第一单元　化学是认识和创造物质的科学教案评析

第一单元

化学是认识和创造物质的科学

第一课时

化学是打开物质世界的钥匙

教案

化学组

张彩霞

一．教学目标

1、宏观辨识与微观探析：联系金属活动性顺序和氧化还原反应的原理，了解金属冶炼技术的进步，促进人们对金属资源的利用和金属材料的更新。

2、变化观念与平衡思想：人们对金属资源的利用和人们对金属性质与冶炼的认识密切相关，人们对酸碱的认识随着化学的发展不断走向深刻，人类对物质结构研究的发展，促进了科学技术的发展。

3、科学探究与创新意识：能对简单的化学问题设计实验方案，完成实验操作，观察并记录实验现象，并对实验现象作出解释。

4、科学态度与社会责任：结合具体案例，让学生了解科学发展的曲折历程和科学家为此付出的艰辛劳动，让学生理解人们对物质及其变化的认识是不断发展和深入的，体会到化学知识的应用价值，感受化学与生产生活的密切关系。

二、教学重难点

1、教学重点：帮助学生认识化学科学的价值

2、教学难点：金属冶炼原理、酸碱质子理论

三、教法与学法

情境教学法、讨论法、实验探究法

四、教学工具

仪器和药品：试管、玻璃棒、玻璃片、胶头滴管、紫色是蕊溶液、酚酞溶液、pH试纸、镁条

多媒体

五、教学过程

【导入新课】

我们都学过历史，我们都知道人类社会的发展经历了石器时代，铜器时代，铁器时代，然后进入到信息时代。每一个时代我们都以新的工具或材料来命名，也就是说每个时代的改变都伴随着工具或材料的改变。而化学科学发展的历史，正是一部人类逐步深入认识物质，合成、创造更多新物质，推动人类文明发展的历史。

因此，化学科学与人类文明息息相关，化学是认识和创造物质的科学，而且化学还是打开物质世界的钥匙。接下来让我们一起来领略化学打开了哪些物质世界。

【过渡】

首先让我们一起走进化学打开的金属世界，一起领略金属世界之奥秘。

【创设情境】

材料1：古代炼丹术

“丹砂烧之成水银”（丹砂：HgS ）

——出自炼丹鼻祖葛洪的《抱朴子》

材料2：湿法炼铜

“白青得铁，即化为铜”[白青（CuSO4)] ——出自西汉淮南王刘安《淮南万毕术》

材料3：炼铁技术

冶炼时，将铁矿石和木炭一层层堆放在炼铁炉中，点火燃烧，产生一氧化碳，从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。

——清朝孙廷铨《颜山杂记》

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材料4：电解法制铝

以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂组成的电解质，在熔融条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧。

——霍尔－埃鲁铝电解法

【学生活动】

阅读相关材料，写出发生反应的化学原理，用化学反应方程式表示。

【总结感悟1】

比较分析几个反应原理，都是从金属化合物变成金属单质，在化合物中金属元素均显正价，在单质中金石元素显零价，因此金属元素化合价降低得电子被还原发生还原反应。

1.金属的冶炼原理：利用氧化还原反应，将金属从其化合物中还原成单质。

【回顾】

除了上述材料中的金属外，回顾我们学过其他金属的冶炼有哪些？钠、镁、铁和铜等金属的冶炼，还有铝热反应等，归纳总结金属冶炼的一般方法。

K Ca Na Mg Al（电解法）Zn Fe Sn Pb (H) Cu（还原法）Hg Ag（加热分解法）Pt Au（物理方法）

【总结感悟2】

结合书本P92的交流与讨论人类使用金属的先后与金属的活动性以及金属冶炼的难易有什么联系？

2.金属活动性越弱，冶炼越易，人类开发、利用该金属就越早。金属活动性越强，冶炼越难，人类开发、利用该金属就越晚。

【过渡】

化学打开了金属世界，我们暂且领略到此。接下来让我们一起走进化学打开的酸碱世界。

【问题解决】

问题一：桌上有A、B两瓶未知溶液，其中一瓶为酸溶液，一瓶为碱溶液，如何鉴别？

【引导】

1、感性认知：不凭借任何仪器和试剂，你怎么区分？闻气味，尝味道，摸一摸等等，调动你的所有感觉器官来辨别。这确实是我们人类最早认识酸碱世界的方法。随着科学的发展，一些化学仪器和试剂的不断被发现，人们开始从主观感觉进入到实验探究阶段，利用实验证据来证明酸碱。

【引导】

接下来同学们利用桌上所给的药品和仪器，设计实验方案，你打算如何来鉴别A、B两种溶液中哪瓶是酸溶液，哪瓶是碱溶液？两分钟时间谈论。

【小组汇报并点评】

方案一：利用紫色石蕊试剂或这酚酞溶液检验；方案二：根据投入镁条是否反应判断；方案三：利用pH试纸检测；

【小组代表】

描述实验操作，预期的现象，推出的结论。

【教师】

点评并纠正。

【学生分组实验】

学生分组实验，并记录实验现象。时间五分钟。教师巡视并及时关注整体。

【小组代表】

2

描述本组实验采用的方案，看到的现象和得出的结论。

【教师】

点评并纠正。

【过渡】

人们对酸碱的认识经历了：感性认知→

实验探究→

理论发展。接下来请同学们阅读书本拓展视野内容，一起来感受酸碱世界是如何逐步被人类所认识的。

【学生】

阅读课本P93的交流与讨论。

【教师】

酸碱世界的认识从一开始的凭借感官的无定义阶段，发展到波义尔的实验探究阶段，就是我们刚刚亲自体验的阶段，然后拉瓦锡又提出凡是非金属氧化物溶于水得到的是酸，比如二氧化碳溶于水得到碳酸，二氧化硫溶于水得到亚硫酸等，凡是金属氧化物溶于水得到的是碱，比如氧化钙溶于水得到氢氧化钙是碱。这一理论概括性很强，很快被大家接受。随着科学发展，酸碱电离理论更得人心，普遍性和适用性更强。我们现在普遍使用的也是这个理论。酸碱质子理论的提出是一个飞跃。凡是能给出质子的为酸，凡是能接受质子的为碱。既能给出质子又能接受质子的为两性物质。

【问题解决】

问题二：写出NaHCO3在水溶液中的电离方程式，NaHCO3溶液与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式。依据酸碱质子理论，HCO3-是否可称为酸碱两性物质？

【学生】

NaHCO3

=

Na+ +

HCO3-

HCO3-

+H+

=

H2O+CO2↑

HCO3-

+OH-

=

CO32- +H+

【总结】

HCO3-既可以接受质子生成二氧化碳和水，又可以给出质子和氢氧根离子结合生成水，所以HCO3-可以称为酸碱两性物质。

【学以致用】

根据酸碱质子理论，以下哪些物质属于酸？哪些属于碱？哪些属于两性物质？

①H2SO4

②NaHCO3

③Na2CO3

④NaOH ⑤CH3COOH ⑥Fe(OH)3

⑦Al(OH)3

⑧(NH4)2CO3 【过渡】

无论是金属世界的逐步认识，还是酸碱世界的徐徐展开，无不是建立在化学科学理论发展的基础之上。化学科学理论是打开物质世界的基础。

【化学史话】

(1)古代化学：火的发明和使用、冶金、火药、造纸；近代化学:原子-分子论, 元素周期律,人工合成尿素；现代化学：氢键理论、物质结构理论。

(2)微观结构观测仪器：使人们对物质的认识从宏观不断走向微观。从光学显微镜到电子显微镜，再到扫描隧道显微镜，使人们对物质的认识从宏观走向微观化和精细化。

【拓展视野】

利用STM技术实现了对分子与原子的操纵

1981年3月G.Binnig和H.Rohier在瑞士苏黎世IBM研究实验室中研制成了

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扫描隧道电子显微镜,开辟了一条在原子水平研究物质表面原子和分子结构以及和电子行为相关的物理、化学性质的全新途径。STM以前所未有的“超能力”延长了人类的“手”和“眼”，使人类能直接按自己的意愿操纵和观察原子。1990年在美国加州IBM公司的实验室中Eiger等科学家采用STM成功地在长和宽不超过一个病毒(~100nm)的范围内按自己的意志写出了当时世界上最小的公司名称“IBM”3个字母首次实现了R.P.Feynman所预言的人类对原子的直接的任意操纵。1993年,中国科学院运用（纳米技术）和（超真空扫描隧道显微镜）手段,通过操纵硅原子写出“中国”两字.说明了人类已经进人原子的时代。

【展示】

两张图片

【拓展视野】

纳米技术

图片一：碳纳米管是钢强度100倍，密度1/6，可作航空、建筑等材料。

图片二：纳米汽车

是以一种新型的富勒烯为车轮，平移滑动，而不是滚动。

图片三：纳米机器人在血液中循环，对身体各部位进行检测、实施治疗等。

【结束语】

Chemistry。Chem is try !化学就是不断尝试不断探索! 【课后练习】

1. 下列化工生产原理错误的是

①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠

②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁

③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝

④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④

2.冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂还原

②利用比较活泼金属Na、Mg等还原

③利用铝热反应原理还原

④电解法

⑤热分解法

下列金属各采用哪种方法还原最佳？

(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______。

(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______。

(3)Hg、Ag等不活泼金属______。

(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属______。

(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常的还原方法是______。

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