第6章基础实验5 常见金属的物理性质和化学性质---2024-2025学年九年级化学沪教版(2024)上册

配套中学沪教版 基础实验5 常见金属的物理性质和化学性质 一、教材分析 知识体系：本实验是在学生学习了金属的一些基本概念和金属资源综合利用的部分知识后进行的，是对金属性质的进一步探究和实践。通过实验，学生将更深入地理解金属物理性质和化学性质的具体内容，以及它们之间的相互关系，为后续学习合金的特性与用途、金属防护与回收等知识奠定基础。 实验设置：教材中可能设置了多个探究实验，如观察不同金属的颜色、光泽、硬度等物理性质，以及金属与氧气、酸、盐溶液等的化学反应，通过这些实验让学生亲身体验和观察金属的性质，培养学生的实验操作能力和观察分析能力。 情境引入：教材可能会结合生活中的实际例子引入实验内容，如金属制品在日常生活中的应用、金属生锈等现象，使学生认识到金属性质与生活的紧密联系，激发学生的学习兴趣和探究欲望。 二、教学目标 化学观念 微粒观：通过对金属与酸反应的微观解释，帮助学生理解化学反应的本质是原子的重新组合，金属原子在反应中失去电子变成金属离子，酸中的氢离子得到电子变成氢气，从而建立微粒观。 元素观：让学生认识到金属是一类具有相似性质的物质，它们在自然界中以不同的形式存在，通过各种化学反应可以实现金属元素的转化和利用，进一步强化元素观。 变化观：学生通过观察金属的物理性质和化学性质，理解物理变化和化学变化的区别和联系，认识到金属在不同条件下会发生不同的变化，如金属的锈蚀是一个缓慢的化学变化过程，而金属的熔化和凝固则是物理变化，从而形成变化观。 科学思维 比较归纳思维：在实验过程中，学生需要对不同金属的物理性质和化学性质进行比较和归纳，找出它们的相似点和不同点，培养比较归纳思维能力。 逻辑推理思维：根据金属与氧气、酸、盐溶液等反应的现象和规律，学生能够进行逻辑推理，预测金属的活泼性顺序以及金属在其他反应中的可能行为，发展逻辑推理思维。 创新思维：鼓励学生在实验中提出自己的想法和改进方案，培养创新思维能力，如设计不同的实验方法来验证金属的性质或探究金属腐蚀的条件等。 科学探究 提出问题：引导学生从生活中的金属现象出发，提出关于金属物理性质和化学性质的问题，如为什么不同金属的导电性不同、为什么铁容易生锈等，培养学生发现问题和提出问题的能力。 方案设计：学生能够根据问题设计合理的实验方案，选择合适的实验仪器和药品，控制实验变量，进行实验探究，提高实验方案设计能力。 证据收集与分析：学生在实验过程中要认真观察和记录实验现象，收集实验证据，并对实验数据和现象进行分析和解释，得出结论，培养证据收集与分析能力。 科学态度与责任 严谨认真：在实验操作中，要求学生严格按照实验步骤和操作规程进行实验，培养学生严谨认真的科学态度和良好的实验习惯。 合作交流：通过小组合作实验，学生能够学会与他人合作交流，共同完成实验任务，分享实验成果和经验，培养团队合作精神。 社会责任：让学生了解金属资源的有限性和金属腐蚀对环境和资源的影响，认识到合理利用金属资源和防止金属腐蚀的重要性，培养学生的社会责任感和环保意识。 三、教学重难点 教学重点 金属的物理性质：包括金属的光泽、颜色、硬度、密度、熔点、导电性、导热性、延展性等。通过实验让学生直观地感受和比较不同金属物理性质的差异，了解这些性质在生活和生产中的应用。 金属的化学性质：重点是金属与氧气、酸、盐溶液的反应。通过实验探究，学生要掌握金属的活泼性顺序，理解金属与这些物质反应的化学方程式和反应现象，以及金属化学性质在金属冶炼、金属防护等方面的应用。 金属性质与用途的关系：让学生理解物质的性质决定物质的用途，物质的用途体现物质的性质这一化学观念，能够根据金属的性质解释其在不同领域的应用，并能根据实际需要选择合适的金属材料。 教学难点 金属物理性质与化学性质的内在联系：帮助学生理解金属的物理性质如何影响其化学性质，例如金属的导电性、导热性等物理性质与金属在化学反应中的电子转移、反应速率等化学性质之间的关系，需要通过具体的实验现象和微观解释来引导学生理解。 金属腐蚀的机理：金属腐蚀是一个复杂的化学变化过程，涉及到金属与氧气、水等物质的相互作用以及电化学腐蚀等原理，学生难以直观地理解其微观过程和本质原因，需要借助图像、动画等多媒体手段进行辅助教学。 金属防护方法的选择依据：根据不同金属的性质和使用环境，选择合适的金属防护方法是一个综合性的问题，学生需要综合考虑金属的活泼性、环境的酸碱度、湿度等因素，这对学生的知识应用能力和综合分析能力要求较高。 四、教学过程 一、课程导入 师：同学们，在我们的日常生活中，金属制品无处不在。比如，我们教室里的窗户框、桌椅的金属腿，还有同学们身上的金属拉链、钥匙等等。大家能不能说一说，你还知道哪些常见的金属呢？ 生：铁、铜、铝、金、银…… 师：非常好！那大家有没有想过，为什么这些金属会被广泛应用呢？这就与它们独特的物理性质和化学性质有关。今天，我们就通过实验来探究一下常见金属的物理性质和化学性质。 二、金属的物理性质探究 （一）观察金属的颜色和光泽 师：老师这里准备了一些常见的金属片，分别是镁条、铝片、铁片、铜片。现在请同学们仔细观察它们的颜色和光泽，并把你们观察到的现象记录下来。 （学生分组观察金属片，记录现象） 师：好，哪一组同学来分享一下你们的观察结果？ 组 1 代表：镁条是银白色的，有金属光泽；铝片也是银白色的，光泽比较亮；铁片是灰白色的，看起来有点暗；铜片是紫红色的，光泽很明显。 师：回答得非常准确！大家可以看到，不同的金属具有不同的颜色和光泽，这是它们的一个重要物理性质。 （二）比较金属的硬度 师：接下来，我们来比较一下这几种金属的硬度。老师给每个小组都准备了一块铜片、铁片和铝片，以及一把小刀。同学们可以用小刀轻轻地在金属片上刻画，看看哪种金属容易被刻划出痕迹，哪种金属比较硬。注意操作时要小心，不要划伤手。 （学生分组进行实验，讨论并记录结果） 师：好，现在请小组代表来汇报一下你们的实验结果。 组 2 代表：我们发现铝片最容易被刻划出痕迹，铁片次之，铜片相对较硬，不容易被刻动。 师：很好，通过这个实验我们知道了，不同金属的硬度是不一样的。一般来说，硬度较大的金属在一些需要承受较大压力或磨损的场合应用较多，比如建筑材料中的钢铁；而硬度较小的金属，像铝，由于它比较轻便，常用于制造一些轻便的生活用品，如铝箔、易拉罐等。 （三）探究金属的导电性和导热性 师：下面，我们再来看看金属的另外两个重要物理性质 —— 导电性和导热性。老师在讲台上准备了一个简单的电路装置，以及分别连接着镁条、铝丝、铁丝和铜丝的导线。现在，我们将这些金属丝依次接入电路，观察灯泡的发光情况，来判断它们的导电性。 （老师演示实验，学生观察） 师：大家看到了什么现象？ 生：灯泡都亮了，但是亮度不一样。 师：对，灯泡的亮度不同，说明不同金属的导电性存在差异。其中，铜丝连接时灯泡最亮，这表明铜的导电性最好，所以在电线电缆中，铜是常用的导电材料。而其他金属也有一定的导电性，在一些特定的电器元件中也会用到。 师：接下来，我们再来探究一下金属的导热性。老师这里有一个装了热水的烧杯，还有几根金属棒，分别是铜棒、铁棒和铝棒。我们将金属棒的一端放在热水中，过一会儿，用手触摸金属棒的另一端，感受一下它们的温度变化，从而判断金属的导热性。 （学生分组进行实验） 师：哪位同学来说说你们的感受？ 组 3 代表：我们感觉铜棒最热，其次是铝棒，铁棒相对没那么热。 师：非常好，这说明铜的导热性最强，铝次之，铁相对较弱。在生活中，像做饭用的锅具，很多就是用金属制成的，利用了金属良好的导热性，让食物能够均匀受热。 三、金属的化学性质探究 （一）金属与氧气的反应 师：了解了金属的物理性质后，我们再来看看金属的化学性质。首先，我们来探究金属与氧气的反应。老师将分别展示镁条、铝片、铁片和铜片在空气中加热的现象。 （老师进行演示实验） 师：同学们，仔细观察实验现象，看看有什么不同？ 生：镁条燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体；铝片加热后表面变暗；铁片加热后变红，但没有明显的燃烧现象；铜片加热后表面变黑。 师：非常好！大家看到了不同金属与氧气反应的剧烈程度和产物是不一样的。镁条与氧气反应非常剧烈，而铁和铜与氧气反应相对较缓慢。这说明不同金属的活泼性是不同的。 （二）金属与酸的反应 师：接下来，我们来探究金属与酸的反应。老师给每个小组准备了稀盐酸和稀硫酸，以及镁条、锌粒、铁片和铜片。同学们将这些金属分别放入稀盐酸和稀硫酸中，观察现象，并记录下来。注意，在实验过程中要注意安全，不要将酸液溅到身上。 （学生分组进行实验） 组 4 代表：我们发现镁条放入稀盐酸和稀硫酸中，反应非常剧烈，产生大量气泡；锌粒放入后也有较多气泡产生，但没有镁条那么剧烈；铁片放入后有气泡产生，速度较慢；而铜片放入后没有明显现象。 师：同学们观察得很仔细！从这些现象中，我们可以得出什么结论呢？ 生：镁、锌、铁能与酸反应产生氢气，而铜不能与酸反应，说明镁、锌、铁比铜活泼。 师：对，而且根据反应的剧烈程度，我们还可以初步判断出这几种金属的活泼性顺序为：镁＞锌＞铁＞铜。 （三）金属与盐溶液的反应 师：最后，我们来探究金属与盐溶液的反应。老师给每个小组准备了硫酸铜溶液、硝酸银溶液，以及铁钉和铜丝。同学们将铁钉放入硫酸铜溶液中，将铜丝放入硝酸银溶液中，观察现象，并记录下来。 （学生分组进行实验） 组 5 代表：我们看到铁钉放入硫酸铜溶液中，铁钉表面有红色物质析出，溶液颜色由蓝色逐渐变为浅绿色；铜丝放入硝酸银溶液中，铜丝表面有银白色物质析出，溶液颜色由无色变为蓝色。 师：很好，这两个反应都发生了置换反应。在铁钉与硫酸铜溶液的反应中，铁把硫酸铜中的铜置换了出来，说明铁比铜活泼；在铜丝与硝酸银溶液的反应中，铜把硝酸银中的银置换了出来，说明铜比银活泼。通过这些实验，我们进一步验证了金属的活泼性顺序，并且了解了金属与盐溶液反应的规律。 四、课堂总结 师：今天，我们通过实验探究了常见金属的物理性质和化学性质。同学们，谁来总结一下金属的物理性质都有哪些呢？ 生：金属有金属光泽，颜色多样，硬度不同，具有导电性、导热性和延展性。 师：非常好！那金属的化学性质呢？ 生：金属能与氧气反应，活泼金属能与酸反应产生氢气，一些金属能与盐溶液发生置换反应，而且不同金属的活泼性不同。 师：同学们总结得很全面！通过这节课的学习，我们知道了金属的性质决定了它们在生活和生产中的用途。在今后的学习和生活中，大家要善于观察和思考，运用所学的化学知识去解释和解决实际问题。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$