专题9 金属与人类文明 专题整体教学设计与验收评价（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

专题整体教学设计与验收评价 目录 一、主干知识——在微点判断中澄清 二、综合思维——在知识融会中贯通 三、迁移应用——在课题活动中践行 2 在微点判断中澄清 一、主干知识 1.下列有关金属的冶炼方法叙述的正误判断 (1)用还原法冶炼金属钠。( ) (2)电解氯化铝法制备金属铝。 ( ) (3)电解MgO法制备金属镁。 ( ) (4)金属铝与氧化铁、氧化镁在高温下发生的反应叫铝热反应。 ( ) (5)熔融电解法适用于制备不活泼金属。 ( ) (6)水溶液中置换法适用于较活泼金属制取不活泼金属。 ( ) × × × × × √ 2.下列有关铁及其化合物的转化叙述的正误判断 (1)配制FeSO4溶液时,常在溶液中加入少量铁粉。( ) (2)金属阳离子只有氧化性,不可能有还原性。( ) (3)氨水和NaOH溶液均可以使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀。( ) (4)Fe(OH)2在空气中充分加热时,可分解为FeO和H2O。( ) √ × √ × (5)向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中不含Fe2+。 ( ) (6)Fe(OH)3、FeCl2不能通过化合反应得到。( ) (7) Fe3+、Cu2+、H+、Fe2+四种离子中氧化能力最强的是Fe3+。( ) (8)某溶液中滴加氯水,然后滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+。( ) × × √ × 3.下列有关金属材料叙述的正误判断 (1)用铜制作导线,是因为铜具有良好的导电性。( ) (2)铁制炊具可加热食物,是利用金属材料具有导热性。( ) (3)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。( ) (4)生铁的熔点比纯铁低,但机械强度和硬度比纯铁高。( ) √ √ × √ (5)合金是混合物,具有金属的特性。 ( ) (6)三峡大坝的建设使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料。( ) (7)氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料。( ) (8)太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能。 ( ) √ √ √ √ 在知识融会中贯通 二、综合思维 (一)金属的冶炼方法 1.下列有关金属冶炼的说法不正确的是 (　　) A.金属冶炼的实质是金属阳离子被还原成单质 B.用炭粉或铝粉还原铁矿石可以获取金属Fe C.通过电解MgCl2溶液的方法可以获取金属Mg D.冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜 [综合训练] √ 解析:金属冶炼的实质是将金属从其化合物中还原出来,故A正确;碳和铝都具有还原性,是工业炼铁常用的还原剂,故B正确;电解MgCl2溶液的反应原理与电解氯化钠溶液相似,得不到单质镁,故C错误;冶炼铜的方法主要是热还原法和用活泼金属将其从铜盐溶液中置换出来,故D正确。 2.金属的冶炼就是将金属元素从它的化合物中还原出来,下列说法错误的是 (　　) A.可用热分解法获得金属银 B.利用赤铁矿冶炼金属铁,可用一氧化碳、氢气等作还原剂 C.钠、镁、铝等活泼的金属,都可以用电解其熔融的氯化物来冶炼 D.铝热反应可以用于冶炼难熔的相对较不活泼的金属,也可以用于焊接钢轨 √ 解析:不活泼的金属采用直接加热法冶炼,故可用热分解法获得金属银,A不选;大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法,故可利用赤铁矿冶炼金属铁,可用一氧化碳、氢气等作还原剂还原,B不选;活泼金属采用电解法冶炼,钠、钾、镁用的是电解其熔融氯化物制备,但氯化铝为共价化合物,熔融状态不电离,铝用电解熔融的氧化铝制备,故选C;铝热反应放出大量的热,可用于冶炼难熔的相对较不活泼的金属,也可以用于焊接钢轨,D不选。 3.下列金属在工业上的冶炼方法错误的是 (　　) √ 选项 A B C D 金属 Ca、Mg Sn、Pb K、Na Hg、Ag 冶炼方法 电解法 还原法 还原法 热分解法 解析:根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法,一般来说,活泼金属用电解法,较活泼的金属用热还原法,不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法冶炼,Ca、Mg属于活泼金属,一般使用电解法冶炼,故A正确;Sn、Pb属于较活泼的金属,一般使用热还原法冶炼,故B正确;K、Na属于活泼金属,一般使用电解法冶炼,故C错误;Hg、Ag属于不活泼金属,一般使用热分解法冶炼,故D正确。 (二)铁及其重要化合物之间的转化关系 4.在指定条件下,下列铁及其化合物之间的转化能实现的是 (　　) A.Fe(s) Fe3O4(s) B.Fe2O3(s) Fe(s) FeCl3(aq) C.Fe(OH)2(s) Fe(NO3)2(aq) D.FeS2(s) SO2(g) H2SO4(aq) √ [综合训练] 解析:铁单质与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁,A正确;铁单质与盐酸反应生成氯化亚铁,而不是氯化铁,B错误;氢氧化亚铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁,而不是硝酸亚铁,C错误;二氧化硫与水反应生成亚硫酸,而不是硫酸,D错误。 5.能检验某溶液中有Fe2+无Fe3+的实验事实是 (　　) A.向溶液中加入2滴KSCN溶液立即变红色 B.向溶液中加入少许氯水后再加2滴KSCN溶液立即变红色 C.向溶液中加入2滴KSCN溶液无明显变化,再加入少许氯水立即变红色 D.向溶液中加入少许NaOH溶液立即产生红褐色沉淀 √ 解析:该现象只能说明含有Fe3+,无法判断是否有Fe2+,A错误;若原溶液中只有Fe3+,现象相同,B错误;加入2滴KSCN溶液无明显变化,说明无Fe3+,再加入少许氯水立即变红色,说明含有Fe2+,被氧化生成了Fe3+,C正确;该现象只能说明含有Fe3+,无法判断是否有Fe2+,D错误。 √ 6.如图所示装置,可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是 (　　) A.实验前,应事先煮沸溶液除去溶解氧 B.装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C.关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D.取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 解析:氢氧化钠溶液中有少量氧气,氢氧化亚铁易被氧气氧化,所以实验前,应事先煮沸溶液除去溶解氧,故A正确;由图可知,装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气,故B正确;关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中,故C错误;氢氧化亚铁具有强还原性,能够被氧气氧化,颜色发生变化,所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化,故D正确。 (三)常见金属材料的性能及分类 7.下列关于金属及其合金的说法正确的是 (　　) A.工业上用量最大的合金是铝合金 B.古代出土的铜制品表面覆盖着铜绿,其主要成分是CuO C.装修门窗使用的铝合金材料硬度比铝单质小,熔点比铝单质低 D.生铁和钢都是合金,且钢的含碳量比生铁低 √ [综合训练] 解析:工业上用量最大的合金是铁合金,A错误;古代出土的铜制品表面覆盖着铜绿,其主要成分是Cu2(OH)2CO3,B错误;装修门窗使用的铝合金材料硬度比铝单质大,但熔点比铝单质低,C错误;生铁和钢都是合金,且钢的含碳量比生铁低,D正确。 8.下列说法正确的是 (　　) A.不锈钢是仅含铁、碳两种元素的铁合金 B.我国流通的硬币的材质是某种金属单质 C.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用 D.镁合金的硬度和强度均低于纯镁 √ 解析:不锈钢中含有Fe、Cr、Ni、C等元素,A错误;我国流通的硬币的材质是合金,而不是金属单质,B错误;日用铝制品表面覆盖着氧化铝薄膜,由于非常致密,对内部金属起保护作用,C正确;一般合金的硬度和强度要高于其成分金属,所以镁合金的硬度和强度均高于纯镁,D错误。 9.(2024·成都高一检测)国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是 (　　) A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质 B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金 C.铝锂合金具有金属光泽,可导电、导热 D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同 √ 解析:合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不相同。 在课题活动中践行 三、迁移应用 课题活动　金属在生产、生活中的应用 农业现代化、工业现代化、国防和科学技术现代化都离不开金属的支持,小到农具、机械零件、日常用品,大到飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由金属制成。所以说金属材料是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。本课题通过探究不同的金属材料来融通本专题的相关知识,提高学生的迁移运用能力。 探究目标(一)　铁及其化合物的性质及应用 人们最早利用的单质铁直接来自自然界。铁单质只存在于从天而降的陨铁中,所以古代人称铁为“天石”。铁在自然界中分布较广,仅次于氧、硅、铝,位居地壳含量第四位。纯铁用于制发电机和电动机的铁芯,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等,是工业上所说的“黑色金属”之一(另外两种是铬和锰)。另外人体中也含有铁元素,+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分,用于氧气的运输。 1.铁元素在自然界中大多数以化合态存在,可以形成多种化合物,这些化合物之间可以相互转化。铁及其化合物之间存在如下的转化关系: 提示:①化学方程式:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2; ②离子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑; ③离子方程式:Fe+Cu2+===Fe2++Cu; ④化学方程式:2Fe+3Cl2 2FeCl3; ⑤离子方程式:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-; 上述序号代表转化的化学方程式或离子方程式,请写出①④⑨的化学方程式及②③⑤⑥⑦⑧⑩ 的离子方程式。 ⑥离子方程式:2Fe3++Fe===3Fe2+; ⑦离子方程式:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+; ⑧离子方程式:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓; ⑨化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3; ⑩离子方程式:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓; 离子方程式:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。 2.下表是某儿童微量元素体检报告单的部分数据:   分析项目 检测结果 单位 参考范围 1 锌(Zn) 115.92 μmol·L-1 66~120 2 铁(Fe) 6.95↓ mmol·L-1 7.52~11.82 3…… 钙(Ca) 1.68 mmol·L-1 1.55~2.10 根据上表的数据,回答下列问题: (1)该儿童什么元素含量偏低? 提示:从检测结果与参考范围看,该儿童Fe元素的含量比参考范围略低。 (2)报告单中“μmol·L-1”是　　　　(填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。   提示:μmol·L-1为浓度的单位。 (3)服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的氧化性还是还原性? 提示:Fe3+转化为Fe2+,铁元素的化合价降低,发生还原反应,故维生素C体现还原性。 (4)缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分,将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,推测糖衣的作用是什么? 提示:糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触,起到防止Fe2+被氧化的作用。 探究目标(二)　金属的冶炼(氧化还原反应的表征) 金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。冶金技术的出现,成为人类继烧陶之后运用化学手段来创造物质文明的又一辉煌成就。冶金技术的发明把人类生活从野蛮时代推向了文明的殿堂,而人们对金属有所认识也是从这里开始的。 1.已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼: 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑　H2+CuO Cu+H2O　 2HgO 2Hg+O2↑ (1)分析以上信息,总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系。 提示:金属的冶炼方法与金属在自然界中的存在状态、金属活泼性有关。一般来说,非常活泼的金属一般采用电解法冶炼(如K、Ca、Na、Mg、Al等),中等活泼的金属一般用热还原法冶炼(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等),不活泼的金属一般用热分解法冶炼(如Hg、Ag等)。 (2)利用(1)中的结论,并结合题目信息,写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式。 提示:CaCl2(熔融) Ca+Cl2↑。 (3)在某些特殊环境下,往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属,请写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式。 提示:4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn。 2.合理、高效利用金属矿物,将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料,这一过程在工业上称为金属的冶炼。 (1)铝热法是冶炼金属的方法之一,写出铝热法炼铁(Fe2O3)的化学方程式。引发铝热反应的实验操作怎么进行? 提示:铝热法是指用金属铝为还原剂还原金属氧化物的反应,其中以铝还原Fe2O3的化学方程式为 2Al+Fe2O3 Al2O3 +2Fe,其中引发铝热反应的实验操作是加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃。 (2)某些金属氧化物粉末和铝粉在一定条件下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是哪一个? 提示:铝热反应只有达到一定的温度才能引发,在这之前是不反应的,但只要反应发生了就会放出大量的热,使反应更加剧烈,反应速率增大极快,因此反应速率(v)和温度(T)的关系示意图与铝热反应最接近的应是b 。 探究目标(三)　合金的性质用途 我国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3 000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑。 1.中国国产大型军用运输机运⁃20成功降落。标志着中国大型运输机首飞圆满成功。运⁃20根据结构和性能要求不同,使用的材料也不同,你认为下列材料中用于运⁃20制造,合理的是　　　　(填序号)。   A.利用纯铝制造运⁃20发动机 B.用镁铝合金制造运⁃20座椅 C.用氧化铝制造运⁃20电器线路的导线 D.用普通钢制造运⁃20灭火器的外壳 BD　 提示:纯铝硬度差,不能用于制造飞机发动机;镁铝合金具有质量轻、密度低、散热性好、抗压性强和易于加工等性能,能用于制造运⁃20的座椅;固态氧化铝不导电,不能用于制造运⁃20电器线路的导线;普通钢制造的容器具有较好的抗压和抗冲击能力等特性,适合制造灭火器的外壳。 2.合金是重要的金属材料。 (1)下列物品所使用的主要材料哪些属于合金? A.青花瓷瓶　　B.橡胶充气艇　　C.不锈钢锅 提示:由两种或两种以上的金属或金属和非金属熔合而成的具有金属特性的物质是合金。只有C项不锈钢属于合金。 (2)生铁是常用的合金,生铁属于纯净物还是混合物? 提示:生铁是合金,属于混合物。 3.黄铜是铜锌合金,将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示),纯铜片上留下明显的划痕,说明了什么? 提示:纯铜片上留下明显的划痕,这说明黄铜硬度比纯铜大。 1.阅读材料,回答下列问题。 科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的,其优点是硬度大,密度小(为0.16~0.5 g·cm-3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料。 [素养训练] (1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是　　(填字母,下同)。  A.泡沫铝是铝单质泡沫 B.泡沫铝是一种合金 C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料 D.泡沫铝可用于飞机制造 解析:根据信息可知,泡沫铝是一种合金,是混合物;泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料;由于泡沫铝有很大刚性,密度小,且隔音、保温,故泡沫铝可用于飞机制造。 A (2)铝制成铝箔用于食品包装,是利用它的 。 A.金属光泽　　　　　　　 B.延展性 C.导电性 D.导热性 解析:铝制成铝箔用于食品包装,利用的是铝的延展性。 B (3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用,但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解,请写出下列反应的离子方程式。 ①氧化膜与盐酸反应:　 。  ②氧化膜与氢氧化钠溶液反应:　 。  解析:Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为Al2O3+6H+===2Al3++3H2O、Al2O3+2OH-===2Al+H2O。 Al2O3+6H+===2Al3++3H2O Al2O3+2OH-===2Al+H2O 2.某一化学兴趣小组对某一药厂生产的硫酸亚铁糖衣片进行探究: [提出问题] 这种糖衣片中是否含有硫酸亚铁,若有,含量是多少? [查阅资料] ①亚铁离子遇具有氧化性的物质时易被氧化。如氢氧化亚铁为白色沉淀,在空气中会迅速被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀,这是氢氧化亚铁的典型特征。 ②亚铁盐溶于水时,会产生少量氢氧根离子而产生沉淀(溶液浑浊)。 [实验探究] (1)对硫酸亚铁来说,药片的糖衣起到的作用是_________________ 　 。  解析:药片的糖衣隔绝氧气,防止硫酸亚铁被氧化而失效。 隔绝氧气,防止 硫酸亚铁被氧化而失效 (2)为了不影响后续检验亚铁盐,检验硫酸盐可用的试剂是____　　　　(填“A”或“B”)。  A.用硝酸酸化的硝酸钡溶液 B.用盐酸酸化的氯化钡溶液 解析:检验硫酸亚铁不能选用硝酸酸化的硝酸钡溶液,因为硝酸具有强氧化性,可将硫酸亚铁氧化。 B (3)检验亚铁盐可用的试剂是　　　　　　 ,现象为___________ (合理即可)。  解析:验证Fe2+可用氢氧化钠溶液,现象为产生白色沉淀并迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀。 氢氧化钠溶液　 产生白色 沉淀并迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀 (4)上述鉴定硫酸亚铁的成分时需加水溶解,并加1滴稀盐酸,能否用稀硫酸代替稀盐酸　 　(填“能”或“不能”)。  解析:亚铁盐在酸性条件下还原性降低,加入盐酸酸化,可防止硫酸亚铁被氧化,但不能用硫酸来替代盐酸,因后续反应要通过硫酸钡检验硫酸亚铁的含量。 不能 (5)取十粒糖衣片,称其质量为5 g,溶于20 g水中;溶解药品时用到玻璃棒的作用是 。 解析:溶解药品时玻璃棒的作用是搅拌。 搅拌以促进溶解 (6)向所配溶液中滴加氯化钡溶液至略过量,过滤、洗涤、干燥、称量,沉淀质量为4.66 g,计算该糖衣片中硫酸亚铁的质量分数:　　　　。  解析:由FeSO4+BaCl2===BaSO4↓+FeCl2可知,硫酸亚铁的质量=4.66 g÷233 g·mol-1×152 g·mol-1=3.04 g,糖衣片中硫酸亚铁的质量分数:×100%=60.8%。 60.8% $$