人教版九年级下册课题 1 金属材料教学设计

这是一份人教版九年级下册课题 1 金属材料教学设计，共130页。教案主要包含了学生发表感想，解释原因，思考讨论，探究内容，实验步骤，学生活动，教师总结并板书，教师提问等内容，欢迎下载使用。

第八单元　金属和金属材料



1.了解金属的物理特征,能区分常见的金属和非金属;认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用.
2.知道常见的金属(铁、铝、铜)与氧气的反应;初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应,以及与部分盐溶液的置换反应,能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题;能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断,并能解释日常生活中的一些现象.
3.知道一些常见金属(铁、铝)等矿物;了解从铁矿石中将铁还原出来的方法.
4.了解常见金属的特性及其应用,认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性;知道生铁和钢等重要的合金;知道废旧金属对环境的污染,认识回收金属的重要性.
5.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.
6.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法.

1.通过对生活中常见的一些金属材料选择的讨论引导学生从多角度分析问题.
2.通过金属活动性顺序探究实验,让学生进一步学习和运用探究性学习方法.

1.通过日常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.引导学生主动参与知识的获取过程,学习科学探究的方法,培养学生进行科学探究的能力.
3.通过废旧金属对环境的污染,让学生树立环保意识.认识金属资源保护的重要性,让学生产生金属资源短缺的危机意识.

本单元在初中化学《新课程标准》内容中:身边的化学物质——金属与金属矿物、物质的化学变化——认识几种化学反应(置换反应等)、金属活动性顺序及有关含杂质物质的化学方程式的计算,主要围绕金属的性质、冶炼、防锈蚀、回收与利用等内容呈现学习情境和素材,强调学生从生产、生活中发现问题并获取信息,强调学生通过探究性学习获取知识.本单元是教材中首次出现系统研究和认识金属及合金的性质、冶炼、金属保护和用途等内容.通过前几单元的学习,学生对物质的组成及表示方法、质量守恒定律、化学方程式等基础已经有了一定的了解,对化学实验等探究性学习活动已经有了一定的实践体验.在此基础上安排了本单元内容,既能使学生用化学用语描述物质的性质和变化,又能让学生进一步学习和运用探究学习的方法.
本单元金属材料的知识是从学生比较熟悉的生活用品引入,学生比较感兴趣,但仅是一些零散的感性认识.在物理科学中学生已经知道了一些金属的知识,因此可以在学生已有的经验和知识基础上学习合金的概念.通过课题1的学习,学生对金属有了进一步的了解,从生活的视角上升到课题2学科的视角,如金属的化学性质,不同金属与氧气反应但条件不同,与酸反应但速率不同,接着又引出金属活动性顺序.进一步培养学生归纳、整理、设计实验的能力.接下来又从学科的角度上升到课题3社会的角度,从日常生活中所见的钢铁锈蚀、金属的污染等现象到金属的冶炼、防护、保护、回收等,让学生意识到合理利用金属资源、金属材料与人类进步和社会发展的关系.
“课题1金属材料”分为两部分.第一部分以许多日常生活用品是用金属材料制成的引入,说明金属材料包括纯金属和合金两类,并重点介绍金属的物理性质.由学生根据金属的性质讨论其用途,最后得出物质的性质决定用途.第二部分介绍合金,通过实验与讨论比较合金与纯金属在性质方面的差异,并根据这些差异得出合金的用途更为广泛的结论.为拓展学生视野,教材还特意介绍了很有前途的金属钛及新型高科技合金——形状记忆合金,教师应充分运用这些材料.在教学过程中通过展示金属制品、金属制品的图片,让学生感受金属材料与人类生活及社会发展的关系,认识到金属材料对社会进步起到的重要作用.通过表8-1、8-2,及实验8-1让学生知道合金的性能、用途的优越性.通过教材4页资料卡片及7页化学·技术·社会增强学生的求知欲望.通过互动讨论,让学生明白:物质的性质在很大程度上决定物质的用途.但是不是唯一的决定因素,还要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等因素.通过家庭小实验——淬火和回火,培养学生的动手能力.
“课题2金属的化学性质”具体内容主要有常见金属的三点化学性质及置换反应的定义.本课题是在原有知识的基础上对金属的化学性质进行较为深入、系统的学习,这样使元素和化合物知识更加完整.它侧重于对金属活动性顺序的理解和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,使学生在获得知识的同时,解决实际问题的能力也得到提高,而且学好本课题也能为以后学习酸、碱、盐打下良好的基础.
“课题3金属资源的利用和保护”是在大家熟悉了金属和金属材料的用途以及金属的化学性质的基础上,通过引入大量的照片、资料介绍了地球上和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、金属的腐蚀和防护等,既有知识、技能方面的内容,又有保护环境意识和节约资源意识等情感领域的内容.突出的三个知识点:铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算以及金属资源的保护.在金属资源的保护这一知识点中,重点是有关铁的锈蚀以及防护的“探究与讨论”内容.

【重点】
1.铁、铝、铜等金属和合金的重要性质和用途.
2.金属活动性顺序.
3.有关化学方程式计算中的杂质问题计算.
4.铁锈蚀的条件及其防护,培养学生合理利用金属资源的意识.
【难点】
1.对金属活动性顺序的初步探究.
2.对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究.
3.有关化学方程式计算中的杂质问题计算.

要注意从日常生活和生产中选取学生熟悉的素材,要让学生从金属的用途中学习金属的物理性质;从耐高温、高强度金属材料的应用,学习合金的知识;从日常所见的钢铁锈蚀现象学习金属的防护.通过本单元金属的化学性质、金属的锈蚀和防护探究性实验的学习更进一步提高学生的设计能力.在教学中注意对学生进行书写化学方程式的技能训练,学会用定量的方法研究化学反应中的质量关系.
在“课题1金属材料”的教学中,课前可以安排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,并进而引入对金属的物理性质的教学.采用“基本问题驱动——对比实验——收集整理数据——分析做出结论——解释基本问题”的探究形式,探讨“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?”这一基本问题,使学生认识物质组成的改变是其性能发生改变的重要依据.
“课题2金属的化学性质”可采用以下的教学过程和手段:通过家庭实验粗略感悟不同金属活泼程度不同.再通过教师的镁条、铝箔、铁丝等在氧气中燃烧的实验进一步加深学生的感性认识,并比较得出几种金属的活泼性顺序.通过学生的活动与探究,引导启发学生学习研究问题可以通过多角度、多侧面的方法.教师要引导学生做好实验,借助第五单元学习的铁与硫酸铜反应的知识,引导学生完成铁与硫酸铜、铝丝与硫酸铜、铜丝与硝酸银、铜丝与硫酸铝的实验.通过归纳上述化学反应方程式中各反应物和生成物的类别特点,得出置换反应的概念,并通过有关对习题的讨论和分析,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作用,并知道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.可以通过对一些实例和习题的讨论和分析进行归纳,也可以结合课题2的复习和小结进行归纳.
“课题3金属资源的利用和保护”可通过展示金属矿物的图片,让学生了解金属在自然界存在的两种形态.通过介绍我国冶铁的历史,引出与生产实际相联系的冶铁原理以及含杂质物质的有关计算.可以结合地理课的有关内容,鼓励、发动学生主动查找有关资料,如矿物标本、实物照片、图表、有关的文字描述等,可在课内外交流.通过展示生锈的图片及铁的锈蚀条件探究实验(此实验要在课前一周准备),让学生感受到金属锈蚀所造成的经济损失,并鼓励学生开动脑筋设计出多种方案,并进行实验,同时做好观察记录.然后由小组汇报实验情况,以及探究的结果,并从中引导学生分析归纳铁生锈的条件、防锈的方法.通过金属用途的图片及书中提供的矿物可供开采的年限图片及其他途径得到的资料和教师提供的图片,增强金属资源的危机意识.自然过渡到如何保护和回收废旧金属.
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,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净物的质量.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.
本单元有一个实验和三个探究活动.教材5页实验8-1建议变成学生的活动探究实验(分小组).请学生根据给定的不同材料,分别进行探究活动,最后小组交流汇报得出金属的物理性质.
关于“探究金属活动性顺序”的实验建议:课前发给每人一小条镁,让学生从家中找铝片、铜片和黄金(有条件)并用砂纸把金属打磨光亮(黄金除外),然后放在敞口的盒子中,每天观察并做好记录,上课带来.通过不同金属光泽的变化,粗略感悟不同金属的活动性差异.再增补镁条、铝箔、铁丝等在氧气中
燃烧的实验,建议教师来做,需要氧气的量很大,再次加深学生的感性认识.关于金属与酸的反应,要提醒学生,实验前要把几种金属表面的氧化膜用砂纸磨去,向装有金属的试管中倒酸时要注意加入金属的顺序,按铜➝铁➝锌➝镁顺序加入,这样更便于观察比较,得出正确的结论.铜树和银花的实验,老师要课前准备好,分组实验时要提醒学生注意除去金属表面的氧化膜及反应的时间.
日常生活及生产中金属与酸及盐等物质接触(如船舶业、建筑业、家庭厨房中的金属锈蚀等)造成的锈蚀现象是不容忽略的.通过“探究铁钉锈蚀条件”实验,学生应能得出导致铁锈蚀的因素是:水、氧气同时存在.酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀.既得出了铁生锈的条件同时又体现出锈蚀的速度.


课题1金属材料
1课时
课题2金属的化学性质
2课时
课题3金属资源的利用和保护
2课时
实验活动4金属的物理性质和某些化学性质
1课时
单元复习教案
1课时



课题1　金属材料





1.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及合金的特点.
3.了解物质的性质与用途的关系.

1.学习运用观察、实验等方法获取信息.
2.学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工.

1.进一步培养学生对生活中化学现象的好奇心和探究欲,激发学生学习化学的兴趣.
2.树立事物是相互联系的观点,逐步形成合理使用物质的观念.

【重点】
1.金属材料的物理性质.
2.物质性质与用途的关系.
【难点】
1.培养学生运用探究方法得出相关结论的能力.
2.提高学生综合分析问题的能力.

【教师准备】　金属制品(如别针、铝箔、铜丝、水龙头等)、金属制品的挂图(如自行车、汽车、轮船等)、铁架台(带铁圈)、铁片、酒精灯、绿豆粒大小的焊锡、锡、铅、火柴等.
【学生准备】　大小形状相同的铁片、铜片、铝片,干电池,小灯泡,导线,酒精灯,火柴,砂纸,黄铜,与钛有关的资料和新型合金的资料.



导入一:
【展示】　金属制品(如铝箔、水龙头等)和金属制品的图片(如别针、自行车、铜丝等).

【介绍】　以上这些实物或图片中的物质都是由金属材料制成的.金属材料包括纯金属以及它们的合金.
【设问】　看到这些实物或图片,你想到了什么?
【学生发表感想】
1.想到金属与人类的生活、生产关系密切.
2.感觉到金属在各个领域都有广泛的用途.
3.想知道它们是由什么金属制成的.
4.想知道制造不同的金属制品根据什么选用金属.
导入二:
【展示】　资料一:1912年,英国斯科特探险队的船只,在去南极的途中,因天气十分寒冷,可是用于取暖的煤油却漏光了,以致探险队员全部冻死在南极冰原.原来装煤油的铁桶是用锡焊接的,而锡却莫名其妙地化为乌有了.
资料二:1867年冬天,俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖,一夜之间不翼而飞,留下了泥土一样的灰色粉末.你能猜出产生事故的原因吗?
【解释原因】　锡在温度低于-18℃时,体积就会骤然膨胀,原子间空隙加大.如果温度下降到-33℃,这种变化就会像传染病一样迅速蔓延,使整块的锡很快变成粉末,这种现象人们称为“锡疫”.
导入三:
【展示】

“辽宁号”航空母舰,是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机歼15飞机的航母,制造航空母舰和歼15飞机使用大量合金材料(如铁合金、铜合金和钛合金等).你了解这些金属的知识吗?

一、几种重要的金属
思路一
　　[过渡语]　(针对导入一)日常生活用品如自行车、锤子、刀和水龙头等大多数是金属材料制成的.金属的种类有很多,而我们最常见的金属是铁、铝和铜.铜和铁是人类使用较早的金属,我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器,春秋战国时期就会冶铁和炼钢.我们一起看下金属在生活中的应用吧.
【展示】

【思考讨论】　人类在使用铁、铝和铜金属材料的过程中,有什么时代的特点?
【交流】　铝的利用要比铜和铁晚得多,那仅仅是100多年前的事情.但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能,现在世界上铝的年产量已超过了铜,位于铁之后,居第二位.
　　[过渡语]　金属材料和非金属材料在物理性质上有哪些差异?下面通过实验来探究金属的一些物理性质.
【展示】　活动与探究——金属的物理性质.
【探究内容】　请学生取三块同样大小的铜片、铝片和铁片,进行探究.小组确定研究方案,从光泽、硬度、导电性、导热性、延展性、熔点等多方面进行比较.
【实验步骤】
1.观察它们的颜色和光泽.然后用细砂纸打磨,再观察它们的颜色和光泽.
2.感觉一下它们的质量大小,由此判断它们的密度大小.
3.试试它们是否容易弯曲、折断,并感觉一下它们的硬度.
4.用手拿着金属片的一端,在酒精灯上方烘烤它的另一端(注意:时间不要长,防止烫伤),试试它能不能传热.
【学生活动】　学生动手实验,教师巡视.
【思考讨论】
1.常温下,是不是所有的金属都是固体?
2.金属用砂纸打磨前后,其颜色和光泽是否相同?这说明了什么?
3.金属有哪些共同的物理性质?金属的这些物理性质完全相同吗?请举例说明.
【交流】　大多数金属常温下为固态(除汞外),有颜色和光泽,有良好的导电性、导热性和延展性,熔点较高,密度、硬度因金属的不同而不同.
【教师总结并板书】
1.金属的共同物理性质:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
2.金属的特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
[设计意图]　培养学生自主学习的能力、动手能力和创新能力.
【设问】　物质的性质和用途之间又有什么关系呢?
【回答】　物质的性质决定物质的用途.
　　[过渡语]　金属的物理性质千差万别,下面是一些常见金属物理性质的比较.通过下表的比较,希望同学们能够发现金属的性质和金属的用途之间的关系.
【展示】　一些金属物理性质的比较:
物理性质
物理性质的比较
导电性

导电性逐渐减弱
密度

密度逐渐减小
熔点

熔点由高到低
硬度

硬度由大到小
　　【教师提问】　请大家根据你的生活经验和教材5页表8—1所提供的信息,分组讨论以下问题.
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制?
2.银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制的话,可能会出现什么情况?
4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?
【学生活动】　学生分组讨论后,由小组代表到前面陈述讨论结果,其他小组可宣布自己的不同答案.
【展示和交流】
1.因为铁的硬度比铝大.
2.银在自然界中的储量少,价格昂贵,故一般不用银而用铜制电线.
3.因为钨的熔点是3410℃,而锡在不到300℃时就会熔化,而且钨的电阻率大,发光能力强,能使灯泡更亮.如果用锡制灯丝,则灯丝易断.
4.铬是硬度最大的金属,镀在铁制品表面既美观,又能延长铁制品的使用寿命.如果镀金则会增加成本,且不耐用,长时间使用后金磨损脱落,则铁又会生锈而缩短水龙头的使用寿命.
【思考讨论】　根据以上讨论结果并结合实际思考物质的性质是否是决定其用途的唯一因素?如若不是,你认为还需考虑哪些因素?
【学生活动】　小组讨论,并交流讨论结果.
【教师总结并板书】　物质的用途主要由物质的性质决定,还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否容易回收利用和对环境的影响等.
[设计意图]　让学生通过讨论、比较,归纳出物质的用途与哪些因素有关.体现知识的应用性,联系社会,联系生活,增强学生用化学知识服务生活的意识.
【教师】　我们知道,在一切比赛中,当冠军的感觉都是最好的.那么,哪些金属能获得如此殊荣呢?请大家看资料.
【展示】　金属之最:
地壳中含量最高的金属元素——铝
人体中含量最高的金属元素——钙
目前世界年产量最高的金属——铁
导电、导热性最好的金属——银
硬度最高的金属——铬
熔点最高的金属——钨
熔点最低的金属——汞
密度最大的金属——锇
密度最小的金属——锂
你能很快记住它们吗?
【学生活动】　学生记忆金属之最.
【比一比,赛一赛】　以小组为单位,分小组互相提问金属之最.比一比,赛一赛,看谁是冠军.
[设计意图]　增强化学课堂的趣味性、知识性.
【小结】　通过本节课我们知道,金属的物理性质主要包括颜色、光泽、熔点、沸点、硬度、密度、延展性、导电性、导热性等;金属的物理性质可决定金属的一些用途,但这不是唯一的决定因素,即同时还要考虑经济、环境、资源、美观等方面的问题.这也启示我们在看待任何问题时,都不应是孤立的、片面的,而是要从大局出发,权衡利弊,然后再做决定.
思路二
　　[过渡语]　(针对导入三)航空母舰和歼15飞机使用了大量合金材料,如铁合金、铜合金和钛合金等.在日常生活中同样离不开金属材料,根据你的生活经验,我们日常生活中最常见的金属材料制品又有哪些呢?
【展示】

【教师】　引导学生通过观察图片、阅读课文等了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史,利用学生的生活背景,让学生说出日常生活中接触到的金属制品.
【学生活动】　在教师指导下学生观察图片、有目的地查阅资料,展示收集到的金属制品,如:铜钱、硬币、纪念章等.
【交流】
1.铜和铁是人类使用较早的金属,我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器,春秋战国时期就会冶铁和炼钢.
2.铝的利用要比铜和铁晚得多,仅仅是100多年前的事情.但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能,现在世界上铝的年产量已超过了铜,位于铁之后,居第二位.
[设计意图]　设置背景,让学生从生活走进化学,突出化学与社会的密切联系.
　　[过渡语]　不同的金属的物理性质是不是有一些共同的特性?我们通过实验来验证一下吧.
【学生活动】　分组实验,实验过程中指导学生观察实验现象:分别取铁丝、铜丝、铝丝.①观察它们的颜色、状态;②用力试试是否可以弯曲、折断;③用小刀割一下;④用铁锤锤一下;⑤用酒精灯加热;⑥用电池、小灯泡测试它们的导电性.
[设计意图]　培养学生实验、观察、归纳总结和语言表达的能力,实事求是的科学态度,激发学生的学习兴趣,领悟科学探究的方法,从中获得成功的喜悦.通过合作学习的方式,培养学生的合作意识和与人交流的方法.
【教师】　指导学生阅读课文,了解金属共同的物理性质和部分重要金属的特性.
【学生活动】　阅读教材第2~3页.讨论,总结出金属的物理性质.
【教师总结并板书】
1.金属的共同物理性质:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
2.金属的特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
【交流】　让每组的学生代表说出实验和讨论的结果,其他同学补充.
[设计意图]　培养学生的自学能力、阅读能力和归纳能力.
【展示】　讨论题:
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制?
2.银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制会出现什么情况?
4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?
【学生活动】　学生分组讨论,然后代表陈述讨论、交流结果,其他同学作补充.
[设计意图]　通过讨论,让学生明白物质的用途与其性质有密切的联系,得出“物质的用途是由其性质决定的”这一重要结论.
【提问】　结合你在生活中看到的其他现象回答:物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素?
【教师总结】　物质的性质决定物质的用途,但这不是唯一的决定因素,在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、是否美观、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.
[设计意图]　培养学生理论联系实际的求实态度.
二、合金
思路一
　　[过渡语]　我们生活中常见的金属材料都是纯金属吗?目前已制得的纯金属只有90余种.由于科学技术的日新月异,仅有的这些纯金属已经远远不能满足工农业生产和国防技术现代化的需求.因此合金材料应运而生.纯净的铁由于硬度较小而较少使用,我们在日常生活中接触到的钢铁多数是铁碳合金.
【板书】　常见合金——生铁和钢.
【思考讨论】　生活中常用的铁制品有哪些?钢和生铁的性能有什么区别?
【交流】　铁钉、铁锅、铁锨.钢的性能比生铁好.
【阅读】　见教材第4页关于合金的第一段,填写下表.
生铁与钢的比较
铁的合金
生铁
钢
含碳量


其他杂质


机械性能
硬而脆、无韧性
硬而韧、有弹性
机械加工
可铸不可锻
可铸、可锻、可压延
　　【归纳】　合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特征的物质.
　　[过渡语]　我们在生活中见到的金属制品除了铁的合金,还有哪些合金呢?
【交流】　不锈钢、铝合金等.
[设计意图]　体现知识的应用性,联系社会,联系生活.培养学生用化学知识服务生活的意识.在应用中更深刻地领会知识.

【展示】　讨论:建筑物的防盗门及防盗网为什么常用不锈钢制造呢?
【实验】　教材5页实验8-1,划痕法比较黄铜和铜、硬铝和铝的硬度.按照图示分别实验.
【交流】　观察和填写实验现象.
性质
比较
现象
黄铜
铜
硬铝
铝
光泽和颜色
有黄色金属光泽
有紫红色金属光泽
有银白色金属光泽
有银白色金属光泽
硬度
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
结论
合金与组分金属的物理性质不同,合金的硬度一般大于其组分金属的硬度

　　【展示】　讨论:你知道合金材料有哪些优良的物理性能吗?
【学生分析与小结】　合金的很多性能与组成它们的纯金属不同,使合金更适合于不同的用途.比如硬度更大、熔点更低、加工更方便,并且改变了颜色、密度、韧性、耐磨性、导热性、导电性以及延性、展性等等.
【板书】　常见合金的主要成分、性能和用途.
【讨论】　分组讨论下表,合金和纯金属在性能上有什么不同?

纯金属
合金

铅
镉
铋
锡
焊锡
武德合金
熔点/℃
327
321
271
232
183
70
启示
合金的熔点不同于其组分金属的熔点
　　【启示】　焊锡主要用于焊接金属等;武德合金(组成金属的质量分数分别为:铋50%、铅25%、锡13%和镉12%)可用于制电路保险丝等.合金的性能与组成它们的纯金属不同,比如合金的熔点一般小于组成它的纯金属;通过改变组成和含量,可以使合金具有许多良好的物理、化学和机械加工性能,适合于不同的用途等等.
[设计意图]　通过对实验现象的分析,培养学生的比较、分析和归纳能力.
【展示】　学生观看幻灯片上的图片并聆听老师讲解.

【学生展示】　课前查阅有关“未来金属——钛和钛合金”的资料(钛合金的广泛应用、优良性能、发展前景……).钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等.
　　思路二

教师活动
学生活动
设计意图
【引入】　通过对金属物理性质的学习,我们了解到要满足各种不同的需要,仅用纯金属是不够的.为此,人们在生产实践中制造出了许许多多的具有特殊性能的“新型金属材料”——合金.
学生聆听老师讲解.
从生活入手,从学生已有的经验出发,符合新课程理念.
【板书】　常见合金──生铁和钢.
【阅读探究】　生活中铁制品的图片.

阅读教材4~5页,并提出问题:
1.生铁与钢的组成和性能有什么不同?
2.什么是合金?常见的合金有哪些?
3.我们在生活中见到的金属制品是纯金属多,还是合金多?
学生观察图片,然后阅读教材.
分组讨论交流,回答问题.
由学生熟悉的合金引出合金的概念,指导学生阅读教材,培养学生自学的能力.
【归纳小结】　1.合金是指在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特征的物质.
2.生铁与钢的比较:
铁的合金
生铁
钢
含碳量
2%~4.3%
0.03%~2%
其他杂质
除含碳外,生铁中还含有硅、锰等,不锈钢中还含有铬、镍等

学生观察表格内容思考并回答问题.
培养学生的比较、分析、归纳能力.
【过渡】　为什么我们在生活中不用纯铝做门窗,而是用铝合金?为什么不用纯铁制作汤勺,而用不锈钢……
【提出问题】　合金与纯金属有什么不同呢?
学生联系生活经验回答.若有困难可讨论.
为比较合金和组成它们的纯金属的性质的差异做铺垫,激发学生的探究欲望.
【实验探究】　合金和组成它们的纯金属的性质有怎样的差异?铝合金的硬度比纯铝的硬度大在实际生产生活中有什么意义?
学生回答.
培养学生自主学习的能力.
【演示实验】　设计实验比较黄铜片和铜片、铝合金和纯铝的硬度.
【讨论】　比较焊锡和组成它的纯金属锡、铅熔化的温度.焊锡的熔点比组成它的纯金属锡、铅的熔点低,这与焊锡的用途有关吗?
学生观察实验现象并描述,填写下表,交流展示.
学生讨论后回答.
性质
比较
现象
黄铜
铜
硬铝
铝
光泽
和颜色
有黄色金属光泽
有紫红色金属光泽
有银白色金属光泽
有银白色金属光泽
硬度
黄铜比铜硬
硬铝比铝硬
结论
合金与组分金属的物理性质不同,合金的硬度一般大于其组分金属的硬度

培养学生的观察能力、分析能力和归纳能力.
【提出问题】　合金的性能与组成它们的纯金属相比有什么特点?
【教师】　指导学生阅读讨论.
【小结】　合金的性能与组成它们的纯金属不同.
观察教材6页表8-2,根据教材中
的资料分组讨论.
通过对实验现象的分析,培养学生的比较、分析能力.
【板书】　常见合金的主要成分、性能和用途.
【提问】　你知道在生活中有哪些常见的合金吗?说说它们分别具有哪些优良性能.
【展示】　教师投影展示常见合金图片.

学生举出生活中的金属用具,说明利用的物理性质.
师生互动,知识越辩越明.通过投影展示增强直观性.
【联想应用】　下列物品可以用哪种合金来制造,并说明理由.
(1)外科手术刀;(2)防盗门;(3)门锁;(4)自行车支架;(5)硬币;(6)飞机.
学生讨论,发表各自见解,并相互评判.
有助于培养学生分析问题的能力,通过自述、互评加深对合金的认识.
【展示图片】　展示铜、铁、铝、钛四种金属制品.

【讲解】　人类使用金属最早是从铜开始的,后来进入铁器时代,铝的使用才近百年的历史,钛和钛合金是21世纪最重要的金属材料,那么未来会以哪种金属材料为主呢?这需要同学们去研究、创造(重点突出钛合金在生物医学材料上的应用,并介绍形状记忆合金.)
学生观看幻灯片中的图片并聆听老师讲解.　
让学生体会到化学在社会发展中的作用,体会到科学技术的进步.培养学生学习化学的信心.
　　[知识拓展]　生铁与钢的比较:
一般地说,含碳量在2%~4.3%的铁的合金叫做生铁.生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可锻.根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种.
一般地说,含碳量在0.03%~2%的铁的合金叫做钢.钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、压延,也可以铸造.钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类.碳素钢就是普通的钢.合金钢也叫特种钢,是在碳素钢中适当地加入一种或几种如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的.合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能.





金金属有共同的物理性质金属光泽大多为电和热的良导体有延展性有不同的物理性质合金特点①一定是混合物②合金中各成分都是以单质形式存在的③合金中至少有一种金属金属制成合金后性能会发生改变物质的性质决定物质的用途,但不是唯一决定因素

1.(中考改编)下列材料属于合金的是 (　　)
A.玻璃 B.活性炭
C.生铁 D.陶瓷
解析:玻璃属于无机非金属材料;活性炭属于非金属;生铁是铁的合金;陶瓷属于无机非金属材料.故选C.
2.下列图示材料属于合金的是 (　　)

解析:纯硅是纯净物,故A不是合金;青铜是铜锡合金;青花瓷器是用无机非金属材料制成的,C不是合金;汉白玉的主要成分是碳酸钙,是用无机非金属材料制成的,D也不是合金.故选B.
3.你认为在下表中最适合用于制造门窗的金属或合金是 (　　)
金属或
合金
导电性(以Ag的导电性为100作为标准)
密度
(g·cm-3)
硬度(以金刚石的硬度为10作为标准)
A
99
8.92
3
B
35
3.56
8.9
C
61
2.70
2.9
D
17
7.86
4.5
　　解析:A的导电性好,更适合制作导线.B的硬度较大,密度适中,适合制作门窗.D的密度较大,制作门窗会较重.C的硬度太小,不适合制作门窗.故选B.
4.人们常说的“五金”是指“金、银、铜、铁、锡”,根据所学知识判断,不能与盐酸反应的金属是　　　　(填名称).世界上常用黄金作金融储备、货币等,其原因是　　　　.黄铜是铜锌合金,其硬度比纯铜　　　　(填“大”“小”或“相同”). 
解析:考查金属的性质和用途.故答案为:
金、银、铜;金的储量小、性质稳定、价格高;大.

课题1　金属材料
一、几种重要的金属
1.金属的物理性质
共性:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
2.金属的物理性质与用途
性质决定用途.
二、合金
常见合金──生铁和钢.
常见合金的主要成分、性能和用途.

一、教材作业
【必做题】
教材第8页练习与应用的3、4、6题.
【选做题】
教材第8页练习与应用的1、2、5题.
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(中考)下列物质中,不属于合金的是 (　　)
A.不锈钢 B.氧化汞
C.黄铜 D.生铁
2.下列生活用品用金属材料制作而成的是 (　　)

3.下列说法正确的是 (　　)
A.铝是人类最早利用的金属
B.铜是目前世界年产量最高的金属
C.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在
D.日常使用的金属材料大多数是合金
4.(中考)夏天防雷电,远离金属.这是因为金属具有 (　　)
A.导电性 B.导热性
C.延展性 D.光泽
5.下列关于合金的说法正确的是 (　　)
A.合金不属于金属材料
B.合金的硬度一般比各成分金属硬度大
C.合金属于金属单质
D.多数合金的熔点高于组成它的成分金属
6.金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途.下列说法中不正确的是 (　　)
A.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械
B.铁具有良好的导热性,可以用于制造炊具
C.铝合金轻而坚韧,可作汽车、飞机和火箭的材料
D.铅锑合金的熔点较低、电阻率较大,常用于制成发热体
【能力提升】
7.(中考节选)金属及合金是重要的工业及建筑材料,某些金属离子是人体不可或缺的元素.下表是A、B、C三种金属的部分物理性质.
　　性质
金属　　
导电性
(100为标准)
密度
(g/cm3)
熔点(℃)
硬度
(10为标准)
A
99
8.92
1083
3
B
61
2.70
660
2.9
C
17
7.86
1535
5
(1)三种金属中最不适宜作导线的是　　　　(填字母),高压输电线不用金属A而选用金属B,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 
(2)C的合金通常可以做菜刀、锤子等,其合金的硬度　　　　5(填“>”“<”或“=”). 
【拓展探究】
8.将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭粉混合后加热到约800℃,得到一种锌和铜的合金——黄铜,外观似黄金但质地坚硬.(提示:ZnCO3ZnO+CO2↑)
(1)黄铜是金属材料吗?　　　　(填“是”或“不是”). 
(2)写出其中赤铜和木炭粉反应的化学方程式:　　　　. 
【答案与解析】
1.B(解析:不锈钢属于铁的合金;氧化汞是金属氧化物;黄铜是铜的合金;生铁是铁的合金.故选B.)
2.B(解析:不锈钢是一种常见金属材料,是铁的合金.)
3.D(解析:A项,人类使用金属的先后顺序是铜、铁、铝;B项,目前世界年产量最高的金属是铁;C项,只有少量金属如金、银在自然界中以单质形式存在,大多数金属以化合物形式存在;D项,由于合金有着比金属更优异的性能,日常使用的金属材料大多数是合金.)
4.A
5.B(解析:A项,金属材料包括纯金属和合金;B项,合金的硬度一般比各成分金属硬度大,例如黄铜的硬度大于它的成分金属铜和锌;C项,合金是金属和金属或者金属和非金属加热熔合而成的有金属特性的物质,是混合物;D项,多数合金的熔点低于组成它的成分金属,例如焊锡的熔点低于它的成分金属铅和锡.)
6.D(解析:D项铅锑合金熔点低,不适宜制成发热体.)
7.(1)C;高压输电线一般需横截面积较大的导线,且架设较高(现在也有部分走地下),故用导电性较好、密度较小的金属B而不用金属A　(2)>(解析:(1)金属C的导电性最差,最不适宜作导线;高压输电线不用金属A而选用金属B,主要原因是金属B的密度小;(2)金属制成合金后,硬度会增大,故其合金的硬度>5.)
8.(1)是　(2)2Cu2O+C4Cu+CO2↑(解析:(1)黄铜是铜和锌的合金,是金属材料.(2)木炭在高温下有还原性,可以夺取金属氧化物中的氧使其还原为金属.)

　　以学生自主探究解决金属材料的课题为中心,引导学生从故事化的教学情境入手,由学生提出探究目的和方案,并用交流、实验、设计、辩论等方式,得出如何区分常见的金属和非金属以及金属物理性质与用途的关系,由学生熟悉的几种金属材料的应用,自然过渡到探究合金的相关知识,教学环节既生动真实又可行,符合学生的认知规律和探究性学习要求.学生的自主活动充分,参与面广、参与程度深;教师在多样化的教学方式下,于潜移默化中引领学生转变学习方式;多次、适时应用STS渗透教育,使学生体验到学习化学的价值和乐趣.
改进建议:
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,并进而引入对金属的物理性质的教学.
2.认真做好教材5页实验8-1,使学生认识物质组成的改变是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.

练习与应用(教材第8页)
1.(1)①②④　(2)延展　(3)导电
2.(1)不正确.(解析:地壳中含量最高的金属元素是铝.)　(2)不正确.(解析:钢是铁的合金.)　(3)正确.
3.1元硬币是钢芯镀镍合金制造的;5角硬币是钢芯镀铜合金制造的;1角硬币是不锈钢制造的.这些合金有色泽好、抗腐蚀、硬度大等性质.
4.(1)外科手术刀:不锈钢,因为其抗腐蚀性好.　(2)防盗门:锰钢,因为其硬度大.　(3)门锁:黄铜,因为其强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀.　(4)自行车支架:锰钢,因为其韧性好、硬度大.(解析:利用合金优良的性能,答案合理即可.)
5.该金属可能的用途有:制作机器零件、火箭、飞机、轮船、电线、电缆、化工和通讯设备等.(解析:物质的性质决定其用途.)
6.解:0.013g二氧化碳中碳元素的质量为0.013g×1244×100%≈0.0035g,所以此钢样中碳的质量分数为0.0035g1.1g×100%≈0.32%.

　　1.秦铜之冠——秦陵铜车马

秦陵铜车马出土于秦始皇陵西侧20米处,1980年局部试掘铜车马坑时,在一木椁内出土一前一后纵置的两辆大型铜车马,出土时已残破,经修复后恢复原状.
铜车马主体为青铜所铸,一些零部件为金银饰品.各个部件分别铸造,然后用嵌铸、焊接、黏接、铆接、子母扣、纽环扣接、销钉连接等多种机械连接工艺,将众多的部件组装为一体.通体彩绘,马为白色,彩绘时所用颜料均为用胶调和的矿物颜料,利用胶的浓度塑造出立体线条.车、马和俑的大小约相当于真车、真马、真人的二分之一.它完全仿实物精心制作,真实地再现了秦始皇帝车驾的风采.
秦代的金属加工技术辉煌的成就在秦陵铜车马的制造上集中体现出来.秦陵铜车马共有三千多个零件,秦代工匠巧妙地运用了铸造、焊接、镶嵌、销接、活铰连接、子母扣连接、转轴连接等各种工艺技术,将此结合为一个整体,达到了非常高的水平.特别是一、二号车的伞盖,其厚度仅0.1~0.4厘米,而面积分别为1.12和2.3平方米,整体用浑铸法一次铸出,即使在今天,要铸成这么大而薄、均匀呈穹隆形的铜件也非易事.
至今,铜车马上的各种链条仍转动灵活,门、窗开闭自如,牵动辕衡,仍能载舆行使.秦陵铜车马被誉为中国古代的“青铜之冠”.
2.探究: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,但一般金属粉末的颜色为黑色,为什么金属在粉末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.
3.特种合金
目前工业上应用的合金种类数以千计,现只简要地介绍其中几大类.
(1)耐蚀合金
金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力,称金属的耐蚀性.研究表明,耐蚀性高的金属通常符合下列一个或几个条件:
①热力学稳定性高的金属.通常可用其标准电极电势来判断,其数值较正者稳定性较高;较负者则稳定性较低.耐蚀性好的贵金属,如Pt、Au、Ag、Cu等就属于这一类.
②易于钝化的金属.不少金属可在氧化性介质中形成具有保护作用的致密氧化膜,这种现象称为钝化.金属中最容易钝化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr和Al等.
③表面能生成难溶的腐蚀产物保护膜的金属.这种情况只有在金属处于特定的介质中才出现,例如,Pb和Al在浓H2SO4中,Fe在H3PO4溶液中,Mo在盐酸中以及Zn在大气中等.
根据上述原理,工业上采用合金化方法获得一系列耐蚀合金,一般有相应的三种方法:
①提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使其形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强其耐蚀性.如在Cu中加Au,在Ni中加入Cu、Cr等,即属此类.不过这种大量加入贵金属的办法,在大量使用的工业结构材料中的应用是有限的.
②加入易钝化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基体金属的耐蚀性.在钢中加入适量的Cr,即可制得铬系不锈钢.实验证明,在不锈钢中,含Cr量一般大于13%时才能起抗蚀作用,Cr含量越高,其耐蚀性越好.这类不锈钢在氧化性介质中有很好的抗蚀性,但在稀硫酸和盐酸中,耐蚀性较差,这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,还对氧化膜有溶解作用.
③加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制造耐蚀合金的又一途径.例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的羟基氧化铁[FeOx·(OH)(3-2x)],它能起保护作用.钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的合金钢.
金属腐蚀是工业上危害最大的自发过程,因此耐蚀合金的开发与应用,有重大的社会意义和经济价值.
(2)耐热合金
这类合金又称高温合金,它对于在高温条件下的工业部门和应用技术领域有着重大的意义.
一般来说,金属材料的熔点越高,其可使用的温度限度越高.一般的金属材料都只能在500~600℃下长期工作,这是因为随着温度的升高,金属材料的机械性能显著下降,氧化腐蚀的趋势相应增大.能在高于700℃下工作的合金统称耐热合金.“耐热”是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性.
提高钢铁高温强度的方法很多,从结构、性质的化学观点看,大致有两种主要方法:
一是增加钢中原子间在高温下的结合力.研究指出,金属中原子间的结合力,即金属键强度大小,主要与原子中未成对的电子数有关.从周期表中看,ⅥB族元素金属键在同一周期中最强.因此,在钢中加入Cr、Mo、W等的效果最佳.
二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素,以使钢基体强化.由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物,它们在金属键的基础上,又增加了共价键的成分,因此硬度极大,熔点很高.例如,加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物,从而增加了钢铁的高温强度.
提高钢铁抗氧化性的途径有两条:一是在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素,或在钢的表面进行Cr、Si、Al合金化处理.它们在氧化性气氛中可很快生成一层致密的氧化膜,并牢固地附在钢的表面,从而有效地阻止氧化的继续进行.二是用各种方法在钢铁表面形成高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等耐高温涂层.
除上述铁基耐热合金外,利用合金方法,还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金,它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性.其中镍基合金是最优的超耐热金属材料,组织中基体是Ni-Cr-Co的固溶体和Ni3Al金属化合物,经处理后,其使用温度可达1000~1100℃.
(3)钛合金
钛是周期表中第ⅣB族元素,外观似钢,熔点达1672℃,属难熔金属.钛在地壳中含量较丰富,远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属.我国钛的资源极为丰富,仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中,伴生钛金属储量约达4.2亿吨,接近国外探明钛储量的总和.
纯钛机械性能强,可塑性好,易于加工,当钛中含有杂质时,特别是O、N、C等元素存在时,会提高钛的强度和硬度,但会降低其塑性,增加脆性.
钛是容易钝化的金属,且在含氧环境中,其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合.因此,钛在空气、水和若干腐蚀介质中都是稳定的.钛和钛合金有优异的耐蚀性,只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀.特别是钛在海水中很稳定,将钛或钛合金放入海水中数年,取出后,仍光亮如初,远优于不锈钢.
钛的另一重要特性是密度小而强度高,其强度是不锈钢的3.5倍,铝合金的1.3倍,常用于制造性能优异的轻质合金.液态的钛能溶解几乎所有的金属,形成固溶体或金属化合物等各种合金.合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入,可改善钛的性能,以适应不同部门的需要.例如,Ti-Al-Sn合金有很高的热稳定性,可在相当高的温度下长时间工作;以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金,可以50%~150%的伸长率加工成型,其最大伸长率可达到2000%.而一般合金的塑性加工的伸长率不超过30%.
由于上述优异性能,钛享有“未来的金属”的美称.钛合金已广泛用于国民经济各部门,它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料.船舶、化工、电子器件和通信设备以及若干轻工业部门中也要应用钛合金,如蒸汽涡轮叶片、深海压力容器、钟表、眼镜架、高尔夫球棒头等.
(4)磁性合金
材料在外加磁场中,可表现出三种情况:①不被磁场所吸引的,叫反磁性材料;②微弱地被磁场所吸引的,叫顺磁性材料;③强烈地被磁场吸引的,称铁磁性材料,其磁性随外磁场的加强而急剧增大,并在外磁场移走后,仍能保留磁性.金属材料中,大多数过渡金属具有顺磁性;只有Fe、Co、Ni等少数金属是铁磁性的,Fe、Co、Ni和某些稀土元素是金属中组成永磁材料的主要元素.目前使用的永磁合金有稀土─钴系、铁─铬─钴系和锰─铝─碳系合金.
磁性合金在电力、电子、计算机、自动控制和电光学等新兴技术领域中,有着日益广泛的应用.
4.形状记忆合金的应用
目前,形状记忆合金在电子、机械、能源、宇航、土木、汽车、医疗及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类:
(1)自由恢复.SMA在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自由恢复到记忆的形状.自由恢复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器.美国航空航天局(NASA)将Ti2Ni合金板或棒卷成竹笋状或旋涡状发条,收缩后安装在卫星内.发射卫星并进入轨道后,利用加热器或太阳能加热天线,使之向宇宙空间撑开.血栓过滤器把Ni2Ti合金记忆成网状,低温下拉直,通过导管插入静脉腔,经体温加热后,形状变为网状,可以阻止凝血块流动.有人设想,利用形状记忆合金制作宇宙空间站的可展机构,即以小体积发射,于空间展开成所需的形状,这是很有吸引力的机构.
(2)强制恢复.强制恢复最成功的例子是SMA管接头.事先把内径加工成比被接管外径小4%,当进行连接操作时,首先把管接头浸泡在液态空气中,在低温保温状态下扩径后,把被接管从两端插入,升高温度,内径恢复到扩径前的状态,把被接管牢牢箍紧.利用SMA制作的脑动脉瘤夹可夹住动脉瘤根部,防止血液流入,使动脉瘤缺血坏死.本田等人用Ti2Ni板制作的Ag2TiNi复合夹满足小而轻、装卸简便等要求,效果良好.此外,类似的用途还有电源连接器、自紧固螺钉、自紧固夹板、固定销、密封垫圈、接骨板和用于脊柱侧弯矫形的哈伦顿棒等.
(3)动力装置.有些应用领域,要求形状记忆元件在多次循环往复运动中对外产生力的作用.温度继电器和温度保持器、自动干燥箱、电子灶、热机、卫星仪器舱窗门自动启闭、自动火警警报器、热敏阀门、液氨泄漏探测器、煤气安全阀、通风管道紧急启动闸门、自动收进烟头的烟灰盒及人工心脏等都属于这种应用类型.1997年美国航空航天局(NASA)的科学家利用Ni-TiSMA驱动火星探测器上的太阳能电池挡板,加热SMA,使其收缩,通过传动装置,打开太阳能电池上的玻璃挡板,电池充电.充电结束后,偏置弹簧重新使挡板复位.挡板的有效开合可起到防尘的目的.
(4)精密控制.因为SMA的相变发生在一定温度范围而不是某一固定温度点,我们往往只利用一部分形状恢复,使机械装置定位于指定的位置.微型机器人、昆虫型生物机械、机器人手抓及微型调节器、笔尖记录器及医用内窥镜都属于这一类.形状记忆合金用作机器智能人的执行器,集传感、控制、换能、制动于一身,具有仿真性好、控制灵活、动作柔顺、无振动噪声、易于结构微型集成化等优点.日本的日立公司已研制出具有13个自由度的能拣取鸡蛋的机器人.俄罗斯St1Petersburg机器人及控制技术学院在Cu-Al-Ni基合金材料的研究基础上,研制出了拟人机械手,其手爪能移动200kg的物体.该研究小组还给出了手爪的精确控制系统.医学上用到的具有多自由度能弯曲转入肠道内诊断疾病,进行手术的机器人也属于这一类型.现有的大肠镜的直径为10~20mm,这种内窥镜的直径为13mm,因此它特别适用于作大肠镜.诊断过程中,医生一边看纤维镜中的图像,一边移动操纵杆给出前端的第1、2节弯曲角指令和内窥镜前进、后退指令,通过计算机进行柔性控制,使内窥镜能够平滑地沿着通路前进或后退,大大减轻了患者的痛苦,也增加了诊断的准确性.随着目前超大规模集成电路技术的飞速发展,可进一步制成微米级甚至更小的超微仿生物.
(5)超弹性应用.SMA的伪弹性在医学上和日常生活中得到了广泛的应用,市场上的很多产品都应用了SMA的伪弹性(超弹性)性质.主要有牙齿矫形丝、人工关节用自固定杆、接骨用超弹性Ni2Ti丝、玩具及塑料眼镜镜框等.Ni2Ti丝用于矫形上,即使应变量高达10%也不会产生塑性变形,而且应力诱发马氏体相变的过程中,应变增大较多时矫正力却增加很少,故能保持适宜的矫正力,既可保证疗效,也可减轻患者的不适感.
5.情比金坚
在结婚周年纪念日,小俊的爸爸送了一条金项链给妈妈,并温柔地说:“情比金坚.”妈妈高高兴兴地戴上金项链,问道:“真是情比金坚吗?”给妈妈这样一问,爸爸霎时间不知如何回答,因为他知道金其实并不“坚”,而且十分柔软.反而,一些价钱比金便宜的K金,比金还要“坚硬”呢!K金是金(gold,Au)熔合其他金属而制成的合金(alloy),加入了其他金属后,金便改变了本来的结构,以致不容易扭曲.你知道18K金是什么意思吗?金的纯度可以用百分比(percentage)来表示,譬如九九九金表示金的纯度达99.9%.此外,金的纯度也可用克拉(carat)来表示,纯金为24克拉(24-caratgold,24K),而一般K金金饰则是18K.换言之,这些比金还要“坚硬”的18K金里,只有75%是金,而其余25%则是银和铜等.虽然妈妈也知道真金不及K金坚硬,但并不介意,她认为爸爸的心意才是最重要的,而不是纪念品的坚硬程度.

课题2　金属的化学性质



第课时



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、稀硫酸和盐溶液的置换反应,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.

1.通过实验探究认识金属与酸、盐溶液的反应及其金属活动性顺序.
2.初步学会运用观察、实验等方法获取信息,能用文字、图表和化学语言表述有关信息.
3.初步学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工,帮助学生逐步形成良好的学习方法和习惯.

1.培养学生的合作意识以及勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神.
2.感受科学探究对知识构建的重要意义,激发求知欲和培养探究精神.

【重点】　
认识金属的化学性质和金属活动性顺序.
【难点】　
运用金属活动性顺序对置换反应作出判断和解释相关的化学问题.

【教师准备】　镁条、锌片、铁片、铜片、稀盐酸、稀硫酸、铝丝、铁丝、硫酸铜溶液、硝酸银溶液和多媒体课件等.
【学生准备】　镊子、试管夹、试管架、试管、砂纸、火柴、酒精灯、小木条等.


导入一:
【展示】　潇湘晨报报道:某人用10块钱买来的黄铜手链,冒充黄金以数千元的价格抵押给典当行.民警从其身上及所带的物品中缴获用于冒充黄金的黄铜粒6800多克,黄金饰品中的假货常常鱼目混珠,社会上有些不法分子时常以黄铜冒充黄金进行诈骗活动.因为黄铜(铜、锌合金)单纯从颜色、外形上看,与黄金极为相似,所以很难区分,现请你设计一个实验方案鉴别真假黄金.
【学生讨论并回答】　通过测密度;硬度不同,相互刻画;用火烧(“真金不怕火炼”),变黑的为黄铜,不变色的为黄金……
导入二:
【展示】　被空气中的氧气氧化了的镁条和铝片,并把其与砂纸打磨后的镁条与铝片相比较.
【提问】　是谁给纯净的镁条和铝片穿上了“外衣”呢?
【点拨】　确切地讲,是空气中的氧气.

一、金属与氧气的反应
思路一
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　识别真假黄金,可以利用金属的物理性质,还可以利用金属的化学性质.要想更好地使用金属,就需要了解金属的各种性质.我们已经学习了金属的物理性质,本节课我们来学习金属的化学性质.
【引言】　前面的学习告诉我们,氧气是化学性质比较活泼的气体,能与许多金属发生反应并放出大量的热.不同的金属和氧气反应的难易和剧烈程度不同.
【展示】　活动与探究:镁带、铝丝、铁丝、铜丝与氧气的反应.
探究指导:
(1)将镁带、铝丝、铁丝、铜丝用砂纸打磨光亮,放在空气中.过一会儿观察并记录现象.
(2)用坩埚钳夹一段镁带,在酒精灯上点燃,观察并记录实验现象.
(3)用坩埚钳夹住一小团棉花伸进装有铝粉的试剂瓶内轻轻蘸一下,让棉花团沾上一些铝粉,将其在酒精灯上点燃后立即伸入盛有少量水的氧气瓶中,观察并记录实验现象.(注:可看到耀眼的白光和大量的白烟)
(4)将一根铁丝绕成螺旋状系在一根火柴上,用坩埚钳夹住另一端,在酒精灯上点燃火柴,待火柴快燃尽时,将红热铁丝伸入盛有少量水的氧气瓶中,观察并记录实验现象.
(5)将一根铜丝绕成螺旋状,用坩埚钳夹住,在酒精灯上加热,观察并记录实验现象.
学生分组实验并仔细观察实验现象.
比较镁带燃烧和铁在氧气中的燃烧现象:




记录并通过比较、分析,得出结论.
培养操作技能,让学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题,从中培养科学观察、规范表达和综合分析问题的能力.
培养对比能力,证明镁、铝较活泼,铁、铜次之,金最不活泼.
【设计活动】　安排小组代表书写上述反应的化学方程式.
【补充】　俗话说“真金不怕火炼”“金入于猛火,色不夺精光”,由此说明,金在高温下也不与氧气发生反应,金最不活泼.
【板书】　活动性:Mg、Al>Fe、Cu>Au.
【思考】　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?在清洗铝制品时应注意些什么?
【小结】　镁、铝在常温下就能与氧气反应.如铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝(Al2O3)薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能.这也是铝的产量在短短一百多年里得到大幅度的提高,并被广泛运用的一个重要原因.
【学生板书】
2Mg+O22MgO
4Al+3O22Al2O3
3Fe+2O2Fe3O4
2Cu+O22CuO
【学生讨论并回答】
铝制品耐腐蚀是由于铝可与空气中的氧气反应,使其表面形成一层致密的氧化铝保护膜;若用钢刷等来擦洗铝制品,容易把氧化铝薄膜除掉,从而起不到保护作用.
通过反应现象判断产物并能书写化学方程式.
通过对比突破难点,并为金属活动性顺序做铺垫.
问题导思,激发兴趣,培养理论联系实际、规范表达和综合分析能力.
　


　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　许多金属和氧气能发生反应.如铁丝在氧气中能够发生反应并放出大量的热.我们在上册的学习中接触到哪些金属能与氧气发生化学反应?
【展示】　镁带在空气中燃烧和铁在氧气中燃烧的实验图片.

观察图片中的化学反应并写出化学方程式.
【问】　根据上面的反应现象,我们可得出金属具有哪些化学性质?
【小结】　金属与氧气发生化学反应,生成相应的金属氧化物.
【板书】　金属+氧气金属氧化物
【问】　金属与氧气反应的剧烈程度一样吗?有什么不同?
【问】　是不是所有的金属都能跟氧气反应呢?如果不是,能举出一些例子吗?
【问】　“真金不怕火炼”说明了什么?
【讲解】　实验表明,大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度是不同的.如镁、铝等在常温下就能与氧气反应,铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应.“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不与氧气反应,根据上述事实,我们可判断出这些金属的活泼程度,即金属活动性.
【投影】　比较刚才提到的这几种金属的活动性.
【板书】
4Al+3O22Al2O3(氧化膜抗腐蚀)
结论:Mg、Al>Fe、Cu>Au.
【提出问题】
(1)铝的化学性质较活泼,那么我们用的铝制餐具或炊具是怎么回事呢?
(2)许多人喜欢用钢丝刷来擦洗铝制餐具,你认为这种做法合适吗?
学生通过思考回答:汞、镁、铁
3Fe+2O2Fe3O4(氧气中)
2Mg+O22MgO(空气中)
【答】　金属可与氧气发生化学反应;



【答】　不一样,镁在空气中可以燃烧,而铁要在纯氧中才能燃烧;
人们戴的白金、黄金饰品时间再久也总是金光闪闪,带着问题阅读教材.
【倾听思考】　不同金属活动性不同.
【答】　金属的活动性顺序:Mg、Al>Fe、Cu>Au.



【答】　(1)其表面形成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因而铝具有很好的抗腐蚀性能.
(2)不合适.因为用钢丝刷擦洗铝制品,容易把其表面的氧化薄膜除掉,从而起不到保护作用.
通过回忆旧知,让学生把零散的知识系统化,提高学生的分析能力,还可及时检查和反馈学生的知识掌握和运用情况.
二、金属与盐酸、稀硫酸的反应
思路一
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　许多金属不仅能与氧气反应,而且还能与盐酸或稀硫酸反应.金属与盐酸或稀硫酸是否反应以及反应的剧烈程度,也可反映出金属的活泼程度.
【提出问题】　镁、锌、铁、铜能否与酸反应,反应的现象有何不同?
【展示】　活动与探究:
将学生分成A、B两大组:
A组:在四支试管中分别放入两小块打磨光亮的镁条、锌粒、铁片、铜片,各加入约5mL稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度;用燃着的木条放在试管口,观察并记录实验现象.
B组:用稀硫酸代替稀盐酸进行实验,并比较发生的现象.
【设计活动】　请两位同学在黑板上书写上述反应的化学方程式,现象由学生口述.
【提问】　通过以上实验,你得出的结论是什么?
【指导阅读】　欣赏教材10页图8-12金属与盐酸反应的比较.

问题1:根据金属与酸反应的快慢或剧烈程度,能否判断出上述金属中哪种最易与酸反应,即它们的金属活动性如何?
问题2:①上述反应是否是我们学过的化合反应、分解反应?②上述几个反应有何共同点?
【板书】　置换反应.
【讲解】　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叫做置换反应.
特点:A+BCAC+B.
学生分组实验并仔细观察实验现象,记录并通过比较、分析,得出结论.
【学生板书】
A组:
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Fe+2HClFeCl2+H2↑
B组:
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
【学生讨论并回答】　(1)镁、锌、铁可与盐酸或稀硫酸反应生成氢气,铜不能与盐酸或稀硫酸反应.
(2)镁、锌、铁与盐酸或稀硫酸反应时的剧烈程度不同.镁反应最剧烈,其次是锌,然后是铁.
(3)与酸反应时,能生成氢气的金属活动性强;否则,就较弱.
【回答】　问题1:镁最易与酸反应;镁、锌、铁、铜的金属活动性由强到弱.
问题2:①不是.②这些反应的特点是: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.其特点不同于化合反应和分解反应.
使学生在交流中互相启发,相互激励,发展和完善自我.
培养学生的操作技能,让学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题,从中培养科学观察、规范表达和综合分析问题的能力.
通过反应现象判断产物并能书写化学方程式.
培养学生的归纳总结能力.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　除了和氧气反应外,金属还能与哪些物质反应?是否可以根据反应的剧烈程度来判断金属的活动性?
同学们可以先提出自己的假设,设计实验方案,通过实验来探究这个问题.
【答】　锌与稀硫酸反应生成硫酸锌与氢气;铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁与铜.
金属与酸反应的剧烈程度可以作为判断金属活动性的依据.
根据旧知进行猜想.激发学生兴趣,培养学生的思维推理能力和实验设计能力.
【实验探究】　金属与酸的反应.
【展示】
探究内容:
1.在4只小烧杯里分别放入两小块镁、锌、铁、铜,再分别加入少量的稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度.
2.用稀硫酸代替稀盐酸进行实验,并比较发生的现象.

【解释与结论】
引导学生归纳总结得出结论:(1)Mg>Zn>Fe>Cu;
(2)金属活动性较强的金属才能与酸反应生成氢气.
观察实验,填写下表:
反应物
反应现象
反应速率
反应方程式
稀
硫
酸
或
盐
酸
镁
有气泡
最快

锌
有气泡
较快

铁
有气泡
快

铜
无气泡


反应方程式:
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Fe+2HClFeCl2+H2↑
学生对比分析实验现象.
得出结论:金属活动性:Mg>Zn>Fe>Cu.
使学生通过实验探究,比较金属活动性强弱,突出重点.通过同学之间的交流、合作,体验探究活动的乐趣,培养学生比较、归纳、分析、概括等方面的能力.
【过渡】　大家观察这几个化学方程式:
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Fe+2HClFeCl2+H2↑
【问】　请大家从反应物和生成物的物质类别如单质、化合物的角度分析,这些反应有什么特点?它与我们学过的化合反应和分解反应的特点是否相同?
【师】　回答得很好.化学上,我们把具有这一特点的反应叫做置换反应.
【板书】　置换反应.
【讲解】　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叫做置换反应.特点:A+BCAC+B.

【答】　这些反应的特点是: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.其特点不同于化合反应和分解反应.
通过观察分析,认识到置换反应的特点,掌握置换反应这个基本反应类型.
【提问】　在现代考古中,发现从地下出土的文物里,金银器具总是比铁器保存得完整、完好,而且年代比铁器早.你知道为什么吗?
学生根据金属活动性解释.铁比金、银的金属活动性强,易发生化学反应.
运用知识解答问题.
【展示】
1.家里的铁锅、铝壶为什么不能长时间放置食物?
2.下列反应是否是置换反应?
a.CO+CuOCu+CO2
b.Fe+CuSO4FeSO4+Cu
c.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
3.活动探究:最近社会上有几个卖黄金首饰的串街小贩,你如何证明他卖的是黄铜做的首饰(黄铜是铜锌合金,与黄金外观相似)还是黄金做的首饰?请写出实验方法、现象和结论.
【答】　1.长时间放置的食物会变酸,铁、铝都与酸反应,所以铁锅、铝壶长时间盛放食物会被腐蚀.
2.只有b属于置换反应.
3.设计方案,学生交流填写表格.①灼烧,变成黑色的是黄铜,不变色的是黄金;②把首饰取一小节放于盐酸中,和盐酸反应的是黄铜.③比较密度.密度大的是黄金,密度小的是黄铜.④比较硬度.硬度大的是黄铜,硬度小的是黄金.
通过对这几个小题的训练,巩固本节所学知识,达到学以致用的效果.
【归纳小结】
1.通过本节课的学习,学习了金属的哪些化学性质?
2.还有哪些疑惑不解的地方?
3.想想在本节课的学习中学习的知识怎么运用在生活中?
【答】　金属的化学性质有:和氧气反应,和酸反应.
交流自己的感受和体会.
总结、反思在教学实践过程中的不足、发现的问题,同时让学生发散思维.
【拓展生活小常识】　绿豆在铁锅中煮熟后为何会变黑?苹果、脐橙、梨用铁刀切了以后,切面为什么也会变色?
【讲解】　这是因为绿豆、苹果、梨、脐橙等多种水果的细胞里都含有鞣酸,鞣酸能和铁反应,生成黑色的鞣酸铁.
讨论交流.
扩大学生知识视野.
　　思路三
　　[过渡语]　金属与氧气能否反应以及反应的剧烈程度,可反映出金属的活泼程度.金属与硫酸和盐酸能否反应,反应的剧烈程度是否相同呢?
【展示】　活动探究——金属与盐酸和硫酸的反应(改进实验):
1.用塑料片把培养皿隔成四个区域(有间隙连通),先加入少量稀盐酸,再依次向四个区域中加入Cu、Fe、Zn、Mg四种金属.
2.用稀硫酸代替稀盐酸,进行上述实验.
[设计意图]　教材中采用了4支试管来做这个对比实验.用改进过的装置来做这个对比探究,更加节省药品、节省时间,便于操作.值得强调的是加入的顺序(Cu、Fe、Zn、Mg)很重要,这样实验现象有个递进的过程,便于学生观察、对比,把握内在联系,使学生能清晰地比较出这四种金属与酸反应的剧烈程度,从而比较出这四种金属的活动性强弱.突破重点,还能拓展学生的思维,提高学生的创新能力.
【学生活动】　通过教师的引导,学生书写有关化学方程式:
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Fe+2HClFeCl2+H2↑
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
【设置探讨】　通过该实验探究的现象分析,能否得出这几种金属的活动性顺序?还能得出什么结论?
[设计意图]　使学生通过实验探究,比较金属活动性强弱,突出重点.通过同学之间的交流、合作,体验探究活动的乐趣,使学生能对获得的信息进行简单的加工处理,培养学生比较、归纳、分析、概括等方面的能力.
【讨论交流】　学生讨论后汇报,教师整理、展示结论:
1.金属与酸的反应(改进).
2.金属活动性:Mg>Zn>Fe>Cu.
3.活动性较强的金属才能与酸反应生成氢气.
【设疑】　大家想想如果在实验室制取氢气,你认为选用哪种金属最合适?
【讨论交流】　金属不能太活泼,镁和酸的反应太快,不利于收集氢气.Zn和酸的反应速度适中,比较适合收集氢气.
【设置探讨】　①上述反应是否是我们学过的化合反应、分解反应?②上述几个反应有何共同点?
【交流】　①不是.②这些反应的特点是: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.其特点不同于化合反应和分解反应.
【板书】　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叫做置换反应.
特点:A+BCAC+B.
[设计意图]　刺激学生的思维,发挥学生的主观能动性,使学生在原有的实验室气体制备的知识基础上,进行分析总结,培养学生的分析能力,加强学生对金属活动性顺序的运用的理解.强化知识的理解和运用,突出重点、突破难点.
[知识拓展]　置换反应的类型归纳:
1.气体与固体之间的置换反应:
H2+CuOCu+H2O
3H2+Fe2O32Fe+3H2O
2.固体与固体之间的置换反应:
C+2CuO2Cu+CO2↑
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
3.液体与固体之间的置换反应:
C+H2O(g)CO+H2
4.金属与酸溶液的反应

金属与氧气和酸的化学反应如下表:

与氧气的反应
与盐酸的反应
与稀硫酸的反应
Mg
2Mg+O22MgO
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Mg+H2SO4
MgSO4+H2↑
Al
4Al+3O22Al2O3
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4
Al2(SO4)3+3H2↑
Zn
2Zn+O22ZnO
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4
ZnSO4+H2↑
Fe
3Fe+2O2Fe3O4
Fe+2HClFeCl2+H2↑
Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑

1.(中考)如图是X、Y、Z、W四种金属与稀盐酸反应状况的示意图,据此判断四种金属中活动性最弱的是 (　　)

A.X B.Y C.Z D.W
解析:根据漫画中四种金属的表现可知:Z最活泼,X次之,W再次之,Y最稳定.故选B.
2.(中考)把X、Y、Z三种金属分别放入稀盐酸中,X、Y溶解并有气泡产生,Z不反应,取过量X放入Y(NO3)2和Z(NO3)2的混合溶液中充分反应后过滤,经检验,滤渣中只有X、Z.则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是 (　　)
A.X>Y>Z B.Y>Z>X
C.Y>X>Z D.X>Z>Y
解析:把X、Y、Z三种金属分别放入稀盐酸中,X、Y溶解并有气泡产生,Z不反应,说明X、Y的活动性顺序位于氢前,Z位于氢后;取过量X放入Y(NO3)2和Z(NO3)2的混合溶液中充分反应后过滤,经检验,滤渣中只有X、Z,说明X可以把Z置换出来,不能置换出Y,说明X的活动性比Z强,但比Y弱,因此三种金属的活动性由强到弱的顺序为:Y>X>Z.故选C.
3.课外学习小组为进一步探究活泼金属与酸反应的情况,做了以下两组对比实验(见下图).请分析实验Ⅰ、Ⅱ后回答:

(1)实验Ⅰ反映了同种金属跟不同酸反应的剧烈程度不同;实验Ⅱ则表明了　　　　,原因是　　　　. 
(2)按照实验Ⅰ和Ⅱ的设计思路,请你再设计一组对比实验,简述实验方案.
解析:本题考查金属与酸的反应.故答案为:
(1)不同金属跟同一种酸反应的剧烈程度不同;锌比铁活泼(其他合理答案也可).
(2)选取同一金属与不同浓度的同种酸进行对比实验,酸的浓度越大,反应越剧烈.

课题2　金属的化学性质
第1课时
一、金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
空气中:2Mg+O22MgO
氧气中:3Fe+2O2Fe3O4
4Al+3O22Al2O3(氧化膜抗腐蚀)
2.金属与酸的反应
现象:金属表面
有气泡冒出
Cu与稀盐酸不反应
结论:(1)根据金属与酸反应的剧烈程度可知金属活动性:Mg>Zn>Fe>Cu.
(2)金属活动性较强的金属才能与酸反应生成氢气.
二、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.特点:A+BCAC+B.

一、教材作业
【必做题】
教材第13页练习与应用的3、8题.
【选做题】
教材第13页练习与应用的1、4题.
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(中考)下列金属活动性最强的是 (　　)
A.Cu B.Zn
C.Fe D.Mg
2.下列成语或谚语中描述金属化学性质的是 (　　)
A.斩钉截铁 B.铁杵磨针
C.铁石心肠 D.真金不怕火炼
3.(中考)为了探究a、b、c三种金属活动性顺序,某同学设计了如下实验.实验结论正确的是 (　　)

A.b>a>c B.a>b>c
C.c>b>a D.c>a>b
4.不能由金属和酸直接反应得到的是 (　　)
A.ZnSO4 B.MgCl2
C.CuCl2 D.Al2(SO4)3
5.某学生在家里做了如下实验:将一粒不与盐酸反应的小球放入盛有盐酸的玻璃杯中,小球漂浮于液面上.然后将从废旧电池外壳中收集来的锌片(过量)投入杯中,至不再有气泡产生为止(溶液体积的变化忽略不计).与开始时相比,小球所处的位置是 (　　)
A.往上浮 B.不变
C.往下沉 D.无法判断
【能力提升】
6.(中考)下列不能作为判断金属Mg、Fe、Cu三种金属活动性强弱的是 (　　)
A.在纯氧中燃烧的现象
B.与盐酸反应的快慢程度
C.金属导电性强弱
D.三种金属发现和利用的年代的先后顺序
7.现有等质量的甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应时间的关系如右图所示(已知甲、乙、丙在生成物中化合价均为+2价).则下列说法中不正确的是(　　)

A.产生氢气的质量:甲>乙>丙
B.相对原子质量:乙>丙>甲
C.金属活动性:乙>甲>丙
D.消耗硫酸的质量:甲>乙>丙
【拓展探究】
8.下表是某种常见金属的部分性质:
颜色、
状态
硬度
密度
熔点
导
电
性
导
热
性
延
展
性
银白色
固体
较软
2.70g/cm3
660℃
良好
良好
良好
将该金属投入稀盐酸中,可产生大量的无色气体.根据上述信息回答以下问题:
(1)试推断该金属的一种用途:　　　　; 
(2)该金属的活动性比铜　　　　(填“强”或“弱”); 
(3)请自选试剂,设计实验探究该金属与铁的活动性强弱,并完成下表:
你的一种猜想
验证方法
现象
结论




【答案与解析】
1.D(解析:在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,金属的活动性就越强,锌、镁、铁、铜四种金属中镁的位置最靠前,故金属活动性最强的是镁.故选D.)
2.D(解析:A.斩钉截铁是铁制品被截断,发生的是物理变化,描述的是物理性质,错误;B.铁杵磨针发生的是物理变化,描述的是物理性质,错误;C.铁石心肠说的是铁和石头的硬度较大,属于物理性质,错误;D.黄金化学性质稳定,加热时不与氧气反应,描述的是化学性质,正确.故选D.)
3.B(解析:向a、b中分别加入稀硫酸,a的表面有气泡冒出,b没有,说明活动性a>H>b;向b、c中分别加入硝酸银溶液,b的表面有银析出,c没有,说明活动性b>Ag>c.所以三种金属活动性顺序为a>b>c.)
4.C(解析:CuCl2不能直接由金属和酸反应得到,因为从元素组成来看,需要的反应物是铜和盐酸,但铜不能与盐酸反应.)
5.A(解析:锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气,反应后所得的氯化锌溶液质量比反应前盐酸溶液质量大,由于反应前后溶液的体积不变,所以反应后溶液的密度增大;小球浮于液面上,其重力等于浮力,当溶液的密度增大时,要使浮力不变,小球排开液体的体积必须减小,所以小球会上浮.)
6.C(解析:大多数金属可以与氧气反应,可以根据三种金属在纯氧中燃烧的现象判断三种金属活动性的强弱;Mg与盐酸反应速率最快,冒出大量的气泡;Fe与盐酸反应速率较慢,Cu不与盐酸反应,可以判断三种金属活动性的强弱;金属的导电性与金属的活动性无关;人类使用最早的金属是铜,其次是铁,较晚的是镁,金属的活动性越强,冶炼的方法越难,利用得越晚,可以判断三种金属活动性的强弱.)
7.B(解析:由图像可知产生氢气的质量:甲>乙>丙;根据氢元素守恒从而推知消耗硫酸的质量:甲>乙>丙;由图像可以看出产生氢气的快慢,从而知道金属活动性:乙>甲>丙.)
8.(1)做导线　(2)强　(3)活动性比铁强;将该金属表面打磨后伸入硫酸亚铁溶液中;溶液由浅绿色变为无色;该金属活动性强于铁(解析:金属的性质决定用途,利用金属和盐溶液的置换反应可以验证金属的活动性.)

　　在本课教学过程中,利用复习金属与氧气反应的知识和金属与酸反应的实验探究,激发了学生的学习兴趣,通过提出问题、猜想、验证、分析、归纳、小结等过程引导学生动手、动口、动脑,敢于和善于提出自己的见解和新方法,让学生初步掌握科学探究的方法和思维方法,培养学生的实验能力、观察能力、实事求是的科学态度以及创新精神.同时培养学生学会“从化学走向生活,从生活走向化学”的学习理念.

　　1.金属性和金属活动性的区别和联系
金属元素的原子在化学反应中,通常表现出失去电子成为阳离子的倾向.金属性的强弱通常用金属元素原子的最外层电子的电离能(气态原子失去电子成为气态阳离子时所需要的能量)大小来衡量.
金属的活动性是反映金属在水溶液里形成水合离子倾向的大小,也就是反映金属在水溶液里发生氧化反应的难易,它是以金属的标准电极电势为依据的.从能量角度来看,金属的标准电极电势除了与金属元素原子的电离能有关外,同时还与金属的升华能(固态单质变为气态原子时所需的能量)、水合能(金属阳离子与水化合时所放出的能量)等多种因素有关.
金属性强的元素,一般来说它的活动性也强,但也有不一致的情况.例如,钠的第一电离能比钙的第一电离能要小,因此钠的金属性要比钙强.但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大,即钙的标准电极电势比钠要低,所以钙的金属活动性比钠强.铜和银也有类似上述的情况.由此可见,金属性与金属活动性的概念是有区别的.
2.钛的十大性能和三大功能
(1)钛的十大性能
①密度小,比强度高
金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍,但比强度位于金属之首.
②耐腐蚀性能
钛是一种非常活泼的金属,其平衡电位很低,在介质中的热力学腐蚀倾向大.但实际上钛在许多介质中很稳定,如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的.这是因为钛和氧有非常大的亲和力,在空气中或含氧的介质中,钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜,保护了钛基体不被腐蚀.即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生.这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属.介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性.
为了提高钛的耐蚀性,研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术,对钛的氧化膜起到了增强保护性作用,获得了所希望的耐腐蚀效果.针对在硫酸、盐酸、甲胺溶液、高温湿氯气和高温氯化物等生产中对金属材料的需要,开发出钛-钼、钛-钯、钛-钼-镍等一系列耐蚀钛合金.钛铸件使用了钛-32钼合金,对常发生缝隙腐蚀或点蚀的环境使用了钛-0.3钼-0.8镍合金或钛设备的局部使用了钛-0.2钯合金,均获得了很好的使用效果.
③耐热性能好
新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用.
④耐低温性能好
钛合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大.在-253~-196℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器、贮箱等设备的理想材料.
⑤抗阻尼性能强
金属钛受到机械振动、电振动后,与钢、铜金属相比,其自身振动衰减时间最长.利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等.
⑥无磁性、无毒
钛是无磁性金属,在非常大的磁场中也不会被磁化,无毒且与人体组织及血液有好的相容性,所以被医疗界采用.
⑦抗拉强度与其屈服强度接近
钛的这一性能说明了其屈强比(屈服强度/抗拉强度)高,表示了金属钛材料在成型时塑性变形差.由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大,使钛成型时的回弹能力大.
⑧换热性能好
金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低,但由于钛优异的耐腐蚀性能,所以壁厚可以大大减薄,而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝,减少了热阻,钛表面不结垢也可减少热阻,使钛的换热性能显著提高.
⑨弹性模量低
钛的弹性模量在常温时为106.4GPa,为钢的57%.
⑩吸气性能
钛是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下可与许多元素和化合物发生反应.钛吸气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应.
(2)钛的三大功能
功能材料是以物理性能为主的工程材料,即在电、磁、声、光、热等方面具有非凡的性质,或在其作用下表现出非凡功能的材料.对钛和钛合金的研究已发现其有三种非凡功能有应用前途:
①记忆功能
钛-镍合金在一定环境温度下具有单向、双向和全方位的记忆效应,被公认是最佳记忆合金.在工程上做管接头用于战斗机的油压系统;石油联合企业的输油管路系统;直径为0.5mm的丝做成的直径为500mm的抛物网状天线用于宇航飞行器上;在医学工程上用于鼾症治疗;制成螺钉用于骨折愈合等.上述应用均获得了明显效果.
②超导功能
铌-钛合金在温度低于临界温度时,呈现出零电阻的超导功能.
③贮氢功能
钛-铁合金具有吸氢的特性,把大量的氢安全地贮存起来,在一定的环境中又把氢释放出来.这在氢气分离、氢气净化、氢气贮存及运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面的应用中很有前途.
3.铝的故事和发现
(1)曾经当过金属中的贵族
有这么一个故事,传说在古罗马,一天,一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯(Tiberius),献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光,但是分量很轻,它是这个人从黏土中提炼出的新金属.但这个皇帝表面上表示感谢,心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首.从此,再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头,这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝.
在19世纪以前,铝被认为是一种稀罕的贵金属,价格比黄金还要贵.当一个欧洲君主买了一件有铝纽扣的衣服时,他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其他君主.而没有铝纽扣衣服的君主,又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝纽扣的衣服.
在法国拿破仑三世统治时期,就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情.在一个国王举办的盛宴上,只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐.当然,被伤了脸面的客人们是无论如何都吃不好这顿盛餐了.此外,为了让其他国王对自己产生羡慕和妒忌,他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝铠甲,因为铝铠甲的确太昂贵了,其他国王无能为力.
俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基(Chernyshevsky)曾在他的小说《怎么办》中写到:终有一天,铝将代替木材,甚至可能代替石头.看,这一切是多么奢侈,到处都是铝.1889年,当门捷列夫在伦敦时,为了表彰他的伟大勋业,他被赠予一件贵重奖品——用金和铝制作的天平.
其实,这些都不足为奇,因为铝的价值贵贱,完全取决于炼铝工业的水平.随着铝产量的增加,铝价也就下降.1854年,1公斤铝需1200卢布,而到了十九世纪末就降到1卢布.显然,珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣,但是,铝却立即吸引了整个工业界.
20世纪初,用铝合金造出了第一架飞机,从此以后,铝的命运就与飞机制造业联系在一起了.铝被誉为“带翼的金属”.
(2)铝的发现
古代,人们曾用一种称为明矾的矿物作染色固定剂.俄罗斯第一次生产明矾的年代可追溯到八至九世纪.明矾用于染色业和用山羊皮鞣制皮革.中世纪,在欧洲有好几家生产明矾的作坊.6世纪,德国医生兼自然科学历史学家帕拉塞斯(Parace/susP.A.T.1949~1541)在铝的历史上写下了新的一页,他研究了许多物质和金属,其中也包括明矾,证实它们是“某种矾土盐”.这种矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物,后来叫做氧化铝.
1754年,德国化学家马格拉夫(Marggraf.A.S.1709~1782)终于能够分离“矾土”了.这正是帕拉塞斯提到过的那种物质.但是,直到1807年,英国的戴维才把隐藏在明矾中的金属分离出来,用电解法发现了钾和钠,却没能够分解氧化铝.瑞典化学家贝采尼乌斯进行了类似的实验,但是失败了.不过,科学家还是给这种含糊不清的金属取了一个名字.开始贝采尼乌斯称它为“铝土”.后来,戴维又改称它为铝.这是一个奇怪的现象,在没提炼出纯铝时,铝就有了自己的名字.
1825年,丹麦科学家奥斯特发表文章说,他提炼出一块金属,颜色和光泽有点像锡.他是将氯气通过红热的木炭和铝土(氧化铝)的混合物,制得了氯化铝,然后让钾汞齐与氯化铝作用,得到了铝汞齐.将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉,就得到了一种金属.现在看来,他所得到的是一种不纯的金属铝.因刊登文章的杂志不出名,奥斯特又忙于自己的电磁现象研究,这个实验就被忽视了.两年后,提炼铝的荣誉就归于德国年轻的化学家维勒(Wöhler.F.1800~1882).
奥斯特与维勒是朋友,他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒,并说打算不再继续做提炼铝的实验.而维勒却很感兴趣.他开始重复奥斯特的实验,发现钾汞齐与氯化铝反应以后,能形成一种灰色的熔渣.当将熔渣中所含的汞蒸去后,得到了一种与铁的颜色一样的金属块.把这种金属块加热时,它还能产生钾燃烧时的烟雾.维勒把这一切写信给了贝采尼乌斯,告知重复了奥斯特的实验,但制不出金属铝,这不是一种制备金属铝的好方法.
于是,维勒从头做起,设计自己提炼铝的方法.他将热的碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用,将所得到的氢氧化铝经过洗涤和干燥以后,与木炭粉、糖、油等混合,并调成糊状,然后放在密闭的坩埚中加热,得到了氧化铝和木炭的烧结物.将这种烧结物加热到红热的程度,通入干燥的氯气,就得到了无水氯化铝.然后将少量金属钾放在铂坩埚中,在它的上面覆盖一层过量的无水氯化铝,并用坩埚盖将反应物盖住.当坩埚加热后,很快就达到了白热的程度,等反应完成后,让坩埚冷却,把坩埚放入水中,就发现坩埚中的混合物并不与水发生反应,水溶液也不显碱性,可见坩埚中的反应物之一——金属钾已经完全作用完了.剩下的混合物是一种灰色粉末,它就是金属铝.1827年末,维勒发表文章介绍了自己提炼铝的方法.当时,他提炼出来的铝是颗粒状的,大小没超过一个针头,但他坚持把实验进行下去,终于提炼出了一块致密的铝块,这个实验用去了他十八年的时间.此外,他还用相同的方法制得了金属铍.
由于维勒是最初分离出金属铝的化学家.在美国威斯汀豪斯实验室曾经铸了一个铝制的维勒挂像.
第课时



1.初步认识常见金属与金属化合物溶液间的置换反应.
2.熟悉常见金属的活动性顺序,学会利用金属与酸以及金属化合物溶液之间的置换反应,推断常见金属的活动性顺序.

1.学会通过实验探究金属活动性顺序的方法.
2.学会通过对实验现象的对比分析,对信息的归纳处理,获取结论的科学方法.

1.通过学生亲自做探究实验,激发学生学习化学的浓厚兴趣,发展求知欲和探究热情.
2.通过对实验的探究、分析,培养学生严谨、认真、实事求是的科学态度.
3.使学生在实验探究、讨论中学会与别人交流、合作,增强协作精神.

【重点】　
金属活动性顺序.
【难点】　
对金属活动性顺序知识进行有意义的建构.

【教师准备】　镁条、锌片、铁片、铜片、稀盐酸、稀硫酸、铝丝、铁丝、硫酸铜溶液、硝酸银溶液和多媒体课件等.
【学生准备】　镊子、试管夹、试管架、试管、砂纸、火柴、酒精灯、小木条等.



导入一:
【演示】　小实验:外观相似的四片金属片(Mg、Al、Zn、Fe,编号)置于铁三脚架上灼烧,由学生根据现象猜出金属名称.

进行“猜金属”游戏,观察现象,猜测金属:
据学生展示猜出的结果进行评价——学生很难完全猜准,多数根据“燃烧”仅猜出“Mg”.
导入二:
【材料引入】　奇怪的天平:趣味化学小组的张同学,从实验室借来一台天平,在天平两端托盘里各
放两只大小和质量都相等的烧杯,再在两只烧杯中分别倒入等质量等质量分数的硫酸铜溶液和硫酸镁溶液,使天平保持平衡.接着他又拿两个质量相等的铝球,并同时将这两个铝球分别放入两个烧杯之中,这时天平两端继续保持平衡.过一会儿,将铝球取出,天平慢慢地倾斜了.是天平出了毛病,还是有其他什么原因?

三、探究金属活动性
　　[过渡语]　通过学习,我们知道通过金属和氧气、金属和酸的反应可以比较金属的活动性,还有没有其他的办法可以证明不同金属活动性的相对强弱呢?
　　思路一
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　(针对导入一):
1.同学们在猜金属的游戏中,发现它们化学性质的共性和差异性了吗?
2.通过发现,我们能粗略确定这些金属的活动性吗?
【引言】　为了寻找差异性和规律性,我们是否还可以根据以前的学习、生活经验来寻找规律呢?
【讨论】　金属的共性与差异性:Mg、Al、Zn、Fe都能与氧气反应,但剧烈程度不同,初步归纳活动性:Mg>Al、Zn、Fe.
【讨论与发现】　学生从教材及生活经验:“真金不怕火炼”,铜制品(如铜锁)裸露保持光泽,铁制品裸露易生锈等事例归纳规律并互动评价.活动性:Mg、Al>Fe、Cu>Au或:Mg>Al、Zn、Fe>Cu>Au.
【发现】　仅凭上述探究,还很难更广泛地找出金属的活动性规律.
这一过程,学生仅能从最基本的认知层次初步归纳少量金属的活动性顺序、存在的问题,继续为后续的探究留下悬念.
【引导联想】　上述探究初步找出了一些金属的化学性质和活动性规律,但要更广泛地探究金属活动性顺序规律,须另辟蹊径进行探究.
【引导】　学生对新的探究进行猜想、设计、结果预测.
【探究目的】　哪些金属可与酸反应?剧烈程度、原因如何?
【猜想并预测】　镁、锌、铁、铜在酸(盐酸、稀硫酸)中的可能化学行为.
【设计】　①选择盐酸、稀硫酸;②控制的条件——酸足量,浓度相同;③为观察较准确,金属质量应相等;④注意观察反应的剧烈程度,可对反应时间作记录或估计.
进一步学习科学探究的基本方法,发展学生严谨的科学态度和作风,为规律的建构向更深层次发展做铺垫.
【示范】　操作的规范性以及如何检验产生的气体.
【探究交流】　组内合作探究并填写探究记录表.
表一:金属与稀盐酸反应:
金属
现象
化学方程式
Mg
剧烈,大量气泡
Mg+2HClMgCl2+H2
Zn
较剧烈,较多气泡
Zn+2HClZnCl2+H2
Fe
少量气泡
Fe+2HClFeCl2+H2
Cu
无变化

表二:金属与稀硫酸反应:(表略)
通过自己的实践,检验自己的猜想,发展合作精神,体验探究乐趣.
【展示】　金属与盐酸反应的比较.
【反思】　观看动画,对照自己的探究反思:

创设轻松和谐的探究氛围,发展学生的想象力,将真实事物以“图景”形式与学生的认知特点协调.
【引导】　对信息进行处理,并获取结论.
【小结】　各组交流获取的信息:
1.能与稀硫酸、盐酸反应的金属及不能反应的金属.
2.反应的剧烈程度与速率(差异大的,进行讨论).
分组:
活泼金属(可与盐酸、稀硫酸反应):Mg、Zn、Fe
不活泼金属(不与盐酸、稀硫酸反应):Cu
活动性:Mg>Zn>Fe>Cu
使学生享受自己获得成功的快乐,更深层次对知识进行建构.
【问题延伸】　一些金属不能与盐酸或稀硫酸反应,如铜和银,如何解决确定它们之间活动性顺序的困难?
【要求】　对铝、铜、银活动性顺序的探究:
1.设计探究方案.
2.预测实验现象.
3.作出合理判断.
【探究】　回忆第五单元铁钉与硫酸铜的反应猜想:可用这种方法解决确定铜、银等金属的活动性顺序的困难.
【设计探究方案】　既可以按教材的方案设计,也可以自己创新设计,但记录必须真实.(当学生提出用铜与硫酸铝溶液反应时,不可否认方案的合理性,若有条件,教师应事先做好准备)
启迪学生客观真实地认识问题,发展学生严谨的科学态度,为学生的创新留下空间.
【提示】　铝表面必须打磨.
【展示】　铜与硝酸银溶液反应的样品——银树,铝与硫酸铜溶液反应的样品——铜树.(若有条件,演示铜与硫酸铝溶液的反应)

【小结】　学生探究并将探究结果填写于自己设计的探究记录表中(其中之一):

实验
现象
方程式
铜与硝酸银溶液
出现银白色固体,溶液变蓝色
省略
铝与硫酸铜溶液
出现紫红色固体,溶液蓝色变浅
省略
铜与硫酸铝溶液
无变化
—
归纳活动性:Al>Cu>Ag
使学生更进一步体验获得成功的愉悦,更深层次建构规律.
【引导】　我们做了这么多探究,但规律还是零碎的,请同学们用卡片将已经探究出的规律归纳起来.
【活动】　进行“玩卡片”游戏:学生互动,将卡片按自己分析、归纳的活动性顺序粘贴成序列.
【展示、评价】　Mg>Al>Zn>Fe>Cu>Ag>Au,交流、讨论排序的理由和依据.
通过游戏活动创设思维的载体,发展学生分析、归纳、综合进行信息处理的科学方法和能力.
【导思】　更多的金属活动性怎样呢?
【背景介绍】　科学家类似于我们的探究,进行了认真的去伪存真,由表及里的分析,总结出了金属活动性顺序(插入“Na、Ca”活动性纠正等故事).
【小结】　读教材(多媒体)金属活动性顺序:

以背景介绍启迪学生学习科学家严谨的科学作风和探究精神,形成金属活动性顺序的完整规律.
【启迪】　对金属活动性顺序,同学们发现了什么?对判断金属活动性提供了什么依据?
【归纳】　讨论并用简洁语言归纳:越在前面越活泼,氢前金属置换氢;金属置换溶液中,以强换弱要记清.
用简洁的语言转换和表述,解决记忆的困难并使认知深化.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　(针对导入二)奇怪的天平令人费解,欲知究竟,先来探究金属活动性.
【引入】　上节课,我们学习了金属和氧气的反应,回忆Mg、Fe、Zn、Cu、Au这五种金属,是否可以在空气中燃烧?如果可以,各需要在什么样的条件下进行?
【回忆思考、回答】　Mg在空气中燃烧,Fe、Zn必须在纯氧中燃烧;Cu、Au不能燃烧.
从回忆上节课的知识出发,引出这节课的内容.
【追问】　根据Mg在空气中可以燃烧,而Zn、Fe必须在纯氧中才能燃烧,Cu、Au很难与氧气反应,你能得出什么结论?
【讲述】　这种活泼性,化学上就叫做金属活动性.
【归纳】　思考并回答问题:金属活动性:Mg>Zn、Fe>Cu、Au.
找出少量金属的活动性顺序,存在的问题,为后续的探究留下悬念.
【过渡】　如何判断更多金属的活动性强弱呢?这就要利用金属的另一个化学性质了.
【提问】　金属还能与什么物质反应?
【讲述】　下面,我们就通过金属与酸的实验来比较Mg、Zn、Fe、Cu的活动性.
【引导】　教师引导学生进行讨论、交流和展示探究结果.
【思考回答】
金属还能与酸反应.
【学生实验】
A组:Mg、Zn、Fe、Cu分别与稀盐酸反应;
B组:Mg、Zn、Fe、Cu分别与稀硫酸反应.
【实验探究】　观察并记录实验现象,填写探究问题表格:
A组:金属与稀盐酸的反应
金属
是否有气体产生
速度
Mg
有
最快
Zn
有
快
Fe
有
慢
Cu
无
——
B组:金属与稀硫酸的反应
金属
是否有气体产生
速度
Mg
有
最快
Zn
有
快
Fe
有
慢
Cu
无
——

培养学生实验操作能力、观察能力、书面表达能力和同学间的合作精神.
使学生通过活动,自己发现金属活动性顺序,既有所获,又体验了成功的快感.
【引导】　通过你们观察到的现象,能否推测出Mg、Zn、Fe、Cu的活动性强弱?
【思考、回答】　活动性强弱:Mg>Zn>Fe>Cu.
——
【追问】　如果我要把这四种金属分为两类,可以怎么分?依据是什么?
【回答】　可分为能与盐酸、稀硫酸发生反应的金属和不能与盐酸、稀硫酸发生反应的金属两类.
为后面金属活动性顺序中出现氢元素打下基础.
【过渡】　通过金属和盐酸、稀硫酸反应,可以得出金属的活动性顺序.但是,如果两种金属都不能和盐酸、稀硫酸反应,例如Cu和Ag,那我们如何判断它们的活动性强弱呢?
【引导】　要解决这个问题,先请大家回忆一下,我们学过的知识中,有没有从铁得到铜的反应呢?
【提问】　根据什么知道有铜生成?
【归纳】　思考、回忆在第五单元中学过的知识,曾经做过用铁钉与硫酸铜反应的实验,反应后在铁钉表面有紫红色的铜产生.
反应后在铁钉表面有颜色变化.
联系学生已有的知识,为后续探究活动做铺垫.
【引导】　我们可以用铁和铜的化合物溶液反应,可以得到铜.那么其他的金属与金属化合物溶液反应,是否也能发生类似的反应呢?
【提问】　桌面上有哪些金属?有哪些金属化合物溶液?它们之间是否像铁和硫酸铜溶液一样,能发生反应呢?
【过渡】　下面,就请大家根据这个结论,设计实验来证明Cu、Ag的金属活动性强弱.
【提问】　你设计出了什么样的方案?通过什么现象,说明谁的活动性强?
【演示实验】　Cu+AgNO3溶液.
看到什么现象?说明了什么?谁的活动性强?
【思考、回答】　小组讨论,设计实验方案.
【回答】
A组:Cu+AgNO3溶液.
B组:Al+CuSO4溶液.
C组:Cu+Al2(SO4)3溶液.
【学生实验】
铜与硝酸银溶液;
铝与硫酸铜溶液;
铜与硫酸铝溶液.
【探究】
观察每组实验现象,填写在下面的表格中.
活动性强弱:Al>Cu>Ag.
培养学生利用知识解决实际问题的能力.
培养学生实验操作能力、观察能力和同学间的协作精神.

现象
方程式
铜与硝酸银溶液
出现银白色固体,溶液变蓝色
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
铝与硫酸铜溶液
出现紫红色固体,溶液蓝色变浅
2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu
铜与硫酸铝溶液
无变化
——

【过渡】　是不是所有的金属和金属化合物溶液都能发生反应?
【提问】　联系Mg、Zn、Fe、Cu活动性强弱,观察一下,能够发生反应的金属和金属化合物之间存在什么关系?
【观察、思考】　活动性强的金属把活动性弱的金属从它的化合物溶液中提取出来.
培养学生从事实中获取知识的能力.
【小结】　我们今天讨论了几种金属的活动性强弱,能否将这些金属按活动性强弱的顺序排列?
【讲述】　科学家通过更多类似的实验,总结出了更多金属的活动性顺序.
【展示】　金属活动性顺序.
【总结、回答】　金属活动性:
Mg>Zn>Fe>H>Cu>Ag>Au
发展学生分析、归纳、综合进行信息处理的科学方法和能力.
【设问】　这个顺序与我们得出的顺序是否相符?还发现了什么问题?为什么会出现H呢?它又为什么会排在这个位置呢?这个问题留在后面的知识中讨论.
【观察、识记并发现】　在金属活动性顺序中出现了非金属元素:H.
为后面的知识留下铺垫.
四、金属活动性顺序的应用
思路一
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　金属活动性顺序有哪些应用呢?为什么在金属活动性顺序中会出现H呢?它又为什么会排在这个位置呢?
【展示】　金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用,主要包括以下几方面:
1.在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
2.在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢;
3.在金属活动性顺序里,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.
【课堂练习】　下列物质能否发生反应?写出能发生反应的化学方程式并判断它们是否为置换反应.
(1)银与稀盐酸;
(2)锌与硫酸铜溶液;
(3)铜与硫酸锌溶液;
(4)铝与硝酸银溶液.
思考、理解、记忆、记录,使知识再现后完成课堂练习.
培养从现象到本质的分析能力.
获得学生反馈的信息,检测本节课所学知识.
【展示】　课后思考题:
1.波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂,它是由硫酸铜、熟石灰加水配制而成的,为什么不能用铁制容器来盛装波尔多液?
2.学完本课题后,你能否想出另外的办法来鉴别黄铜与黄金?
思考、交流.

使学生在交流中互相启发,相互激励,发展和完善自我.
【归纳】　通过本课题的学习,我们知道了多数金属能与氧气发生反应,且不同金属的活动性各不相同,根据金属与酸反应或金属与另一种金属化合物的反应,可以判断出金属活动性的相对强弱.
交流、理解.
　　思路二
　　[过渡语]　根据我们上节课的学习内容,结合以往所学习的知识,如果老师现在给你们铁、铜、镁、金四种金属,你们分别会用什么方法区分出来呢?
【提问】　有X、Y、Z三种金属.X、Y、Z分别放入稀盐酸中,X溶解并放出氢气,Y、Z无变化;将Y放入Z的化合物溶液中无变化;Z放入Y的化合物溶液中有Y析出.则:
(1)X、Y、Z的活动性顺序如何?
(2)科学家将氢的活动性与金属活动性进行比较并排序,当氢也排在里边时,活动性顺序如何?
【讨论】　完成问题的解答,互动评价:
(1)X>Z>Y;
(2)X>H>Z>Y.
[设计意图]　发展学生知识的迁移、应用能力,促使学生对认知的自省与反思.培养学生运用知识解决问题的能力.
　　[过渡语]　银、铂、金等经常被用作贵重首饰,这与它们的化学性质稳定有很大关系,试想,用铁做首饰行吗?不行,因为铁的化学性质不稳定.我国劳动人民在古代就会利用金属与金属化合物溶液发生置换反应的原理来冶炼金属,我国古代科学巨著《梦溪笔谈》中谈到有一种金属的冶炼方法叫湿法冶金.
【提问】　我国古代湿法冶炼金属的原理是什么?你能写出反应的化学方程式吗?
【回答】　利用的是铁比铜的金属活动性强的原理;反应的方程式是:Fe+CuSO4Cu+FeSO4.
[设计意图]　对知识的价值、内涵等进行延伸,扩展学生的认知领域,持续发展学生的好奇心和探究精神.
【归纳】　金属活动性顺序的意义:
(1)金属的位置越靠前,它的活动性就越强.
(2)位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢.
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它
们的化合物溶液里置换出来.金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液里发生置换反应的一种判断依据.
[知识拓展]　在金属活动性顺序里,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里置换出来.
①置换时如有铁参与,铁在生成的化合物中显+2价,例如:Fe+CuSO4Cu+FeSO4.
②很活泼的金属(如K、Ca、Na)与金属化合物溶液反应时,金属先与溶液中的水反应生成碱,再考虑碱是否与金属化合物溶液反应,一般不会生成金属.例:钠投入硫酸铜溶液中发生的化学反应为:2Na+2H2O2NaOH+H2,2NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4.
③若金属化合物溶液中含有许多溶质,而某金属又能同时置换此金属化合物溶液中的多种金属时,按金属的活动性由弱到强依次置换.例:当把铁投入到含有溶质AgNO3和Cu(NO3)2的溶液中时,由于银的金属活动性比铜弱,因此铁先置换银,把银置换完后再置换铜.

第2课时
金

　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(中考)金属R与CuCl2溶液反应的化学方程式为:R+CuCl2RCl2+Cu,则下列说法错误的是 (　　)
A.该反应是置换反应
B.金属R可能是铝
C.金属R的活动性比Cu强
D.该反应前后R的化合价发生了改变
解析:铝元素在化合物中只有一种化合价,为正三价,题中金属R在化合物中的化合价为正二价,故R不可能是金属铝.故选B.
2.(中考)下列可用于验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序的一组药品是 (　　)
A.Fe、Cu、H2SO4溶液
B.Cu、Ag、FeSO4溶液
C.Fe、Ag、CuSO4溶液
D.Ag、FeSO4溶液、CuSO4溶液
解析:A.药品中无银的单质或盐溶液,无法验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,故A错误;B.分别把Cu、Ag放入FeSO4溶液中,均无明显现象出现,不能验证三种金属的活动性顺序,故B错误;C.分别把Fe、Ag放入CuSO4溶液中,Fe表面出现红色物质,Ag表面无明显现象,可验证三种金属的活动性顺序,C正确;D.把Ag分别放入FeSO4溶液、CuSO4溶液中,均无明显现象出现,不能验证三种金属的活动性顺序,D不正确.故选C.
3.(中考)如图所示,弹簧秤下挂一重物,重物浸没在AgNO3溶液中,稳定时弹簧秤读数为F1.再向烧杯中加入适量的铜粉,充分搅拌并配制足够的时间后,溶液体积未变,此时弹簧秤的读数为F2.已知重物与前、后溶液均不发生任何反应,对于F1和F2的相对大小,下列说法正确的是 (　　)

A.无法判断 B.F1 C.F1>F2 D.F1=F2
解析:铜与硝酸银反应生成硝酸铜和银,反应的化学方程式为:
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
64　　　　　　　　　　　　216
则可推测溶液质量减小,溶液体积不变而质量减小,则溶液密度减小,溶液密度的减小使重物所受浮力减小,浮力的减小使弹簧秤的读数增大.故选B.
4.(中考)在硫酸铜溶液中加入一定量的锌粉和铁粉充分反应后,过滤可得到一些固体.向该固体中加入少量稀硫酸,可观察到有气体产生.下列对该固体的叙述正确的是 (　　)
①一定有锌;②一定有铁;③一定有铜;④可能有锌;⑤可能有铁;⑥可能有铜.
A.①②③ B.②③④
C.③④⑤ D.①②⑥
解析:充分反应后,过滤得到一些固体,该固体含金属活动性较弱的金属;向固体中加入少量稀硫酸,有气体放出,则含有能与酸反应生成氢气的金属.由金属活动性顺序可知,该固体中一定含有Fe,可能含有Zn,一定含有Cu,故②③④正确.故选B.

第2课时
三、金属活动性顺序

四、金属活动性顺序的应用
1.金属的位置越靠前,它的活动性就越强.
2.位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢.
3.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.

一、教材作业
【必做题】
教材第13页练习与应用的5、6题.
【选做题】
教材第13页练习与应用的2、7题.
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.现有X、Y、Z三种金属,只有X能与稀硫酸反应产生氢气,Y、Z则不能,但有下列反应关系:Y+Z(NO3)2Z+Y(NO3)2,则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是 (　　)
A.Z>Y>X B.X>Z>Y
C.X>Y>Z D.Z>X>Y
2.(中考)下列事实不能证明甲的金属活动性比乙强的是 (　　)
A.自然界中甲元素只以化合物形式存在,乙元素有单质形式存在
B.甲能与盐酸反应而乙不能
C.甲能从乙的盐溶液中置换出乙
D.化合物中甲元素显+2价而乙元素显+3价
3.判断下列物质之间能否发生反应,不能发生反应的说明原因,能发生反应的写出有关化学方程式.
(1)铁和稀硫酸　　　　. 
(2)铜和稀盐酸　　　　. 
(3)铜和氯化锌溶液　　　　. 
(4)铁和氯化铜溶液　　　　. 
【能力提升】
4.等质量的两种常见的金属A、B(二者在化合物中呈现的化合价相同)与足量的盐酸反应,那么在反应时间0~t1之间时,生成氢气的速率A　　　　B,A、B的金属活动性顺序为A　　　　B,A、B最终生成氢气的质量A　　　　B,A、B相对原子质量A　　　　B. 

5.在CuCl2和MgCl2的混合溶液中加入过量的锌粉,充分反应后过滤,留在滤纸上的是　　　　,滤液中的溶质是　　　　. 
【拓展探究】
6.为探究铁和铜的金属活动性顺序,请利用实验室中常见的仪器和药品,设计一个实验对铁和铜的金属活动性顺序进行探究.
【答案与解析】
1.C(解析:只有金属X能与稀硫酸反应,说明只有金属X的活动性位于氢前.金属Y能置换出金属Z,说明金属Y的活动性大于金属Z.)
2.D(解析:自然界中甲元素只以化合物形式存在,乙元素有单质形式存在,说明了甲的金属活动性比乙强;甲能与盐酸反应而乙不能,说明了甲的金属活动性比乙强;甲能从乙的盐溶液中置换出乙,说明了甲的金属活动性比乙强;根据化合价无法比较金属的活动性.)
3.(1)Fe+H2SO4FeSO4+H2　(2)由于在金属活动性顺序中,铜位于氢的后面,因此,铜不能与稀盐酸反应　(3)由于在金属活动性顺序中,铜位于锌的后面,因此铜不能和氯化锌反应　(4)Fe+CuCl2Cu+FeCl2(解析:(1)、(2)考查的是金属能否与酸溶液反应,只需看在金属活动性顺序里,金属是否位于氢前即可.铁位于氢前,能与稀硫酸反应;铜位于氢后,不能与稀盐酸反应;(3)、(4)考查的是金属能否与盐溶液反应,只需看置换金属是否位于被置换金属之前即可.铜位于锌后,不能与氯化锌反应;铁位于铜前,能与氯化铜反应.)
4.小于;小于;大于;小于(解析:由图像可知,在0~t1时间内,金属A生成的氢气比金属B生成的氢气少,因此生成氢气的速率A小于B.金属的活动性越强,生成氢气越快,金属的活动性越弱,生成氢气越慢,所以金属A的活动性比B弱.由图还可知,最终A生成氢气的质量比B多,根据在金属质量和金属在化合物中呈现的化合价相同的条件下,生成氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,可知A的相对原子质量小于B的相对原子质量.)
5.铜、锌;氯化锌、氯化镁(解析:锌能与氯化铜溶液反应生成铜和氯化锌,且锌粉过量,滤渣中一定有铜、锌,滤液中一定有氯化锌,没有氯化铜.锌不能与氯化镁反应,滤渣中不会有镁,滤液中一定有氯化镁.)
6.方案1:将铁钉放在稀硫酸溶液中,能产生氢气,把铜片放入稀硫酸溶液中,不能产生氢气,说明铁比铜活泼.方案2:将铁钉放入硫酸铜溶液中,在铁钉的表面析出了一层红色物质,说明铁比铜活泼.(其他合理答案也可)

　　本节课通过假设,设计实验方案,动手操作,记录实验数据,分析实验现象等教学活动,充分培养了学生的实验能力.在教师的点拨、引导下,学生的实验能力都有进一步的提高.
金属与氧气的反应,是学生在日常生活中可以感受到的,对学生来说最熟悉,根据反应所需条件的不同,学生很容易就能得出这四种金属的活动性强弱.但是,Zn、Fe之间的活动性强弱通过这个性质,就很难做出判断,激发了学生的求知欲——利用金属与酸的反应来解决.在探究了金属与酸的反应之后,新的问题又出现了:能够与酸反应的金属可以通过此方法来判断其活动性强弱,但是不能与酸反应的金属,其活动性又如何判断呢?这就要求学生再寻求新的实验方法和新的反应来判断,要求学生调动更高层次的思维活动,进入第三种化学性质:金属与金属化合物溶液反应的探究学习中.这样,通过问题,将三个不同的层次串联在一起,层层递进,使学生始终处于求知、探究活动之中,增强了学生主动参与的意识,并在此过程中,自主建立了金属的活动性顺序.最后利用小结,就可以将学生在三个层次中得到的活动性片断综合在一起,让学生建构一个完整的活动性顺序.
通过问题、假设、验证、结论,使学生在获得知识的过程中,逐步懂得研究科学的一般过程,知道观察和实验是获得知识的基本方法,在学习中养成求异思维的习惯.学生都能各抒己见,发表自己的观点.

练习与应用(教材第13页)
1.常温下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,因此铝具有良好的抗腐蚀性能.如果用钢刷、沙等来擦洗铝制品,就会破坏铝制品表面致密的氧化膜,使铝被腐蚀的速度加快.(解析:注意Al2O3的保护作用.)
2.配制波尔多液的硫酸铜溶于水可形成硫酸铜溶液,铁与硫酸铜溶液反应,会使铁制品被腐蚀,使硫酸铜溶液变质,反应的化学方程式为:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,所以不能用铁制容器配制波尔多液.(解析:铁的活动性强于铜.)
3.①C+O2CO2(化合反应)或C+2CuO2Cu+CO2↑(置换反应);②CO2+C2CO(化合反应);③3Fe+2O2Fe3O4(化合反应);④Fe3O4+4CO3Fe+4CO2;⑤Fe+H2SO4FeSO4+H2↑(置换反应)或Fe+CuSO4FeSO4+Cu(置换反应);⑥Fe+2HClFeCl2+H2↑(置换反应)或Fe+CuCl2FeCl2+Cu(置换反应).(解析:本题要求熟练掌握有关化学方程式的书写,并会判断反应类型.)
4.2Mg+O22MgO(化合反应);Mg+2HClMgCl2+H2↑(置换反应);2Cu+O22CuO(化合反应).
5.(1)不反应.　(2)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu.　(3)不反应.　(4)Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag.(解析:熟练掌握金属与酸、盐溶液的反应条件.)
6.如下表所示.(解析:熟悉一些除杂的方法.)
混合物
除去杂质的
化学方程式
主要操作步骤
铜粉(Fe)
Fe+2HCl
FeCl2+H2↑
加适量的盐酸至无气泡产生,过滤、洗涤、干燥
FeCl2溶液
(CuCl2)
CuCl2+Fe
FeCl2+Cu
加适量无锈铁钉或铁粉,过滤
7.X、Y和Z的金属活动性顺序为:.(解析:把X和Y分别放入稀H2SO4中,X溶解并生成H2,Y不反应,说明X比Y活泼,把Y和Z分别放入AgNO3溶液中,Y能置换出Ag,而Z没有变化,说明Y比Z活泼.)
8.生成氢气的质量分别为2.5g,0.92g,1.07g;各生成30g氢气,需要镁、锌、铁的质量分别为360g,975g,840g.(解析:学会运用化学方程式求反应物、生成物的质量.设30gMg、30gZn、30gFe分别与足量盐酸反应生成H2的质量分别为x,y,z.
Mg+2HClMgCl2+H2↑
24 2
30g x
242=30gx,x=2.5g.
Zn+2HClZnCl2+H2↑
65 2
30g y
652=30gy,y≈0.92g.
Fe+2HClFeCl2+H2↑
56 2
30g z
562=30gz,z≈1.07g.
设各生成氢气30g,需Mg、Zn、Fe的质量分别为x,y,z.
Mg+2HClMgCl2+H2↑
24 2
x 30g
242=x30g,x=360g.
Zn+2HClZnCl2+H2↑
65 2
y 30g
652=y30g,y=975g.
Fe+2HClFeCl2+H2↑
56 2
z 30g
562=z30g,z=840g.)

　　1.金属活动性顺序的应用
在金属活动性顺序中排列了常见的14种金属,并在Pb和Cu之间插入了非金属元素H.金属活动性顺序的内容是:

(1)在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,金属在水溶液中就越容易失去电子变成离子,它的活动性就越强.在上述金属中,钾的活动性最强,钙次之,金的活动性最弱.
(2)排在氢前面的金属能置换出酸里的氢,排在氢后面的金属则不能.
在初中,酸通常是指盐酸、稀硫酸.硝酸具有强氧化性,与金属反应时生成的是水而不是氢气.铁与酸发生置换反应时,生成的是亚铁盐而不是铁盐.
(3)排在前面的金属,能将排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来.
金属与盐的置换反应是在溶液中进行的,这就要求盐能溶于水.钾、钙、钠的化学性质极为活泼,它们在盐溶液中先与水反应生成碱和氢气,不能置换出盐中的金属.铁与盐发生置换反应,生成的是亚铁盐而不是铁盐.
金属活动性顺序的应用,主要体现在以下5个方面:
(1)考查金属活动性顺序的内容
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　下列各组金属中,按金属活动性由强到弱的顺序排列的是 (　　)
A.K、Mg、Cu B.Zn、Na、Hg
C.Fe、Zn、Al D.Mg、Na、Cu
〔解析〕　金属活动性是指金属在水溶液中失去电子的能力,金属的位置越靠前,金属在水溶液中就越容易失去电子变成离子,它的活动性就越强.在金属活动性顺序中,钾排在镁的前面,镁排在铜的前面,金属活动性:钾>镁>铜.故选A.
(2)考查金属与酸反应的情况
　不能由金属跟盐酸直接反应制得的物质是 (　　)
A.MgCl2 B.FeCl3
C.CuCl2 D.ZnCl2
〔解析〕　在金属活动性顺序中,镁、锌、铁位于氢前,铜位于氢后,镁、锌、铁比氢活泼,铜没有氢活泼.镁、锌、铁均能与盐酸反应生成+2价的盐和氢气,铜不能与盐酸反应.故选BC.
(3)考查金属与盐反应的情况
　在CuCl2和AlCl3的混合溶液中,加入过量的锌粉,充分反应后过滤,留在滤纸上的物质是 (　　)
A.Cu B.Cu和Al
C.Zn和Cu D.Cu、Al和Zn
〔解析〕　由金属活动性顺序可知,铝比锌活泼,锌比铜活泼.锌能置换出氯化铜中的铜,不能置换出氯化铝中的铝.滤纸上的物质是生成的铜和过量的锌的混合物.故选C.
(4)判断金属活动性的强弱
　某同学在实验室中为了验证锌和铁的活动性,做了如图所示的实验:甲、乙两支试管中盛有浓度、质量均相同的足量稀盐酸,A、B两个相同的小气球中分别盛有质量相等的铁和锌中的一种.将两种金属全部抖入试管中,观察到的现象是:开始A气球迅速鼓起,而乙气球鼓起较慢,反应结束后,A气球的体积比B气球小.该同学对实验现象进行分析,认为A中金属的活动性比B中金属的活动性　　　　(填“强”或“弱”),所以A中是　　　　,同时还得出另一结论,该结论是　　　　. 

〔解析〕　A气球迅速鼓起,说明A中金属与酸反应速率较快,A中金属的活动性比B中金属的活动性强.A气球的体积比B气球小,说明甲中产生的氢气比乙中的少,根据锌、铁与盐酸反应的化学方程式,可判断A中的金属是锌.由此可得出“等质量的锌和铁分别与足量的盐酸反应,锌产生的氢气少”的结论.故答案为:
强;锌;等质量的锌和铁分别与足量的盐酸反应,锌产生的氢气少
(5)探究金属的活动性
　小明在学习金属活动性顺序时,对老师讲的“活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”这句话产生了好奇.为什么老师用了“一般”这个词呢?难道还有例外吗?
【查阅资料】　金属钠性质活泼,常温下,可与氧气反应,也可以与水反应放出氢气.
【实验与分析】　①在实验室中,金属钠保存在煤油中;②用镊子从煤油中取出金属钠,放在滤纸上,用小刀切下一小块,投入蒸馏水中,发现钠块立刻熔化成银白色小球,在水面上到处游动,滴入酚酞溶液后溶液变成红色;③往硫酸铜溶液中投入一小块钠,出现蓝色沉淀,但没有红色物质析出.
(1)金属钠保存在煤油中的原因是　　　　. 
(2)从实验②中,你能得出哪些信息?(任写3条)
(3)写出钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式.
【结论】　特别活泼的金属不能将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来.
〔解析〕　在运用规律解决实际问题时,要处理好个别与一般的关系.例如,在金属活动性顺序中,金属钾、钙、钠与盐溶液反应不是生成另一种盐和另一种金属,这是因为钾、钙、钠特别活泼,放入盐溶液中后,它们先与水反应生成碱和氢气.(1)金属钠在常温下,既能与氧气反应,也能与水反应.将金属钠保存在煤油中,可避免其与水、氧气接触.(2)从实验②中可得出如下信息:钠是银白色的固体;质软;密度比水小;熔点低;与水反应放热、产物中有碱性物质等.(3)将金属钠投入硫酸铜溶液中,发生了如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2,2NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4,总反应为:2Na+2H2O+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4+H2.故答案为:
(1)防止钠与水、氧气反应
(2)钠呈银白色;质软;密度比水小等.
(3)2Na+2H2O+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4+H2
2.巧记金属活动性顺序
有一个聪明的化学老师是这么启发学生记金属活动性顺序的:方法一:钾钙钠镁铝;锌铁锡铅氢;铜汞银铂金(捡个大美女;身体细纤轻;总共一百斤).方法二:钾钙钠镁铝;锌铁锡铅氢;铜汞银铂金.(嫁给那美女;心铁惜钱轻;统共一百金).
金属活动性顺序:
Li、Cs、Rb、K、Ra、Ba、Fr、Sr、Ca、Na、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Ac.
锂、铯、铷、钾、镭、钡、钫、锶、钙、钠、镧、镨、钕、钷、钐、铕、锕.
Gd、Tb、Am、Y、Mg、Dy、Tm、Yb、Lu、Ce、Ho、Er、Sc、Pu、Th、Be、Np.
钆、铽、镅、钇、镁、镝、铥、镱、镥、铈、钬、铒、钪、钚、钍、铍、镎.
U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mn、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In、Tl、Co.
铀、铪、铝、钛、锆、钒、锰、铌、锌、铬、镓、铁、镉、铟、铊、钴.
Ni、Mo、Sn、Pb、(D2)、(H2)、Cu、Po、Hg、Ag、Pd、Pt、Au.
镍、钼、锡、铅、(氘分子)、(氢分子)、铜、钋、汞、银、钯、铂、金.
金属活动性和反应的剧烈程度无关.大多数人认为铯与水反应会爆炸,而锂与水反应很平和,误以为铯比锂活泼,这种观点是错误的.金属活动性和其电极电势有关,和剧烈程度无关.因此,锂是活动性最强的金属.
3.金属性强弱与金属活动性
金属性强弱与金属活动性强弱是不一样的.金属性强弱指的是金属原子对价电子的束缚能力的大小,金属性越强,越容易失去电子.金属活动性强弱指的是金属单质在反应中体现的活泼性,这不仅仅与金属性有关,还与金属原子形成单质时的微粒间作用力以及其他因素有关,所以存在金属性强弱与金属活动性强弱不符合的情况,如锡与铅.非金属性强弱与非金属单质的活动性强弱同样有这样的情况,比如,N的非金属性很强,但是氮气单质的活动性不强,是因为氮原子在形成氮气单质时有氮氮叁键形成,使得单质稳定性强,不容易参与反应,常作为保护气.

课题3　金属资源的利用和保护


第课时



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.

1.通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息.
2.运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工.

1.增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲.关注与化学有关的社会问题,初步形成主动参与社会决策的意识.
2.逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念.树立为社会的进步而学习化学的志向.

【重点】　
1.铁的冶炼.
2.有关化学方程式计算中含杂质物质的计算.
【难点】　
有关化学方程式计算中含杂质物质的计算.

【教师准备】　矿石样品(重晶石、赤铁矿石等);金、银戒指;镊子;酒精灯;火柴等.一氧化碳还原氧化铁的视频和相关图片等.
【学生准备】　课前预习本课时内容;收集我国钢铁厂的简介材料.


导入一:
【展示】　如图表示金属活动性顺序中铜、铁和铝被人类大规模开发、利用的大致年限.

【提问】　为什么铜的开发使用比铁和铝早数千年?金属被大规模开发、利用主要和金属的哪些性质和特点有关?钠、镁等金属为什么在自然界中不能以单质形式存在,而是以化合物形式存在于各种矿物之中?
导入二:
【展示图片】　为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票.自然界以单质形式存在的金、银.

【设问】　我们知道自然界中只有金、银等少数金属以单质形式存在,大部分的金属是以化合物形式存在的,那么我们在生产、生活中用到最多的金属——铁是怎样炼成的?
导入三:

【展示】　《钢铁是怎样炼成的》是前苏联作家尼古拉·奥斯特洛夫斯基所著的一部长篇小说.有一名钢铁厂的工人误把这本书当成介绍钢铁是怎样炼成的科技书籍.
【提疑】　你知道钢铁是怎样炼成的吗?钢铁是由哪些元素组成的呢?

一、金属资源概况
　　[过渡语]　地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在.以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在.含有矿物的岩石称为矿石.工业上就是从矿石中来提炼金属的.
思路一
【引入】　不同种类的金属在地壳中的含量并不相同.它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢?请大家观察和阅读关于“金属元素在地壳中的含量”的资料.
元素名称
质量分数/%
铝
7.73
铁
4.75
钙
3.45
钠
2.74
钾
2.47
镁
2.00
锌
0.008
铜
0.007
银
0.00001
金
0.0000005
　　【展示】　教材有关金属资源的图片.
【提问】　人类目前普遍使用的金属有哪些?
【回答】　铁、铝、铜等.
【追问】　这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢?
【学生】　肯定有!因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的.
【疑惑】　铜在地壳中的含量远小于铁和铝,为什么也普遍使用于我们的日常生活和工农业生产中呢?(可让学生讨论、各抒己见)
【总结】　这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关.
【追问】　那么,自然界含铁、铝、铜的矿石主要有哪些呢?它们的主要成分是什么?
【展示】　常见的金属矿石的图片.

【学生】　含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3);含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是Al2O3);含铜的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S).
【承接】　我国的金属矿物分布怎么样?
【回答】　矿物种类齐全,矿物储量丰富,其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列,铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位.
【补充】　虽说我国矿物种类比较齐全、矿物储量比较丰富,但由于多种因素的影响,我国主要矿产品进口量呈逐年上升趋势.随着我国经济高速发展,对矿产资源需求增长很快,主要矿产资源短缺的态势日益明显.如果地质勘探无重大突破,21世纪初,我国矿产资源将出现全面紧缺的局面.
[设计意图]　激发学生探究大自然和学习新知识的兴趣.对学生进行爱国主义教育,激发学生热爱祖国的情感.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【讲解】　(针对导入一)金属被大规模开发、利用主要和金属的活动性有关,活动性弱的金属以单质形式存在,易被开发和利用,活泼金属一般以化合物形式存在,有的还比较难冶炼;其次是与该金属在地壳中的含量有关,含量越大,越容易被发现利用.
【引入】　引导学生复习金属活动性顺序.
【提出问题】　金属活动性有强弱之分,那它们在自然界中是以什么样的形式存在的?
【过渡陈述】　金属在人类日常生活中应用广泛,人们是如何从自然界中得到金属的?
【思考讨论】　学生回忆已学知识,教师指定2~3名叙述说出常见金属的活动性顺序.并指出金属元素的存在形式.
【学生思考并回答】　以单质或化合物的形式存在.
【教师引导学生分析原因】　活动性强的金属易和其他物质发生化学反应,以化合物形式存在;活动性弱的金属不易与其他物质发生反应,以单质形式存在.
复习巩固已学知识.
创设问题情境,实施启发式教学.
过渡铺垫,不让学生感到突兀.
【分析】　地球上金属资源概况(广泛存在于地壳和海洋中).
元素名称
质量分数/%
铝
7.73
铁
4.75
钙
3.45
钠
2.74
钾
2.47
镁
2.00
锌
0.008
铜
0.007
银
0.00001
金
0.0000005
分析金属元素在地壳中的含量.
【教师陈述】　我国的矿物种类比较齐全,储量也丰富.指导阅读教材14~15页有关内容.
【活动】　教师展示金属元素在地壳中含量的表格;学生认真观看并聆听.
【展示】　多媒体课件展示图片,学生认识以单质形式存在的金属和几种常见的矿石.

激发学生探究大自然和学习新知识的兴趣.
加强学生阅读和总结的能力.
二、铁的冶炼
　　[过渡语]　现在,人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源,以提取数以亿吨计的金属.其中,提取量最大的是铁.把金属矿物变成金属的过程,叫做金属的冶炼.炼铁的过程称之为铁的冶炼.下面,我们就来学习有关铁的冶炼的知识.
思路一
【引入】　早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器,从公元1世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料.
【展示】　我国古代炼铁图:

【讲解】　钢的主要成分就是铁.钢和铁有着非常广泛和重要的应用,它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平.新中国成立后,我国的钢铁工业得到了飞速的发展.1949年,我国的钢产量只有15.8万吨,居世界第26位;1996年,我国的钢产量首次突破1亿吨,居世界前列.
【展示】　上海宝山钢铁公司炼铁高炉和为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票.

【介绍】　我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿.
　　[过渡语]　铁矿石是怎样炼成铁的呢?现以赤铁矿的主要成分Fe2O3为例,来学习、研究如何实现铁的冶炼.
【启发】　比较Fe2O3与Fe的组成差异,设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼.
【学生讨论】　Fe2O3与Fe在组成上只相差一种元素,即氧元素.要使Fe2O3变为铁关键是使Fe2O3失去“O”.可能的方案有:
1.加热使Fe2O3发生分解反应.
2.找寻一种物质使其主动夺取Fe2O3中的“O”.
【评价】　引导学生对以上方案进行评价,方案1要使Fe2O3分解,需较高的温度;又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应,要使Fe2O3分解成功,还需在非空气氛围中进行,这样成本太高.方案2比较切实可行,但选用什么样的物质才能使Fe2O3失去“O”呢?
【教师引导】　我们可以从以前接触过的一些物质中,寻找适合这种条件的物质.请大家回忆、思考并讨论.
【学生讨论】　结论:H2、C、CO等都符合条件.
【教师总结】　事实上,这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走,但考虑到经济效益等原因,我们一般选用C或CO.
【教师】　请大家写出以CO和Fe2O3为反应物冶铁的化学方程式.
【学生板书】　Fe2O3+3CO3CO2+2Fe
【教师引导】　请大家利用自己的智慧,设计一个模拟铁的冶炼过程的化学实验,并最好能验证其生成产物.
【学生讨论】　教师可引导学生从金属冶炼的一般条件、生成物的证明、尾气的处理等角度进行考虑.如根据经验学生可判断出金属冶炼的一般条件是高温;根据以前所学知识学生可想象到用澄清石灰水验证CO2;用磁铁验证铁的生成;CO有毒,尾气应处理等.
【演示实验】　一氧化碳还原氧化铁的实验:

【点拨】　(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净,然后再加热;反应完成后,需待玻璃管内物质冷却后再停止通CO.(2)反应完毕后,把得到的黑色粉末倒在白纸上观察,并试验它能不能被磁铁吸引,以判断反应中是否生成了铁.
【总结】　上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程,工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同,但其规模、条件、装置与此差异很大.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程.工业上炼铁时,把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　如果你是炼铁厂的厂长,你会选择哪种铁矿石?
【展示】　见教材第15页图8-17.
【讨论】　我们学过的还原剂有碳、一氧化碳等,选择哪种还原剂呢?
炼铁的设备是什么?在炼铁时主要发生了哪些化学反应?
【归纳板书】　
1.主要原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2.原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气
3.设备:高炉
【学生思考、讨论】　选择含铁量高,容易冶炼、含杂质少的铁矿石.
【思考、讨论】　选择碳、氢气、一氧化碳中的哪种物质做还原剂.
【讨论】　观察图片,思考、讨论高炉内发生的化学反应,并写出化学方程式.

【板演】
C+O2CO2
CO2+C2CO
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
培养学生观察、阅读、交流、解决问题的能力.
【展示】　一氧化碳还原氧化铁的图片,或者播放视频“一氧化碳还原氧化铁”.
【提出问题】　在实验过程中应注意哪些安全事项?
【交流讨论】　学生观看图片或视频.讨论在实验中的注意事项.
1.先通CO,再加热,目的是将玻璃管中的空气排尽,防止CO发生爆炸.
2.实验完毕后,先停止加热,继续通CO至冷却,目的是防止铁被氧化及石灰水倒吸.
3.用酒精灯点燃尾气的作用是:防止一氧化碳污染空气.
培养学生的环保意识、安全意识.
【设计活动】　在实验过程中发生了几个化学反应,写出化学方程式.
【学生讨论、交流】　书写化学方程式.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
2CO+O22CO2
体会科学的方法在实验中的作用.
【讨论交流】　引导学生分析比较工业炼铁和实验室炼铁有什么不同.
【学生讨论后回答】　1.产物不同.工业炼铁得到的是生铁,实验室炼铁得到的是纯铁.
2.设备不同.工业炼铁的设备是高炉,实验室用玻璃管.
3.温度不同.高炉内温度高,玻璃管内温度较低.
4.对环境影响不同.高炉炼铁对环境影响大,实验室炼铁对环境影响小.
5.操作难易程度不同.高炉炼铁工艺复杂,实验室炼铁操作简单.等等.
培养学生分析问题的能力.体会到化工生产与实验室生产的不同.
三、有关杂质问题的计算
思路一
　　[过渡语]　实际生产过程中,所有的原料或产物如铁矿石、生铁等一般都含有杂质,故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题.如果你是钢铁厂的工程师,你会如何计算原料和产物的量呢?
【展示】　例题:用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?
【分析】　本题是有关化学方程式的计算,但化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系,而不表示不纯物质之间的质量关系,故计算时需先进行换算.如果题目给出或要求算出不纯物质的质量,必须先换算成纯净物的质量,或先计算出纯净物的质量再换算成不纯物质的质量.
【教师】　请大家根据以上分析,解答此题.
【展示】　给出正确解法如下:
解法1:1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t×80%=800t.
设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160　　　　　　2×56
800t　　　　　　x
1602×56=800tx
x=2×56×800t160=560t.
折合为含铁96%的生铁的质量为:
560t÷96%=583t.
答:1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583t.
解法2:设理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160　　　　　　2×56
1000t×80%　　x×96%
1602×56=1000t×80%x×96%,x=583t.
答:1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583t.
【交流】　对练习中出现的错误进行分析和纠正.
【总结并板书】　根据化学方程式进行计算时,要把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量.纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数.
【小结】　本节课我们主要学习了金属资源概况、铁的冶炼及有关杂质问题的计算等知识.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题.
【展示例题】
例1　某炼铁厂每天需消耗3000t含Fe2O376%的赤铁矿石,理论上可生产含Fe98%的生铁多少吨?
【提示】　学生在根据化学方程式计算时,代入的数据都是纯净物的质量,所以需要求出铁矿石中氧化铁的质量,然后再进行计算.
纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数.
【活动】　学生在讨论、计算过程中老师巡视、指导.
【交流】　学生思考、独立完成例题后交流.
例1　解:Fe2O3的质量为3000t×76%=2280t.
设生铁的质量为x,则纯铁的质量为98%·x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160　　　　　　112
2280t　　　　　98%·x
1602280t=11298%·x
x=1628.6t
答:理论上可生产含铁98%的生铁1628.6吨.
体会化学方程式的计算在化工生产中的作用.培养学生解决问题的能力.
【展示例题】
例2　某炼铁厂每天生产1000t含Fe96%的生铁,理论上需消耗含Fe2O370%的赤铁矿石多少吨?
【活动】　巡视、指导学生进行计算.
例2　解:Fe的质量为1000t×96%=960t.
设铁矿石的质量为x,则氧化铁的质量为70%x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160　　　　　　112
70%x　　　　　960t
16070%x=112960t
x=1959.2t
答:需消耗含氧化铁70%的赤铁矿石1959.2吨.
巩固含杂质的化学方程式的计算.
[知识拓展]　炼铁和炼钢的比较

炼铁
炼钢
目的
把铁从铁矿石中还原出来
通过氧化减少碳、硫等的含量
原理
一氧化碳还原
氧气氧化
原料
铁矿石、石灰石、焦炭、空气
生铁、氧气、氧化钙
设备
炼铁高炉
转炉、平炉、电炉

金属资源的利用金属资源少数不活泼的金属如金、银以单质形式存在,大多数以化合物形式存在我国的钨、钼、钛、锑等储量居世界前列铁的冶炼原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气原理:在高温下用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来设备:高炉关于含杂质的化学方程式计算:纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数

1.下列矿石的主要成分表述错误的是 (　　)
A.黄铁矿(FeS2) B.菱铁矿(FeCO3)
C.黄铜矿(CuFeS2) D.辉铜矿(CuS)
解析:辉铜矿的主要成分为Cu2S.故选D.
2.(一模)下图是实验室用CO还原氧化铁的装置,关于该实验,下列说法错误的是 (　　)

A.实验时应先给玻璃管加热,后通CO
B.实验时,试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成
C.实验中能观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变成黑色
D.为了减少空气污染,应增加尾气处理装置
解析:一氧化碳有可燃性,加热或点燃一氧化碳和空气或氧气的混合物可能发生爆炸,故一氧化碳还原氧化铁实验开始时要先通入纯净的一氧化碳,排净装置内的空气,然后再点燃酒精喷灯;试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成;一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,故看到的现象为玻璃管中红棕色固体变为黑色;尾气中有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以一定要进行尾气处理.故选A.
3.某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁,假设杂质不含铁元素)来炼制生铁.若要炼制含铁96%的生铁63t,假设在炼制过程中损失10%铁的元素,则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是(　　)
A.120t B.108t
C.96t D.84t
解析:63t含铁96%的生铁中铁的质量为:63t×96%,则理论上所炼铁的质量为63t×96%÷(1-10%)=63t×96%×109;设需要含杂质20%的赤铁矿石的质量为x,则:
3CO+Fe2O3　　2Fe+3CO2
　　　160　　　　　112
　　　(1-20%)x　63t×96%×109
160(1-20%)x=11263t×96%×109,解得x=120t.故选A.
4.(中考)钢铁是使用最多的金属材料.
(1)人类从自然界提取量最大的金属是铁,高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和　　　　. 
(2)铝的活动性比铁强,但在生活中常在铁的表面涂上铝粉.其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 
(3)金属钴(Co)与铁具有相似的化学性质.CoCl2固体是蓝色的,CoCl2溶液是粉红色的.现将金属钴投入稀盐酸中,发生化学反应Co+2HClCoCl2+H2↑.该反应的实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 
解析:(1)高炉炼铁的原料是铁矿石、空气、石灰石和焦炭.(2)铝的活动性比铁强,但在生活中常在铁的表面涂上铝粉.其原因是常温时,铝能和空气中的氧气反应,在表面生成致密的氧化物薄膜,保护里面的铁不被腐蚀.(3)金属钴投入稀盐酸中时,发生化学反应:Co+2HClCoCl2+H2↑,随着反应的进行,金属不断溶解,表面产生气泡,溶液由无色变为粉红色.故答案为:
(1)焦炭
(2)常温时,铝在空气中表面生成致密的氧化物薄膜,保护里面的铁不被锈蚀
(3)金属不断溶解,表面产生气泡,溶液由无色变为粉红色

课题3　金属资源的利用和保护
第1课时
一、金属资源概况
二、铁的冶炼
1.主要原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2.原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气
3.设备:高炉
4.实验室还原氧化铁
三、原料或产物有杂质的相关计算

一、教材作业
【必做题】
教材第21页练习与应用的4、5题.
【选做题】
教材第21页练习与应用的1、6题.
二、课后作业
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列矿石中,其主要成分属于氧化物的是 (　　)
A.黄铁矿 B.赤铁矿
C.菱铁矿 D.石灰石
2.实验室里用如图所示装置还原氧化铁.关于该实验,下列说法错误的是 (　　)

A.实验时,试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应中有二氧化碳生成
B.实验开始时,点燃酒精喷灯给玻璃管加热的同时通入纯净的一氧化碳
C.为了减少空气污染,应增加尾气处理装置
D.实验中观察到玻璃管中红色固体变为黑色,并且澄清的石灰水变浑浊
3.下图为炼铁的两幅图,请据图判断下列叙述中错误的是 (　　)


乙图

A.高炉炼铁原理是:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
B.乙图中高炉炼铁时原料焦炭的作用是:只产生热量
C.乙图中生铁出口低于炉渣出口的原因是:生铁密度大于炉渣密度
D.甲图中尾气处理的目的是:防止一氧化碳污染空气

4.(中考)如图所示的炼铁高炉中发生了许多化学反应,其中就涉及碳及其化合物的相互转化.请回答下列问题.
(1)空气通过进风口与原料中的焦炭充分反应,其化学方程式为　　　　. 
(2)由(1)中产生的气体与炽热的焦炭会继续反应,其化学方程式为　　　　. 
5.如图所示是一氧化碳与氧化铁反应的模拟炼铁实验.

请回答下列问题.
(1)写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式　　　　. 
(2)实验中能观察到A、B两处的现象是　　　　. 
(3)实验中酒精灯的作用是　　　　. 
【能力提升】
6.用CO还原铁的氧化物1.00g,得到铁粉0.75g,则下列说法中正确的是 (　　)
A.该氧化物是Fe2O3
B.该氧化物可能是由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物
C.该氧化物是FeO
D.该氧化物中不含FeO
【拓展探究】
7.以大理石和赤铁矿(Fe2O3)为主要原料可以制取B和G,其转化关系如下图所示,已知D、G为单质.(C是能使澄清石灰水变浑浊的常见气体).

试回答下列问题:
(1)写出工业上制取的两种物质的化学式:
B　　　　,G　　　　. 
(2)写出下列反应的化学方程式:
反应①　　　　.反应②　　　　. 
反应③　　　　. 
【答案与解析】
1.B(解析:黄铁矿的主要成分是FeS2,不含氧元素,不属于氧化物;赤铁矿的主要成分是氧化铁(Fe2O3),是由两种元素组成且有一种是氧元素的化合物,属于氧化物;菱铁矿的主要成分是FeCO3,是由铁、碳、氧三种元素组成的化合物,不属于氧化物;石灰石的主要成分是碳酸钙(CaCO3),是由钙、碳、氧三种元素组成的化合物,不属于氧化物.)
2.B(解析:试管中澄清的石灰水变浑浊,证明该反应有二氧化碳生成;一氧化碳有可燃性,加热或点燃一氧化碳和空气或氧气的混合物可能发生爆炸,故一氧化碳还原氧化铁实验开始时要先通入纯净的一氧化碳,排净装置内的空气,然后再点燃酒精喷灯;尾气中有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以一定要进行尾气处理;一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,故看到的现象为玻璃管中红色固体变为黑色,澄清的石灰水变浑浊.)
3.B(解析:高炉炼铁时原料焦炭的作用是产生热量和产生一氧化碳,CO用来还原氧化铁.)
4.(1)O2+CCO2　(2)CO2+C2CO(解析:(1)焦炭充分反应生成二氧化碳,化学方程式为O2+CCO2.(2)炼铁高炉内焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,反应的化学方程式为:CO2+C2CO.)
5.(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2　(2)A处:红棕色粉末变黑,B处:石灰水变浑浊　(3)处理尾气,减少CO对环境的污染(解析:(1)一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳.(2)A中红棕色粉末逐渐变为黑色,B处澄清石灰水变浑浊;(3)多余的一氧化碳有毒,扩散到空气中污染环境,酒精灯是为了将多余的一氧化碳点燃.)
6.B(解析:铁的氧化物1.00g,得到铁粉0.75g,则氧元素的质量为0.25g,则铁和氧的原子个数比=0.75g56∶0.25g16=67.则不可能是纯净的Fe2O3,故A错误;也不可能是纯净的FeO,故C错误.)
7.(1)CaO;Fe　(2)CaCO3CaO+CO2↑,CO2+C2CO,3CO+Fe2O32Fe+3CO2(解析:由C是能使澄清石灰水变浑浊的常见气体,可知C是二氧化碳.由图A物质在高温下分解生成二氧化碳和B,结合题中给出信息:在工业上以大理石为主要原料可以制取B,可以推出A是大理石的主要成分碳酸钙,B是氧化钙;在工业上以赤铁矿(Fe2O3)为主要原料,用一氧化碳作还原剂可以炼铁,所以G是铁,又由图可知E和F在高温下反应生成了二氧化碳和铁,E又是二氧化碳和D在高温下反应生成的,可以推出D是碳,E是一氧化碳,那么F就是赤铁矿的主要成分氧化铁.至此,各种物质都已推出,也可以写出物质之间反应的化学方程式.)

　　本课时的知识内容学生较为熟悉,但教师用丰富的素材引导学生感知熟悉学习的对象,从生活经验出发,引出课题,易激发学生的兴趣,让学生用科学家的身份来研究金属矿物的种类等,从而感受到“身边处处有化学”.
在教学中,注意培养学生阅读教材、查阅资料的能力,展示学生课前调查和收集样品的信息,能较好地达到资源共享的目的,有利于培养“合作”意识.在整个教学过程中体现了学生“从生活走向化学,从化学走向社会”的理念.更可贵的是学生在课堂上充分发挥了主体作用,自主实验、自主探究、自主评价,无疑使自信心更强,学习兴趣更浓.
建议:一氧化碳还原氧化铁的实验采用动画演示,既明白清晰,又节约时间,同时可避免仪器、材料短缺而不能做实验的弊端,环节紧凑.

　　我国古代冶铁、炼钢的成就
我国在2300多年以前就已经接触了铁,并加以利用.在河北曾出土一把商代的铜钺,其年代约在公元前14世纪前后.铜钺上嵌有的铁刃已经全部被氧化成氧化铁.对铁刃的残锈检验后表明,铁刃是用陨铁锻成的.这说明那时不仅认识了铁,而且能进行锻造加工.
已有的考古发现,我国最早人工冶炼铁器始于公元前6世纪,即春秋末期或更早一些.那时,几乎同时产生了块炼铁和生铁两种工艺.块炼铁是用木炭在固态时还原铁矿石的方法,这种铁里含有较多大块的氧化铁和硅酸铁.生铁是在高温下液态时冶炼出来的,含碳超过2%,还含有较细小的硅酸盐.对公元前5世纪的铁锛和铁铲进行鉴定,发现是生铁铸造的,其中铁铲还经过退火处理,是展性铸铁.在我国一些早期的文献(如《诗经秦风》《左传昭公二十九年》)就有铁和铁器的文字记载.欧洲最早的生铁出现在公元13世纪末至14世纪初,比我国晚1900多年.
块炼铁炼出以后需要加热锻打,以挤出夹杂物,锻成器物.在多次加热过程中,块炼铁同炭火接触,有可能增碳变硬,块炼渗碳钢的冶炼技术由此产生.从河北易县出土的79件铁器证明,至迟在战国后期,这种技术已在燕国应用.对部分铁器的检查表明,绝大部分是钢锻制的,如长100.4cm的长剑以及某些残剑、箭杆、矛等.这些锻钢件大都经过淬火处理,这表明至迟在战国晚期,淬火技术在生产上已经广泛应用.
炼铁的矿石主要有哪些?怎样识别铁矿石?
铁在自然界中的分布很广,主要以化合态存在,含铁的矿石很多,具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等.
　　识别铁矿石的方法通常是利用其颜色、光泽、密度、磁性、刻痕等性质.
①磁铁矿(Fe3O4)是黑色的,用粗瓷片在矿石上刻画时,留下的条痕是黑色的,具有磁性,密度为4.9~5.2克/厘米3.
②赤铁矿(Fe2O3)颜色暗红,含铁量越高,颜色就越深,甚至接近黑色,但是瓷片留下的刻痕仍然是红色的,不具有磁性.呈致密块状或结晶块状(称镜铁矿)产出,也有的呈土状产出.密度为5~5.3克/厘米3.
③褐铁矿(Fe2O3·3H2O)矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色,瓷片的刻痕呈黄褐色,无磁性,密度为3.3~4克/厘米3.
④菱铁矿(FeCO3)有黄白、浅褐和深褐等颜色.性脆,无磁性,在盐酸里有气泡(CO2)放出.密度为3.8~3.9克/厘米3.
高炉炼铁时,为什么要加入石灰石?
炼铁时用的铁矿石,主要有赤铁矿石(主要成分是氧化铁)和磁铁矿石(主要成分是四氧化三铁),在铁矿石中还含有无用的脉石,主要成分是二氧化硅(SiO2).炼铁时,被还原出的铁在高温下变成液体,而熔点很高的二氧化硅以颗粒杂质的形式混在炼出的铁水中.为了除去这种杂质,选用石灰石作熔剂,石灰石在高温下分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙在高温下与二氧化硅反应生成熔点比铁水还低的硅酸钙,而液态硅酸钙密度比铁水小且跟铁水不相混溶,便浮在铁水上.打开高炉上的出渣口,液态硅酸钙先流出去,凝固成高炉渣,过去这种高炉渣当作炼铁厂的废物,丢弃在农田,既毁了农田,又污染了环境.现在将高炉渣粉碎配制成水泥,过去的废物变成了今日的建筑材料.

第课时



1.了解铁生锈的条件及防止铁生锈的简单方法.
2.知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧金属等保护金属资源的途径的重要性.

通过铁生锈条件的探究,进行收集材料、猜想、设计、验证、观察、分析、得到结论、讨论交流活动,培养学生的良好学习习惯和学习方法.

使学生体会学习化学的价值;保持和增强对生活中化学现象的好奇心和探究欲,培养学习化学的兴趣,树立珍惜资源、爱护环境、合理利用自然资源的意识.

【重点】　
铁生锈的条件,生活中防止铁生锈的措施.
【难点】　
生活中防止铁生锈的措施.

【教师准备】　一套提前准备好的探究铁生锈条件的器材,铁钉、5%的过氧化氢溶液、二氧化锰、铁钉、蒸馏水、酒精灯、带导管的单孔塞、氯化钠、火柴、试管、烧杯、石棉网、三脚架等.生锈的铁锁、因锈蚀穿孔的铜壶、长期未用的菜刀、几段生锈的铁丝、不能用的水龙头等.
【学生准备】　课前预习本课时内容,收集一些
有关金属回收利用的资料.在一周前做好铁钉锈蚀条件的探究的对比实验.



导入一:
【展示】　出示生锈的铁锁、铜壶、菜刀、铁丝、水龙头或者展示下列图片,分析还能否使用.

导入二:
【展示】　食品包装袋中常用到的铁粉“脱氧剂”图片.

食品包装袋中常会见到一小袋的铁粉“脱氧剂”,这种脱氧剂可以起到减少包装物内氧气含量,防止食品氧化变质的作用.
导入三:
【展示】　网易新闻:稀土出口:被妖魔化的“资源掠夺”.

不久前,我国政府修订《稀土工业发展专项规划》,新规划规定调减稀土金属的出口数量,各地关闭了不少的稀土金属矿,保护我国稀土金属资源的可持续开发.

四、金属的腐蚀和防护
思路一
　　[过渡语]　(针对导入一)金属腐蚀是需要条件的,生锈要有能够和金属发生反应的物质,反应物要能相互接触,生成物不会对反应起阻碍作用等等.只要我们知道了金属腐蚀的条件,就能知道如何防止金属制品腐蚀.下面,就让我们以生活中最常见的铁制品为例来探究铁制品的锈蚀条件及防锈措施.
【展示】　现有洁净无锈的铁钉、试管、稀硫酸(或醋酸)、食盐水、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙.试设计实验比较铁钉在不同环境中的锈蚀速度.
【注意】　此实验约在一周前已给学生布置.
【讨论交流】　学生交流实验方案和实验现象.
学生设计的方案可能有以下几种:

实验现象:铁钉锈蚀比较明显的为1、2、3、4.锈蚀不明显的为5、6.
【问】　为什么方案5中的铁钉比方案4中的铁钉锈蚀得慢呢?
【答】　因为方案4中的铁钉与氧气接触,方案5中的铁钉与氧气不接触.
【问】　为什么方案6中的铁钉锈蚀得慢呢?
【答】　因为缺少水分.
【交流总结】　根据以上实验,教师引导学生得出导致铁钉锈蚀的因素:在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀.酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀.
【讲解】　铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程.铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O.
【设问】　铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用.铁锈是否也能保护里层的铁呢?
【学生看书后回答】　不能.
【讲解】　铁锈是一种疏松多孔的物质,具有吸水性,它能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙,不断向里层渗透,继续跟铁反应,直至铁完全锈蚀.故铁锈反而能加速里层铁生锈.
【过渡】　了解了铁制品锈蚀的条件,我们应该采取什么措施来防止铁制品生锈呢?
【学生讨论】　分组讨论.
【教师启发】　铁制品的锈蚀是需要具备一定条件的.如果破坏铁制品锈蚀的条件,使它们不再具备锈蚀的基础,就能防止铁制品锈蚀.
【学生交流讨论结果】
1.铁制品放置时要远离酸性环境,尽量放置在干燥的环境中.
2.在铁制品外面“穿”一层保护衣,如可涂上隔绝空气的油,涂油漆,镀上一层耐腐蚀的其他金属,高温灼烧金属、进行“烤蓝”处理等等.
3.一发现铁制品锈蚀,就马上处理,以防止其继续蔓延.
……
【教师总结并板书】　①把铁制品放在干燥环境中.②为其穿一层耐腐蚀的外衣.
【讨论】　自行车的构件如支架、链条、钢圈等,分别采取了什么防锈措施?
【学生讨论交流】　刷漆、涂油、镀其他金属等.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　(针对导入二)铁粉“脱氧剂”是如何减少包装袋内氧气含量的?真的能够防止食品等氧化变质吗?通过铁生锈条件的实验探究,可知究竟.
【演示】　铁生锈条件的探究(学生提前一周准备实验).现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油.试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件.


　试管1　　　试管2　　试管3
与学生探讨设计的目的并对学生的设计给予评价.
【小结】　在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O.
【提问】
1.试管2中为什么要用煮沸过的蒸馏水,且要加入植物油?
2.试管3中为什么要将空气干燥?
【教师展示实验】
(1)在试管①中加入稀硫酸或醋酸溶液,浸没铁钉后,倒去溶液;
(2)在试管②中加入少量的氯化钠溶液,使铁钉的一半浸没在溶液中;
(3)在试管③中把铁钉放在一团湿棉球上;
(4)在试管④中注满迅速冷却的沸水,塞紧橡皮塞;
(5)在试管⑤中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙),再放一团干棉球,把铁钉放在干棉球上,塞紧橡皮塞.

【注意】　试管②需要事先用酒精灯进行加热.
【提问】　1.通过探究总结使铁制品发生锈蚀的主要因素有哪些.
2.通过探究总结加速铁制品锈蚀的主要因素有哪些.
3.铝与氧气反应生成的氧化铝能起保护里层铝的作用.铁锈是否也能保护里层的铁呢?
【交流】　提前一星期设计、准备铁的锈蚀条件的“活动与探究”,完成实验报告.在课堂上回顾实验步骤,汇报实验结果:
试管1:生锈
试管2:不生锈
试管3:不生锈
【回答】
1.为了防止蒸馏水中溶有氧气.
2.为了除去空气中原有的水蒸气.
【小结】
1.导致铁制品锈蚀的因素是:水和氧气同时存在.
2.加速铁制品锈蚀的因素是:酸或者氯化钠.
3.铁锈具有疏松多孔的结构,易吸水和氧气,从而加速铁的生锈.而铝表面有一层致密的氧化膜,保护铝不与氧气接触.
学生实验有利于学生把握实验的关键,培养学生认真、细致、严谨的实验态度.
培养学生归纳、总结和观察、思考的能力.
让学生明确铁生锈的必要因素和其他因素的区别.
【过渡】　了解铁制品锈蚀的条件才能知道防止铁制品锈蚀的方法,因为破坏铁制品锈蚀的条件就能防止铁制品的锈蚀.
【思考】
(1)你对防止铁制品的锈蚀有什么建议?
(2)防止铁生锈的原理是什么.
【提问】　在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢?
【讨论】　自行车的构件如支架、链条、钢圈等,分别采取了什么防锈措施?
【思考、讨论】　防止铁制品锈蚀的方法.防止铁生锈的原理是破坏铁生锈的条件:①隔绝空气;②隔绝水.
【讨论、交流】
1.保持铁制品表面干燥和洁净.
2.在铁制品表面涂一层保护膜,如:刷油漆,涂油,搪瓷,镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬,高温灼烧金属,进行“烤蓝”等.
3.制成合金钢,如不锈钢.
【回答】　刷漆、镀铬、涂油.
引导学生形成基本的运用知识的思路:了解反应的条件——促进或破坏反应的条件——达到某一目的.
联系日常生活事件和经验,培养学生学习化学的兴趣.
五、金属资源保护
　　[过渡语]　上面我们讨论了铁制品的腐蚀和防护.对于金属资源,除了采取防止金属腐蚀的措施外,还可以通过什么途径来使其得到保护呢?
思路一
【展示】　根据一些矿物的储量和消耗速度,有人估计一些矿物可供开采的年限如图所示(不包括今后探明的储量,一些国家的金属储备量和金属的回收利用等).

【提问】　怎么保护金属资源呢?
【交流】　防止钢铁的腐蚀.
(1)制成合金,如不锈钢.
(2)形成保护层,刷油漆、涂油、烧制搪瓷(物理方法).
(3)电镀上一层其他金属(镀铬、锌、锡).
(4)通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等.
(5)保持铁制品表面干燥和洁净.
【讲述】　还有金属的回收利用.例如,回收一个铝质饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%.目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到了回收利用.废旧电池中含有铅、镍、镉、汞等,如果将废旧电池随意丢弃,将造成地下水和土壤的污染.目前铅的生产量中,来自于汽车用过的铅酸蓄电池的再生就占很大比例.
【提问】　保护金属的途径有哪些?
【交流】　(1)防止金属的腐蚀.
(2)金属的回收利用.
(3)有计划、合理地开采矿物.
(4)寻找金属的替代品.例如,目前已广泛用塑料代替钢和其他合金制造管道、齿轮等.
【拓展视野】　稀土是储量较少的一类金属的统称,有“工业的维生素”的美誉,广泛用于新材料、新能源、航空航天、电子信息等尖端科技领域,是不可再生的重要战略资源.
1970年,我国已探明的稀土储量约占世界总储量的75%左右;到2005年,这一比例降到55%左右.
目前我国稀土的生产和消费居世界第一位.按目前生产量,我国稀土储备仅能维持15~20年.
我国60%以上稀土产品出口到国外.出于环保和资源储备因素的考虑,有些发达国家封存本国稀土而从我国进口稀土产品.
我国从1999年开始实施稀土出口配额管理,2011年发布《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》.
　　思路二
教师活动
学生活动
设计意图
【过渡】　(针对导入三)为什么我国政府修订《稀土工业发展专项规划》,规定调减稀土金属的出口数量,关闭了不少的稀土金属矿呢?
【展示】　提供两份材料和相应图片,指出金属资源的宝贵性:
资料一:一些矿物可供开采的年限(不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等).

资料二:据有关资料报道,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%.
【提问】　金属资源短缺对人类社会发展意味着什么?
阅读资料、思考.
人类需要保护金属资源.
通过具体数字,让学生清楚地认识到金属资源保护的重要性.
【展示】　回收利用废旧金属的图片.

【提问】　请同学们阅读教材19页,总结如何有效保护金属资源.
阅读、回答:
(1)防止金属腐蚀.
(2)回收和利用废旧金属.
(3)合理开采矿物.
(4)寻找金属的代用品.
培养学生阅读和自主学习的能力.
　　[知识拓展]　1.金属的表面防护
(1)改变金属的组成或结构.如在铁中加入一定比例的铬炼制的铬钢,具有很强的耐腐蚀性.既含铬又含镍的铬镍不锈钢,其耐腐蚀性更好.
(2)在金属表面覆盖一层保护膜,使金属与周围具有腐蚀性的气体或电解质溶液隔离,便可保护金属,防止金属腐蚀.如在金属表面喷漆、电镀或使其表面钝化等.
(3)电化学保护法.如在金属上铆接比它更活泼的另一种金属,发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护.
2.除锈方法
物理方法:用砂纸打磨,用刀刮.
化学方法:用酸清洗(酸不能过量),以铁制品除锈为例,发生的反应为:Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O.

金属资源保护金属的腐蚀条件:与空气中的氧气和水接触生成物:铁➝铁锈;铝➝三氧化二铝金属的保护原理:隔离水或氧气方法:1.保持铁制品表面干燥和洁净　　2.在铁制品表面涂一层保护膜　　3.制成合金金属资源的保护1.防止金属腐蚀2.回收和利用废旧金属3.合理开采矿物4.寻找金属的代用品

1.下列关于铁的做法或说法错误的是 (　　)
A.用铁桶盛放硫酸铜溶液
B.铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气
C.铁钉在潮湿的空气中易生锈
D.炼铁高炉内一氧化碳夺取氧化铁中的氧而生成了铁
解析:铁能与硫酸铜发生反应;铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气;C符合铁生锈的条件;一氧化碳具有还原性.故选A.
2.(中考)下列措施不能在一定程度上防止金属生锈的是 (　　)
A.在金属表面涂油或刷漆
B.在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬
C.制成耐腐蚀的合金
D.用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜
解析:金属锈蚀与氧气和水有关,在金属表面刷漆或涂油能防止金属与氧气和水接触,可以防锈;在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬能使金属与氧气和水隔绝,能防止生锈;制成耐腐蚀的合金,改变了金属的内部结构,有利于防锈;用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜,则破坏了保护层,使内部的铝易被腐蚀,不能防锈.故选D.
3.下图是探究铁锈蚀条件的装置.调节L端与R端的液面高度一致,塞紧木塞,一周后观察.下列推断错误的是 (　　)

A.a管中铁钉会锈蚀,b管中铁钉不会锈蚀
B.该实验说明铁锈蚀与空气、水有关
C.L端液面高度低于R端液面高度
D.若将a管中的水改为海水能加快铁的锈蚀
解析:a管中铁同时接触空气和水,故铁易生锈;b管中无水分,故铁不容易生锈;根据两管中铁生锈的情况可以得出铁的锈蚀和空气、水分有关;a管铁锈蚀消耗了氧气和水蒸气,而b管铁不生锈,所以a管内气压减小,故L端液面高;有盐分存在时铁生锈会更快.故选C.

第2课时
四、金属的腐蚀和防护
1.铁制品锈蚀的条件:水和氧气.
2.防止铁制品锈蚀的原理:隔绝水或氧气.
防止铁制品锈蚀的方法:①保持表面干燥和洁净;②涂一层保护膜.
五、金属资源保护
1.防止金属的腐蚀;
2.金属的回收利用;
3.有计划、合理地开采矿物;
4.寻找金属的代替品.

一、教材作业
【必做题】
教材第21页【练习与应用】的第2、3题.
【选做题】
教材第21页【练习与应用】的第7题.
二、课后作业
【基础巩固】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列情况中,铁钉最容易生锈的是 (　　)
A.浸没在水中
B.浸没在植物油中
C.在潮湿的空气中
D.在干燥的空气中
2.金属防锈既能节约资源,又能美化环境.下列钢铁制品经过如下处理后,防锈效果最差的是 (　　)
A.经常在表面涂油的大型钢制机械
B.涂上防锈漆后的“辽宁”号航母舰体外壳
C.擦洗干净后长期存放在室外的大型铁制农机具
D.经过“烤蓝”,在表面形成致密氧化膜的钢制枪管
3.(中考)下列关于金属的说法正确的是 (　　)
A.波尔多液的配制可以在铁制容器中进行
B.铝制品抗腐蚀能力较铁制品强
C.用FeSO4溶液、Cu和Ag三种物质可以验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱顺序
D.铁制品生锈产生的铁锈是一种疏松多孔的物质,它的主要成分是Fe3O4
4.(中考)回答下列与金属有关的问题:
(1)在黄铜(铜锌合金)片和纯铜片中,硬度较大的是　　　　,将它们分别放入稀盐酸中能产生气泡的是　　　　. 
(2)铁生锈是铁与空气中的　　　　发生化学反应的过程. 
(3)向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量Al粉,充分反应后过滤;取少量滤液滴加稀盐酸,产生白色沉淀.滤液中一定含有的溶质是　　　　. 
【能力提升】
5.下列各种方法中:①金属表面涂抹油漆;②改变金属内部结构;③保持金属表面清洁干燥;④在金属表面进行电镀;⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜,其中能对金属起到防护或减缓腐蚀作用的是 (　　)
A.①②③④ B.①③④⑤
C.①②④⑤ D.全部
6.(中考)铁是生产、生活中应用广泛的金属材料.
(1)酸菜等酸性的食物不宜用铁质器具长期盛放,因为　　　　. 
(2)为减缓海水对铁质海轮外壳的腐蚀,制造海轮时,会在海轮船底四周镶嵌比铁更活泼的金属.下列金属适宜船底镶嵌的是　　　　(填选项). 
A.Pb(铅) B.Cu
C.Pt(铂) D.Zn
(3)对铁“发蓝”处理,其表面将形成致密氧化膜而有效避免腐蚀.
①致密氧化膜能有效阻止铁锈蚀的原因是　　　　. 
②“发蓝”过程的化学方程式如下,式中X的化学式为　　　　. 
36Fe+4NaNO2+9NaNO3+26H2O12X+13NaOH+13NH3↑
③为检验“发蓝”处理的铁质零件表面是否形成致密氧化膜,将该零件浸泡于硫酸铜溶液中,发现零件表面出现红色物质.由此可知该零件“发蓝”处理效果　　　　(填“好”或“不好”),因为　　　　(用化学方程式表示). 
【拓展探究】
7.芜湖铁画经过300多年的发展,已成为一朵艺苑奇葩,被列为首批非物质文化遗产.今天铁画艺术大师们又赋予她新的生命力,给铁画穿上一层金黄色的外衣——镀金.
(1)在铁画表面镀金的作用是　　　　、　　　　. 
(2)已知镀金铁画中只含有金、铁、碳三种元素,某同学为探究镀金铁画中三种元素的含量,进行了如下实验:取镀金铁画的边角料6g,磨成粉末,放入足量的稀盐酸中,收集到0.2g氢气,溶液过滤后,将残渣洗净、烘干,在空气中充分灼烧,剩余固体的质量为0.24g.求:铁画中金、铁、碳的质量分数.
【答案与解析】
1.C(解析:浸没在水中,铁不与氧气接触,不易生锈;浸没在植物油中,铁与水和氧气都不接触,不易生锈;在潮湿的空气中,铁与水和氧气同时接触,易生锈;在干燥的空气中,铁不与水接触,不易生锈.)
2.C(解析:经常在表面涂油的大型钢制机械隔绝了空气和水,防锈效果较好;涂上防锈漆后的“辽宁”号航母舰体外壳隔绝了空气和水,防锈效果较好;C选项中擦洗干净后长期存放在室外的大型铁制农机具容易达到铁生锈的条件,故防锈效果较差;经过“烤蓝”,在表面形成致密氧化膜的钢制枪管防锈效果较好.)
3.B(解析:铁的活动性比铜强,能与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜,不能在铁桶中配制波尔多液;由于铝与空气中的氧气反应生成了致密的氧化铝薄膜,所以,铝制品抗腐蚀能力较铁制品强;由于Cu和Ag都不能与FeSO4溶液反应,只能得出铁比铜、银活泼,但不能比较铜、银的活动性强弱;铁制品生锈产生的铁锈是一种疏松多孔的物质,它的主要成分是Fe2O3.故选B.)
4.(1)黄铜;黄铜　(2)氧气、水　(3)硝酸铜、硝酸银、硝酸铝(解析:(1)合金的硬度比组成金属的硬度大,所以硬度较大的是黄铜,黄铜中的锌会与盐酸反应生成氢气,将它们分别放入稀盐酸中能产生气泡的是黄铜;(2)铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生化学反应的过程;(3)取少量滤液滴加稀盐酸,产生白色沉淀,则溶液中含有硝酸银,向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量Al粉,Al先与AgNO3反应,所以滤液中一定含有的溶质是硝酸铜、硝酸银、硝酸铝.)
5.D
6.(1)铁会与酸反应而使铁质器具被腐蚀　(2)D　(3)①致密的氧化膜使铁与氧气(或空气)和水隔绝　②Fe3O4　③不好;Fe+CuSO4Cu+FeSO4
7.(1)防止生锈;使其更加美观
(2)解:设6g铁画边角料中所含铁的质量为x.
Fe+2HClFeCl2+H2↑
56　　　　　　　　　2
x　　　　　　　　　0.2g
562=x0.2g,解得x=5.6g.
铁的质量分数为:5.6g6g×100%=93.33%.因为金的化学性质稳定,所以剩余固体就是金,金的质量分数为:0.24g6g×100%=4%,碳的质量=边角料的质量-铁的质量-金的质量,则碳的质量分数为:(6g-5.6g-0.24g)6g×100%=2.67%.答:铁画中金、铁、碳的质量分数分别为4%、93.33%、2.67%.(解析:(1)铁画的主要材质是铁,铁生锈的条件是铁同时和氧气、水接触,铁画经常暴露在空气中,具备与氧气接触的条件,空气中不免有水分,所以天长日久,很容易生锈.给铁画镀金,阻止了铁画与氧气和水的接触,可以防止铁画生锈,使铁画能长时间保存.同时金的颜色鲜亮,比较美观,因此在铁画表面镀金的作用是防止生锈,使其更加美观.(2)因为金、铁、碳中,只有铁可以和盐酸发生反应产生氢气,故可根据化学方程式得出反应物之间的比例式,求出铁的质量.)

　　导入新课时,通过联系生活社会的资料引入,提高了学生学习的兴趣.在介绍金属资源概况时,采用了图表、矿石图片等展示方式,使学生有了感观的认识,为后面内容做了铺垫.本节课的重点内容是金属资源的保护.在这部分内容的处理上采用了探究、图片展示和联系生活实际的方式,降低了学生学习的难度.从课上学生表现来看:课堂气氛活跃,学生回答问题积极踊跃.
金属资源的保护采用探究活动的方式进行,让学生和自己的现实生活感受相联系进行思考理解,得出铁生锈的条件,从而归纳保护金属资源的措施,使所学知识为生活服务.
在本节课中,也存在着一些问题和细节未能处理好,有待进一步提高和改进,如铁生锈的探究活动由于需要提前一段时间准备,学生进行准备的很少.

练习与应用(教材第21页)
1.(1)Fe2O3　(2)Fe3O4　(3)FeCO3　(4)Al2O3
2.(2)(3)(解析:铁生锈的条件是与氧气和水接触,盐的存在可加速铁制品的锈蚀.)
3.(1)沙漠地区干旱少雨、空气干燥,故沙漠地区的铁制品锈蚀较慢.　(2)用干布擦净水后,再用带油的布擦,可在自行车表面形成一层油膜,隔绝空气和水,防止自行车生锈.(解析:本题考查铁制品生锈的条件及防锈的措施.)
4.反应的化学方程式为:ZnCO3ZnO+CO2↑;2ZnO+C2Zn+CO2↑;2Cu2O+C4Cu+CO2↑.
5.解:设5000t这种赤铁矿石可炼出含铁98%的生铁中铁的质量为x,则:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 112
5000t×76% x
1605000t×76%=112x,解得x=2660t.
该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量为2660t98%=2714.3t.
答:该厂理论上可日产含Fe98%的生铁2714.3t.
6.解:设冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为x,则:
Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
232 3×56
x×90% 2000t×(1-3%)
232x×90%=3×562000t×(1-3%),解得x=2976.7t.
答:冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石2976.7t.
7.涂油或擦干净后放在干燥处.方案优缺点的比较及实施略.(解析:根据铁生锈的条件,采取措施防止铁制品生锈.)

　　1.钢铁是怎样被腐蚀的
钢铁会生红锈,铜会生绿锈,金属的腐蚀现象十分普遍,它给经济建设带来的损失十分惊人.据统计,每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于年产量的13.腐蚀的危害不仅在于金属本身受损失,更重要的是金属制品遭破坏.金属制品的价值比金属本身要大得多,如汽车、船舶、飞机、桥梁、机械设备、精密仪器等的价值远高于金属本身.此外,由于金属设备的腐蚀而造成有用物质的泄漏(输油管漏油,输气管漏气等)的损失也非常惊人.因此,认识金属腐蚀的原因,寻找金属防护的方法具有十分重要的意义.
金属腐蚀的本质是氧化还原反应.即金属在一定条件下失去电子被氧化生成化合物的过程.根据腐蚀的原因,又将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类.
①化学腐蚀:金属跟非电解质直接接触被氧化,没有电流产生.如:铁在高温时跟氯气化合,高温下轧制钢材时,铁被氧化成氯化铁等.
②电化学腐蚀:是不纯的金属或合金跟电解质水溶液接触,构成无数微小原电池而发生的腐蚀过程.较活泼的金属被氧化,有微弱电流产生.电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大,是金属腐蚀的主要形式.实际上,两种腐蚀往往同时发生.
在普通碳素钢中,碳以石墨形式均匀分布在合金中,金属表面吸附水膜,再溶解CO2等气体便成了电解质溶液,与钢铁构成了无数微小原电池,铁是负极,石墨等杂质是正极.钢铁发生电化学腐蚀时,由于钢铁表面的水膜性质不同,可发生析氢或吸氧
腐蚀.一般以吸氧的电化学腐蚀为主.
吸氧腐蚀的环境:钢铁与吸附在表面的溶有氧气的水膜构成原电池,水膜基本为中性.
负极:Fe-2e-Fe2+(钢铁溶解)
正极:2H2O+O2+4e-4OH-(吸收氧气)
溶解产生的Fe2+可继续被氧气氧化成高价态:
Fe2++OH-+O2Fe(OH)3
最终铁锈的成分是Fe(OH)3和它失水的产物Fe2O3的混合物.
析氢腐蚀的环境:钢铁与吸附在表面的溶有CO2的水膜构成原电池,水膜为酸性.
负极:Fe-2e-Fe2+(钢铁溶解)
正极:2H++2e-H2↑(析出氢气)
发生析氢腐蚀的可能性不太大,并且最终铁锈成分也主要是Fe(OH)3和Fe2O3的混合物.
综上所述可知潮湿的空气,有害气体如二氧化硫、二氧化碳、氯化氢、氯气等与金属接触,是金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的条件.
因此,使金属保持干燥,与空气或有害气体隔绝,都可保护金属,防止其生锈.具体的防护措施可采取:涂油,喷漆,烤蓝,热镀锌、锡,电镀锌、铬、镍,制成抗腐蚀的合金如不锈钢,还有电化学防护法等.
　　2.重金属引起的水污染
名称
水中主要
存在形态
污染的来源
污染的危害
工业废水最高容许排放浓度(mg·L-1)
饮用水最高容许浓度(mg·L-1)
汞
Hg2+、CH3Hg+
电解食盐厂、汞剂农药、温度计厂废水
引起大脑损伤,手足抽筋(水俣病)
0.05
0.001
镉
Cd2+
金属矿的开采和冶炼、电镀厂、电池厂废水
引起骨骼变脆(痛痛病)及肝、肾和肺的病变
0.1
0.01
铅
Pb2+
铅管道、含铅颜料、加铅汽油的散发物
毒害神经系统和造血系统,引起精神迟钝、贫血等
1.0
0.05
铬
CrO42-
Cr2O72-
冶炼厂、电镀厂、制革、颜料等工业废水
引起皮肤溃疡、贫血、肾炎等,有致癌作用
0.5
0.05
砷
AsO33-　AsO43-
冶金、玻璃、陶瓷、制革、染料、农药等工业废水
引起细胞代谢紊乱,胃肠道失常,肾衰退
0.5
0.05
　　3.中国的稀土储量
中国稀土储量在1996至2009年间大跌37%,只剩2700万吨.按现有生产速度,中国的中、重类稀土储备仅能维持15至20年,在2040~2050年前后必须从国外进口才能满足国内需求.
中国并非世界上唯一拥有稀土的国家,却在过去几十年承担了世界稀土供应的角色,结果付出了破坏自身天然环境与消耗自身资源的代价.
日本开始在全球范围内四处寻找能够替代中国的稀土供应源.东京计划投资12亿美元用来改善稀土供应状况.日本已经与蒙古达成协议,开发该国的稀土资源.另一稀土消耗大国韩国也有类似的计划,宣布将投资1500万美元,在2016年前储备1200吨稀土.
(1)产量
鉴于中国稀土产业链的严重过剩,尤其是冶炼分离产能规模达到32万吨,远超全球每年的消费需求近3倍,而真实产量也远大于政府的生产控制总量.我们认为单纯分析全球供求平衡格局实质性意义不大,稀土未来投资机会关键在于寻找供给紧缩的事件驱动因素和下游需求的边际改善空间.
从2013年以来,政府对稀土私挖盗采的打击逐步落到实处,同时稀土价格大幅回落,国内稀土的真实产量处于下降趋势.
(2)价钱低
当前纯度为99.9%的氧化铈为18元/公斤,过去最高卖到30元/公斤,有时稀土的价格甚至低过猪肉.就拿提价的氧化钕来说,它的售价最少应该在110至120元/公斤之间,才能够补偿镧、铈、钇和部分重稀土元素积压造成的损失.
稀土行业协会人士的共识是:全国30种稀土产品平均出口价格虽然均有所提高,但这个价格只是表面的风光,因为从2014年5月开始国家取消了稀土企业的两项出口退税,同时大量压缩了出口配额企业名额,如果折算这两种因素,加上原辅材料及水电、运输等价格上涨等因素,中国稀土价格仍徘徊在低谷.从1990年到2005年,中国稀土的出口量增长了近10倍,可是平均价格却被压低到当初价格的64%.在世界高科技电子、激光、通讯、超导等材料呈几何级需求的情况下,中国的稀土价格并没有水涨船高.
一些来自稀土企业的代表说,按照当前的价格,稀土企业的利润一般在1%至5%之间,就是最高达到5%左右的利润,卖的也是土的价钱.
中国稀土产业在世界上拥有多个第一:资源储量第一,占23%左右;产量第一,占世界稀土商品量的80%至90%;销售量第一,60%至70%的稀土产品出口到国外.但为什么我们却没有价格话语权呢?
专家指出,中国稀土产品价格长期以来受国外商家控制.国外一些有实力的贸易商和企业在低价时大量购进中国稀土产品,价格上涨时则停止采购、使用库存,待再次降价时再行购进.这就逼着国内企业竞相降价出售.国外都是大买家,而我们是100多家企业对外销售.中国出口企业之间的恶性竞争,使宝贵的稀土短线产品钕、铽、镝、铕等低价外销,而铈、镧、钇等大量积压,企业在微利线上挣扎.
(3)中国真实的稀土储量
《中国稀土现状与政策》白皮书透露,当前我国以23%的稀土资源承担了世界90%以上的市场供应.
与业界较认可的中国稀土占世界储量30%的说法不同,白皮书中稀土储量说法引起关注,“30%”这一数据来源于2003年美国地质调查局公布的世界稀土储量数据,中国稀土储量是2700万吨,占世界储量的30.7%.
工信部稀土办公室主任贾银松回应稀土储量质疑时称,我国国土资源矿产部门2009年公布的数据是1859万吨,约占23%.
(4)稀土的用途
①军事
稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能,比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能.而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂.稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升.从一定意义上说,美军能在冷战后几次局部战争中压倒性控制,正缘于稀土科技领域的超人一等.
②冶金工业
稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能.
③石油化工
用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土作为助催化剂,其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等.
④玻璃陶瓷
稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光处理;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业.
⑤新材料
稀土钴及钕、铁、硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍合金是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;近年来,世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展.此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5%~10%;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面.
⑥农业方面
研究结果表明,稀土元素可以提高植物的叶绿素含量,增强光合作用,促进根系发育,增加根系对养分的吸收.稀土还能促进种子萌发,提高种子发芽率,促进幼苗生长.除了以上主要作用外,还能使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力.大量的研究还表明,使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用.玉米用稀土拌种,出苗、拔节比对照早1~2天,株高增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒饱满,增产14%.大豆用稀土拌种,出苗提早1天,单株结荚数增加14.8~26.6个,3粒荚数增多,增产14.5%~20.0%.喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量、总糖含量、糖酸比均有所提高,促进果实着色和早熟,并可抑制贮藏过程中的呼吸强度,降低腐烂率.

实验活动4　金属的物理性质和某些化学性质





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、稀硫酸的置换反应,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.

1.巩固和加深对金属性质的认识.能对方案进行对比评价,选择操作性强、现象明显的方案进行操作.
2.通过实验活动,培养实验设计能力.

通过实验活动,提高学生学习化学的积极性.

【重点】　
巩固和加深对金属性质的认识;培养实验设计能力.
【难点】　
设计并进行实验,比较铁、铜、银的金属活动性强弱.

【教师准备】　试管、试管夹、酒精灯、坩埚钳、镊子、胶头滴管(配小烧杯)、250mL烧杯(贴标签:硫酸铜溶液回收)、表面皿(贴标签:回收金属)、火柴、砂纸、废液缸等.
铝片和铜片(金属片的规格为1.5cm长、1cm宽)、铁钉(或铁丝)、稀盐酸、硫酸铜溶液.
【学生准备】　分组实验[试管、试管夹、酒精灯、坩埚钳、电池、小灯泡、火柴.镁条、锌粒、铝片、铁片、铁粉、铜片、黄铜片(或白铜片)、稀盐酸、稀硫酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液.]



导入一:
【展示】　(播放评书)首先出场的选手是钠,只见他刚刚接触氧气,立刻被氧化成了氧化钠.铝兄赶紧催马过来,没几个回合,也被氧化成了氧化铝.老铁也不含糊,立刻冲到阵前,与氧气大战二百回合,没能分出胜负.氧气计上心来,请火来帮忙,白铁立刻变成了黑黑的四氧化三铁.在这紧要关头,只听金大吼一声:“氧气,不要嚣张,咱俩比试比试!”在火的协助下,氧气虽然很厉害,但金仍然面不改色.由此,得出了“真金不怕火炼”这句话.
钠、铁、铝三种金属遇到氧气,难保其命,而黄金面不改色,如果换成铜,铜的命运如何呢?
导入二:
【展示】　用音乐贺卡自制测导电性笔测实验桌
上金属的导电性.(如图)

教师简述后提问:音乐贺卡自制的测导电性笔是由什么金属材料制成的呢?
交流:铜、铝合金等.
导入三:
【展示】　钢精锅的图片.

一般所说的钢精锅是铝制品.还有的是不锈钢制品.铝片、铁片、铜片的物理性质有哪些不同和相同之处?
【学生回答】　根据已学知识进行回答.

一、金属的物理性质
思路一
　　[过渡语]　(针对导入三)通过学习,同学们已经掌握了金属的一些物理性质,通过实验.可以探究和验证这些物理性质的不同和相同之处.

过程和步骤
实验现象
结论或解释
导语:金属在工业上分为有色金属和无色金属,其实金属都是有颜色的.按照实验的步骤,仔细观察金属的颜色和硬度有哪些特点:(1)观察并描述用砂纸打磨过的镁条、铝片、铁片、铜片的颜色和光泽.
镁、铝、铁均为有金属光泽的银白色固体,铜为有金属光泽的紫红色固体.
金属具有金属光泽,镁、铝、铁等大多数金属都呈银白色,铜呈紫红色.
(2)用相互刻画的方法,比较铜片和铝片的硬度.

用相互刻画的方法,比较铜片和黄铜片(或白铜片)的硬度.

铝片表面有划痕;铜片表面有划痕.
铝的硬度比铜小;铜的硬度比黄铜(或白铜)小.合金的硬度与组成它的纯金属不同.
(3)按下图分别换用不同金属片连接电路,关闭开关.

电路中灯泡亮.
金属具有导电性.
　　【预设流程】
(1)将电池、导线、小灯泡、开关连成电路,把铁片接入电路,闭合开关,若观察到小灯泡亮了,则证明金属有导电性.
(2)将长铁片一端用酒精灯加热,手持另一端,若手感觉到热,证明金属有导热性.
(3)手持铁片两端,将铁片中部放在酒精灯上加热变红,两手向外拉铁片,若能把铁片拉长,证明金属有延展性.
【注意事项】
(1)电路接入铁片之前,开关要保持断开状态.
(2)验证导热性时,铁片要足够长,当感觉到热时,立刻停止加热.
(3)验证延展性时,两手要戴隔热手套,注意安全.
思路二
【导语】　(针对导入二)音乐贺卡自制测导电性笔的制作离不开金属材料,根据实验步骤来探究金属的物理性质,在采取相互刻画的方法比较金属的硬度过程中注意安全,当音乐声响起来的时候,说明你对物理性质的探究已经成功.
(1)观察并描述镁、铝、铁、铜的颜色和光泽.
实验步骤
实验现象
实验结论
观察镁、铝、铁、铜的颜色和光泽
镁、铝、铁是银白色的,铜是紫红色的
金属都有金属光泽,大多数是银白色的
　　(2)采取相互刻画的方法,比较铜片和铝片、铜片和黄铜片的硬度.

铜片
铝片
铜片
黄铜片
硬度
铜片>铝片
黄铜片>铜片
　　(3)请你设计并进行实验,证明金属具有导电性、导热性或延展性.
步骤和方法(文字或图示均可)
现象
结论或解释
用音乐贺卡自制测导电性笔测实验桌上金属的导电性.(如图)

有音乐声
铜丝有导电性
　　二、金属的化学性质
　　[过渡语]　金属的化学性质丰富多彩而又具有规律.百闻不如一见,听过看过不如动手做过,按照实验步骤,体验金属丰富多彩的化学性质,通过实验现象,来归纳金属的化学性质.
　　思路一
过程和步骤
实验现象
结论或解释
导语:(针对导入一)“真金不怕火炼”,铜的命运如何,实验探究见分晓.
(1)用坩埚钳夹取一块铜片,放在酒精灯火焰上加热,观察铜片表面的变化.

紫红色的铜片变黑.
铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜.
(2)A组同学在5支试管里分别放入两小块铜、铁、锌、镁、铝,再分别加入约5mL稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度.如果有气体生成,判断反应后生成了什么气体?(用燃着的小木条放在试管口检验).
B组用稀硫酸代替稀盐酸进行实验,并比较发生的现象.
镁、铝、锌、铁可与稀盐酸(或稀硫酸)反应产生气泡,其中镁的反应最为剧烈,铝次之,锌反应速率适中,铁最慢.铜不与稀盐酸(或稀硫酸)发生反应,不产生气泡.
将燃着的小木条放在试管口,听到爆鸣声.
金属镁、铝、锌、铁可以与稀盐酸(或稀硫酸)反应置换出氢气,金属活动性强.铜不能与酸反应置换出氢气,活动性在此五种金属中最弱.
(3)取2支试管,各放入一小块铜片,然后分别加入少量的硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液,观察现象.
加入硫酸亚铁溶液的铜片无变化,加入硝酸银溶液的铜片表面产生银白色物质,溶液由无色变为蓝色.
铁的金属活动性强于铜,铜的金属活动性强于银.
　　思路二
1.请你设计实验证明金属可以与氧气发生化学反应.
步骤和方法(文字或图示均可)
现象
结论或解释

观察铜片表面的变化.
紫红色的铜片变黑.
铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜.
　　2.请你设计实验证明金属能与稀盐酸(或稀硫酸)发生化学反应,并有氢气生成,而有些金属不能与稀盐酸(或稀硫酸)发生化学反应.
步骤和方法(文字或图示均可)
现象
结论或解释
向5支试管中分别放入少量镁条、铝片、锌粒、铁片、铜片,分别加入相同浓度且相同量的稀盐酸(或稀硫酸),观察现象.如果有气体生成,判断生成的气体是什么?
镁条、铝片、锌粒、铁片可与稀盐酸(或稀硫酸)反应产生气泡,其中镁的反应最为剧烈,铝次之,锌反应速率适中,铁最慢.铜片不与稀盐酸(或稀硫酸)发生反应,不产生气泡.将产生的气体点燃后能听到爆鸣声.
镁、铝、锌、铁都能与酸反应生成氢气.铜不能与稀盐酸和稀硫酸反应.
　　3.请你设计并进行实验,比较铁、铜、银的金属活动性强弱.
实验步骤
现象
结论
将铁片放入硫酸铜的溶液中

铁片表面析出一层紫红色固体,溶液由蓝色变为浅绿色

铁的活动性比铜强
将铜片放入硝酸银的溶液中

铜片表面析出一层银白色固体,溶液由无色变为蓝色

铜的活动性比银强,三种金属的活动性顺序为铁>铜>银
　　[设计意图]　对于比较铁、铜、银的金属活动性,教师在学生活动时关注各小组的设计方案,尽可能把学生设计的各种方案(视时间而定数量)通过学生汇报出来.再由学生之间进行互相评价.
【问题与交流】　铁是银白色金属.在上述实验中,你观察到的铁片和铁粉是什么颜色的?你有什么问题?查阅资料,与同学交流.
可观察到铁片呈银白色,而铁粉是黑色的.为什么铁片与铁粉的颜色不同呢?提示:主要有两方面原因:(1)二者对光的吸收与反射会因二者的形态等因素的不同而不同.(2)铁粉在空气中更容易被氧化,氧化的程度不一样,导致二者对光的吸收与反射不一样.

1.金属的物理性质

铁
铜
镁
铝
颜色
银白色
紫红色
银白色
银白色

铜片
铝片
铜片
黄铜片
硬度
铜比铝硬
黄铜比铜硬
结论
合金与组分金属的物理性质不同,一般合金的硬度大于其组分金属的硬度
　　2.金属的化学性质

与氧气的反应
与盐酸的反应
与稀硫酸的反应
Mg
2Mg+O22MgO
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
Al
4Al+3O22Al2O3
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
Zn
2Zn+O22ZnO
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
Fe
3Fe+2O2Fe3O4
Fe+2HClFeCl2+H2↑
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
Cu
2Cu+O22CuO
不反应
不反应
　　3.金属活动性强弱的比较

现象
方程式
铜与硝酸银溶液
出现银白色固体,溶液变蓝色
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
铁与硫酸铜溶液
出现紫红色固体,溶液由蓝色变为浅绿色
Fe+CuSO4FeSO4+Cu

1.(中考)将红色的铜丝放在酒精灯火焰的外焰上加热,铜丝表面变为黑色,下列说法错误的是 (　　)
A.红色铜丝表面变黑,是因为生成了氧化铜
B.红色铜丝表面变黑,是因为铜发生了还原反应
C.立即把变黑的铜丝插入稀硫酸中,溶液会出现蓝色
D.立即把变黑的铜丝插入酒精中,铜丝变回红色
解析:铜得到了氧,发生的是氧化反应,B错误.故选B.
2.(中考)下列实验现象的描述正确的是 (　　)
A.将光亮的铜丝插入稀盐酸中,有气泡产生
B.硫在空气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,生成无色无味的气体
C.将人体呼出的气体导入紫色石蕊试液中,试液变成红色
D.铁丝在空气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
解析:A.铜丝不会与酸反应生成氢气,故A错误;B.硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,生成有刺激性气味的气体,故B错误;C.人体呼出的气体中含有二氧化碳,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊试液变成红色,故C正确;D.铁丝在空气中不能燃烧,加热只能出现红热现象,故D错误.故选C.
3.为了验证镁、铜两种金属活动性强弱,某同学设计了如图所示的实验,为了达到实验目的,溶液应该选择 (　　)

A.稀硫酸 B.硫酸钠溶液
C.氯化钠溶液 D.植物油
解析:镁可以和稀硫酸反应生成氢气,而铜不能和稀硫酸反应,所以可以观察到明显不同的现象,根据这一现象可以区分开镁和铜的活动性的差异;镁和铜都不能与硫酸钠反应;钠的活动性比镁和铜都强,所以镁、铜都不能与氯化钠反应;植物油不能和镁反应,也不能和铜反应,所以没有明显的现象差异.故选A.
4.(中考)金属材料与人类的生产和生活密切相关.请回答:
(1)下列用品中,主要利用金属导电性的是　　　　(填字母). 
A.铂金饰品 B.铁锅
C.铝导线
(2)为了验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了下列四种方案,其中可行的是　　　　(填序号). 
①将铝、银分别浸入到硫酸铜溶液中
②将银分别浸入到硫酸铝、硫酸铜溶液中
③将铜、银分别浸入到硫酸铝溶液中
④将铜分别浸入到硫酸铝、硝酸银溶液中
(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液.①滤液中一定含有的溶质是　　　　(填化学式);②向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是　　　　(填化学式).  
解析:(1)在常见的金属材料用品中,铝导线主要利用金属的导电性;(2)①铝与硫酸铜反应,可验证铝的活动性比铜强;银与硫酸铜不反应,可知银的活动性比铜弱,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故①是可行的方案.②银与硫酸铝、硫酸铜都不反应,可验证铝、铜的活动性比银强,但不能验证铝、铜的活动性,即不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故②是不可行的方案.③铜、银与硫酸铝都不反应,可验证铝的活动性比铜、银强,但不能验证铜、银的活动性,即不可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故③是不可行的方案.④铜与硫酸铝不反应,可知铜的活动性比铝弱;铜与硝酸银反应,可验证铜的活动性比银强,可验证铝、铜、银三种金属的活动性顺序,故④是可行的方案.(3)在氯化铜和氯化亚铁的混合溶液中加入一定量的镁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液.①由于镁的活动性强于铜、铁,能与氯化铜和氯化亚铁反应,则滤液中一定含有的溶质是MgCl2,不能确定氯化铜和氯化亚铁的存在;②若向滤渣中滴加稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有的物质是Fe,还有置换出的Cu,不能确定是否存在Mg.故答案为:
(1)C　(2)①④　(3)①MgCl2　②Fe、Cu　　

实验活动4　金属的物理性质和某些化学性质
1.金属的物理性质
金属材料
镁
铝
铁
铜
颜色
银白
银白
银白
紫红
金属材料
铜片
铝片
铜片
黄铜片
硬度
铜片>铝片
黄铜片>铜片
　　2.金属的化学性质
(1)金属与氧气的反应
实验现象:铜片表面变黑.
实验结论:铜能与氧气反应.
(2)金属与酸的反应
实验现象:放镁条、铝片、锌粒、铁片的试管中加入盐酸(或稀硫酸)有气体生成,生成的气体能燃烧;放铜片的试管中加入盐酸(或稀硫酸)没有气体生成.
实验结论:金属镁、铝、锌、铁能与盐酸或稀硫酸反应生成氢气,铜与盐酸或稀硫酸不反应.
(3)比较铁、铜、银的金属活动性强弱

课后作业
【基础巩固】
1.将铁丝、铜丝分别伸入盛有同种试剂的两支试管中,下列试剂能迅速比较出铁、铜的金属活动性强弱的是 (　　)
A.蒸馏水 B.稀硫酸
C.硫酸钠溶液 D.氢氧化钠溶液
2.(中考)向AgNO3溶液中加入一定质量Fe和Al的混合粉末,充分反应后过滤,得到滤渣和浅绿色滤液.下列说法正确的是 (　　)
A.滤液中一定含有Al3+、Ag+
B.滤液中一定含有Fe2+、Ag+
C.滤渣中一定含有Fe
D.滤渣中一定含有Ag
3.(中考)取等质量的甲、乙、丙三种金属,分别投入相同浓度的盐酸中,只有甲有气泡产生;再取一小块乙投入丙的硝酸盐溶液中,乙的表面没有丙析出.则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是 (　　)
A.甲>乙>丙 B.甲>丙>乙
C.丙>乙>甲 D.乙>丙>甲
4.(中考)用实验探究Al和Cu的金属活动性强弱.若提供的试剂只有:CuCl2溶液、AlCl3溶液、Al、Cu和稀盐酸.对此下列说法正确的是 (　　)
A.最多只能设计一种实验方案
B.CuCl2溶液是不可或缺的试剂
C.选用两种合适的试剂即可达到实验目的
D.AlCl3溶液中加入Cu不能探究金属活动性强弱
5.(中考)根据下列实验示意图,回答问题.

图中铜片与黄铜片相互刻画,铜片表面留下明显划痕,说明铜片比黄铜片的硬度　　　　(填“大”或“小”) 
【能力提升】
6.(中考)用三块相同的铝片(均已去除氧化膜)进行如下实验.
实验1:取第一块铝片,放入稀硫酸中,有明显的现象
实验2:取第二块铝片,放入硫酸铜溶液中,铝片表面有红色物质析出
实验3:取第三块铝片,放入浓硫酸中,无明显的现象
实验4:将实验3中的铝片取出,洗净后放入硫酸铜溶液中,没有明显的现象
下列说法不正确的是 (　　)
A.在实验1中可以观察到铝片表面有气泡产生
B.由实验2可以得出金属铝比铜活泼
C.铝片与浓硫酸不能发生化学反应
D.浓硫酸与稀硫酸的化学性质有差别
7.化学实验是学习化学的重要方法.请完成下列金属性质的实验.
(1)实验一:比较铁、铜的金属活动性强弱.请你设计实验完成下表内容.
实验步骤
实验现象
结论


金属活动性:Fe>Cu
(2)实验二:镁、锌、铁三种金属与酸的反应.
[实验]取一定量的镁、锌、铁三种金属分别加入到溶质质量分数相同的稀硫酸中,充分反应,观察现象.
[结论]活泼金属能与酸反应.
[分析]①三个反应的共同特点是　　　　,写出其中一个反应的化学方程式:　　　　. 
②若完全反应后,三个反应生成氢气的质量相等,原因是　　　　. 
【拓展探究】
8.(中考)在学习金属的性质时,老师拿来了三种外观酷似金、银、铜的样品,同学们对样品进行以下探究:
①用锤子砸“金”,样品粉碎;
②加入稀盐酸:“金”和“铜”没有现象,“银”有大量气泡产生;
③测定密度:“金”4.9g/cm3,“银”7.1g/cm3,“铜”7.5g/cm3.
④查阅几种常见金属的密度,如下表:
金属
金
银
铜
铁
锌
密度(g/cm3)
19.3
10.5
8.9
7.9
7.1
(1)根据以上探究,确定“金”是假的理由有哪些?推测“银”可能是什么金属,依据是什么?
(2)已知“铜”只有表面镀了一薄层致密的铜,内部是锌.若不粉碎“铜”,选用稀硫酸和锌粉,测定一定质量“铜”样品中铜的质量,设计实验方案.
【答案与解析】
1.B(解析:A、C、D中的三种物质都不能与铁、铜反应;B中稀硫酸能与铁反应,不和铜反应.故选B.)
2.D(解析:由金属活动性顺序可知,金属活动性Al>Fe>Ag,向AgNO3溶液中加入一定质量的Fe和Al的混合粉末,铝首先与硝酸银溶液反应,铝完全反应后,铁与硝酸银反应.由于滤液为浅绿色,说明铝全部反应,铁也参加了反应.由此可知:滤液中一定含有Fe(NO3)2、Al(NO3)3,可能含有AgNO3,故A、B错误;滤渣中一定含有Ag,可能含有Fe,故C错误、D正确.故选D.)
3.B(解析:取等质量的甲、乙、丙三种金属,分别投入相同浓度的盐酸中,只有甲有气泡产生,说明甲的金属活动性比氢强,乙、丙的金属活动性比氢弱,即甲>乙、丙;再取一小块乙投入丙的硝酸盐溶液中,乙的表面没有丙析出,说明乙的金属活动性比丙弱,即丙>乙.则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是甲>丙>乙.)
4.C(解析:对于Al和Cu的金属活动性强弱的探究,题目提供的试剂有:CuCl2溶液、AlCl3溶液、Al、Cu和稀盐酸.我们可以设计出的方案有:①Al、Cu、稀盐酸.Al可以与稀盐酸反应,得出Al>H;Cu和稀盐酸不反应,得出H>Cu,故Al>Cu.②Al、CuCl2溶液.Al可以置换出CuCl2溶液中的Cu,得出Al>Cu.③Cu、AlCl3溶液.Cu与AlCl3不反应,得出Al>Cu.①③两种方案都没用到CuCl2溶液.选用两种试剂(不是任选的),如我们上面分析的②③情况都能够达到实验目的.AlCl3溶液中加入Cu不能反应,但是能够得出金属活动性强弱.)
5.小(解析:合金比成分金属的硬度大,黄铜是铜锌合金,所以将纯铜片和黄铜片相互刻画,纯铜片上留下明显的划痕,说明黄铜的硬度比纯铜的大.)
6.C(解析:金属活动性顺序中,排在氢前面的金属会与酸反应生成氢气;排在前面的金属会将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来;浓硫酸具有强氧化性,可以将铝氧化,所以铝可以与浓硫酸反应;浓硫酸有强氧化性,稀硫酸没有.)
7.(1)如下表:
实验步骤
实验现象
实验结论
向硫酸铜溶液中投入铁钉
铁钉表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色

(2)①都是置换反应;Mg+H2SO4MgSO4+H2↑(或Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑或Fe+H2SO4FeSO4+H2↑)　②当三种金属过量,硫酸完全反应时,则生成氢气质量相等;当硫酸过量,三种金属完全反应,且质量比为m(Mg)∶m(Zn)∶m(Fe)=24∶65∶56时,则生成氢气质量相等.(解析:(1)本题考查了利用金属与酸、金属与盐溶液发生的置换反应来探究金属活动性的强弱,难度不大,依据金属活动性顺序的意义结合化学方程式的计算分析即可.实验一,铁的活动性比铜强,能置换出硫酸铜中的铜,因此设计实验如下:
实验步骤
实验现象
实验结论
向硫酸铜溶液中投入铁钉
铁钉表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色

(2)①镁、锌、铁分别与硫酸反应的方程式为:Mg+H2SO4MgSO4+H2↑,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,Fe+H2SO4FeSO4+H2↑;反应都是一种单质和一种化合物反应产生新的单质和新的化合物,属于置换反应;②若完全反应后,三个反应生成氢气的质量相等,可能原因是:当三种金属过量,硫酸完全反应时,根据化学方程式可知等质量的硫酸产生等质量的氢气,则生成氢气质量相等;当硫酸过量,三种金属完全反应,且质量比为m(Mg)∶m(Zn)∶m(Fe)=24∶65∶56时,则生成氢气质量相等.)
8.(1)真金延展性好,不易碎;真金密度大.“银”可能是锌,依据是:“银”的密度与锌的密度一致,且锌能与酸反应.　(2)将“铜”在空气中反复灼烧,变黑后放入过量的稀硫酸中浸泡,重复以上操作直到表面红色金属全部消失,再向溶液中加入过量的锌粉,过滤,再向滤渣中加入过量稀硫酸,过滤,洗涤,干燥,称重即为铜的质量.(解析:(1)金的密度是19.3g/cm3,而所测“金”的密度是4.9g/cm3,故是假金;据所测“银”的密度为7.1g/cm3,加入稀盐酸,“银”有大量气泡产生,锌的密度是7.1g/cm3,锌能与酸反应产生氢气,可推测“银”可能是锌;(2)将“铜”在空气中反复灼烧后会生成氧化铜,加入过量的稀硫酸,将氧化铜和锌溶解,生成硫酸铜和硫酸锌,再加入过量的锌粉过滤,此时的滤渣为铜和锌的混合物,再向滤渣中加入过量稀硫酸,过滤,洗涤,干燥,称重,即得铜的质量.)

　　重视教学情境的创设,拟人化的故事讲述,使金属与氧气反应平添了几分趣味.
把探究知识的自主性留给学生,为学生提供主动探索的空间,在知识的形成和发展过程中,激发学生的求知欲望,让学生通过实验来验证,用实践来解决问题,培养他们解决问题的能力.
教师演示与学生实验相结合,重视引导,组织学生对实验进行讨论、设计、探究、评价.
学生实验前,对一些基本的操作不够规范,说明学生的基本实验能力还有待加强,教学中需注意强化.

　　1.“金属的物理性质和某些化学性质”实验
分组探究1——金属的物理性质:
1.观察金属的颜色和光泽

镁条
铝片
铁片
铁粉
铜片
颜色





光泽





　　2.通过黄铜片和铜片的互相刻画,比较硬度.　　　　的硬度更大. 
3.用铁丝和钢丝各自弯成铁元素符号,　　　　(填“容易”或“难”)弯曲. 
4.用自制测导电性笔测定金属导电性.音乐贺卡响的金属有　　　　. 
通过上述实验归纳出你所获得的信息.
分组探究2──金属的化学性质:
1.用坩埚钳夹取一块铜片,放在酒精灯火焰上加热.现象:　　　　,反应的化学方程式:　　　　. 
2.向5支试管中分别放入少量镁条、铝片、锌粒、铁片、铜片,然后分别加入5mL稀盐酸.现象:　　　　. 
产生的气体是　　　　,检验方法是　　　　. 
3.比较铁、铜、银的金属活动性.
实验步骤(文字或图示均可)
现象
结论



　　其他组的方案:　　　　;　　　　. 
实验指导:
1.用砂纸打磨铝片和铜片,观察金属的颜色,记录.
2.用打磨后的铝片和铜片相互刻画,记录.刻画过程中一定要注意安全,不要划伤手指.
3.用坩埚钳夹持打磨过的铜片在酒精灯火焰上加热,观察铜片表面的变化后,熄灭酒精灯.
4.取一支试管,用镊子夹取铝片放在试管口,将试管横放,慢慢竖起试管,让铝片滑落至试管底部.
5.采取倾倒法,从细口瓶中向试管中加入约2~3毫升稀盐酸,约为试管2厘米高度.观察现象.写出化学反应方程式.倾倒细口瓶中的稀盐酸时,取下瓶塞倒放在桌面上,药品标签朝向手心,注意细口瓶口要紧挨着试管口倾倒,最后在试管口轻靠一下.用完试剂瓶后放回原位,标签对着自己.
6.反应约半分钟后,将试管中的废液倒入废液缸,用镊子取出残余的铝片,冲洗干净,擦干,回收.试管刷洗干净后,倒扣在试管架上.镊子使用前后用纸擦拭.
7.比较铁与铜的金属活动性强弱时,取用约2毫升硫酸铜溶液,用胶头滴管滴加,不用量筒,满满2滴管约为2毫升.本实验中在拿取胶头滴管的过程中一定不能倾斜,不能倒置;胶头滴管一定要在试管口的正上方竖直悬空,不能插入也不能接触内壁.打磨铁钉(或铁丝),用镊子夹取铁钉,轻放到试管口,慢慢竖直试管让铁钉滑落到试管底,观察现象.反应后回收硫酸铜,把硫酸铜倒入指定的容器中,用镊子取出铁钉轻放到表面皿上.
8.填写完成实验报告.
9.反应完毕,检查回收固体药品,回收硫酸铜溶液,处理液体废弃物,洗涤试管并将其倒放在试管架上,桌子擦干净,摆放整齐(试剂瓶的标签对着自己),放好凳子.
　　2.有色金属
有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属.中国在1958年将铁、铬、锰列入黑色金属,并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属.这64种有色金属包括:铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍.
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,电阻比纯金属大、电阻温度系数小,具有良好的综合机械性能.常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等.

由于稀有金属在现代工业中具有重要意义,有时也将它们从有色金属中划分出来,单独成为一类.而与黑色金属、有色金属并列,成为金属的三大类别.
有色金属是国民经济发展的基础材料,航空、航
天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础.随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进,有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要.它不仅是世界上重要的战略物资,重要的生产资料,而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料.
有色金属中的铜是人类最早使用的金属材料之一.现代有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料.
实际应用中,通常将有色金属分为5类:
轻金属:密度小于4500千克/立方米(0.53~4.5g/cm3),如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等.
重金属:密度大于4500千克/立方米(4.5g/cm3),如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等.
贵金属:价格比一般常用金属昂贵,地壳丰度低,提纯困难,化学性质稳定,如金、银及铂族金属.
有色金属半金属:性质介于金属和非金属之间,如硅、硒、碲、砷、硼等.
稀有金属:包括稀有轻金属,如锂、铷、铯等;
稀有难熔金属,如钛、锆、钼、钨等;稀有分散金属,如镓、铟、锗等;稀土金属,如钪、钇、镧系金属;放射性金属,如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等.



1.了解金属的物理性质,知道金属的用途.
2.掌握金属的化学性质,能够运用金属活动性顺序判断反应能否发生.
3.了解炼铁的原理和金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法.
4.会根据化学方程式进行含杂质物质的有关计算.

通过比较学习,培养学生获取信息和处理信息的能力,并构建出与金属材料相关联的知识体系.

通过对我国古代炼铁的介绍,激发学生的爱国热情;通过对废弃金属对环境的污染介绍,让学生树立环保意识;通过对矿物可开采年限的介绍,教育学生要懂得保护金属资源.

【重点】　
金属的化学性质,铁的冶炼.
【难点】　
引导学生主动参与科学探究的过程和方法等方面的教学中.

金

专题一　金属材料
1.金属材料:纯金属(90多种);合金(几千种).
2.合金:由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属与非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质.一般来说,合金的熔点比各成分金属低,硬度比各成分金属大,抗腐蚀性能更好.不过,实际应用中还应考虑金属材料的价格、资源、是否美观、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.常见合金如下表:
合金
铁的合金
铜合金

焊锡
钛合金
形状记忆合金
生铁
钢
黄铜
青铜
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌
合金
铜锡
合金
锡铅
合金
——
钛镍合金
备注
不锈钢:含铬、镍的钢具有良好的抗腐蚀性能
紫铜为纯铜
熔点低
熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好
加热后形状复原
　　3.铁的冶炼
(1)工业炼铁的基本知识:炼铁的原料是铁矿石[常见的铁矿石有磁铁矿(主要成分是Fe3O4)和赤铁矿(主要成分是Fe2O3)]、焦炭、石灰石和空气,主要设备是高炉.炼铁的基本原理是:在高温条件下,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,3CO+Fe2O32Fe+3CO2.
(2)一氧化碳还原氧化铁的实验:
①装置图:见下图.

②实验主要现象:红色粉末变为黑色,澄清的石灰水变浑浊,尾气点燃产生蓝色火焰.
③实验注意事项:先通入一氧化碳气体,排尽装置内的空气,防止一氧化碳与空气混合加热后,发生爆炸;实验完毕后要继续通入一氧化碳气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化为氧化铁,同时,实验过程中还可防止澄清石灰水倒吸;尾气中含有一氧化碳,一氧化碳有毒,所以尾气要处理,直接排放会污染空气;若实验中没有酒精喷灯,也可用酒精灯代替,不过要在火焰上加一个金属网罩,使火力更加集中,提高温度.
(3)铁的锈蚀
①铁生锈的条件是:铁与O2、水接触(铁锈的主要成分:Fe2O3·xH2O).
②防止铁制品生锈的措施:保持铁制品表面的清洁、干燥;表面涂保护膜,如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等;制成不锈钢.
③铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应,因此铁制品可以全部锈蚀,因而铁锈应及时除去.而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化,因此,铝具有很好的抗腐蚀性能.
4.金属资源的保护和利用
(1)防止金属腐蚀;
(2)回收利用废旧金属;
(3)合理开采矿物;
(4)寻找金属的代用品.
5.含有杂质的化学计算
据化学方程式计算时,不论是反应物还是生成物,代入化学方程式计算的都必须是纯净物的质量.但在金属冶炼等实际生产过程中,所用原料或产物一般都含有杂质,因此在实际生产中计算用料和产量时需要考虑杂质问题.
通常认为杂质不参加反应,可以利用下列公式将不纯物质的质量转化成纯净物的质量:
纯净物的质量分数(纯度)=纯净物的质量/混合物的质量×100%;纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数;纯度=1-杂质的质量分数.
在冶铁的计算中,一般涉及四种物质:铁、生铁、氧化铁(或四氧化三铁)、铁矿石.铁与氧化铁(或四氧化三铁)是纯净物,能直接代入化学方程式计算,而生铁、铁矿石属于混合物,不能直接代入化学方程式计算.生铁中主要含铁,铁矿石是冶铁的原料,含铁的氧化物主要是氧化铁或四氧化三铁,计算的主线是:生铁——铁——氧化铁(或四氧化三铁)——铁矿石.
【专题分析】
金属与金属矿物是一级主题身边的化学物质中的一个二级主题,在每年的中考中都有它的身影,如选择、填空、探究、计算等.包含了金属材料的种类及对环境的影响、合金、金属的锈蚀、金属的性质及用途、金属的活动性及比较、金属在自然界的存在、金属的冶炼等多个重要知识点.
由于金属材料和日常生活、工业生产实际联系密切,命题方向集中在金属材料在生活中的应用、金属的化学性质、金属资源的利用与保护等几个方面.主要考查同学们运用所学知识解决实际问题的能力.随着时代的发展,各种新金属材料的不断问世,结合所学知识考查“新金属”的试题已成为中考的趋势.金属和金属材料属于一类常见的重要化学物质.作为初中化学新课程的核心内容之一,是中考命题所关注的重要素材之一,也是中考化学的必考点和热点.
考查形式:中考中的考查形式灵活多变,多以生活应用型、正误判断型、信息给予型、性质探究型、图像型、计算型等形式考查.通常以选择题、填空题的形式考查金属材料的分类和应用实例.以计算题的形式考查含有杂质的化学计算.以实验设计、实验探究题的形式考查金属锈蚀的条件等.
　(中考)钛合金是生产链条钢、锚链钢等的重要原料.如果要比较钛(Ti)和铁的金属活动性顺序,以下方法不能达到目的的是 (　　)
A.查阅初中化学课本上的金属活动性顺序
B.利用金属钛和FeCl2溶液进行实验
C.利用金属铁和TiSO4溶液进行实验
D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验
〔解析〕　A.课本上的金属活动性顺序中,不包含钛,不能达到目的.B.利用金属钛和FeCl2溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目的.C.利用金属铁和TiSO4溶液进行实验,根据反应是否能发生,能比较钛和铁的金属活动性顺序,故选项方法能达到目的.D.利用金属钛、金属铁与稀硫酸进行实验,根据反应是否能发生以及反应的剧烈程度,能比较钛和铁的金属活动性顺序,能达到目的.故选A.
　某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁的质量是多少?
〔解析〕　本题通过分步计算,思路清晰,步骤明确.涉及不纯物质的计算,应该将不纯物质的质量转化为纯净物的质量,利用纯净物间的质量关系列出比例式.
解法1:明确已知量和未知量,以及这两个量与相关量的关系.已知赤铁矿石的质量,赤铁矿石与Fe2O3的关系是:含Fe2O376%;要求生铁的质量,生铁与铁的关系是:含铁98%.
解题“三步”曲:第一步由赤铁矿石求Fe2O3的质量;第二步利用冶铁原理的化学方程式计算生成铁的质量;第三步计算生铁的质量.
(1)5000t含Fe2O376%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000t×76%=3800t.
(2)设3800tFe2O3理论上可炼成铁的质量为x.
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160　　　　　　112
3800t　　　　　x
160∶3800t=112∶x,x=2660t.
(3)折合为含铁98%的生铁的质量=2660t÷98%≈2714t.
答:理论上可日产含Fe98%的生铁的质量约是2714t.
[规律方法]　解题的关键是把不纯物质的质量转变成纯净物的质量,把不完全参加反应的物质质量换算成实际参加反应的物质质量,把不完全生成物质的质量换算成生成物的质量,然后代入化学方程式进行计算.化学方程式所表达的是纯净的物质发生化学变化时的相互关系,各化学式的化学计量数反映的是纯净物之间的数量关系.进行计算时所含杂质并不遵守该反应的化学方程式所遵循的规律,因此当参加反应的物质含杂质时,先要把含杂质的物质质量换算成纯净物的质量,再进行计算.
解法2:关系式法
(1)5000t含Fe2O376%的赤铁矿石中含Fe2O3的质量=5000t×76%=3800t.
(2)设3800tFe2O3理论上可炼成铁的质量为x.
Fe2O3~2Fe
160　　112
3800t　x
160∶3800t=112∶x,x=2660t.
(3)折合为含铁98%的生铁的质量=2660t÷98%≈2714t.
答:略.
[规律方法]　用关系式法进行计算,以防止写错化学方程式导致计算错误.解题的关键是找准Fe2O3和Fe的关系:Fe2O3~2Fe.
解法3:元素质量守恒法
铁矿石中铁元素的质量为5000t×76%×112160×100%=5000t×76%×70%,生铁中铁元素的质
量为x×98%.
所以有:5000t×76%×70%=x×98%,解得x≈2714t.
答:略.
[规律方法]　元素守恒法是根据反应前后某元素质量或质量和不变来简化计算的一种方法.因此,涉及多步复杂的化学过程的问题可以考虑元素守恒法.采用元素守恒法合并成一步计算,以节省时间.如先列出铁矿石中铁元素质量的表达式.用元素守恒法解题的优点是计算步骤少,计算量也少,过程简便.
专题二　金属的性质
1.金属的物理性质
(1)常温下一般为固态(汞为液态),有金属光泽;
(2)大多数呈银白色(铜为紫红色,金为黄色);
(3)有良好的导热性、导电性、延展性.
2.金属的化学性质
(1)金属和氧气的反应
金属
在空气中
在氧气中
化学方程式
镁
常温下表面逐渐变暗.点燃时剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
点燃时,剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
2Mg+O22MgO
铝
常温下,铝表面变暗,生成一层致密氧化膜,保护铝不再被腐蚀
点燃时,生成白色固体
4Al+3O22Al2O3
铁
持续加热发红,离火变冷
点燃时,剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铜
加热,生成黑色物质;在潮湿的空气中,生成铜绿而被腐蚀
加热,生成黑色固体
2Cu+O22CuO
金
即使在高温下也不和氧气反应
——
——
结论
大多数金属都能和氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同
　　(2)金属与酸的反应

盐酸
稀硫酸
反应现象(两种酸相同)
镁
Mg+2HClMgCl2+H2↑
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
反应比较剧烈,产生大量气泡,溶液仍为无色,生成的气体能够燃烧,并且产生淡蓝色火焰
铝
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑
锌
Zn+2HClZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
铁
Fe+2HClFeCl2+H2↑
Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
反应缓慢,有气泡产生,溶液由无色逐渐变为浅绿色,生成的气体能够燃烧,并且产生淡蓝色火焰
铜
不反应
不反应
无
　　说明:活泼金属会与酸发生置换反应生成盐和氢气,金属+酸盐+H2↑(置换反应).
(3)金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察现象:

CuSO4溶液
AgNO3溶液
NaCl溶液
锌
锌表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为无色
Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
锌表面有一层银白色金属析出
Zn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag
无变化,不反应
铁
铁表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为浅绿色
Fe+CuSO4FeSO4+Cu
铁表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为浅绿色
Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag
无变化,不反应
铜
无变化,不反应
铜表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为蓝色
Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag
无变化,不反应
　　说明:排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来.反应规律:金属+盐→另一金属+另一盐(置换反应).如:Fe+CuSO4Cu+FeSO4(“湿法冶金”原理);单质铁与盐发生置换反应时生成亚铁盐.
3.常见金属活动性顺序
(1)常见金属活动性顺序:

(2)意义:
①H代表酸中的氢元素;
②金属的位置越靠前,它的活动性就越强;
③在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢(不可用浓硫酸、硝酸);
④位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来.(K、Ca、Na除外)
(3)应用:
①用于判断金属是否与酸发生置换反应;
②用于判断金属与酸发生化学反应的剧烈程度;
③用于判断金属与盐能否发生置换反应.
注意:
①金属与盐的反应必须在“盐溶液”中进行,否则不能反应,如:Cu可以与AgNO3溶液反应置换出Ag,但不能与AgCl反应.
②也可根据反应是否发生及反应剧烈程度来判断金属的活动性强弱.
③K、Ca、Na三种金属的活动性太强,除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应(如2Na+2H2O2NaOH+H2↑),其余金属则不能.
4.金属与酸发生置换反应生成氢气,金属完全反应时,可以利用下面的通式计算氢气的质量:氢气的质量=金属的质量×金属在生成物中的化合价/金属的相对原子质量.
【专题分析】
从命题内容及考查角度上分析,联系实际,考查金属的性质及其用途的关系,金属活动性顺序的探究,主要包括:①金属与酸溶液、盐溶液能否反应及反应速度的分析.②一定量的金属与酸溶液或盐溶液反应后的质量分析.③以金属的活动性顺序为内容的实验探究题.
考查形式:多以选择、填空题的形式,考查金属的性质、用途、金属活动性顺序的判断等.以图像的形式,考查金属与酸、盐反应中所涉及的量的关系.以实验设计、实验探究的形式考查探究金属的活动性顺序等.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　(中考)现有X、Y、Z三种金属,已知:①X+YCl2XCl2+Y,②把Y、Z两种金属分别放入稀硫酸中,只有Y和稀硫酸反应.这三种金属的活动性由强到弱的顺序是 (　　)
A.X>Z>Y B.Z>Y>X
C.Y>Z>X D.X>Y>Z
〔解析〕　由①确定活动性X>Y,由②确定活动性Y>Z.因此,三种金属的活动性由强到弱的顺序是X>Y>Z.故选D.
[解题策略]　本题属于对金属活动性顺序的考查,掌握金属的活动性顺序,记住排在前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,排在氢前面的金属可以和酸反应生成盐和氢气是解决问题的关键.
　两种二价金属的混合物4.4g与足量稀硫酸反应产生0.16gH2,则这两种金属可能是(　　)
A.Fe和Mg B.Cu和Mg
C.Zn和Al D.Fe和Zn
〔解析〕　设两种二价金属元素的符号通式为M,平均相对原子质量为x.
M+H2SO4MSO4+H2↑
x　　　　　　　　　　2
4.4g　　　　　　　　0.16g
x∶2=4.4g∶0.16g,解得:x=55.
平均值法是几种物质同时与某种物质反应时,把几种物质的混合物视作一种物质,即假设这种混合物为纯净物.根据题意求其平均组成的方法为:用选项中两种金属的相对原子质量和平均相对原子质量相比较,若两金属都反应则必须一种金属的相对原子质量大于55,另外一种小于55;若一种金属不反应,则另一种金属的相对原子质量应小于55,通过比较即可解之.故选AB.
　等质量的两种金属A、B与足量稀硫酸反应时都生成了+2价的硫酸盐,其产生H2的质量与反应时间的函数关系如图所示.

(1)A、B两种金属的活动性强弱关系是　　　　. 
(2)A、B两种金属元素的相对原子质量的大小是　　　　. 
(3)在Mg和Fe、Zn和Fe、Zn和Cu中A、B两种金属可能分别是　　　　. 
〔解析〕　(1)等质量的两种金属完全反应时B用的时间较少,则反应速度较快,其活动性较强.(2)根据化学方程式可以判断金属的相对原子质量大小,足量稀硫酸说明等质量的两种金属完全反应,都生成+2价的硫酸盐,则产生的氢气越多,相对原子质量越小,B生成的氢气较多,则相对原子质量较小,相对原子质量是A>B;(3)利用氢前金属可以与酸反应生成氢气,可判断Zn和Cu组合不正确,因为铜不能与酸反应生成氢气,结合(1)(2)的结论可判断:A、B两种金属可能分别是Fe和Mg.
〔答案〕　(1)B>A　(2)A>B　(3)Fe和Mg
[解题策略]　根据通式:氢气的质量=金属的质量×金属在生成物中的化合价/金属的相对原子质量.氢气的质量和金属在生成物中的化合价成正比,和金属的相对原子质量成反比.
单元质量评估
(时间:90分钟　满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H—1　O—16　S—32　Zn—65
一、选择题(每小题3分,共45分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列物质属于合金的是 (　　)
A.面粉 B.不锈钢
C.活性炭 D.大理石
2.某合金与铁的物理性质比较如下,熔点:某合金为2500℃,铁为1535℃;密度:某合金为3.00g/cm3,铁为7.86g/cm3;硬度(以金刚石的硬度为10作为标准):某合金为7.4,铁为4.5;导电性(以银的导电性为100作为标准):某合金为2.3,铁为17.还已知某合金耐腐蚀、强度大.根据以上信息,你认为该合金适合用作 (　　)
A.导线 B.保险丝
C.飞机外壳 D.门窗框
3.下列事实中,能说明铁的金属活动性比铜强的是 (　　)
A.铁的年产量比铜高
B.铁桶不能用来配制农药波尔多液
C.铁的硬度比铜大
D.铁的熔点比铜高
4.(中考)下列有关金属材料的说法正确的是 (　　)
A.硬铝片比纯铝片硬度小
B.钢的性能优良,是很纯的铁
C.沙漠地区的铁制品锈蚀较快
D.为防止钢铁生锈,可在其表面涂油
5.下列四个化学反应中,符合此漫画情景的是 (　　)

A.Fe+CuSO4FeSO4+Cu
B.CuO+COCu+CO2
C.H2+CuOCu+H2O
D.Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
6.把铁钉放入稀硫酸中,下列叙述正确的是 (　　)
①在铁钉表面产生气泡
②溶液由无色逐渐变为浅绿色
③铁钉的质量增加
A.②③ B.①②③
C.①③ D.①②
7.被雨水淋湿的自行车,应 (　　)
A.先用布擦干,再用带油的布擦拭车链等部位
B.在自行车表面刷一层油漆
C.用布擦干即可
D.晾干后,用盐酸除去锈层
8.下列有关金属的说法不正确的是 (　　)
A.铝在空气中能生成一层致密的氧化物保护膜
B.铜的化学性质不活泼,在潮湿的空气中也不生锈
C.钛具有耐腐蚀性,可用来制造海轮的外壳
D.18K黄金的硬度比纯金大,耐磨易加工
9.(中考)现有甲、乙、丙三种金属,采用将其中的一种金属分别放入另外两种金属的硫酸盐溶液中的方法进行实验,得到三种金属间的转化关系(如图所示).则三种金属的活动性由强到弱的顺序是 (　　)

A.乙、甲、丙 B.乙、丙、甲
C.丙、甲、乙 D.丙、乙、甲
10.你认为下列家庭所用的铁锅最容易生锈的是 (　　)
A.用水洗干净后将铁锅烘干
B.煮过菜没洗的铁锅
C.注满水的铁锅
D.用水洗干净并擦干的铁锅
11.有关金属资源的叙述错误的是 (　　)
A.地球上金属资源大多数以化合物形式存在
B.目前世界上年产量最高的金属是铁
C.保护金属资源的唯一途径是防止金属的腐蚀
D.地球的金属资源是有限的,而且不能再生
12.关于金属物品的使用正确的是 (　　)
A.铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨
B.铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液
C.铝壶内的水垢用质量分数为18%的热盐酸长时间浸泡
D.校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈
13.埋在地下的铸铁管道在下列哪种情况下腐蚀最慢 (　　)
A.在干燥、致密的土壤中
B.在高温、疏松的土壤中
C.在潮湿、致密的土壤中
D.在潮湿、疏松的土壤中
14.下列有关金属和金属材料的说法不正确的是 (　　)
A.铁有良好的导热性,常用来制作炊具
B.铜的化学性质不活泼,在潮湿的空气中不会生锈
C.废旧电池中汞的回收可减少对环境的污染
D.铝表面易形成致密的氧化膜可阻止铝进一步被氧化
15.炼铁高炉中发生了下列反应:其中属于化合反应的是 (　　)
①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁
②高温煅烧石灰石
③灼热的焦炭和二氧化碳反应
④焦炭充分燃烧
A.①和④ B.②和③
C.③和④ D.只有④
二、填空简答题(每空1.5分,共18分)
16.冶炼技术在中国有着悠久的历史,我国古代将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分为Cu2O)和木炭粉混合加热至800℃左右,即可得到金光闪闪与黄金外观相似的“药金”.
(1)用上述方法不能制得黄金是因为　　　　. 
(2)药金的主要成分是　　　　. 
17.(中考)修建铁路所需大量钢铁是以铁矿石为主要原料冶炼而得.
(1)钢是含0.03%~2%　　　　的铁合金; 
(2)雨后的铁轨表面易产生少量的锈迹,这是因为　　　　; 
(3)实验室可用盐酸除铁锈,其化学方程式为　　　　; 
(4)铝热剂是修建铁路时常用的焊接材料,其反应原理是铝在一定条件下与氧化铁反应得到熔融的铁与另一种氧化物,该反应基本类型是　　　　. 
18.图甲是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图,图乙是高炉炼铁示意图.请回答下列问题.

(1)写出甲图硬质玻璃管内反应的化学方程式:　　　　. 
(2)甲图中尾气处理的目的是　　　　. 
(3)乙图中高炉炼铁时焦炭的作用是①;②　　　　. 
(4)为什么乙图中生铁出口低于炉渣出口?　　　　. 
(5)请写出一种证明产物中含铁粉的方法:　　　　. 
三、实验探究题(共26分)
19.(12分)铜和铁是生产、生活中广泛使用的金属.
(1)工业上用一氧化碳和赤铁矿(主要成分是氧化铁)反应的化学方程式为　　　　. 
(2)铁生锈的条件是　　　　;铜表面也容易生成绿色铜锈,铜锈的主要成分是碱式碳酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,其组成元素有　　　　种. 
(3)老师用生锈的铜片、铁粉和稀硫酸进行实验,实验过程如图所示(部分生成物已略去).

①紫红色固体C的化学式为　　　　; 
②写出Ⅱ中反应的化学方程式:　　　　. 
20.(14分)联合钢铁工业的基本生产流程示意图如下:

请回答下列问题:
(1)写出设备A的名称:　　　　. 
(2)写出以赤铁矿为原料在高温下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式:　　　　. 
(3)炼铁时焦炭的作用是　　　　. 
(4)铁粉与生石灰都是常用的干燥剂,现欲用化学方法检验某食品袋中的干燥剂究竟是其中的哪一种?请你简述方法和现象.
方法:　　　　　　　　. 
现象:　　　　　　　　. 
四、计算题(共11分)
21.请根据如图所示实验过程和数据计算:

(1)反应中生成氢气的质量.
(2)反应后溶液中H2SO4的质量为　　　　g. 
【答案与解析】
1.B(解析:面粉中无金属物质,不是合金;不锈钢是铁、铬、镍合金;活性炭不是合金;大理石的主要成分是碳酸钙,不是合金.)
2.CD(解析:该合金的导电性差,不适合做导线;该合金熔点高,不适合做保险丝;该合金熔点高、密度小、硬度大、强度大、导电性差、耐腐蚀性强,适合用作飞机外壳和门窗框.)
3.B(解析:铁的年产量比铜高不能说明铁比铜活泼;波尔多液中含有硫酸铜,铁能和硫酸铜溶液反应,能说明铁比铜活泼;铁的硬度比铜大,是铁的物理性质,活泼性是化学性质;铁的熔点比铜高,是铁的物理性质,活泼性是化学性质.)
4.D(解析:硬铝是合金,比纯铝片硬度大,A错误;钢是铁的合金,比纯铁性能优良,B错误;沙漠地区缺少水分,铁锈蚀较慢,C错误;在钢铁表面涂油能隔绝空气防止其生锈,这是防止钢铁生锈的主要方法之一,D正确.故选D.)
5.A(解析:漫画中反映的是金属与盐溶液的反应.从选项中可以看出A、C、D都属于置换反应,B不属于置换反应,其中C、D选项不是金属与盐溶液的反应.)
6.D(解析:①反应产生氢气,可观察到铁钉表面产生气泡;②反应后得到的硫酸亚铁溶液为浅绿色,所以可观察到溶液变为浅绿色;③反应不断消耗铁钉,会观察到铁钉逐渐变小,质量也随之减小.)
7.A(解析:用布擦干可以使水不能与铁充分接触,用带油的布擦拭车链等部位可以使铁与氧气和水隔绝.)
8.B(解析:铜在潮湿的空气中,与氧气、二氧化碳和水共同作用,能发生反应,生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜.)
9.C(解析:甲能与盐溶液反应生成乙,说明甲的活动性比乙强;丙能与盐溶液反应生成甲,说明丙的活动性比甲强;丙能与盐溶液反应生成乙,说明丙的活动性比乙强.则三种金属的活动性由强到弱的顺序是丙、甲、乙.)
10.B(解析:用水洗干净后将铁锅烘干,铁不能与氧气、水分同时接触,不易生锈.煮过菜没洗的铁锅,铁能与氧气、水分同时接触,容易生锈.)
11.C(解析:金属中除金和铂等少数不活泼的金属以单质形式存在外,其他大多数以化合物形式存在.铁是世界上年产量最高的金属.保护金属资源的途径不止一种.金属资源不可再生.)
12.D(解析:铝表面的氧化铝保护膜能阻止内部的铝与氧气接触,从而起到保护作用,不能使用砂纸或钢丝球打磨;铁可以与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,从而使药效降低;除去水垢后,铝与盐酸接触,能发生化学反应;铁制品露置在空气中易生锈,可以采用覆盖保护层的方法防锈.)
13.A(解析:铁制品锈蚀的条件是铁同时与氧气和水接触.在干燥、致密的土壤中,水和氧气存在的量最少,所以铸铁管道腐蚀最慢.)
14.B(解析:铁不仅具有良好的导热性,而且铁元素也是人体必需的元素,用来制炊具是利用了铁的导热性;铜的化学性质不活泼,但铜在潮湿的空气中能与氧气、水蒸气、二氧化碳共同作用生成铜绿;废旧电池中汞属重金属,能破坏蛋白质,有毒;铝具有自我保护作用,铝表面易形成致密的氧化膜,可阻止铝进一步被氧化.)
15.C(解析:一氧化碳和铁矿石反应生成铁和二氧化碳,不属于化合反应.石灰石煅烧生成二氧化碳和氧化钙的反应属于分解反应.焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳的反应属于化合反应.焦炭充分燃烧生成二氧化碳的反应属于化合反应.)
16.(1)在化学反应中原子种类不变,Zn、Cu、C、O不可能变成Au　(2)Zn、Cu(解析:(1)因为黄金是由金元素组成的,要制取黄金,根据质量守恒定律可知,反应物中一定要有金元素,但是上述材料不含有金元素,故不能制取黄金.(2)根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变和“药金”的冶炼材料可知:与黄金外观相似的“药金”主要成分是Zn、Cu.)
17.(1)碳(或C)　(2)铁在潮湿的空气中易生锈(或铁与空气、水接触易生锈)　(3)Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O　(4)置换反应
18.(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2　(2)防止一氧化碳污染空气　(3)产生热量(或提高炉温);产生还原剂一氧化碳　(4)因为液态生铁的密度大于炉渣的密度　(5)取少量产物加入装有稀盐酸或稀硫酸的试管中,有气泡产生则含铁粉(解析:(1)玻璃管内的氧化铁在高温条件下与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳.(2)一氧化碳是有毒气体,尾气中的一氧化碳需要进行处理以防止直接排放污染空气,可利用其可燃性进行燃烧处理;(3)焦炭燃烧放出大量的热,可以提供炼铁所需要的温度;高温下焦炭可以与二氧化碳反应生成一氧化碳,为炼铁提供还原剂;(4)在高温条件下,生铁熔化成液体,由于生铁密度大于炉渣密度,液体生铁流至高炉底部,所以乙图中生铁出口低于炉渣出口;(5)据铁与稀酸(如稀盐酸、稀硫酸)反应产生氢气,而氧化铁与酸反应生成盐和水解答.)
19.(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2　(2)与氧气、水同时接触;4　(3)①Cu　②Fe+CuSO4FeSO4+Cu;Fe+H2SO4FeSO4+H2↑(解析:(3)①由于生锈的铜片中有碱式碳酸铜和铜,因此向铜片中加入过量的稀硫酸时,铜不和稀硫酸反应,而碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳气体,因此紫红色固体C是金属铜.②由于稀硫酸是过量的,因此得到的蓝色溶液是硫酸铜和硫酸的混合溶液,故反应的化学方程式为:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;Fe+H2SO4FeSO4+H2↑.)
20.(1)高炉　(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2　(3)提供还原剂一氧化碳,提供热量　(4)加入稀盐酸;有气泡产生则为铁粉,否则为生石灰(解析:(1)工业上由赤铁矿炼铁的设备是高炉;(2)炼铁的原理是利用还原剂CO把金属氧化物还原为金属单质,自身生成CO2的过程.(3)焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,焦炭与氧气反应放出热量.(4)根据活泼金属可与酸反应生成H2,而金属氧化物与酸反应生成盐和水,可加入稀盐酸,有气泡产生则为铁粉,否则为生石灰;另根据生石灰能与水反应,铁粉不溶于水,可加水,溶于水则是生石灰,不溶于水则为铁粉.)
21.(1)解:设生成氢气的质量为x,参加反应的H2SO4的质量为y.
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
65　　98　　　　　　　2
13g　y　　　　　　x
6513g=98y,6513g=2x,解得y=19.6g,x=0.4g,则反应中生成氢气的质量为0.4g.答:略.
(2)10.4(解析:(2)设原硫酸溶液的质量为z.溶液质量的计算方法是z+13g-0.4g=162.6g,解得z=150g,剩余H2SO4的质量=150g×20%-19.6g=10.4g.)