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2019-2020年九年級化學下冊 8.2 金屬的化學性質教案 新人教版 教學目標： 通過實驗探究金屬與氧氣，金屬與稀鹽酸、稀硫酸以及與鹽溶液的置換反應，認識金屬的化學性質和金屬的活動性順序，并且能用金屬活動順序解釋一些與日常生活有關的化學問題。 重點、難點： 1、通過實驗探究認識金屬活動性順序 2、運用金屬活動性順序對置換反應作出判斷 教學過程： 1．對于金屬與氧氣反應的教學，可以再次做鎂條、鋁箔、鐵絲、銅絲等與氧氣反應的實驗，以加深學生的感性認識。要引導學生對觀察到的實驗現(xiàn)象進行認真的對比和分析，從中得出金屬與氧氣反應的一些規(guī)律性知識 2．本課題的教學重點應放在對金屬活動性順序的探討上，不僅僅是為了獲得金屬活動性順序的知識，更重要的是要引導學生主動參與知識的獲取過程，學習科學探究的方法。在這個活動與探究中，結論的可靠性是很重要的，因此，控制相似的實驗條件，以及對實驗現(xiàn)象的正確對比和分析，是該探究活動獲得可靠結論的重要保證。 3．置換反應的概念是在實驗的基礎上通過歸納得出的，即通過對鎂、鋅、鐵與鹽酸反應的化學方程式的分析，從反應物和生成物類別的角度歸納得出的。這樣的方法比較直觀，學生容易接受。置換反應在日常生活中的應用主要是通過練習來感受的。教師也可以補充一些有關這方面的聯(lián)系實際的習題，以培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。 4．金屬活動性順序是通過實驗，并在置換反應概念和其他一些實驗事實的基礎上分析得到的。探究分三步進行： （1）從金屬與鹽酸或硫酸反應是否有氫氣生成，可以把金屬分為兩類，能生成氫氣的金屬其活動性比較強，不能生成氫氣的金屬其活動性比較弱。 （2）從一種金屬能否把另一種金屬從它的化合物的溶液中置換出來，可以比較出這兩種金屬的活動性強弱，能置換出來的，則這種金屬比另一種金屬活潑。 （3）經過了很多類似實驗的探究過程，人們歸納和總結出了常見金屬的活動性順序。 一、鈍化 金屬表面形成氧化膜保護層而使金屬不易腐蝕或與其他物質反應；或經化學、電化學方法處理使金屬由活潑變?yōu)椴换顫姞顟B(tài)的過程叫鈍化。鈍化的金屬活動性大減，叫鈍態(tài)或鈍化態(tài)。例如用冷濃硝酸處理鋁而生成堅密的氧化膜保護層即鋁鈍化的一種方法。 鐵與濃硫酸、濃硝酸接觸，表面生成致密的氧化膜，阻止反應的進一步進行，稱為鐵的鈍化。 在整個探究過程中，教師的組織和引導作用非常重要。尤其要注意在實驗的基礎上組織好討論，這是有關金屬活動性順序探究活動能否成功的重要保證。 由于學生還沒有鹽的概念，因此教材中只能說“位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液中置換出來”。教師要根據學生的實際情況利用具體例子來進行教學。 5．可以通過對一些實例和習題的討論和分析，讓學生感受金屬活動性順序在工農業(yè)生產和科學研究中的重要應用，并認識金屬活動性順序可以作為有關金屬能否在溶液中發(fā)生置 換反應。 二、鋁與鐵常溫下和氧氣反應的難易 取一塊鋁片，用細砂紙打磨其部分位置，觀察沒有打磨及打磨部分的色澤。發(fā)現(xiàn)打磨后鋁的色澤比沒有打磨的色澤更光亮。過一段時間，兩者色澤又變得一樣。 同樣方法，用鐵片重復上述實驗，觀察打磨前后的鐵的不同及變化，則發(fā)現(xiàn)打磨后的鐵不會變得與打磨前的鐵一樣。 （1）從上述實驗事實推測：鋁和鐵哪種物質更容易與氧氣發(fā)生化學反應？ （2）鋁的化學性質比鐵活潑，為什么我們通?？匆婅F生銹而沒有看到鋁生銹？ （3）在清洗鋁制品時應注意些什么？ （4）根據鋁的這種抗銹蝕“特性”，試推測防止金屬銹蝕可采用的一種方法。 三、鋁的性質和用途 物質的用途在很大程度上取決于物質的性質。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。 （1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機約由70％的鋁及其合金構成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。 （2）鋁的導電性僅次于銀、銅，雖然它的導電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。 （3）鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。 （4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100 ℃～150 ℃時可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。 （5）鋁的表面因有致密的氧化物保護膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學反應器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。 （6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護鐵制品不被腐蝕，而且美觀。 （7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。 （8）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經高溫熾燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導彈技術上有重要應用。 （9）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。 （10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內的天花板等也采用鋁。 四、“水”中長“銅樹” 取一支大試管，內裝硫酸銅溶液。 把一根用砂紙打磨過的鋁絲稍加彎曲后，立即浸入硫酸銅溶液中。 過一段時間后，剩余的鋁絲上附著有大量的紅色銅，就好像銅樹，同時溶液的顏色由藍色變?yōu)闊o色。 （1）解釋上述變化的原因： （2）該實驗說明鋁和銅的化學性質哪種更活潑？ （3）若一根質量為m1的鋁絲浸入硫酸銅溶液，過一段時間取出附有銅的鋁絲，其質量為m2，試比較m1與m2的大小（相對原子質量請查課本）。 （4）m1與m2的質量之差是不是生成的銅的質量，為什么？ （5）溶液的顏色由藍色變?yōu)闊o色，溶液的質量會發(fā)生什么變化？ 判斷金屬的活動性順序方法之一 問題：如何判斷金屬的活動性順序？ 請你回憶：將鐵絲浸入硫酸銅溶液中，產生的實驗現(xiàn)象。 實驗：在一支試管中加入少量淺綠色氯化亞鐵溶液，把用砂紙打磨、擦亮的鋁絲插入溶液中，觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)溶液由淺綠色逐漸變?yōu)闊o色。 把一根光亮的銅絲插入硫酸亞鐵溶液中，觀察實驗現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)任何變化。 （1）寫出上述反應的化學方程式。 （2）根據實驗事實推測：鋁、銅和鐵的化學活動性強弱順序。 判斷全屬的活動性順序方法之二 問題：把鋁片、鐵片、銅片分別跟稀硫酸反應，哪種金屬反應最快？ 實驗：在三支試管中分別放入兩小塊打磨光潔的鋁片、鐵片、銅片，加入5 mL稀硫酸，觀察實驗現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)鋁跟酸反應劇烈，產生大量氣泡。鐵跟酸反應緩慢，鐵片表面產生少量氣泡。而銅片表面無任何變化。 （1）寫出本實驗中反應的化學方程式。 （2）試推測鋁、鐵、銅的金屬活動性強弱順序。 在金屬活動性順序里為什么包括氫 早期的化學家把金屬跟酸、跟水等反應的劇烈程度作為衡量金屬活動性大小的標志是不嚴格的。準確的方法是以金屬的標準電極電勢來比較金屬的活動性大小，而標準電極電勢也是以氫電極定為零作為標準來測定的。標準電極電勢為負值的金屬比氫活潑；標準電極電勢為正值的金屬活動性小于氫。 另外，氫的原子結構決定它在化學反應中表現(xiàn)出與堿金屬具有相似的化學性質。例如，氫具有還原性，能和大多數(shù)非金屬反應顯示＋1價；等等。 由于以上幾個方面的原因，因此把氫排進了金屬活動性順序里。 金屬性和金屬活動性的區(qū)別和聯(lián)系 金屬元素的原子在化學反應中，通常表現(xiàn)出失去電子成為陽離子的傾向。金屬性的強弱通常用金屬元素原子的最外層電子的電離能（氣態(tài)原子失去電子成為氣態(tài)陽離子時所需要的能量）大小來衡量。 金屬的活動性是反映金屬在水溶液里形成水合離子傾向的大小，也就是反映金屬在水溶液里起氧化反應的難易，它是以金屬的標準電極電勢為依據的，從能量角度來看，金屬的標準電極電勢除了與金屬元素原子的電離能有關外，同時還與金屬的升華能（固態(tài)單質變?yōu)闅鈶B(tài)原子時所需的能量）、水合能（金屬陽離子與水化合時所放出的能量）等多種因素有關。 金屬性強的元素，一般來說它的活動性也大，但也有不一致的情況。例如，鈉的第一電離能比鈣的第一電離能要小，因此鈉的金屬性要比鈣強。但是鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大，即鈣的標準電極電勢比鈉要負，所以鈣的金屬活動性比鈉大。銅和銀也有類似上述的情況。由此可見，金屬性與金屬活動性兩者概念是有區(qū)別的。 五、鐵生銹的條件 問題：鐵在什么情況下容易生銹呢？ 實驗： （1）如右圖所示，在試管①中把鐵釘放在一團濕棉花球上，使鐵釘與空氣和水接觸； （2）在試管②中放入鐵釘，注入經煮沸迅速冷卻的蒸餾水，蒸餾水要浸沒鐵釘，然后在水面上注入一層植物油，使鐵釘只與水接觸； （3）在試管③中加入少量干燥劑（袋裝餅干等食品中放的小袋中有氯化鈣干燥劑），再放一團干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞，使鐵釘只與空氣接觸。 注意每天觀察鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀察約一周。 （1）通過探究，你對鐵制品銹蝕的條件能得出哪些結論？ （2）通過上面對鐵制品銹蝕條件的探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建議？與同學們交流你所知道的各種防銹方法。