课题2　金属的化学性质教学设计案例

第八单元

金属和金属材料

课题2 金属的化学性质

教学目标

1．知识与技能

(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地判断，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。

2．过程与方法

(1)认识科学探究的基本过程，能进行初步的探究活动。

(2)初步学会运用观察、实验等方法获取信息，并能用图表和化学语言表达有关的信息。

(3)初步学会运用比较、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。

3．情感态度与价值观

(1)激发学习化学的兴趣。

(2)培养勤于思考、严谨求实、勇于实践的科学精神。

(3)了解化学与日常生活和生产的密切关系。

教学重点：金属活动性顺序。

教学难点：对金属活动性顺序的初步探究。

教学方法：问题情景→实验探究→得出结论→练习巩固→联系实际。

教具准备：教师用具：投影仪、镁条、铝片、铜片、被氧化了的镁条与铝片、酒精灯、坩埚钳、火柴、砂纸。

学生用具：稀HCl、稀H2SO4、硝酸银溶液、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液、铝丝、铜丝、镁条、锌粒、铜片、铁片、砂纸、火柴、试管。

1课时

教学过程

[问题情景]黄铜(铜锌合金)与黄金的外观很相似，我们可用什么办法来鉴别它们呢? [答]甲：黄铜与黄金的密度不同，测一下它们的密度即可区别。

乙：黄铜与黄金的硬度不同，把它们互相刻画，硬度大的为黄铜，小的为黄金。

丙：“真金不怕火炼”。用火烧一下，变黑的为黄铜，不变色的为黄金。

[小结]甲、乙两种方法利用的是金属的物理性质。丙方法利用的是金属的化学性质。

[引言]要想更好地使用金属，就需了解金属的各种性质。上节课我们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。

[板书]课题2 金属的化学性质

[展示被空气中的O2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]

[问]是谁给纯净的镁条和铝片穿上了“外衣”呢? [生]是空气! [师]确切地讲，是空气中的氧气。

[过渡]如果我们把镁条、铝片、铜片分别在空气中加热，会有什么现象发生呢? [演示实验]分别把镁条、铝片、铜片用砂纸打磨后在空气中加热。

现象：镁条在空气中剧烈燃烧；铝片表面失去光泽；铜片表面变黑。

[师]请大家写出以上反应的化学方程式。

[学生活动，请一位同学上黑板书写] [学生板书]2Mg+O22MgO

4Al+3O22Al2O3

2Cu+O22CuO [问]铁在纯氧中点燃能反应吗?若能，写出反应的化学方程式。

[学生活动，教师板书]3Fe+2O2Fe3O4 [问]根据上面的反应，我们可得出金属具有什么样的化学性质? [生]金属可与氧气发生化学反应。

[板书]一、金属与氧气的反应

[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。

[板书]活动性：Mg、Al>Fe、Cu>Au [讲解]金属与氧气反应的性质除了可用于鉴别物质(如黄铜与黄金的鉴别)外，还有其他的一些用途。

如铝具有很好的抗腐蚀性能就是由于铝与空气中的氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝的进一步氧化之故。铝能在短短的一百多年里产量得到如此大幅度的提高，并被广泛应用，除了因为改进了铝的冶炼方法，使其成本大大降低，以及铝的密度较小外，还有一个重要的原因，那就是铝的抗腐蚀性能好。

思考：铝的化学性质很活泼，为什么通常铝制品却很耐腐蚀?为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗铝制品? [答案]铝制品耐腐蚀是由于铝可和空气中的氧气反应，使其表面形成一层致密的氧化铝保护膜之故；若用钢刷、沙等来擦洗铝制品，容易把氧化铝薄膜除掉，从而起不到保护作用。

[补充]我们平常所说的“电化铝”实际上就是用特殊方法使铝表面形成加厚的氧化铝保护层的铝制品。

[过渡]很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能否反应以及反应的剧烈程度，也可反映出金属的活泼程度。下面，我们就通过实验来比较镁、锌、铁、铜的活动性。

[活动与探究] [投影展示活动与探究内容]

在试管里放入两小块镁，加入5 mL稀盐酸，用燃着的小木条放在试管口，观察现象，并判断反应后生成了什么气体。参照上述实验步骤，分别在放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸，观察现象，比较反应的剧烈程度。如果有气体生成，判断生成的是什么气体。

用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较发生的现象。

[学生活动，教师巡视指导] [请学生根据以上实验，填写下表] [投影] 金属

稀稀稀盐酸

盐硫酸

酸

镁

Mg+2HCl====MgCl2+H2↑

锌

Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑

铁

Fe+2HCl====FeCl2+H2↑

铜

稀硫酸

现象

反应的化学方程式

Mg+H2SO4====MgSO4+H2↑

Zn+H2SO4====ZnSO2+H2↑

Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑

[请一位同学上黑板写出反应的化学方程式，现象可由学生口述] [问]通过以上实验，你得出的结论是什么? [生]甲：镁、锌、铁可与稀盐酸和稀硫酸反应生成H2，铜不能与稀盐酸或稀硫酸反应。

乙：与酸反应时，能生成H2的金属活动性强，否则，就较弱。

丙：镁、锌、铁与稀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。

丁：镁、锌、铁、铜的金属活动性由强到弱。

[评价]大家回答得都很好。

[过渡]那么，我们还有没有其他的办法来证明不同金属活动性的相对强弱呢?答案是肯定的，那就是：

[投影]活动性强的金属能把活动性弱的金属从它们的化合物中反应出来。

[过渡]下面，我们通过此结论来探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序。

[投影] [活动与探究] 1. 把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生?

2．把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生? 3．把另一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生? [学生活动] [师]请大家根据以上实验内容，填写下表：

[投影] 实验

现象

反应的化学方程式

铝丝浸入溶液蓝色变浅，铝丝硫酸铜溶上附着一层红色固体

液中

2Al+3CuSO4====Al2(SO4)3+3Cu 铜丝浸入硝酸银溶液中

铜丝上附有白色固体，溶液由无色变为蓝色

Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag 铜丝浸入硫酸铝溶液中

[注：表中内容由学生填写] 无明显现象

[问]通过实验1．2. 3．你可分别得出什么结论?能否据此得出铝、铜、银的金属活动性顺序? [答]实验1说明铝的活动性弱于铜。

实验2说明铜的活动性强于银。

实验3说明铜的活动性弱于铝。

综合以上结论，可知铜、铝、银三种金属的活动性顺序为：铝>铜>银。

[讲解]经过了许多类似上述实验的探究过程，人们进行了认真的去伪存真、由表及里的分析，归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序：

[板书]二、金属活动性顺序

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱

[过渡]下面，是我们本节课探究时所发生的—些化学反应。

[投影] Mg+2HCl====MgCl2+H2↑

Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑

Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑

Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag

[师]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? [学生讨论后回答]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。

[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]三、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。

[讲解]金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据。

[投影] 金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，它可以给你以下一些判断的依据：

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里置换出来。

[投影练习]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

[答案](1)(3)不反应；(2)(4)反应，且均为置换反应；方程式略。

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、石灰加水配制而成，为什么不能用铁制容器来配制波尔多液? 思考题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? 思考题答案：1．因波尔多液中的硫酸铜要与铁反应：CuSO4+Fe====FeSO4+Cu，从而腐蚀铁制容器；2．可用稀盐酸来鉴别黄铜与黄金。因黄铜中含有锌，遇盐酸会有气体生成，而黄金则不与盐酸反应。

[小结]通过本课题的学习，我们知道了多数金属能与氧气反应，且不同金属的活动性各不相同，根据金属与酸或金属与另一种金属化合物的反应，可判断出金属活动性的相对强弱。同时，我们也认识了一种新的反应类型——置换反应。

[布置作业]习题3、4、6、8 设计、观察与思考

铁在常温下几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中却易和空气中的氧气反应而生锈。现有洁净无锈的铁钉、试管、稀硫酸(或醋酸(亦可用食醋代替))、食盐水、经煮沸迅速冷却的蒸溜水、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，以供我们在后面课题的学习中进行交流。

板书设计

课题2 金属的化学性质

一、金属与氧气的反应

2Mg+O22MgO

4Al+3O22Al2O3

2Cu+O22CuO

3Fe+2O2活动性：Mg、Al＞Fe、Cu>Au 二、金属活动顺序表

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱

三、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。

考题回顾

1．(2001年江苏盐城中考题)把一根洁净的铁钉放在稀硫酸中叙述正确的是……( )

①铁钉表面产生气泡

②溶液由无色逐渐变为浅绿色

③铁钉的质量减轻

④溶液的质量增加

Fc3O4

A．①②③ B．①③④

C. ①④ D．①②③④

2．下列有关铁的叙述正确的是…………………( )

A．纯净的铁是黑色的固体

B．不能用铁壶长期存放食醋

C. 铁的活动性比锌强

D. 铁与盐酸反应生成氯化铁

3．下表是某种常见金属的部分性质：

颜色、硬度

状态

密度

溶点

导电性

导热性

延展性

银白色较软

固体

2．70g/cm3

660.4℃

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

答案：1．D 2．B 3．(1)做炊具、导线、电缆、装饰品、用于包装等

(2)强

(3)猜想：比铁活动性强

验证方法：把该金属丝伸入盛有FeSO4溶液的试管中

现象：溶液的浅绿色变浅，且该金属丝的表面有黑色附着物(置换出来的铁粉粒子) 结论：该金属的活动性比较强。若无以上现象，说明猜想不成立

备课资料

1．怎样判断金属跟酸能否发生置换反应? 金属跟酸能否发生置换反应，取决于金属和酸的性质，发生置换反应的条件是：

金属：要比酸中氢活泼，即在金属活动性顺序表中氢以前的金属才能置换酸中氢元素；不如氢活动的金属不能置换酸中氢。

酸：必须是没有强氧化性的酸，即酸根没有强氧化性的酸。常见的有：盐酸，稀硫酸，醋酸等。如：

Fe+H2SO4(稀)====FeSO4+H2↑

2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑

2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑

铜、银等不如氢活泼的金属，不能置换稀硫酸或盐酸中的氢。

浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸都有强氧化性，跟锌、铜等可以发生反应，但不能置换出氢，而是生成盐，硫或氮的氧化物和水。

2．铝有哪些重要用途?

物质的用途决定于它的性质。由于铝有许多优良性能，因此铝在国民经济各部门及日常生活上着极为广泛的用途。

(1)铝的密度小，仅为2．70克／厘米3，虽然它的硬度和强度都比较低，纯铝不适合于机件的制造。世界各国生产的铝，约有60％以上都用于制造合金，在铝中加入硅、铜、镁、锌、锰等元素制成各种铝合金，就具有质轻、强度和硬度较大、耐磨等优良性能。广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶制造工业等。此外，像导弹、宇宙火箭、人造卫星等的制造上也大量用到铝及铝合金。铝有优良的导电性，它的导电能力仅次于银和铜，居第三位。它的导电率虽只有铜的2／3，

但它的密度只有铜的1／3。所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面有一层氧化膜，它不仅有耐腐蚀的能力，而且还有一定的绝缘性，所以铝可以代替部分铜做导线和电缆，铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有着广泛的应用。

(2)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大三倍。在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料、炊具等等。铝锅、铝壶等已是每个家庭不可缺少的日用品。

(3)铝的延展性能较好，仅次于金和银，铝在100～150℃时可制成薄于0．01毫米的铝箔，广泛用于包装香烟、糖果、胶卷等。还可以将铝制成铝丝、铝条，轧制成各种铝制品。