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第八单元 金属和金属材料
课题1 金属和金属材料
课题 1 金属材料
【教学目的】
1．通过生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2．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，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。
3．认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
【课题分析】
本课题分为两部分。第一部分从日常生活用品很多是用金属材料制成的入手，说明金属材料包括纯金属和合金两类，并从社会发展的历史说明铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。教材注意联系学生的生活经验，配合实物照片介绍了金属具有金属光泽，能传热、导电，有延展性等重要物理性质，同时采用列表的方式，给出了一些常见金属物理性质的数据，为如何利用金属的物理性质提供了重要依据。教材把重点放在“讨论”及对物质的性质与用途关系的了解上，注意培养学生综合分析问题的能力。
第二部分重点介绍合金。教材用厨师在炒菜时常会在菜里加入各种调料以改善菜的色、香、味的事实作比喻，说明在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，可以制得与纯金属性质不同的合金，如生铁和钢等，这些合金具有某些比纯金属更好的性能。教材接着通过实验让学生亲身体验合金与纯金属性质的不同，了解为什么合金比纯金属具有更广泛用途的原因。教材以列表的方式简略地介绍了一些常见合金的主要成分、性能和用途。教材还介绍了21世纪的重要金属材料——钛和钛合金，连同在“化学技术社会”中介绍的高新科技的内容——形状记忆合金，在一定程度上体现了21世纪金属材料的发展趋势，有利于拓宽学生的眼界。
【教学建议】
1．课前可以由学生收集一些常见的金属材料，由实物或事实入手，使学生认识金属材料与日常生活以及社会发展的关系，并进而引入到对金属的物理性质的教学。
2．重点组织好教材中的“讨论”，要引导学生从多个角度思考问题，对有些讨论题应说出不止一个理由。也可以结合当地的实际情况提出一些学生感兴趣的讨论题。通过讨论引导学生形成以下认识：物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需考虑价格、资源、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
3．认真做好【实验8-1】和【实验8-2】，这是使学生认识物质组成的改变会使其性能发生改变的重要依据，也是为什么目前纯金属只有90余种，但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种的原因。
4．常见合金的主要成分、性能和用途表，以及钛和钛合金等属于常识性介绍内容，学生只需留有大致印象即可。教师应使学生了解如何查阅这些资料的途径，以培养学生独立获取知识的能力。
5．资料“金属之最”以及“形状记忆合金”具有较强的趣味性，可以结合这些内容引导学生进一步查阅有关资料，办一期化学小报或墙报等。钢的淬火和回火实验同样具有很强的趣味性，且简单易做，应鼓励学生做。
探究一 铁片与铁粉颜色不同的原因
问题：铝粉具有银白色的光泽，常用来做涂料（俗称银粉、银漆），保护铁制品不被腐蚀，而且美观、但一般金属的粉未的颜色多为黑色。为什么金属在粉未状时的颜色是黑色呢？
实验：
实验一：取一块铁片，用细砂纸打磨表面，用滤纸（或软布）擦拭后，观察铁片的颜色；观察实验室里的铁屑样品颜色。
实验二：取一小块玻璃残片，观察其颜色。将玻璃小心敲碎（注意保护好眼睛），观察玻璃屑的颜色。
根据以上实验探究，结合你学过的物理光学知识，解释玻璃屑颜色不同于玻璃片的原因。推测铁粉颜色与铁片颜色不同的原因。
研究二 探访身边的金属]
1．环顾你家里的日常生活用品，观察超市或商店里货架上的商品，或询问你的父母。调查一下你身边有哪些金属制品，然后将你的调查结果填入下表里。
调查记录：生活中的一些金属制品
调查项目 金属制品
的名称 所用金属名称 元素符号 价格（元／件） 该用途所利用的金属性质
1
2
3
4
2.用手掂一掂不锈钢制品及铝制品的轻重。推测两者的密度大小。
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课题 3 金属资源的利用和保护
【教学目的】
1．知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2．会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
3．了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
4．知道废；日金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
【课题分析】
本课题涉及面很广，包括地球上及我国的金属资源情况、铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算、金属的腐蚀和防护，以及金属资源的保护等，既有知识、技能方面的内容，又有环境意识和资源意识等情感领域的内容。
本课题由常见金属矿物的照片以及资料“金属元素在地壳中的含量”表引入，简单介绍了地球上及我国的金属资源情况。人类对地球上金属矿物资源的利用主要是用来冶炼金属，而其中冶炼量最大的是铁。因此，教材很自然地转入到对铁的冶炼的讨论。
第一部分“铁的冶炼”是本课题教学的重点。教材除简要地介绍了我国冶炼铁的历史外，主要是通过实验，说明从铁矿石中将铁还原出来的化学反应原理，并结合炼铁的实际情况，以例题的方式介绍了化学方程式计算中有关杂质问题的计算。这样，把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，使学习活动成为有机的整体，有利于学生主动参与学习。
第二部分“金属资源的保护”，重点是有关铁的锈蚀以及防护的“活动与探究”内容。该活动与探究内容包括提出问题、设计实验并实施、讨论、得出结论、对结论进行应用等多个步骤，对培养学生的创新精神和解决实际问题的能力具有较大的价值。关于金属资源的保护，教材中首先以图示的方法给出了一些矿物可供开采的年限，形象他说明了金属矿物资源是有限的，以及金属资源保护的重要性。教材中简要地介绍了废旧金属的回收利用、合理开采矿物等保护金属资源的措施。
【教学建议】
1．关于地球上及我国的金属资源情况的教学，可以结合地理课的有关内容，利用矿物标本或实物照片、图表等进行教学，应鼓励学生主动查找有关资料，并在课内外进行交流。我国冶炼铁的历史及解放前后我国钢铁工业的发展等内容的教学，也可以采用相似的教学方法。
2．做好【实验8-3】，并将它与炼铁生产的主要化学反应原理结合起来，使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。
3．化学方程式计算中的杂质问题计算是一类在实际生产中具有重要意义的计算，应使学生了解它的价值，主动参与学习。讨论这一类计算题的解法时，关键是归纳出解题思路：即有关化学方程式的计算都是纯物质的计算，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。可以视情况进行课堂练习，当堂讨论和评析一些错误的解法以及出现错误的原因，以加深学生的理解。
4．精心策划和组织好有关金属的腐蚀和防护的“活动与探究”内容。教材中的图8-23提示了铁钉锈蚀条件探究实验的设计思路，在一个星期前就应引导学生结合生活经验来探讨该实验的设计方案，并鼓励学生开动脑筋设计出多种方案，允许多种方案同时试验，以小组或个人等多种方式活动，同时要认真做好观察记录。在实验的基础上，可以由各小组或个人展示他们的实验情况，并汇报探究的结果。讨论是在各组或个人已有初步结论的基础上进行的，因此对这些结论的辨析、归纳是很重要的。从反应物的角度分析，铁钉锈蚀的条件需有水蒸气和氧气等，教材中给了思考金属腐蚀条件的思路：要有能够发生反应的物质，反应物要能互相接触，生成物不会对反应起阻碍作用，等等。同时给出了防止金属腐蚀的思路：如果破坏金属腐蚀的条件，使它们不再具备腐蚀的基础，就能防止金属腐蚀。利用这些思路组织好讨论，由学生自己提出铁制品的防锈建议，并将它应用于自行车构件防锈措施等实例上。
5．关于金属资源保护的教学，可以利用电化教学手段，将教材中的一些矿物可供开采的年限图制成投影片或计算机软件等，并配合其他资料，使学生强烈感受矿物资源是有限的，以及保护金属资源的重要性。废旧金属的回收利用是每个学生都随手可做的事情，可结合本课题未的“调查与研究”，使学生了解废旧金属回收的意义，并积极主动地去做。
6．可以按照教材中所给的思路，采用讨论、填表和填空等方式进行本单元小结。也可以结合实例分
析，通过对知识的综合应用来进行本单元小结。
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课题 2 金属的化学性质
【教学目的】
1．知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。
2．初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应，以及与盐溶液的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。
3．能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断，并能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。
【课题分析】
在课题1介绍金属的物理性质的基础上，本课题侧重介绍金属的化学性质，重点介绍金属与氧气的反应，以及金属活动性顺序。
学生在前一阶段的学习中已经做过镁条、铝箔、铁丝等在氧气中反应的实验，基于学生已有的知识基础，教材采用实验事实一归纳的编写方法，重点说明大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，由此也可在一定意义上反映金属的活泼程度：如镁、铝比较活泼，铁，铜次之，金最不活泼。教材的重点放在对金属活动性顺序的探究上，采用实验一讨论的探究模式，通过对实验事实的分析，层层诱导，由学生自己归纳得出置换反应的特点，并通过对某些金属的活动性的比较，进而引出金属活动性顺序。通过练习，使学生能应用置换反应和金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。
【教学建议】
1．对于金属与氧气反应的教学，可以再次做镁条、铝箔、铁丝、铜丝等与氧气反应的实验，以加深学生的感性认识。要引导学生对观察到的实验现象进行认真的对比和分析，从中得出金属与氧气反应的一些规律性知识
2．本课题的教学重点应放在对金属活动性顺序的探讨上，不仅仅是为了获得金属活动性顺序的知识，更重要的是要引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法。在这个活动与探究中，结论的可靠性是很重要的，因此，控制相似的实验条件，以及对实验现象的正确对比和分析，是该探究活动获得可靠结论的重要保证。
3．置换反应的概念是在实验的基础上通过归纳得出的，即通过对镁、锌、铁与盐酸反应的化学方程式的分析，从反应物和生成物类别的角度归纳得出的。这样的方法比较直观，学生容易接受。置换反应在日常生活中的应用主要是通过练习来感受的。教师也可以补充一些有关这方面的联系实际的习题，以培养学生解决实际问题的能力。
4．金属活动性顺序是通过实验，并在置换反应概念和其他一些实验事实的基础上分析得到的。探究分三步进行：（1）从金属与盐酸或硫酸反应是否有氢气生成，可以把金属分为两类，能生成氢气的金属其活动性比较强，不能生成氢气的金属其活动性比较弱。（2）从一种金属能否把另一种金属从它的化合物的溶液中置换出来，可以比较出这两种金属的活动性强弱，能置换出来的，则这种金属比另一种金属活泼。（3）经过了很多类似实验的探究过程，人们归纳和总结出了常见金属的活动性顺序。在整个探究过程中，教师的组织和引导作用非常重要。尤其要注意在实验的基础上组织好讨论，这是有关金属活动性顺序探究活动能否成功的重要保证。由于学生还没有盐的概念，因此教材中只能说“位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液中置换出来”。教师要根据学生的实际情况利用具体例子来进行教学。
5．可以通过对一些实例和习题的讨论和分析，让学生感受金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中的重要应用，并认识金属活动性顺序可以作为有关金属能否在溶液中发生置换反应等的判断依据。这部分的教学也可以结合本课题的复习和小结进行。
探究一: 铁合金的抗锈蚀性能
问题：建筑物的防盗门及防盗网为什么常用不锈钢制造呢？
实验：班上的同学集体协作，选派代表到小五金商店购买少量普通铁钉和不锈钢钉，并购买一张细砂纸。利用这些材料进行如下家庭小实验。
用细砂纸打磨普通铁钉和不锈钢钉表面。
将两枚铁钉分别浸在食盐水中，食盐水不要全部浸没铁钉。几天后观察两枚铁钉锈蚀的情况，并与同学们进行交流。
（1）普通铁钉与不锈钢钉哪个更能抗锈蚀？
（2）查找课本，比较生铁、钢及不锈钢的成分有何不同。
研究二: 铝与铁常温下和氧气反应的难易 用铝片和铁片进行实验。
取一块铝片，用细砂纸打磨其部分位置，观察没有打磨及打磨部分的色泽。发现打磨后铝的色泽比没有打磨的色泽更光亮。过一段时间，两者色泽又变得一样。
同样方法，用铁片重复上述实验，观察打磨前后的铁的不同及变化，则发现打磨后的铁不会变得与打磨前的铁一样。
（1）从上述实验事实推测：铝和铁哪种物质更容易与氧气发生化学反应？
（2）铝的化学性质比铁活泼，为什么我们通常看见铁生锈而没有看到铝生锈？
（3）在清洗铝制品时应注意些什么？
（4）根据铝的这种抗锈蚀“特性”，试推测防止金属锈蚀可采用的一种方法。
探究三: 判断金属的活动性顺序方法之一
问题：如何判断金属的活动性顺序？
请你回忆：将铁丝浸入硫酸铜溶液中，产生的实验现象。
实验：在一支试管中加入少量浅绿色氯化亚铁溶液，把用砂纸打磨、擦亮的铝丝插入溶液中，观察实验现象，发现溶液由浅绿色逐渐变为无色。
把一根光亮的铜丝插入硫酸亚铁溶液中，观察实验现象，没有发现任何变化。
（1）写出上述反应的化学方程式。
（2）根据实验事实推测：铝、铜和铁的化学活动性强弱顺
探究四: 判断全属的活动性顺序方法之二
问题：把铝片、铁片、铜片分别跟稀硫酸反应，哪种金属反应最快？
实验：在三支试管中分别放入两小块打磨光洁的铝片、铁片、铜片，加入5mL稀硫酸，观察实验现象。发现铝跟酸反应剧烈，产生大量气泡。铁跟酸反应缓慢，铁片表面产生少量气泡。而铜片表面无任何变化。
（1）写出本实验中反应的化学方程式。
（2）试推测铝、铁、铜的金属活动性强弱顺序。
探究学案：课题2 金属的化学性质
[回忆与再现]
金属与氧气的反应
1．实验现象、反应的化学方程式、活泼性比较
铁丝在氧气中燃烧，镁在空气中燃烧
2．铝与铁相比，具有哪些优良性质？
3．为什么铝具有优良的抗腐蚀性能？
4．分析“真金不怕火炼”蕴含的科学原理。
[活动与探究（一）]
金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
1．收集信息：A组
金属与稀盐酸 现象 反应的化学方程式
镁与稀盐酸：
锌与稀盐酸：
铁与稀盐酸：
与 稀盐酸：
B组
金属与稀硫酸 现象 反应的化学方程式
镁与稀硫酸：
锌与稀硫酸：
铁与稀硫酸：
与 稀硫酸：
2．讨论交流
上述反应的共同特征：（1）________（2）________（3）_________（4）__________
3．结论
（1）上述金属的活动性顺序_____________________________。
（2）上述反应属于_________反应。
[活动与探究（二）]金属与金属化合物溶液的反应
1．收集信息
实验 现象 反应的化学方程式
铝丝浸入硫酸铜溶液中：
铜丝浸入硫酸铝溶液中：
铜丝浸入硝酸银溶液中：
2．讨论交流
（1）上述反应的共同特征________________________________。
（2）铝、铜、银的活动性顺序_____________________________。
[实践与应用]
1．判断下列各组物质能否发生反应？
（1）银和稀盐酸：________________________;（2）铝和稀硫酸：________________________;
（3）铜和硫酸锌溶液：____________________;（4）锌和硫酸铜溶液：____________________;
（5）镁和硝酸银溶液：____________________;（6）铜和氯化银固体:____________________;
2．“药金”又称为“愚人金”，实为铜、锌合金。由于“药金”外观与黄金相似，常被不法商贩用来冒充黄金牟取暴利。请你设计实验，证明实验台上的“药金”戒指是假黄金戒指。
方案一：
方案二：
方案三：
方案四：
[反思与评价]
学完本节，我的收获、启示或发现……
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