初中化学金属的化学性质第1课时导学案

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一、知识目标
1.知道铁、铝、镁和铜等常见金属与氧气的反应，能正确书写反应的化学方程式。
2.通过实验探究认识金属与稀盐酸、稀硫酸的置换反应，能用化学方程式表示，并利用常见金属的性质解释简单化学现象和事实。
3.掌握学习一类物质性质的方法，能使用提炼出的规律解决实际问题。
二、核心素养目标
1.化学观念：通过实验探究了解金属与氧气、稀盐酸、稀硫酸的反应，认识学习一类物质的性质的方法。
2.科学思维：通过实验现象推理金属的活动性顺序，建立置换反应的模型，加深对化学反应类型的认识。
3.科学探究与实践：通过实验探究金属的化学性质，培养科学探究能力和创新思维，体会实验在化学研究中的重要性。
一、学习重点
金属与氧气、稀盐酸、稀硫酸的反应；置换反应的概念。
二、学习难点
利用常见金属的化学性质解释一些简单的化学现象和事实，并应用金属的化学性质设计实验方案解决实际问题。
知识回顾：铁、镁、铜分别与氧气反应的现象和化学方程式。
2.铝在常温下可以与氧气反应，化学方程式为4Al+3O2 = 2Al2O3。铝具有很好的抗腐蚀性能，原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。
3.金在高温下也不与氧气反应，说明金的化学性质不活泼。
4.镁、锌、铁、铜与稀盐酸（或稀硫酸）的实验
5. 置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应。
一、金属与氧气的反应
活动一：金属与氧气的反应
学生任务1：思考与讨论
（1）铝制品在生活中很常见，如铝锅、铝壶等。为什么铝化学性质活泼而铝制品不易生锈呢？写出反应的化学方程式。
（2）加热铝箔时，观察到铝箔红热、熔化，但并未滴落，结合资料（铝的熔点是660^∘ C，氧化铝的熔点是2054^∘ C）分析产生该现象的原因。
（3）生活中为何不宜用钢丝球来擦洗铝制品？
答案：（1）铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，所以铝具有很好的抗腐蚀性。4Al+3O2 = 2Al2O3。（2）铝箔表面有一层氧化铝薄膜，铝的熔点低，受热熔化；而氧化铝的熔点高，温度未达到它的熔点，所以外层有一层薄膜包裹着里面熔化的液态铝。（3）钢丝球会破坏铝制品表面的氧化铝薄膜，使铝失去保护膜，从而加速铝的腐蚀。
学生任务2：大多数金属能与氧气反应，但反应的难易程度不同，请总结常见金属与氧气反应的情况。
答案：
活动二：典例精讲
学生任务3：铝具有良好抗腐蚀性能的原因是（ ）
A. 铝的化学性质不活泼
B. 铝不与酸、碱反应
C. 铝在常温下不与氧气反应
D. 铝表面生成一层致密的氧化铝保护膜
答案：D。铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，所以铝具有很好的抗腐蚀性。
二、金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
活动一：金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
学生任务1：观察镁与稀盐酸反应的实验现象，并判断反应后生成了什么气体，写出化学方程式。
答案：
现象：剧烈反应，有大量气泡产生；将燃着的木条点燃生成的气体，发出爆鸣声。
实验分析：反应生成了氢气。
化学方程式：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑。
学生任务2：分别观察镁、铝、铁、铜与稀盐酸反应以及镁、铝、铁、铜与稀硫酸反应的实验现象，并填写表格。
答案：
学生任务3：从反应物和生成物的类别（单质、化合物）角度分析上述金属与酸的反应的特点，总结置换反应的概念。
答案：置换反应是由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
学生任务4：通过实验得出的结论，镁、锌、铁、铜的金属活动性顺序是怎样的？
答案：镁、锌、铁的金属活动性比铜的强，它们能置换出稀盐酸或稀硫酸中的氢。
活动三：典例精讲
学生任务5：下列物质中，不能由金属和稀盐酸反应直接生成的是（ ）
A. ZnCl2 B. FeCl2 C. CuCl2 D. MgCl2
答案：C。锌、镁的活动性比氢强，能与稀盐酸反应生成相应的氯化物，即Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；铜的活动性比氢弱，不能与稀盐酸反应，所以不能由金属和稀盐酸反应直接生成CuCl2。
1.金属与氧气的反应（通式：金属＋氧气→金属氧化物，所属反应类型为化合反应）
（1）通过金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断金属的活动性：镁、铝>铁、铜>金。
（2）铝具有很好的抗腐蚀性能，原因：铝与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。
金属与酸的反应 [通式：金属＋稀盐酸（或稀硫酸）→盐＋H2↑，所属反应类型为置换反应]
注意：实验前用砂纸打磨金属，除去镁、铁等金属表面的氧化膜，便于金属与酸接触反应。
（1）通过金属与稀盐酸（或稀硫酸）能否反应判断金属的活动性：镁、锌、铁>铜（不反应）
（2）铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁化合价为＋2价。含有Fe2＋的溶液为浅绿色
3. 置换反应
（1）定义：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应。
（2）表达式： A+BC→AC+B。
1．（2025·湖北武汉·模拟预测）近期网络上掀起了一阵“居家打金”的热潮，利用喷枪高温使黄金融化，倒入模具，冷却打磨后，精美的黄金饰品就诞生了。黄金的下列性质中属于化学性质的是（ ）
A．熔点较高B．高温不易被氧化C．延展性好D．良好的导电性
【答案】B
【解析】A、熔点较高，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
B、高温不易被氧化，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，符合题意；
C、延展性好，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
D、良好的导电性，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意。
故选：B。
2．下列化学方程式符合题意且书写正确的是（ ）
A．铁在氧气中燃烧：4Fe+3O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(点燃),=)2Fe2O3
B．鉴别黄铜和金：2Cu+O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(△),==)2CuO
C．镁在氧气中燃烧：Mg+O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(点燃),=)MgO2
D．铝在空气中形成致密的氧化膜：4Al+3O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(点燃),=)2Al2O3
【答案】B
【解析】A、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式为：3Fe + 2O₂=​=​=点燃Fe₃O₄ ，选项错误；
B、黄铜中的铜加热生成黑色的氧化铜，金加热不反应，故可以用加热的方法鉴别黄铜和金，化学方程式为： 2Cu+O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(△),==)2CuO，选项正确；
C、镁在氧气中燃烧生成氧化镁，化学方程式为： 2Mg+O2EQ \* jc2 \* hps10 \\ad(\s\up 9(点燃),=)2MgO，选项错误；
D、铝在空气中形成致密的氧化膜是铝与空气中的氧气反应生成氧化铝，反应条件为常温，化学方程式为：4Al+3O2=2Al2O3，选项错误。
故选B。
3．（2025·湖南长沙·三模）光伏发电的关键元件是太阳能电池，其主要材料为晶体硅。
(1)如图所示为太阳能电池路灯，已知其合金边框主要选用铝合金，铝合金与纯铝相比具有的优点是：_______________________________ (写出一点)。
(2)硅可利用反应制得。该反应属于 反应(填基本反应类型)。
【答案】(1)硬度更大（合理即可） (2)置换
【解析】（1）合金的硬度大于纯金属的硬度，所以铝合金的硬度比纯铝大；
（2）由可知，此反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应。
4．某小组同学利用如图装置探究金属的化学性质（试管中的溶液均为稀盐酸）：
（1）实验前，用砂纸打磨金属片的目的是 _______________ 。
（2）实验中有气泡冒出的是 ___________ （填字母序号），生成的气体是 ________ 。
【答案】(1) 除去表面的氧化膜
（2） ABCD 氢气/H2
【解析】（1）金属表面有氧化膜，用砂纸打磨金属片的目的是除去表面的氧化膜。
（2）在金属活动性顺序中：镁>铝>锌>铁>（氢）>铜，则镁、铝、锌、铁均能和稀盐酸反应生成氢气，即有气泡冒出的为ABCD。
考点1 金属与氧气反应
1．某同学做了在酒精灯火焰上加热铜丝的实验，如下图所示。
(1)他能观察到的现象是________________________________ 。
(2)古语有云：真金不怕火炼。根据实验一的现象及这句古语信息，可以得出结论：铜比金______ (填“活泼”或“稳定”)。
【答案】(1)红色固体变为黑色固体
(2)活泼
【解析】（1）加热铜丝，红色的铜丝会与空气中的氧气发生反应生成黑色的氧化铜。
（2）根据“真金不怕火炼”，说明高温下金的化学性质很稳定。
2．（2025·陕西咸阳·模拟预测）历史上人类冶炼不同金属的年代大致为：金(公元前4500年)→铁(公元前500年)→锌(公元500年)→铝(公元1827年)。
(1)金：金作为饰品年代久远，是因为金________________。
(2)铁：将铁丝在氧气中点燃时，预先在集气瓶中放少量水的目的是________________。
(3)锌：古代劳动人民将炉甘石(主要成分为ZnCO3 )在高温下分解生成氧化锌和另一种无毒的氧化物，该氧化物的化学式是________________。
(4)铝：铝制品耐腐蚀的原因是________________________________ (用化学方程式表示)。
【答案】(1)化学性质稳定，不易与其他物质反应
(2)防止高温熔融物溅落炸裂瓶底
(3)CO2
(4)
【解析】（1）金在常温下化学性质非常稳定，不易与氧气、水或空气中的其他物质发生反应，因此不会生锈或腐蚀。这使得金饰品能长期保持光泽和完整性，适合制作饰品。
（2）铁丝在氧气中燃烧时，反应剧烈，放出大量热，生成的四氧化三铁呈熔融状态，温度很高。如果直接溅落到集气瓶底，可能导致玻璃瓶因受热不均而炸裂。预先放少量水可以吸收热量，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。
（3）炉甘石的主要成分是碳酸锌（ZnCO3）。在高温下，碳酸锌分解生成氧化锌（ZnO）和二氧化碳（CO2），二氧化碳是一种无毒的气体氧化物。
（4）铝在空气中与氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝保护膜，这层膜覆盖在铝表面，阻止了内部的铝进一步与氧气或水反应，因此铝制品耐腐蚀。化学方程式为：。
考点2 金属与稀盐酸、稀硫酸反应
3.某同学选用大小接近且打磨光亮的镁片和铜片进行如下图所示的实验。
实验中观察到放入镁片的试管中有气泡产生，而放入铜片的试管中无明显现象。
（1）写出镁片发生反应的化学方程式___________________________。
（2）通过金属与酸能否反应的分析，我们可以得出镁的金属活动比铜______。
【答案】（1）（2）强
4.王主任在实验室发现两片相似的金属片，他想知道哪片是镁，哪片是铜。请你试着设计鉴别2种物质的简单步骤、现象和结论。
实验步骤：___________________________。
现象和结论：__________________________。
【答案】①观察颜色；②将两种金属片分别放入试管中，滴加稀盐酸，观察是否有气泡产生 ①一种金属呈银白色，另一种金属呈红色，呈银白色的时镁，呈红色的是铜；②有气泡产生的金属是镁，没有现象的是金属铜
【解析】镁是银白色金属，铜是红色金属，所以可以通过观察颜色区分；
镁的金属活动性排在氢前，能与酸反应产生氢气，铜排在氢后，不与酸反应，所以可以分别加入稀盐酸，有气泡产生是金属镁，无变化的是金属铜。
考点3 置换反应
5．（25-26九年级上·黑龙江绥化·期中）下列反应属于置换反应的是（ ）
A．CaO+H2O=Ca(OH)2B．H2CO3=H2O+CO2↑
C．Fe+CuSO4=FeSO4+CuD．3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
【答案】C
【分析】置换反应是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。
【解析】A、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意；
B、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，该选项不符合题意；
C、该反应为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，属于置换反应，该选项符合题意；
D、该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应，该选项不符合题意。
故选C。
6.（2025·泰州）煤是化石燃料的一种，成分复杂。为了提高煤的利用率，工业上可将煤气化，反应可看做是。该反应的类型属于（ ）
A．化合反应B．分解反应C．置换反应D．复分解反应
【答案】C
【解析】由可知，该反应符合“一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物”的特点，属于置换反应。
故选C。
铁在氧气中燃烧
镁在空气中点燃
在空气中加热铜
现象
3Fe+2O2Fe3O4
2Mg+O2 2MgO
2Cu+O22CuO
化学方程式
铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
发出耀眼的白光，生成白色固体
红色的铜丝加热后变黑
镁+稀盐酸（或稀硫酸）
锌+稀盐酸（或稀硫酸）
铁+稀盐酸（或稀硫酸）
铜+稀盐酸（或稀硫酸）
现象
固体逐渐溶解，产生大量气泡
固体逐渐溶解，产生较多气泡
固体逐渐溶解，无色溶液变为浅绿色，产生少量气泡
不反应
化学方程式
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑
Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑
金属
反应条件
反应情况
化学方程式
镁、铝
铁、铜
金
金属
反应条件
反应情况
化学方程式
镁、铝
常温
能反应
2Mg+O2=2MgO；4Al+3O2=2Al2O3
铁、铜
加热或高温
能反应
3Fe+2O2=​=​=点燃Fe3O4；2Cu+O2=​=​=△2CuO
金
高温
不反应
/
金属
稀盐酸现象
反应的化学方程式
稀硫酸现象
反应的化学方程式
镁
锌
铁
铜
金属
稀盐酸现象
反应的化学方程式
稀硫酸现象
反应的化学方程式
镁
剧烈反应，有大量气泡
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
剧烈反应，有大量气泡
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
锌
反应较剧烈，有较多气泡
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
反应较剧烈，有较多气泡
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
铁
反应，有少量气泡
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
反应，有少量气泡
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
铜
无明显现象
/
无明显现象
/
镁
铝
铁
铜
金
2Mg+O2 = 2MgO
4Al+3O2 = 2Al2O3
3Fe+2O2Fe3O4
2Cu+O22CuO
金化学性质稳定，不与氧气反应
常温下表面形成氧化膜
常温下表面形成氧化膜
铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
红色的铜丝加热后变黑
镁+稀盐酸（或稀硫酸）
锌+稀盐酸（或稀硫酸）
铁+稀盐酸（或稀硫酸）
现象
固体逐渐溶解，产生大量气泡
固体逐渐溶解，产生较多气泡
固体逐渐溶解，无色溶液变为浅绿色，产生少量气泡
化学方程式
Mg+2HCl = MgCl2+H2↑
Zn+2HCl = ZnCl2+H2↑
Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Mg+H2SO4 = MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4 =FeSO4+H2↑