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实验活动5　常见金属的物理性质和化学性质
化学观念：形成物质的性质决定用途的观念，认识到金属的物理性质和化学性质决定了其在生产生活中的广泛应用。
科学思维：通过对实验现象的观察和分析，得出金属的性质及金属活动性顺序，学会运用比较、分类、归纳等方法对实验结果进行总结和概括。
科学探究与实践：通过设计实验方案探究金属的导电性，金属的活动性顺序，提高实验设计能力和探究能力，培养创新精神和实践能力。
科学态度与责任：培养严谨的科学态度和实事求是的精神，增强对化学实验的兴趣和安全意识，树立可持续发展的观念和社会责任感。
教学重点：常见金属的物理性质和化学性质的实验探究。
教学难点：实验方案的设计和优化，从实验现象中分析、推理，验证金属的化学性质。
［引言］金属在我们的日常生活中无处不在，从厨房的锅碗瓢盆到高楼大厦的钢筋骨架，都离不开金属。请同学们观看金属蚀刻的精美奖牌和校徽。我们已经在前面的课程中学习了金属的物理性质和化学性质，今天我们将根据所学知识动手为班级蚀刻出一枚精美的班徽。
［演示］金属蚀刻的精美奖牌和校徽。
　任务一　选择合适的金属基材
教师活动 学生活动
［提问］我们要制作班徽，需要选择什么样的基材？ ［提问］请同学们观察并描述镁、铝、铁、铜的物理性质？ ［探究实验］ （1）用砂纸分别将镁、铝、铁、铜打磨后，观察它们的颜色和光泽。 （2）采取相互刻画的方法，比较铜片和铝片、铜片和黄铜片（或白铜片）的硬度。 （3）用导线将电池、小灯泡连成闭合电路，分别用镁丝、铝丝、铁丝、铜丝代替一段导线，观察小灯泡是否发光。 ［实验结论］ （1）镁、铝、铁、铜都是有金属光泽的固体，镁、铝、铁呈银白色，铜呈红色。 （2）铜的硬度比铝的大，黄铜（或白铜）的硬度比铜的大。 （3）小灯泡发光，说明金属具有导电性。 ［提问］同学们了解了金属的物理性质，选择了自己喜欢的金属作为基材制作班徽，那么蚀刻金属第一步需要做什么？ ［提问］金属表面都有哪些杂质呢？回顾金属与氧气的反应，思考回答。 ［提问］氧化膜是怎么形成的？所有金属都能与氧气反应吗？ ［探究实验］下面以铜片为例，观察铜片和氧气反应后表面变化。 ［交流］可以选择镁、铁、铝、铜等常见金属材料做基材。 ［分组实验］ （1）镁、铝、铁均为有金属光泽的银白色固体，铜为有金属光泽的红色固体。 （2）设计并进行实验，比较不同金属的硬度。 （3）设计并进行实验，证明金属具有导电性和导热性。 ［思考交流］把金属表面的杂质清理干净。 ［思考交流］可能会有油污、氧化膜等。 ［思考交流］金属表面裸露于空气中，和氧气反应形成氧化膜，而且活泼金属容易和氧气反应，不活泼的金、铂不容易被氧化。
［实验步骤］用坩埚钳夹取一块铜片，放在酒精灯火焰上加热，观察铜片表面变化。 ［实验现象］铜片表面由红色变成黑色。 ［实验结论］2Cu＋O22CuO。 ［提问］怎么将这些杂质清理干净呢？ ［追问］还能用什么化学方法将氧化膜清除掉吗？ ［讲解］酸洗是清洁金属表面的一种方法，主要利用酸溶液去除金属表面的氧化膜和锈蚀物。 ［提问］酸洗的时间能不能过长？为何呢？ ［分组实验］ 分组进行加热铜片实验，观察并记录实验现象。 ［交流］除去金属表面杂质可以用砂纸打磨。 ［思考交流］酸洗时间不易过长，否则氧化膜反应完后，金属会与酸发生反应。
　任务二　选择合适的金属腐蚀液
教师活动 学生活动
［过渡］同学们家里醋瓶是什么材质呢？ ［提问］为什么没见过用金属容器装醋呢？ ［演示实验］那么是不是所有金属都能与酸发生反应呢？（教师）演示镁条和稀盐酸反应实验，（学生）观察到反应剧烈，产生大量气泡。产生的气体是什么呢？如何检验产生的气体来验证猜想呢？ ［提问］相信同学们能用所学知识解决问题，哪位同学来演示一下？ ［结论］Mg＋2HClMgCl2＋H2↑ ［指导分组实验］下面请同学们动手实验，探究镁条、铝片、锌粒、铁片、铜片与稀盐酸的反应。注意观察并记录实验现象，观察哪些金属能与稀盐酸反应？反应剧烈程度如何？ ［提问］实验中铝丝为什么要先打磨光亮？ ［结论］2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑ Zn＋2HClZnCl2＋H2↑ Fe＋2HClFeCl2＋H2↑ ［提问］从物质分类的角度，观察以上4个反应中反应物和生成物的特点，这些反应属于什么反应类型呢？ ［分析引导］根据同学们的分析，总结置换反应的定义，即：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应。 ［过渡］根据以上实验探究可以看出，如果选择镁、铝、锌、铁作基材，可以选择酸作腐蚀液，如果选用铜作基材，可以选什么试剂来作腐蚀液呢？ ［指导分组实验］请同学们设计实验，比较铁、铜、银的金属活动性顺序。 ［实验步骤］ （1）将一根用砂纸打磨过的铁丝浸入硫酸铜溶液中。 （2）将一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中。 ［结论］铁的活动性强于铜，铜的活动性强于银。 ［指导实验方案］现给出铝丝、铁丝、铜丝、稀盐酸、硫酸铝溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液等试剂，请同学们分组讨论，选出所用基材和对应金属腐蚀液的方案。 ［交流］塑料或玻璃等材质。 ［思考交流］因为金属中有醋酸，会和金属发生反应。 ［交流］依据质量守恒定律，气体可能是氢气或氯气。依据气体密度。吹肥皂泡，或者燃烧方法进行验证。 ［学生演示］利用老师提供的试剂和器材，一名同学将产生的气体蘸取肥皂水，观察到气泡向上飞起。另一名同学将产生的气体点燃，观察到产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯内有水雾生成。 说明气体为氢气。 ［分组实验］锌和稀盐酸反应较为剧烈，产生较多气泡；铁和稀盐酸能反应，有气泡产生；铜和稀盐酸不会反应，无明显现象。 ［交流］除去铝丝表面的氧化膜。 ［思考交流］属于置换反应。 ［分组实验］ 记录现象： （1）铁和硫酸铜溶液反应，铁丝表面有红色物质生成，溶液由蓝色逐渐变为无色。 （2）铜和硝酸银溶液反应，铜丝表面有银白色物质生成，溶液由无色逐渐变为蓝色。 ［思考交流］依据所学知识和老师提供的试剂，小组合作讨论，自主选择实验方案。
　任务三　动手实践，蚀刻班徽
教师活动 学生活动
［提问］现在动手操作为我们班级蚀刻班徽。蚀刻前为金属选择什么保护膜能便于蚀刻出图案，又不损坏金属基材？ ［指导分组实验］同学们的想法很好。下面是可选择的试剂和器材：铝片、铁片、锌片、铜片、稀盐酸、硫酸铝溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、烧杯、胶头滴管、镊子、砂纸、石蜡、即时贴、酒精灯、圆珠笔、刻字刀片，吸水纸等。请同学们动手实践，蚀刻出一枚独一无二的班徽。 ［教师点评］ 第一组：班徽基材是铁片，腐蚀液是硫酸铜溶液，图案是帆船。 第二组：班徽基材是铝片，腐蚀液是稀盐酸溶液，图案是一本书。 第三组：班徽基材是铜片，腐蚀液是硝酸银溶液，图案是一个太阳。 同学们制作的班徽真是精彩纷呈。通过制作班徽，同学们不仅掌握了金属物理性质和化学性质相关知识，还提高了动手实践能力，表达了对班级的热爱。 ［思考交流］ 方案1：即时贴作为保护膜； 方案2：将金属片浸没在熔化的石蜡液中，然后捞出冷却，其表面镀上的石蜡层作为保护膜。 ［学生实验］ 分小组进行实验，蚀刻班徽。 用砂纸先对基材进行打磨（或酸洗）；清除基材表面杂质后，放入石蜡液中均匀涂上一层石蜡膜（或用即时贴作为保护膜），取出晾干，然后用圆珠笔在涂有石蜡的基材上刻画出图案；将图案上的石蜡清除掉，露出金属基材，再浸没在腐蚀液中；待图案显现后取出，冲洗掉腐蚀液，晾干，完成金属刻蚀。
教师活动 学生活动
［任务］请以思维导图形式，总结本节课的知识。 ［总结］通过今天的学习，我们探究了铁制品锈蚀的条件，用形成的认知模型，分析了防锈方法，了解了化学反应原理的应用。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
实验活动5　常见金属的物理性质和化学性质
　　
　　
　　
　　
　　

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