中学金属和金属材料单元备课

会计学1中学金属和金属材料单元备课二、本单元教学重点铁、铝、铜等金属和合金的重要性质和用途；金属活动性顺序有关化学方程式计算中的杂质问题计算铁锈蚀的条件和防护合理利用金属资源的意识第1页/共42页三、本单元的教学难点对金属活动性顺序的初步探究对铁锈蚀条件的初步探究有关化学方程式计算中的杂质问题的计算。第2页/共42页四、教学建议目标要求第3页/共42页课题一金属材料基本要求1、知道金属具有很多共同的物理性质。2、知道金属材料包括铁、铝、铜等金属和生铁、钢等合金，了解部分金属材料的特性和用途3、认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。4、知道物质的组成的改变会使其性能发生改变。5、了解影响金属材料的用途的多种因素。弹性要求了解回火和淬火发展要求识别合金属于混合物；通过比较认识运用合金的优越性。第4页/共42页课题二金属的化学性质基本要求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、硫酸以及与盐溶液的置换反应。3、知道并记住常见金属的活动性顺序。4、能用金属的活动性顺序对有关的置换反应发生进行简单的判断。5、认识置换反应。弹性要求碱金属等活泼金属某些重要的性质。发展要求能设计简单的实验比较不同金属在溶液中的活动性。第5页/共42页课题三金属资源的利用和保护基本要求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和化学原理。2、掌握根据化学方程式对含有某些杂质的反应物和生成物进行有关计算。3、知道金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。4、知道废弃金属对环境的污染，认识金属回收利用等资源保护的重要性。弹性要求从氧化还原的角度认识炼铁的原理发展要求设计实验探究铁制品锈蚀的条件，对身边的金属材料提出合理的防锈蚀 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。第6页/共42页课题1、一课时课题2、两课时课题3、两课时五、单元课时分配第7页/共42页六、单元评价建议本单元从以下几方面评价学生：1、完成课内外的作业、单元检测。2、学生学习过程中的参与意识、实验操作技能、观察能力、合作精神、收集整理资料的能力。3、学生在探究实验过程中表现出来的分析、归纳能力，表述能力和思维能力。4、能否用简单明了语言归纳和描述金属的物理性质和化学性质，及对性质知识的理解和应用程度。第8页/共42页5、猜测氧化铁与一氧化碳反应产物，并进行检验。6、学生对金属防护和回收利用废弃金属的认识。7、学生对金属锈蚀和防护方法知识的掌握和理解程度。8、结合日常生活如何保护金属制品。第9页/共42页七、本单元可供选择的学习情景素材1、中国古代金属冶炼的成就和当代金属材料的开发利用2、制造潜艇、宇宙飞船的合金材料3、我国重要的金属矿物及其分布4、丰富多彩的金属矿物标本和图片5、金属的切割与焊接6、制造自来水管材料的变迁第10页/共42页八、本单元学习策略第11页/共42页关于金属的知识链，一方面保持以金属活动性顺序为主干；另一方面以几种特征性金属知识作学习“母体”的知识框架呈现，利于进行对比归纳。复习时，不仅要探究金属与非金属、氧化物、酸、碱、盐等化学知识体系内的相互关系；更重要的是要通过探究金属与生产生活相关联的实际问题，去发展学生学习能力与创新意识。后者才是新课程大量充实有关金属知识的真实意图。如果这样设计教学才能有效保证知识、能力、创新三方面的巩固提高。 在多角度多层次的运用中巩固提高第12页/共42页8.1知识结构透视金属材料纯金属合金金属的锈蚀条件与氧气反应与酸反应与硫酸铜反应置换反应金属活动顺序物理性质化学性质性能用途金属资源1、存在3、冶炼2、回收利用4、有关含杂质的计算问题第13页/共42页1.你知道那些金属可以和氧气反应吗？请写出有关反应的化学方程式。2.请根据金属和氧气反应的条件，分析它们化学性质有什么规律？⑴钠为什么要保存在煤油中？⑵镁在空气中燃烧。⑶铝在氧气中燃烧。⑷铁丝在氧气中燃烧。⑸铜在空气中加热。⑹水银在空气中加热。8.2从金属与氧气反应的角度认识金属活动性顺序第14页/共42页3.为什么出土文物中铜器比铁器多呢？金属活动性：Na；Mg、Al、Fe；Cu、Hg。4.⑴为什么铁器易生锈，而铝制品不易锈蚀呢？⑵为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗铝制品呢？第15页/共42页5.⑴请推测K与O2反应的条件是。⑵镁（填：能、不能）制成锅。6.⑴请推测Zn与O2反应的条件是。⑵“白铁皮”是铁锌合金，其制品为什么不易锈蚀呢？7.⑴为什么说“真金不怕火炼”？⑵铁矿与金矿有什么不同？KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu。金属活动性由强逐渐减弱第16页/共42页8.3难点研讨：金属活动性顺序的应用第17页/共42页主要应用：一判断金属跟酸能否发生置换反应及其反应的快慢。二判断金属跟盐溶液能否发生置换反应。三判断金属跟混合盐溶液反应的次序。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性顺序由强逐渐减弱金属活动性顺序：2第18页/共42页1.判断在溶液中的置换反应能否发生例1.5角硬币的外观呈金黄色，它是铜和锌的合金，市面上有人用它制成假金元宝行骗，小明同学用一种试剂揭穿了他。小明一定不会用的试剂是（）A．硫酸铜溶液B．硝酸银溶液C．盐酸D．硝酸钠溶液【解析】金属与酸反应有如下规律：①只有排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，这里的酸一般指的是稀盐酸和稀硫酸，因为浓硫酸和硝酸具有强氧化性，与金属反应时不生成氢气而生成水，浓盐酸具有强挥发性，使生成的氢气含有氯化氢气体而不纯净；②位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物的溶液里置换出来。Cu位于H之后，不能置换出盐酸中的氢，但Cu位于Ag之前，可与硝酸银溶液反应；Zn位于H、Cu、Ag之前，能与CuSO4、AgNO3和HCl反应。而Cu和Zn均不能与NaNO3反应，NaNO3溶液无法鉴别。故正确答案为B。第19页/共42页2.根据化学反应判断金属活动性顺序例2.有X、Y、Z三种金属，把Y分别投入稀硫酸和Z(NO3)2溶液中，有气泡产生和固体析出；把X投入Z(NO3)2溶液中，没有明显现象。则X、Y、Z可能是（）A．Zn、Cu、AgB．Zn、Fe、CuC．Ag、Cu、ZnD．Ag、Zn、Cu【解析】本题考查根据实际反应推导金属活动性顺序。规律：排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液里置换出来，而不管它是氢前还是氢后；排在氢前面的金属能把酸中的氢置换出来。但要注意金属与盐反应时，盐应为可溶性盐。依据题意，Y能把稀H2SO4中的氢和Z(NO3)2溶液中的Z置换出来，说明Y在金属活动顺序中排在H前和Z前，而X投入Z(NO3)2溶液中，没有明显现象，说明二者不反应，X排在Z后，故X、Y、Z的金属活动性顺序由强到弱的顺序为:Y＞Z＞X。将备选答案与之对照（注意要一一对应）选项Ｄ中Zn＞Cu＞Ag符合题意，故正确答案为Ｄ。第20页/共42页3.根据反应图象比较金属活动性强弱和相对原子质量的大小例3.将质量相等的A、B两种金属，同时分别放入两份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示．根据图中所提供的信息，写出能从中得出的正确结论．（已知：A、B在生成物中均为＋2价）第21页/共42页【解析】这是一道图象题。规律：金属活动性越强，越容易发生置换反应，与酸反应生成氢气的速率越快。由图象可知，曲线斜率越大，单位时间内放出氢气质量越多。在开始一段相等的时间内，金属A产生的氢气比B多，说明A与酸反应的速率快，A的金属活动性较强比B强，A、B两种金属在金属活动性顺序中位置均排在H前。相同价态的不同金属，其相同数目的原子置换生成的氢分子的个数是一样的。而相同质量的不同金属中，相对原子质量小的，所含的原子个数则较多，置换生成的氢气的量自然多一些。当两种金属均反应完时，A生成氢气比B多，则相对原子质量B＞A。第22页/共42页4.用于判断置换反应后金属的组成和溶液中溶质的存在例4.某金属加工厂生产过程中的废液含有少量硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤出的固体中加入少量稀盐酸，无气体产生。则下列有关说法中，正确的是（）A．滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含铁B．滤出的固体中一定含有银，可能含有铜和铁C．滤液中一定有硝酸亚铁，可能有硝酸银和硝酸铜D．滤液中一定有硝酸亚铁，一定没有硝酸银和硝酸铜第23页/共42页【解析】Fe粉加入到AgNO3、Cu(NO3)2两种物质的混合液中，可能发生的反应为：2AgNO3＋Fe＝Fe(NO3)2＋2AgCu(NO3)2＋Fe＝Fe(NO3)2＋Cu。根据题意“向滤出的固体中加入少量稀盐酸，无气体产生”，说明Fe粉不可能过量，滤出的固体中一定不含有Fe。此时，则有如下两种情况：（1）若Fe粉恰好完全反应，则上述两反应已进行完全，AgNO3、Cu(N03)2不再有剩余，此时滤出的固体中一定含有Ag和Cu，滤液中只有Fe(NO3)2，而没有AgNO3、Cu(NO3)2。（2）若Fe粉量不足，可能置换出部分Ag或全部Ag，只有当Ag被全部置换出来后，才有可能置换出部分Cu（因Cu比Ag活泼）。即滤出固体中一定含有Ag，可能含有Cu，滤液中可能含有AgNO3和Cu(NO3)2或Cu(NO3)2。综合上述分析，正确选项为C。第24页/共42页5.用于判断置换反应后盐溶液的质量变化例5.把铁片分别放入下列物质的溶液中，过一段时间取出，溶液质量增加的是（）A.Al2(SO4)B.CuSO4C.H2SO4D.AgNO3第25页/共42页【解析】本题主要考查金属单质与酸、盐间发生置换反应后溶液质量的变化。总的原则是：反应前后溶剂（水）质量不变，溶液质量的变化取决于溶质质量的变化。解题的一般规律是：反应后溶液质量不变的情况是没有发生置换反应；反应后溶液质量增加的情况是原子量大的金属与原子量小的金属的盐溶液的置换反应（金属同价态）；反应后溶液质量减少的情况是反应后生成了气体或析出另一种金属，脱离溶液体系，且生成气体或固体质量大于反应前固体质量。Fe与Al2(SO4)3物质不参加反应，溶液质量不变。通过上述比较，只有C符合题意。第26页/共42页6.用于制备金属、盐及物质的提纯例6.从含有大量硫酸亚铁、少量硫酸铜以及不溶性杂质的工业废水中回收金属铜并获得硫酸亚铁晶体，操作步骤和目的如下表，请填出表中未完成部分。操作步骤目的(1)将废水过滤(2)向滤液中加入过量铁粉(3)(4)在过滤后的固体混合物中加入过量稀硫酸(5)将反应后的混合物过滤(6)(1)(2)(3)将Cu和过量的铁粉与FeSO4溶液分离(4)(5)(6)得到硫酸亚铁晶体第27页/共42页【解析】这是一道综合性很强的物质提纯题，考查了学生运用金属活动性顺序和提纯原理灵活解决生产、生活中实际问题的能力，以及严谨的实验动手能力和慎密的思维能力，是一道考查学生素质且区分度很好的试题。根据题意，既然要回金属铜和硫酸亚铁，必须选取一种金属将铜离子全部转化为铜单质，该金属一定位于铜之前；同时又不能引入新的金属离子，则选择的金属应该是铁，且应过量。完全反应后，过滤，得沉淀铜和铁（未反应的）的混合物，此时再加入稀硫酸，溶解未反应的铁，再次过滤，即可得到纯净的铜单质；将过滤后的滤液蒸发浓缩，冷却结晶，即可析出硫酸亚铁晶体。第28页/共42页7.设计实验方案探究金属活动性顺序例7.为探究铁和铜的金属活动性顺序，请根据实验室现有的仪器和药品条件（如下所列），通过填写下表，完成对实验方案的构思。【实验仪器】试管、胶头滴管、镊子【实验药品】铁钉、铜片、稀硫酸、硫酸锌溶液、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液方案所选药品有关化学方程式1  2  第29页/共42页【解析】测定不同金属的活动性顺序常依据化学反应的现象来判断，金属活动性顺序表中位置靠前的金属能把相对靠后的金属从它的化合物的溶液中置换出来，H前金属能氢酸中的氢置换出来。从实验现象上可知，从溶液中被置换出的金属是活泼性较弱的金属，能与酸反应放出氢气的金属是H前的金属。我们已经知道Fe比Cu活泼且Fe位于H前而Cu位于H后。据此设计实验方案时所选药品可用Fe、Cu分别与酸反应的现象来判断这两种金属活动性强弱；另一种方案则可选金属与盐溶液反应，用较活泼的金属与较不活泼的金属的盐的溶液反应，或用不活泼的金属与较活泼的金属的盐的溶液反应。第30页/共42页8.4典型金属知识网络构建第31页/共42页0+2+3+3+3+3FeFe3O4Fe2O3CuSO4FeSO4CH2CO潮湿的空气COCH2O2H2SO4ZnFeCl3HClFe(OH)3NaOHHCl粉末黑色固体银白色溶液浅绿色溶液黄色红色固体黑色固体红褐色沉淀Fe2(SO4)3H2SO4溶液黄色铁与铁的化合物关系网第32页/共42页CuCuOCu(OH)2Cu(NO3)2CuSO4O2H2COCAgNO3H2SO4FeFeH2SO4NaOH溶液蓝色红色固体黑色固体溶液蓝色蓝色沉淀溶液蓝色HClCuCl2溶液绿色铜与铜的化合物关系网第33页/共42页Cu合金FeZnAl金属添加文本8.5以金属为主线的若干特征性物质NaMgHgAgAuTiKCaSnMn……第34页/共42页Cu活动性（与O2、酸液、盐溶液）Cu的物理特性Cu的分类及合金Cu的用途及资源Cu元素与人体健康Cu盐的性质湿法冶金原理第35页/共42页Al活动性（与O2、酸液、盐溶液）Al的物理特性Al合金的优势Al的用途及资源Al制品的回收Al元素与人体健康第36页/共42页Zn活动性（与O2、酸液、盐溶液）Zn的物理特性Zn表面的保护膜及镀锌Zn的用途Zn元素与人体健康第37页/共42页Fe活动性（与O2、酸液、盐溶液）Fe的物理特性Fe的锈蚀与防锈原理和措施钢铁的冶炼原理及原料钢铁的用途铁矿资源及分类Fe元素与人体健康Fe盐的性质第38页/共42页8.6工业炼铁1、炼铁的原理化学方程式：3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2高温现象：红色粉末变成黑色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。思考：对比CO还原CuO实验，这个实验应该注意哪些问题？如果以Fe3O4为原料，化学方程式应该如何书写？4CO+Fe3O4===3Fe+4CO2高温2、工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气第39页/共42页在实际生产中，所用的原料或产品一般都有一定的杂质，在计算用料和产量时应该考虑到杂质问题。【例题】1000t含80%氧化铁的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？注意：带入化学方程式中计算的质量必须是纯净物的质量解：1000t赤铁矿中含氧化铁的质量为1000tX80%=800t设800t氧化铁理论上可以炼出纯铁的质量为X纯物质的质量=不纯物质的质量×物质的质量分数3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2高温160800t112X160800t112X=X=560t则含铁96%的生铁的质量为：560t/96%=583t答：理论上可以炼出含铁96%的生铁583t.思考：根据已学过的化学式的计算，你能想出另一种方法解决这道题吗？赤铁矿氧化铁铁元素铁单质生铁1000tX80%Xw(Fe)=m(生铁)X96%1000tX80%X112160=m(生铁)X96%m(生铁)=583t第40页/共42页谢谢指导！第41页/共42页