资源简介

《几种重要的金属》教材分析及教法建议

一．本单元主要内容及教材编排意图
本章教材是继高一《碱金属》之后，再次出现的金属知识章节，在此学生将形成金属的一系列概念。例如，金属的物理通性、化学通性，总结金属的不同冶炼方法，金属的回收及利用，金属的腐蚀和防腐等。??金属元素约占元素总种类的４／５，金属知识是无机化学中很重要的元素化合物知识。学习完本章内容，将进入到另一大块元素化合物知识——有机化学的学习。 　　本章教材分为四个部分：第一部分是章引言，主要介绍金属的物理通性。这部分文字虽少，但对本章知识的学习有统领作用，可以适当拓展一下，但不要加深理论层次。第二部分包括第一节和第二节，主要内容是镁、铝、铁的单质及其重要化合物、合金等知识，硬水及其软化(选学)也在这部分中。第三部分是第三节，金属冶炼的主要原理和一般方法、金属的回收和资源保护，还包括金属陶瓷和超导材料(选学)。第四部分是第四节，原电池原理及其应用。
二．本单元在教材中所处的地位功能及知识特点
1．功能和地位。本章之前，学生已学过氧化还原反应、离子反应、物质的量、原子结构和元素周期律、化学键、化学平衡、电离平衡等理论知识。因此学习本章内容时，要注意充分发挥理论知识对元素化合物知识的指导作用。特别是对金属元素性质的概括、总结和提高；学习相关内容时应用理论知识加以解释，应用的过程也是进一步加深理解这些理论的过程。例如，本章内很多的反应都属于氧化还原反应，包括原电池中的电极反应。若能用电子转移的观点分析这些反应，既可加深对具体反应的理解，又可以巩固有关氧化还原反应的概念。另外象氯化铁溶液的配制、保存、水解等。
2．内容的特点。以元素化合物知识为主，兼有理论知识。教材内容比较丰富广泛，但教学要求层次相对较低。注重学法指导和德育渗透，培养学生获取知识的能力 .
3．本章各节知识点教学具体要求。（见附表一）
4．利用数据、图表进行学法指导和德育渗透 。（见附表二）
三、本章课时安排及教学重难点
本章教学重点：1、镁、铝、铁的化学性质和铁离子的检验； 2、铁盐和亚铁盐的相互转变； 3、原电池原理及其应用。
本章教学难点：1、运用电离平衡理论解释氢氧化铝的两性；2、Fe（II）和Fe（III）的互变； 3、原电池原理及其应用。
本章课时安排（共计13－15课时）
第一节 镁和铝 3课时（包括习题讲评）
第二节 铁和铁的化合物 2课时－3课时
第三节 金属的冶炼 1课时
第四节 原电池的原理及其应用 2课时－3课时
实验 2课时
单元复习 1课时
单元测试及讲评 2课时
四．本单元的内部结构关系、知识网络图及每节课的教学建议
本章内容在以前的老教材中分列在三章中讲述，现在统一放到一章中完成，结构显得紧凑。但由于本章中的基础知识及其应用大多数是高考的重点和热点，所以对本章的教学应给予足够的重视。 　　本章的四部分内容：
第一部分的引言和第三部分的金属冶炼都是对金属的概要论述，分别讲述了金属的物理通性和化学通性，完全可以放到一起来讲，以形成对金属的宏观认识，认识金属的一系列概念。而本部分内容，没有过高的理论要求，内容也多来自一些感性知识及数据的总结，因此教师可提前设计好自学提纲，安排学生自学，小组合作，讨论得出结论。尤其是关于金属冶炼实质、方法及规律，一定要由学生自主建构。 　　本部分的难点问题是如何针对不同金属选用不同的冶炼方法。要攻克这个难点，首先让学生了解金属的还原性有强有弱，能熟练识记金属活动性顺序表。然后理解金属冶炼的实质是利用氧化还原反应的原理，将矿石中的金属阳离子转化为金属单质。而金属阳离子的氧化性有差异，故使用的还原方法有差异，一一讨论分析即得到结论。整个教学设计，采用边复习边推进的方式。 　　对于金属这一不可再生资源，应加强金属的回收。这样做，一方面可以防止废旧金属造成的环境污染，另一方面又缓解了资源短缺的矛盾。教师在本部分教学时，可设置一个研究性课题：调查一些大的垃圾回收站有关废旧金属的回收情况。 　　第二部分是第一节和第二节，涉及元素化合物知识，教学时可根据“结构→性质→用途、制法、存在”的内在规律展开，其中物质的结构特征是首要的、决定性的因素。另外，多与已学过的元素化合物知识对比、联想，从而准确地把握本章元素及其化合物的性质。例如讲到镁、铝性质时，可以做镁和铝的对比，钠与镁、铝的对比。讲到铁的结构和性质时，可将主族元素与过渡元素对比，可以将三种铁的氧化物对比，也可以将Ｆｅ（ＯＨ）2和Ｆｅ（ＯＨ）3对比。 　　第一节镁和铝的重点是铝、氧化铝、氢氧化铝与酸和碱反应的性质，通过教学形成如下知识网络，见图1。
图1　Ａｌ及其化合物的相互转化关系图
而这个结构严谨、系统性强的知识网络是抽象的，学生要想建构起来是有困难的。如果能从化学实验入手，做好实验，认真观察实验现象，分析书写有关的化学方程式，同时引导学生用电离平衡理论、氧化还原反应概念予以解释，就可以克服这个困难。 对于镁，如何从海水中提取镁应该可以作为一个知识拓展。　　第二节铁和铁的化合物重点是铁原子的结构及还原性、铁盐和亚铁盐的转变、Ｆｅ2＋和Ｆｅ3＋的检验。其中难点是Ｆｅ、Ｆｅ2＋、Ｆｅ3＋之间的互相转化及应用。为了把有限的课堂教学时间用来攻克难点，提高教学效率仍需对基础知识作出自学提纲(此处略)，让学生在课余时间以预习的方式完成。同时，涉及演示实验的地方，为了让学生形成深刻的感知，除引导学生认真观察以外，可采取边讲边让学生做或让学生上台演示的形式进行。实验完毕，让学生自己动笔完成化学反应方程式及电离方程式的书写。只有一个一个的性质熟练了，才会形成牢固的知识系统，以下是关于铁的单质及其化合物的相互转化关系见图2，供大家参考。
图2　Ｆｅ及其化合物相互转化关系图
有关第二节知识的应用非常广泛，例如工业炼铁、炼钢、烧制砖瓦，神奇的热敷袋，生活中的补铁药品等，教师可以让学生根据个人兴趣选择课题，进行探究，既激发学生的激情，又有利于学生巩固知识，何乐而不为？
第三部分的金属冶炼。
第四部分是第四节的原电池。本节内容对学生来说是全新的，也是第一次接触原电池，所以难度较大。为了让学生建立原电池的概念，做好Ｃｕ-Ｚｎ原电池的实验是关键。可以设计成图3的四个装置。演示实验后，发现A中只有Ｚｎ表面有气泡，而Ｂ、Ｃ、Ｄ装置中Ｃｕ表面产生了气泡，这是为什么呢?引导学生分析现象背后的化学反应原理：
图3　实验装置
Ａ装置Ｚｎ表面发生反应： Ｚｎ＋Ｈ2ＳＯ４＝ＺｎＳＯ４＋Ｈ２↑ 　　 氧化还原反应在同时同处发生。 　　Ｂ、Ｃ、Ｄ装置的Ｃｕ表面有气泡，说明Ｃｕ片处发生了反应：
2Ｈ＋＋2ｅ－＝Ｈ２↑ 　　谁失电子呢?在哪儿发生的呢?Ｚｎ片的不断减少，说明Ｚｎ－2ｅ-＝Ｚｎ2+，即失电子在Ｚｎ片处完成。总结Ｂ、Ｃ、Ｄ装置中发生的氧化还原反应，可知反应是在同时异处完成的。 　　进一步提出问题请同学们研讨： Ｄ装置中检验有电流产生，条件是什么? 　　Ｂ、Ｃ、Ｄ装置都可以称为原电池，原电池的科学定义是什么?如何判断一个装置是不是原电池? 如何正确描述原电池?(电极名称和电极反应) 　　生活中存在的原电池举例： 为什么混有杂质的锌粒与稀硫酸反应放出氢气的速度比纯锌快?
研讨的过程，即思考归纳的过程。教师引导学生自我建构的原电池原理才是牢固的。
五．本单元综合探究活动（拓展和应用）
研究性课题
调查常用电池的种类、使用范围、性能和价格，以及电
池中的氧化剂和还原剂。调查废旧电池是如何处理的，
以及回收废旧电池的意义和价值。
讨论
镁和铝的位置结构性质
2、铁与氯气硫反应时化合价的不同
课外阅读
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资料
24K金和18K金，铁与动植物，湿法冶金，锌－锰干电池
的主要反应
选学
硬水及其软化，稀土金属及其用途，金属陶瓷，超导材
料
思考
铁三角
家庭小实验
橘子电池
六、学法指导 　　素质教育的目的是提高学生的综合能力，包括自学能力、观察能力、思维能力、分析归纳能力、实验能力等。 　　本章阅读量大，任务重，为了在计划课时内较好地完成教学目标，应加强培养学生课外研读教材的能力。为了帮助学生有效地自学，可以提前印发自学提纲。 　　再者，化学是一门以实验为基础的学科。本章教材中设有近20个化学实验，其目的之一就是发挥化学实验验证、探究的作用；其二是培养学生的操作技能。在本章学习时，应给予化学实验足够的重视。 七、高考题赏析（5题）（见PPT）
八、链接——镁和铝的发现 　　镁是1８0８年英国化学家戴维在电解氧化镁和氧化汞的混合物时发现的。戴维在发现镁元素时得到的金属镁很少。1831年，法国化学家彪西将氯化镁与钾混合置于玻璃管中加热，充分反应后洗去氯化钾，得到成块的金属镁。现在，人们普遍采用电解熔融氯化镁的方法获得镁。地壳中，镁元素的丰度为2.0％，海水中镁的总储量为2．1×101５ｔ。 　　铝的发现和工业生产的历史很短，铝是一种“年轻的金属”。1８2５年，丹麦科学家奥斯特在研究电流的化学作用时，在进行了一系列试验后曾得到过不纯净的铝，但没有引起科学界的注意。1８2７年，德国化学家维勒，用他独创的一种复杂的方法制得了灰色粉末状金属铝，并首次指出了铝的化学性质，他被科学界公认为铝的发现者。30年后，法国化学家得维尔用金属钠还原氯化铝，得到了有金属光泽的铝球，这种方法制得的铝比黄金还贵好几倍，成为当时颇受羡慕的“贵金属”——门捷列夫于1889年接受了英国皇家协会的最高奖赏——一架用金和铝制成的天平。至1886年，英国奥柏林学院化学系的青年学生霍尔，在实验中偶然发现冰晶石（Ｎａ3ＡｌＦ６）可大大降低炼铝成本。他将氧化铝与冰晶石混合熔化然后电解，结果在阴极得到了铝。几乎同时，法国青年大学生埃罗也成功地用电解法制得了铝。从此，铝变成了廉价商品。

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