼎的相关介绍，引出合金的概念。 后母戊鼎含铜84.77％、锡11.64％、铅2.79％。充分显示出商代青铜铸造业的生产规模和技术水平。 合金概念：在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质叫合金。 阅读教材56～57页相关内容，了解常见合金的组成。 常见的合金 1.铜合金：青铜、黄铜（________的合金） 2.铁合金：生铁和钢都是_____和____的合金，二者的主要区别是_________不同。 3.铝合金、钛合金等。 提问：合金与组成它们的金属性质有何差异？ 【实验探究】指导学生利用所提供的实验器材和药品进行分组实验，验证以下问题： 1.观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽。 2.将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡互相刻画，比较它们的硬度。 3.将锡片与焊锡放在铁片上，用酒精灯加热锡片与焊锡中间的铁片部位，观察谁先熔化。（实验如下图） 得出结论：一般情况下，合金比其组分金属的颜色鲜艳；合金比其组分金属的硬度大、熔点低等特性。 通过探究我们知道，合金比其组分金属具有更好的性能。这是为什么呢？ 总结：金属在熔合了其他金属或非金属后，不仅组成发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化。 【多识一点】组织引导学生自读课本“多识一点”认识其他常见合金。 当堂达标 1.在下面的物理性质中，①银白色金属、②延展性、③传热性、④导电性、⑤被磁铁吸引。其中铁、铜、铝三种金属都具有的是（　　） A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.①⑤ 答案：B 2.金属钨广泛用于制造灯丝，有“光明使者”的美誉。这是因为钨能导电且（　　） A.密度大 B.硬度大 C.熔点高 D.延展性好 答案：C 3.下列物质不属于合金的是（　　） A.青铜 B.铝 C.钢 D.生铁 答案：B 4.下列说法正确的是（　　） A.铝是人类最早利用的金属材料 B.铜是目前世界年产量最高的金属 C.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在 D.日常使用的金属材料大多数是合金 答案：D 5.合金是在金属中加热熔合某些　　　　或　　　　，形成的具有　　　特性的物质，合金与纯金属相比，性能上发生了改变，说明物质的　　　 改变会使其　　　　　　　发生改变，合金的用途比纯金属的用途更广。 答案：金属　非金属　金属　组成　性质 6.铁合金主要包括　　　　和　　　　，它们的区别是　　　　　不同，生铁含碳量为　　　　　　，钢的含碳量为　　　　　　　，钢与生铁相比具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。 答案：钢　生铁　含碳量　2%～4.3%　0.03%～2% 7.钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，有很多优良的性能，如　　　　、　　　　　、可塑性好、机械性能好、易于加工等，尤其是钛和钛合金的抗腐蚀性能非常好，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等方面。 答案：熔点高　密度小 板书设计 第九单元　金　属 第一节　常见的金属材料 第一课时　金属的物理性质　合金 一、金属的物理性质 1.金属的物理性质：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，具有良好的延展性、导热性、导电性。 2.金属的用途　物质的用途由性质决定 如：钨　熔点高→灯泡灯丝 铜　导电性优良→电子制造业 二、合金 1.合金：在某种金属中加热熔合其他金属或非金属后形成的、具有金属特性的物质。 常见的合金：青铜、黄铜；生铁（含碳量2%～4.3%）和钢(含碳量0.03%～2%)；铝合金、钛合金等。 2.合金的性质 活动天地：金属与合金的性质比较 实验结论：合金的性质与金属相比存在较大差异。 3.合金的用途 第二课时　金属矿物及其冶炼 教学过程 导入新课 众多的金属材料中，铁、铝合金一直在生产、生活中占据着主导地位，钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一。 讲授新课 三、金属矿物及其冶炼 1.常见的矿石 你知道常见的铝、铁矿石有哪些吗？ 投影彩色图片常见的铝、铁矿石，介绍常见的铝矿石和铁矿石 （1）铝矿石：铝土矿（主要成分为Al2O3）、钾长石（主要成分为KAlSi3O8）和明矾石［主要成分为KAl3(SO4)2(OH)6］等； （2）铁矿石：赤铁矿（主要成分为Fe2O3）、磁铁矿（主要成分为Fe3O4）、黄铁矿（主要成分为FeS2）、菱铁矿（主要成分为FeCO3）等。 提问：铁矿有多种，在炼铁时常用磁铁矿或赤铁矿，而很少用黄铁矿或菱铁矿，为什么？ 教师总结：黄铁矿含铁量低，含有对环境有害的硫元素，在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，因此黄铁矿不宜炼铁；菱铁矿中铁元素的质量分数小于磁铁矿和赤铁矿中铁元素的质量分数，所以工业炼铁最好选择磁铁矿或赤铁矿。 2.炼铁的原理 提出问题：人类是如何从铁矿石中得到铁的呢？ 冶铁就是把富含铁的化合物的矿石加以冶炼，得到单质铁的过程。今天我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。 对比Fe2O3和Fe组成上的区别，请同学们大胆假设，如何实现从Fe2O3到Fe的转变？ 冶炼铁的过程一般加入其他易得氧的物质与氧化铁反应，以夺取氧的方式还原氧化铁。但从经济效益、环境保护及安全角度出发，我们一般选择C或CO。现以CO为例，探究铁的冶炼过程。下面请同学们带着问题观看实验：实验步骤是什么？看到了哪些现象？说明生成了什么物质？ 观看一氧化碳还原氧化铁实验 观看实验后引导学生思考回答下列问题： （1）你能归纳出该实验的步骤吗？ （2）实验现象有哪些？说明产物是什么？ （3）该实验的原理是什么？你会用化学方程式表示吗？ （4）如何验证实验中产生了铁？ （5）实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？目的是什么？ （6）实验结束前，为什么要先停止加热而继续通入一氧化碳到试管冷却？目的是什么？ （7）收集从尖嘴管口排出气体的目的是什么？还有什么办法？ 结合装置图思考回答： （1）先通气再点灯；先撤灯再停气。 （2）红棕色粉末变成黑色粉末，澄清石灰水变浑浊；证明有铁和二氧化碳的生成。 （3）一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式： Fe2O3＋3CO2Fe+3CO2 （4）用磁铁吸引，或者加入稀盐酸后观察是否有气泡冒出。 （5）为了排尽试管中的空气以免加热时发生爆炸。 （6）防止生成的铁重新被氧化。 （7）防止未反应的一氧化碳污染环境，还可以利用排水法收集等。 3.还原反应 请同学们阅读课本的有关内容，然后快速回答出下面的问题： 什么是还原反应？上述反应中的还原剂是什么？你还记得什么是氧化反应吗？ 教师总结：一氧化碳变成二氧化碳是得到氧的过程，氧化铁变成铁是失去氧的过程。因此我们可以简单地描述上面两个反应为：物质得氧被氧化，发生氧化反应；失氧被还原，发生还原反应。其中一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，使氧化铁发生了还原反应，是还原剂，具有还原性。 在工业上是否也像我们刚才那样进行炼铁呢？ 高炉炼铁的示意图（配文字说明） 　　　 炼铁高炉 工业上炼铁与我们刚才的反应，原理上一样吗？得到的铁在组成上有什么不同？ 4.工业冶炼铝 工业上冶炼铝和冶炼铁的原理一样吗？ 教师讲解：对于活动性比较强的金属（如：K、Ca、Na、Mg、Al等），它们与氧结合很牢固，很难找到一种物质来夺取它们氧化物中的“O”从而获得该金属。为了得到它们，可采用电解的方式直接将它们分解。 如工业上采用电解法冶炼铝，其反应的化学方程式: 2Al2O34Al+3O2↑ 四、含杂质化学方程式的计算 举例题，边讲例题边讲述，学生做题，教师点拨要点 （1）5 000 t含Fe2O3 76%的赤铁矿石含有多少吨Fe2O3？能生成含铁量98％的生铁多少吨？请列出计算式。 （2）2 000 t含Fe 98%的生铁含有多少吨铁？请列出计算式。 （3）2 000 t含杂质2%的生铁含有多少吨铁？请列出计算式。 教师点拨：纯净物的质量=不纯物质的质量×纯度。 第一题示例 解：Fe2O3质量为5 000 t×76％=3 800 t 设：生铁质量为x，则纯铁质量为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：理论上可产含铁98％的生铁2 714.3吨。 当堂达标 1.钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志，如图是模拟炼铁的实验装置图。 （1）请你写出冶炼生铁的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）请写出一种证明产物中含铁粉的方法：　　　　　。 （3）此装置有不完善的地方，请写出其中一种改进的方法　　　　　　。 答案：（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　（2）磁铁吸引　（3）添加尾气 处理装置 2.某炼铁厂每天生产1 000 t含Fe 96%的生铁，理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨？ 答案：解：Fe质量为1 000 t×96％＝960 t 设：铁矿石质量为x，则氧化铁质量为70％·x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 70％x　 960 t 160∶70％x=112∶960 t X≈1 959.2 t 答：需消耗含氧化铁70％的赤铁矿1 959.2吨。 板书设计 第九单元　金　属 第一节　常见的金属材料 第二课时　金属矿物及其冶炼 三、金属矿物及其冶炼 1.常见的矿石：铝矿石（铝土矿、钾长石和明矾石），铁矿石（赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿等）。 2.炼铁的原理 3.还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。 4.工业冶炼铝 四、含杂质化学方程式的计算 教学反思

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