金属的化学性质

第八章 金属材料
课题2 金属的化学性质
目标：
知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应，初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应以及与化合物的溶液的反应。
通过对金属活动性顺序的学习，能对有关的置换反应进行简单的判断，并能用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。
通过活动与探究，培养学生细致观察实验现象的良好行为习惯、从细微实验现象差别分析得出实验结论的能力，形成科学、严谨的治学精神。
重点和难点：
金属与氧气反应；金属活动性顺序；置换反应的判断
实验准备：
教师：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。
学生：镊子、试管夹、试管架、试管、砂纸、火柴、酒精灯、小木条。
课时安排：
2课时
过程：
教师活动学生活动教学意图
（第一课时）
创设情境引入
多媒体展示下列实物照片：黄金项链、银戒指、铁匠铺刚打制出的镰刀、镁条。
从学生熟悉的装饰品入手，有力地激发了学生寻求“金属为什么会变色”的欲望。
问题
是否为各种金属的本质颜色?
不是本质颜色的原因是什么？
学生活动
①学生讨论并填写下列表格并交流：（任选两种）
②猜想镁条、镰刀变色的原因。
③链接民间谚语：“真金不怕火炼”的具体含义是什么？
学生讨论、小结：有的金属能与氧气发生反应，有的不能。如（化学方程式）：3Fe+2O2 Fe3O4

从生活中的普通现象得到金属能与酸反应这一性质，无生硬感和灌输感，可谓水到渠成。
衔接生活小知识
绿豆在铁锅中煮熟后为何会变黑？
在生活中有这样一个现象：绿豆在铁锅中煮了以后会变黑；苹果、梨子用铁刀切了以后，表面也会变黑。请同学们想一想这是为什么呢？
教师讲解：这是因为绿豆、苹果、梨子与多种水果的细胞里，都含有鞣酸，鞣酸能和铁反应，生成黑色的鞣酸铁。绿豆在铁锅里煮，会生成一些黑色的鞣酸铁，所以会变黑。
问题：从刚才的生活小常识中你有什么启示？

由生活常识创设情境，激起学生强烈的好奇心，比平淡的言语过渡更具“挑逗性”，学生也觉得“学习化学真有用”。
活动与探究：探究金属能否与酸反应。（从以下几方面进行观察）学生猜想：金属与酸可能会发生反应。

学生完成表格，讨论、交流。通过学生自己提出问题→猜想→探究→交流→分析归纳→小结，使学生觉得金属活动性顺序好像是自己刚发现的，既有所获，又体验了成功感。
知识情景再现
①观察漫画。
②补充素材：多媒体展示银戒指、铅、白金戒指与硫酸反应的现象。
问题：从你的探究和情景素材中你有何发现或有哪些收获？
问题1：根据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？学生回答：
①不是所有的金属都可与酸发生反应。
②金属种类不同，与酸反应的剧烈程度不一样。
③产生的气体能燃烧，经检验是氢气。
学生书写上述反应的化学方程式：（板演）（教师指导）
①Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
②Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
③Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

借助教学的辅助手段，让知识再现，有利于突破难点，扫清障碍。
联想与运用：
1.多媒体展示：下列反应是否都是置换反应？
a.CO+CuO=Cu+CO2
b.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
c.NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O↑
2.活动与探究：黄金饰品中的假货常常鱼目混珠，社会上有些不法分子常以黄铜冒充黄金，进行诈骗活动。因为单纯从颜色、外形上看，黄铜（铜锌合金）与黄金极为相似，所以很难区分。现请你设计两种实验方案鉴别真假黄金，要求写出实验方法、现象和结论。学生讨论、归纳
反思小结：
①Mg、Fe、Zn、Cu的金属活动性依次减弱。
②置换反应的定义。
反思小结
①通过本节课的学习，你知道了金属的哪些化学性质？
②你还有哪些收获或疑惑不解的地方？
巩固与练习
①课本P14　1、3、4。
②课后小实验：Sn、Pb、Ag与稀盐酸反应。看似练习，实为伏笔，为下节课进一步得出金属活动性顺序搭台阶。
第 二 课 时
复习巩固:
你知道了金属的哪些化学性质，并写出有关的化学方程式。
①能与O2反应：4Al+3O2=2Al2O3。
②能与稀盐酸(或稀硫酸)反应：
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
质疑激趣（小故事）
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，在天平两端秤盘里各放两只大小和重量都相等的烧杯，再在两只烧杯中分别倒入等质量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，还是其他什么原因？
问题：为什么把铝球放入两烧杯中天平不能平衡？导致天平不平衡的原因你能否猜一猜？
学生猜想：可能是铝与其中的一种溶液发生了反应，而另一种没有。
学生验证猜想:
①教师展示：铝丝、硫酸铜溶液、硫酸镁溶液。
②学生探究，完成下表：
药品实验现象结论
铝与硫酸铜溶液
铝与硫酸镁溶液
③教师补充：铁丝、铜丝、硝酸银溶液、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液。
④学生实验“自助餐”，完成下表中的任意两个。
反应物质实验现象结论

⑤学生交流。
问题：同学们刚才吃“自助餐”的时候有什么发现？
学生1：我发现铝能与硫酸铜溶液反应而不能与硫酸镁溶液反应，知道了天平不平衡的原因。
学生2：我发现铁能置换出铜、银，不能置换出铝。
学生3：我发现铁、铜不能置换出铝，但能置换出银。
问题：根据你的发现，你能分析一下原因吗？
学生分析：
①铝能置换出铜、银，说明铝的活动性比铜、银强。
②铁能置换出铜、银，说明铁的活动性比铜、银强。
③铁、铜不能置换出铝，说明铝的活动性比铁、铜强。
学生归纳：
Fe、Cu、Al、Ag的活动性顺序从强到弱是Al、Fe、Cu、Ag。
教师引导学生归纳：
金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au。
问题与启示:
问题：①是不是所有的金属都能与酸反应？
②是不是所有的金属都能相互从其化合物的溶液里置换出来？
启示：①金属与酸发生反应的条件。
②金属与金属化合物溶液反应的条件。
反思小结:
①归纳金属的化学性质：与氧气反应、与酸反应、与金属化合物溶液反应。
②金属活动性顺序应用：置换反应的条件。
练习与巩固:
1、教材P14　5、6、7、8
2、下列物质能由金属与酸直接反应生成的是（　　）
（A）CuCl2 （B）?FeCl3 （C）?ZnCl2 （D）?AgCl
3、下表是某种常见的金属的部分性质：
颜色、状态硬度密度（g/cm）熔点（℃）导电性导热性延展性
银白色固体较软2.70660.4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试推断该金属可能的一种用途。
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

④若这种金属就是铝，而有些不法商贩为了牟取暴利，用铝等一些其他金属掺杂甚至代替纯银饰品卖给不知情的顾客，请你利用家中已有的条件设计一个方案，帮助鉴别这些饰品的真伪。
教学反思：
新课程标准下化学课堂教学的目的，不仅仅是传授必要的基本知识和技能，更重要的是要通过有效的教学手段促进学生科学素养的提高。在本课题中，教师利用多媒体、小故事等多种形式创设了真实的教学情景，诱发了学生的学习兴趣，并通过提出问题、猜想、验证、分析、归纳、小结等过程引导学生开动脑筋，敢于和善于提出自己的见解和新方法，让学生初步掌握了科学探究的方法和思维方法，培养了学生的实验能力、观察能力、实事求是的科学态度以及创新精神。
背景资料：
金属铸币收藏中的化学常识
曾经有报刊发表了《黄金与白银不宜“同居”》的文章，从金属的物理性质上论证了黄金与白银不宜存放在一起。它讲的是纯银的硬度比纯金软，金、银放在一起纯银会附在纯金上，黄金饰物就会发白。白金（铂金）的硬度大于黄金2至3倍，两者也不宜放在一起。
古今金属铸币，它们的金属材质一般是金、银、铜、铁、铝、镍、铅、锡等等。首先我们要明白“金属的化学活性”。金属的化学活性就是不同的金属与其他化合物发生化学反应的难易程度是不同的。其化学活动性排序是：钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、（氢）铜、汞、银、铂、金。排序越靠前的金属化学活动性越强，反之惰性越强。所以金、铂、银等材质做成的钱币与氧化剂发生缓慢氧化的程度比起铜、铝、铁等材质做成的钱币要慢得多。所以天长日久，金币往往还是金光闪闪，银币还是银光闪闪，而铜币和铁币往往就有铜绿、铁锈斑斑。
还要明白一个化学原理就是“金属的置换反应原理”。它指的是，化学活性强的金属能够把含有化学活性比它弱的金属的化合物在离子状态下分离出来。从一个通俗易懂的实验上讲吧。如果你拿一根红色的铜棒，放入硝酸银的溶液中，那么红色的铜棒上几分钟时间就会出现一层银附在铜棒上，就是说，铜把银的化合物中的银分离置换出来了。另外，化学活性不同的金属相互接触形成“原电池”，从氧化和还原的角度讲，“原电池原理”与置换反应的化学本质是相同的。
那么，这些金属典型的化学性质方面的常识给收藏者们在收藏保存金属铸币上有什么启示和要求呢？
第一，为防止缓慢氧化，不宜将原封金属币上的那层保护油或者包装去掉。对于已经打磨或者清洗以后的金属钱币，最好涂一层薄薄的黄油将表面保护起来。
第二，存放金属币的环境要干燥防潮，选用干燥剂要讲究，不宜选碱性干燥剂，要选中性干燥剂。如果存放环境受潮或者是酸碱性不平衡，则容易在金属币表面产生“溶液环境”而使金属表面附着的无机盐化合物处于离子状态，更容易腐蚀。
第三，存放金属币的环境温度不能太高，金属币怕热。因为金属的温度越高，它的化学活动性就越强。实验表明，将一根铜丝放在常温下与放在酒精灯火焰上，与氧发生化学反应的速度是相差迥异的。

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