初中化学科粤版（2024）九年级下册（2024）金属的化学性质第1课时教学设计

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新课导入
[情境导入] [展示] 古钱币中含有的金属。
[介绍] 我国古代钱币是东方钱币的代表,它有两个显著的特点:一是自始至终采用浇铸工艺而不用打制工艺,直至19世纪末西式机制币的传入;二是我国古代的钱币有多种,如金币、银币、铜币等,但自始至终以铜钱为主流货币而不是金银或其他,这构成了中国古代钱币独特的内涵。
[提问] 那么,为什么选这些金属制作钱币?它们有着怎样的化学性质?这就是这节课我们将要研究的内容。
[情境导入] 大家知道,黄铜类似黄金,都有“黄澄澄的外表”。因此不法分子常将黄铜当作黄金制成装饰品。为了鉴别真伪,可将其加热,如果是黄金,则黄澄澄的外表不会发生变化;如果是黄铜,则其表面有黑斑出现,你知道这是为什么吗?黄铜加热时发生了什么变化?还有其他方法能鉴别“黄金”的真伪吗?
[问题导入] 在出土的金属文物中,金器保存得基本完好,铜器表面有锈迹,而铁器出土很少且锈迹斑斑。这是为什么呢?与它们的化学性质有关吗?带着这个问题,我们一起来学习金属的化学性质。
教学建言
[建言1] 金属与氧气的反应
利用图示的方式,引导学生复习回顾镁条在空气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧以及铜片在空气中加热的实验现象,由“真金不怕火炼”引出“金在高温时也不与氧气反应”。通过比较这些金属与氧气反应的难易和剧烈程度的不同,学生很容易认识到这几种金属的活泼性。
对于金属在常温下的反应,可点到镁、铁,重点讲述铝,一是铝在常温下易与氧气反应——化学性质活泼;二是生成的氧化膜结构致密,使铝耐腐蚀。
[建言2] 金属与稀酸的反应
金属与稀酸反应时,建议用点滴板做实验,可以方便地进行对比,从而判断出金属反应速率的快慢。同时,建议将教师演示实验改为学生实验:分甲、乙两个大组,甲组学生做金属(镁、铝、锌、铁、铜)与稀盐酸反应的实验,乙组学生做这五种金属与稀硫酸反应的实验。结合实验,分析回答以下问题。
1.金属与氧气反应的难易程度不同,那和稀酸反应的速率快慢一样吗?为了比较不同金属与稀酸反应的速率大小,需要控制什么条件?
2.考虑到金属与氧气的反应,实验前应对金属做什么处理?金属如何放入?稀酸如何添加?加入稀酸的量不能超过多少?
3.实验过程中观察到什么现象?能发生反应的金属有哪些?反应的剧烈程度如何?不能反应的金属有哪些?
4.若有气体生成,猜想可能是什么气体?若是氢气,如何检验?
5.引导学生进行归纳,写出化学方程式,并归纳这几种金属的活动性顺序。
6.引导学生思考,实验室为什么用锌和稀硫酸反应制取氢气?为什么不用铁、镁?为什么不用盐酸?
[建言3] 金属与稀盐酸和稀硫酸反应的实验改进
[改进一]
一、实验用品
培养皿、自制塑料挡板、漏斗(以罩住培养皿为宜并加密封圈)、气球、砂纸、稀盐酸、稀硫酸、镁条、锌丝、铁丝、铜丝(分别制成相应的元素符号形状)。
二、实验步骤
1.把交叉成十字状的硬质塑料挡板放入培养皿中,将培养皿分割成四个区域。将制成元素符号形状的镁、锌、铁、铜分别放入培养皿的四个区域。如图Ⅰ所示。
2.为能同时观察到四种金属与酸的反应现象,将稀盐酸(或稀硫酸)沿放有铜的一侧倒入(原因是铜与稀酸不反应,镁与稀酸反应过快)。由于塑料挡板底部是相通的,酸可以同时流向其他三个区域。如图Ⅱ所示。
3.迅速将管口扎有气球的漏斗倒扣在培养皿上。如图Ⅲ所示。
三、改进优点
1.新颖独特。金属以相应的元素符号形状出现,会感觉眼前一亮,耳目一新,产生强烈的求知欲和探究欲。
2.对比性强。四种金属几乎同时与酸接触,现象同步呈现,能清晰地比较不同金属与酸反应的剧烈程度。
[改进二]
一、 实验用品及装置
玻璃槽(或废旧塑料盒)、一次性注射器(20 mL四支)、橡皮筋、透明胶带、酒精灯、火柴、试管、铁丝、铜丝、镁条、锌片、稀硫酸。
1.将四支注射器的内部活塞取出,得到四支针筒,其中三支注射器拔去金属针头,一支保留。
2.将四支针筒大口朝下竖直平行放置,并用胶带固定在一起。
3.将四种金属分别制成相应的元素符号形状,并分别系挂在长度相同的细铜丝的一端,然后将细铜丝的另一端从针筒内向上穿出小口,一支针筒的小口上套上针头,其余三个小口用拔去金属针头的塑料管套牢固,用以固定铜丝。将四种金属悬挂在针筒内,并使最下端都与注射器下端相平。
4.最后将组装好的装置用橡皮筋固定在玻璃槽(或废旧塑料盒)内稍高处备用。
二、实验步骤
1.向玻璃槽(或废旧塑料盒)中倒入稀硫酸,液面高度约1 cm。
2.将上述由四支针筒组装好的装置下移至玻璃槽(或废旧塑料盒)底部,使四种金属同时浸入酸中,反应即同时开始进行。
3.用一小试管套在针头上收集气体,点燃酒精灯进行氢气的验证实验。
4.实验结束,将装置上移至玻璃槽(或废旧塑料盒)稍高处,用橡皮筋固定,使金属与酸脱离接触,停止反应。
三、改进优点
使四种金属能与稀酸在同一容器中同时进行反应,既减少实验时间,又能直观地观察四种金属与稀酸反应的现象,从而达到实验目的。
[建言4] 金属与某些金属化合物溶液的反应
1.可由演示实验改成学生分组实验,补充铜和硝酸银溶液的反应。
2.学生观察并记录实验现象,相互交流,书写化学方程式,判断反应类型。
[建言5] 化学方程式的书写和记忆技巧
1.讲解规律,树立攻克“难关”的决心。
2.金属与氧气的反应:反应物就是金属和氧气,生成物就是对应金属的氧化物,这节课重点记忆铝与氧气的反应。
3.金属与稀酸的反应:一是知道金属和酸中的氢元素交换;二是写对化学式,记住铁与稀盐酸、稀硫酸反应的化学方程式,牢记在生成物氢气后面标注“↑”,其他化学方程式和铁与稀酸反应的写法类似。
4.金属与某些金属化合物溶液的反应:学习了金属活动性顺序,只要能发生的反应,均遵循置换反应的规律:A+BCB+AC。
5.强调铁在置换反应中生成+2价铁的化合物;铝反应后在化合物中为+3价,注意硫酸铝的化学式为Al2(SO4)3;反应用的酸选择稀硫酸和稀盐酸,不能用浓硫酸和硝酸。
6.使学生更好地掌握金属性质的方法:引导学生做好实验,将现象、化学方程式、性质联系起来学习。
情境素材建议
[新课标情境素材建议]
我国古代金属货币的制造
中国古代货币起源于天然海贝,商代中晚期就开始铸造铜币,秦统一后,用“半两”钱替代了六国货币。中国古代金属货币形态多是由古代农具演变而来,币材多用铜、铁等贱金属;技术上采用范铸或翻砂浇铸制成,圆形方孔,铭文多记币值、年号、地点等。
考查点:
(1)小明在博物馆看到一枚古代钱币,发现它能被磁铁吸引。根据金属特性,这枚钱币最可能是用 (填金属名称)铸造的。
(2)先秦以及汉代货币均使用了“范”(即模具),铸造铜币时,以下工序中属于化学变化的是 。
A.用木炭高温熔炼铜矿B.将铜块加热熔化成铜液
C.把铜液倒入模具成型D.打碎模具取出钱币
(3)古代铸造流通钱币时,为什么多选用铜、铁而非黄金、白银?请说出一个关键原因。除了上述原因外,古代选择钱币材质时,还可能考虑哪些因素?
(4)1804年12月2日,在法国巴黎圣母院大教堂举行拿破仑·波拿巴加冕称帝的典礼,拿破仑加冕时戴的是铝制皇冠,在当时铝比黄金还珍贵。思考:
①为什么拿破仑时代的铝比黄金更珍贵?(从金属的化学性质和冶炼技术角度分析原因)
②铝制皇冠长期放置在空气中不易生锈,但表面若被划伤或打磨后,是否还能保持抗腐蚀性?为什么?
[答案] (1)铁 (2)A
(3)关键原因:价廉物美(或成本较低,或便于大量铸造等,合理即可);
其他因素:金属的硬度、耐腐蚀性、耐磨性、易加工性、是否便于携带等(合理即可)。
(4)①铝的活动性强,导致其冶炼难度大,而黄金的稳定性使其容易获取。
②铝制品抗腐蚀性强,原因是铝易与空气中的氧气反应,表面形成致密的氧化膜,阻止里面的铝被氧化,铝制皇冠即使表面被划伤,仍能通过氧化膜的自我修复机制保持抗腐蚀性。
视频资源
[视频] 金属与稀盐酸、稀硫酸的反应
板书设计
课后习题变式
1.[1题变式:从知识点考查角度]下列各组金属中都不能与稀盐酸或稀硫酸反应的是( )
A.Fe、Mg、Pb B.Al、Ag、Cu C.Au、Cu、Hg D.Pt、Zn、Sn
[答案] C
2.[1题变式:从知识点理解角度]下列物质能由金属和酸发生置换反应直接制得的是( )
A.FeCl3 B.AgCl C.ZnSO4 D.CuCl2
[答案] C
3.[2题变式:从知识点考查角度]下列属于置换反应的是( )
A.Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O B.C+2CuO2Cu+CO2↑
C.CO+CuOCu+CO2 D.CaCO3CaO+CO2↑
[答案] B
4.[3题变式:从实验情境角度]有A、B、C、D四种金属。将A、B、C、D浸入稀硫酸中,C、D表面有气泡产生,而A、B没有现象;向B离子和硫酸根离子构成的化合物的溶液中投入A,A表面有B析出;在含C、D离子的化合物的溶液中分别放入锌粒时,前者有C析出,后者无明显现象。则A、B、C、D的活动性顺序是( )
A.A>B>C>D B.D>C>B>A C.D>C>A>B D.B>A>C>D
[答案] C
5.[3题变式:从实验情境角度]将下表所示实验中的金属与液体混合可用于研究金属的性质。
(1)有气体生成的是 ,生成的气体为 。
(2)下列实验组合中,能得出铁、铜、银的金属活动性顺序的是 (填字母)。
A.①④B.③④C.①②④
[答案] (1)① 氢气(或H2) (2)BC
6.[4题变式:从理解运用角度]写出镁、铜、氧气、稀硫酸两两间能发生反应的化学方程式,并注明反应类型。
[答案] 2Mg+O22MgO(化合反应) Mg+H2SO4MgSO4+H2↑(置换反应)
2Cu+O22CuO(化合反应)
7.[5题变式:从理解运用角度]判断下列化学方程式是否正确(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Zn+H2SO4H2↑+ZnSO4( )
(2)2Ag+2HClH2↑+2AgCl( )
(3)Cu+FeSO4Fe+CuSO4( )
(4)Cu+Hg(NO3)2Hg+Cu(NO3)2( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)√
[6题变式:从实验情境角度]某同学设计了用锌粒与稀硫酸反应制取氢气的实验装置,如图所示。
(1)检查该装置气密性的方法是
。
(2)锌粒在该装置中放置于 。
(3)写出该反应的化学方程式: 。
(4)使用该装置制取氢气的优点是 。
[答案] (1)将装置连接好后,通过长颈漏斗向试管中注水至浸没长颈漏斗末端,把导管口伸入盛有水的水槽中,用手握住试管,若观察到导管口有气泡冒出,即可证明装置不漏气(合理即可)
(2)多孔隔板上 (3)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(4)可以随时控制反应的发生与停止
教材参考答案
[教材P10~12学生实验探究参考答案]
形成假设:氧气
[实验6-3]
分析解释现象:a.2Mg+O22MgO
b.3Fe+2O2Fe3O4
c.2Cu+O22CuO
反思评价:引导学生结合提示信息“真金不怕火炼。”进行回答。
[实验6-4]
记录实验现象,获取证据:a.铝表面有大量气泡产生 铝能与稀盐酸反应
b.铁表面有少量气泡产生 铁能与稀盐酸反应
c.无明显现象 铜不能与稀盐酸反应
分析解释现象:a.2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
b.Fe+2HClFeCl2+H2↑
d.2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
e.Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
形成结论②:铝和铁 铜
反思评价:引导学生结合提示信息“不同金属的化学反应能力不一样,有些金属能与酸反应产生氢气,称为较活泼金属。”进行回答。
[实验6-5]
记录实验现象,获取证据:a.铝表面析出红色固体,溶液由蓝色逐渐变成无色 铝能与硫酸铜溶液反应
b.铁表面析出红色固体,溶液由蓝色逐渐变成浅绿色 铁能与硫酸铜溶液反应
c.无明显变化 铜不能与硫酸铝溶液反应
反思评价:引导学生结合提示信息“不同金属的化学反应能力不一样,有的金属能将其他金属从其化合物溶液中置换出来。”进行回答。
[教材习题参考答案]
1.B 2.D 3.B 4.B
5.(1)能,Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
(2)能,Zn+CuCl2Cu+ZnCl2
(3)不能,因为汞在金属活动性顺序中排在氢的后面
(4)能,Cu+Hg(NO3)2Cu(NO3)2+Hg
(5)能,Fe+CuSO4FeSO4+Cu
6.(1)①长颈漏斗错画成锥形漏斗,其柄的底端无法插入液面以下;②试管内的导管过长,伸入液面以下;③用了向上排空气法收集H2。
改正:①长颈漏斗底端应插入液面以下;②试管内的导管稍长于塞子即可;③应用向下排空气法收集H2。
(2)3∶4
(3)如图。
7.
(以上答案为化学性质差异的比较,建议引导学生从多角度思考这个问题,其他合理答案,如从物理性质的角度,利用硬度、密度、颜色等也可。)实验序号
①
②
③
④
金属
铁丝
铜丝
铁丝
铜丝
液体
稀硫酸
稀硫酸
硫酸铜溶液
硝酸银溶液
假设
1.金属片是铜片
2.金属片是铜铝合金片
实验设计
取金属片放入试管中,滴加少量硝酸铜溶液,观察现象
取金属片放入试管中,滴加少量稀盐酸(或稀硫酸),观察现象
预测现象
金属片表面析出红色固体
金属片表面有气泡产生