9.2 金属的化学性质---2024--2025学年九年级化学鲁教版（2024）下册

第九单元 金属 第二节 金属的化学性质 ——我为山东舰蚀刻铭牌 素养目标 01 化学观念 掌握金属活动性顺序及其应用，解释不同金属与酸或盐溶液反应的差异。认识金属氧化膜的形成与酸洗去除原理，理解金属腐蚀与防护的化学基础。 02 科学思维 通过对照实验（铁、铝、铜、锌与酸反应），分析金属活动性强弱，构建“反应剧烈程度→活动性顺序”的逻辑推理模型。。 03 科学实践与探究 通过小组合作完成铭牌蚀刻实践（基材处理→除氧化膜→蚀刻→清洗），体验“问题分析→方案设计→实践验证”的完整探究过程。 04 科学态度与责任 通过山东舰铭牌制作的情境，感悟金属材料在国防科技中的重要性，增强科技报国的使命感与责任感。 金属与氧气的反应 01 学习活动一:金属与氧气的反应 提出问题：为山东舰蚀刻铭牌需要经过哪些步骤？ 4 3 2 1 根据不同金属的性能，选择出最适合制作名牌的金属基材 金属基材的选择 动手制作：用蜡覆盖铭牌需保留部分； 浸入蚀刻液，观察反应，清洗并去除蜡层，获得浮雕图案。 铭牌制作实践 金属基材表面处理 金属基材表面往往有一层氧化膜阻碍蚀刻，选择合适的处理方法 蚀刻液选择 利用金属与酸/盐溶液反应原理选择出合适的蚀刻液 学习活动一:金属与氧气的反应 思考与讨论：用于蚀刻的金属铭牌需要具备哪些性能？ 应选择耐腐蚀材料增加铭牌的使用时间 添加标题 添加标题 添加标题 耐腐蚀 易加工 外表美观 铭牌的材质不能硬度过大，也不能太小，应容易加工 不同的金属材质颜色不同，我们可以选择金属光泽美观的材质去进行蚀刻 学习活动一:金属与氧气的反应 不同金属材质的特点 材料 优点 缺点 典型应用场景 铁及合金 成本低，易冲压成型（冷轧钢板）‌；不锈钢耐腐蚀、表面光泽度高‌ 普通铁易生锈，需表面处理（如烤漆）；不锈钢加工难度较高，成本适中‌ 户外标牌（不锈钢）‌；结构件（冷轧板）‌ 铝及铝合金 轻质耐腐蚀，易拉丝/氧化着色，加工灵活（切割、折弯）‌ 纯铝强度低，需合金化提升硬度；耐磨性一般‌ 轻量化铭牌、电子产品标识‌ 铜及铜合金 黄铜/青铜耐磨损，导电性好；古铜色镀层显高端质感‌ 成本高，密度大（较重）；纯铜易氧化需表面处理‌ 高端装饰铭牌、仪器仪表标牌‌ 锌及锌合金 铸造精度高，可复刻复杂纹理；耐环境腐蚀‌ 脆性较大，抗冲击性弱；长期使用可能轻微变形‌ 精密徽章、汽车品牌标识‌ 组内讨论：分析不同金属及其合金的优缺点，哪种用来蚀刻山东舰铭牌更合适？ 学习活动一:金属与氧气的反应 综合性能优先‌：铝合金兼顾轻量化、耐腐蚀和易加工，适合多数场景‌ 1 高端需求‌：铜或不锈钢可提升质感，但需权衡成本‌ 2 特殊环境‌：户外或潮湿环境优选不锈钢或镀锌材料‌ 3 铝最适合我们今天蚀刻铭牌使用 学习活动一:金属与氧气的反应 我们取一块铝片，认真观察，你会发现金属表面颜色暗淡发白，这是因为铝的表面有一层氧化膜（Al2O3）会阻碍蚀刻，这层氧化膜是怎样形成的呢？ （回顾已学知识点，写出铝镁铁铜与氧气反应的化学和方程式。） 学习活动一:金属与氧气的反应 金属 反应的化学方程式 现象 铝 _________________________ 放出热量，不易察觉 镁 _________________________ 发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体 铁 _________________________ 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 铜 _________________________ 生成黑色固体 金 很稳定，高温时也不与氧气反应（真金不怕火炼） 4Al＋3O2=== 2Al2O3 金属的化学性质1：金属+氧气→金属氧化物 大多数金属能与氧气反应，但是反应的难易和剧烈程度不同。 活动性：镁、铝＞铁、铜＞金 【特别提醒】铝在常温下与氧气反应生成致密的_____________覆盖在铝表面，阻止内部的铝进一 步被氧化，因此铝具有良好的抗腐蚀性能 氧化铝薄膜 判断金属活动性的方法一 学习活动一:金属与氧气的反应 铝及其合金在生产生活中的广泛应用 金属与酸的反应 02 提出问题：金属表面氧化膜（如Al2O3）阻碍蚀刻，如何去除？ 实验设计 步骤 现象 物理方法 用砂纸打磨铝片 铝片表面光洁如新 化学方法 将铝片浸入稀盐酸 刚开始无现象，过一段时间发现有气泡产生 思考：铝片浸入稀盐酸中（酸洗法）为什么刚开始无现象，过一段时间产生气泡？ 你能写出对应的化学方程式么？ Al2O3＋6HCl=== 2AlCl3＋3H2O 2Al＋6HCl=== 2AlCl3＋3H2↑ 得出结论：酸洗法更高效，因化学反应可溶解氧化膜并暴露金属基材，但是不宜浸泡时间过长，会将铝进一步反应。 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 实验探究：通过上述实验，我们可以发现，铝可以与酸反应。是所有的金属单质都能与酸反应么？如何设计实验验证并进一步选择出适合蚀刻的酸溶液？ 实验目的：探究镁、锌、铁、铜与稀盐酸/硫酸的反应，筛选适合蚀刻液的酸类。 1 实验用品：镁条、锌粒、铁片、铜片、10% 的稀盐酸、10% 的稀硫酸、试管、量筒、砂纸。 2 分组实验：将四种金属分别加入稀盐酸和稀硫酸中，记录反应现象（气泡速度、剧烈程度） 3 记录实验现象并得出结论，总结规律。 4 动手实验，小组合作，注意安全 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 金属 A组：金属与盐酸反应 B组：金属与稀硫酸反应 镁 反应剧烈，产生大量气泡 反应剧烈，产生大量气泡 锌 反应较剧烈，产生较多气泡 反应较剧烈，产生较多气泡 铁 反应较慢，产生少量气泡，溶液变为浅绿色 反应较慢，产生少量气泡， 溶液变为浅绿色 铜 无明显现象 无明显现象 你能写出涉及到的化学反应方程式么？ 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 分别写出：镁、锌、铁与盐酸反应的化学方程式 Mg + 2HCl == MgCl2 + H2↑ Mg + H2SO4 == MgSO4 + H2 ↑ Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2 ↑ Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2 ↑ Fe + 2HCl == FeCl2 + H2 ↑ Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2 ↑ 置 换 反 应 单质 化合物 化合物 单质 铁单质与盐酸、稀硫酸反应生成的是+2价亚铁的盐溶液 金属的化学性质2：金属 +酸溶液→盐溶液 + 氢气 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 金属单质与酸反应的剧烈程度：镁＞锌＞铁＞铜（铜与酸不反应） 很多金属能与盐酸或稀硫酸反应，反应的剧烈程度不同。并且跟金属与氧气反应一样，剧烈程度遵循某种顺序。 01 02 规律总结：镁、锌、铁与盐酸反应的剧烈程度一样么？ 判断金属活动性的方法二 选择合适的蚀刻液：蚀刻铝制铭牌，选择稀盐酸作为蚀刻液（反应速率适中，安全性高） 金属与酸是否发生置换反应 常见金属在溶液中的活动性顺序 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 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。 1 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，生成氢气。 规律总结 学习活动二:酸洗与蚀刻——金属与酸反应的探究 金属与盐溶液的反应 03 学习活动三:蚀刻液配方优化——金属与盐溶液反应探究 提出问题：如何通过金属与盐溶液反应实现精细蚀刻？ 实验设计 步骤 现象 ①铁+硫酸铜溶液 将打磨好的铁片浸入CuSO₄溶液 有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色 ②铝+硫酸铜溶液 将打磨好的铝片浸入CuSO₄溶液 有红色固体析出，溶液由蓝色变为无色 ③铜+硫酸铝溶液 将打磨好的铜片放入Al2(SO4)3溶液 无明显现象 思考：①②产生该现象的原因是什么？为什么反应③无明显显现？尝试写出相关反应方程式并用金属活动性顺序来进行解释。 学习活动三:蚀刻液配方优化——金属与盐溶液反应探究 分别写出：铁、铁铜与硫酸铜溶液反应的化学方程式 2Al + 3CuSO4 = Al2( SO4)3+ 3Cu Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 金属的化学性质3：金属 +盐溶液→盐溶液 + 金属 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的盐溶液里置换出来。 判断金属活动性的方法三 金属与另一种金属化合物的溶液是否发生置换反应 注意 前换后，盐可溶，钾钙钠，要除外。 铁要生成亚铁盐。 学习活动三:蚀刻液配方优化——金属与盐溶液反应探究 总结：选择金属活动性差异大的金属盐溶液（如CuSO₄、AgNO₃）作为蚀刻液，实现精准蚀刻。 金属与盐溶液反应的规律 Fe + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2Ag Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 学习活动三:蚀刻液配方优化——金属与盐溶液反应探究 常见金属的活动性顺序： 金属活动性由__________逐渐________ a.金属的位置越靠前，它的活动性就越_________ b.位于氢___________的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢 c.位于_________的金属能把位于__________的金属从它们的盐溶液里置换出来(K、Ca、Na除外) 规律 强 减弱 前面 前面 后面 强 归纳总结 学习活动三:蚀刻液配方优化——金属与盐溶液反应探究 归纳总结 02 金属的化学性质1：金属+氧气→金属氧化物 01 03 金属的化学性质2：金属 +酸溶液→盐溶液 + 氢气 金属的化学性质3：金属 +盐溶液→盐溶液 + 金属 置换反应 我为山东舰蚀刻铭牌 04 回顾：为山东舰蚀刻铭牌需要经过哪些步骤？ 4 3 2 1 铝合金兼顾轻量化、耐腐蚀和易加工 金属基材的选择 动手制作：用蜡覆盖铭牌需保留部分； 浸入蚀刻液，观察反应，清洗并去除蜡层，获得浮雕图案。 铭牌制作实践 金属基材表面处理 金属基材表面往往有一层氧化膜阻碍蚀刻酸洗法更高效，因化学反应可溶解氧化膜并暴露金属基材，但是不宜浸泡时间过长，会将铝进一步反应。 蚀刻液选择 选择金属活动性差异大的金属盐溶液（如CuSO₄、AgNO₃）作为蚀刻液，实现精准蚀刻。 学习活动四:我为山东舰蚀刻铭牌 各小组制作完成可进行展示 学习活动四:我为山东舰蚀刻铭牌 总结与拓展——金属性质的社会应用 牺牲阳极保护法：利用更活泼金属作为牺牲阳极（如锌块保护船体）海上钻井平台底部焊接锌块，优先腐蚀锌而非钢铁。 金属防腐技术 通过置换反应，使用较活泼的金属如铁粉去除废水中的重金属离子，如铅、汞等。 废水处理 西汉时期刘安所著《淮南万毕术》中记载有“曾青得到铁则化为铜”其含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中，可以置换出单质铜。 湿法炼铜 谢谢 THE END Lavf58.20.100 $$