基础实验5 常见金属的物理性质和化学性质（教学设计）化学沪教版2024九年级上册

该初中化学教学设计聚焦常见金属的物理性质（状态、颜色、硬度等）、化学性质（与氧气、酸反应）及钢铁锈蚀条件，通过生活金属制品图片与航天科技实例导入，衔接学生已有化学基础，以知识回顾和实验准备搭建学习支架。 以实验探究为主线，设计金属导电性验证、铁钉锈蚀条件对照等实验，体现科学探究与实践；结合金属用途（如铜制导线）培养科学态度与责任，助力学生提升实验操作与分析能力，为教师提供结构化教学流程与评价工具。

基础实验5 常见金属的物理性质和化学性质 一、知识目标 1.认识生活中常见金属（镁、铁、锌、铝、铜）的物理性质，如状态、颜色、硬度、导电性等。 2.探究金属的化学性质，包括金属与氧气、酸的反应。 3.探究钢铁锈蚀的条件，了解在生产生活中防止钢铁生锈的方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察金属的物理和化学性质表现，从微观角度理解金属的结构与性质的关系。 2.科学探究与创新意识：通过设计并完成实验，探究金属的性质和钢铁锈蚀的条件，培养科学探究能力和创新思维。 3.科学态度与社会责任：认识金属材料在生产生活中的重要作用，增强合理使用金属资源和防止金属腐蚀的意识。 一、教学重点 1. 金属的物理性质和化学性质，钢铁锈蚀的条件及防锈方法。 二、教学难点 1. 通过实验探究总结金属的性质，分析钢铁生锈的条件并提出有效的防锈措施。 通过实验探究总结金属的性质，分析钢铁生锈的条件并提出有效的防锈措施。 教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。在之前的学习中，学生已经了解了一些常见的物质和化学反应，对化学实验也有了一定的兴趣和好奇心。然而，他们的思维还处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于一些抽象的化学概念和原理理解起来可能存在一定的困难。 在学习金属的物理性质和化学性质时，学生可能对金属的一些常见物理性质，如颜色、光泽、硬度等有一定的感性认识，但对于金属的导电性、导热性等性质的理解可能还不够深入。在化学性质方面，学生可能已经知道一些金属能与氧气反应，但对于金属与酸的反应以及铁生锈的条件等知识可能还比较陌生。此外，学生在实验操作和观察能力上还需要进一步提高，对于实验现象的分析和总结能力也有待加强。 因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合生动有趣的实验和实例，引导学生积极参与课堂活动，帮助学生逐步建立起对金属性质的系统认识。同时，要注重培养学生的科学思维和实验探究能力，让学生在学习过程中不断提高自己的化学素养。 教学环节一 新课导入 【展示生活图片】同学们，老师先给大家展示一些生活中的图片。这里有厨房中各种各样的金属炊具，有马路上飞驰而过的汽车，还有天空中翱翔的飞机。大家仔细观察一下，这些物品中都用到了哪些金属呀？（给学生一些时间观察和思考，鼓励他们积极发言，如可能会提到铁、铝、铜等金属） 【引入科技实例】大家观察得很仔细。其实，金属在我们的生活和科技发展中都起着至关重要的作用。就拿我国的航天事业来说吧，神舟系列飞船和嫦娥系列探测器的成功发射，离不开金属材料的支持。飞船和探测器的外壳大量使用了铝合金，它不仅密度小，能减轻飞船的重量，还具有良好的抗腐蚀性，保证了飞船在太空中的安全运行。再比如，芯片作为现代科技的核心，其中也用到了铜等金属来实现电路的连接和导电。可见，金属的物理性质和化学性质对于科技进步有着多么重要的意义。那么，这些常见金属都具有哪些物理性质和化学性质呢？今天，我们就带着所学的理论知识，通过实验亲自去探究、感知金属的物理性质和化学性质。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示生活中常见的金属物品图片和引入我国航天事业等科技实例，能迅速吸引学生的注意力，让学生感受到金属在生活和科技中的广泛应用，激发他们对金属性质探究的兴趣，使学生主动参与到课堂中来。 2.联系实际生活与科技：将化学知识与生活实际和科技发展相联系，让学生明白化学知识的实用性和重要性，培养学生关注生活、关注科技的意识，同时也能提高学生对化学学科的认同感。 3.引发思考，导入新课：由生活和科技中的金属应用引出关于金属物理性质和化学性质的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 金属的物理性质 活动一 知识回顾与实验准备 【引入】同学们，我们已经学习了金属的物理性质和化学性质，今天就让我们带着所学的理论知识，通过实验亲自去探究、感知金属的物理性质。大家想一想，在生活中我们经常会用到各种金属制品，那金属都有哪些物理性质呢？ 【问题】请同学们回顾以下几个问题： 1.金属的物理性质：大多数金属常温下呈固体（汞是液体），有金属光泽，具有良好的______性、_______性和_______性。 2.合金比组成它的纯金属的硬度更______、熔点更______、抗腐蚀性更______。 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的____________中置换出来。 【学生思考】学生思考并回答问题： 1.导电、导热、延展。 2.大、低、好。 3.化合物溶液。 【讲解】评价、强调：同学们回答得很正确。金属的这些物理性质决定了它们在生活和生产中有广泛的应用。接下来我们看看本次实验需要用到的试剂和仪器。 展示实验试剂：镁条、铁钉、锌片、铝片、铜片、稀硫酸（稀盐酸）、氯化钠溶液、生石灰（或无水氯化钙）、蒸馏水等； 展示实验仪器：酒精灯、坩埚钳、陶土网、烧杯、试管、橡皮塞、砂纸、干电池、小电珠、导线、棉球等。 【设计意图】通过知识回顾，巩固学生对金属物理性质相关理论知识的记忆，为后续实验探究做铺垫。展示实验试剂和仪器，让学生对实验有一个直观的认识，激发学生的实验兴趣。 【对应训练1】下列关于金属物理性质的描述中，错误的是（ ） A. 大多数金属具有金属光泽 B. 金属都具有良好的导电性和导热性 C. 金属都具有较高的熔点和硬度 D. 大多数金属在常温下是固体 【答案】C 【解析】并不是所有金属都具有较高的熔点和硬度，例如汞在常温下是液体，熔点较低；钠的硬度较小，可以用小刀切割。所以C选项错误。 【对应训练2】下列物质中，属于合金的是（ ） A. 铜 B. 铝 C. 不锈钢 D. 汞 【答案】C 【解析】合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物。不锈钢是铁的合金，含有铁、铬、镍等元素。铜、铝、汞都是纯金属，不属于合金。所以C选项正确。 活动二 金属物理性质的实验探究 【问题】我们接下来通过实验来探究金属的物理性质。请同学们思考如何设计实验来证明金属具有导电性？ 【学生思考】学生思考并回答：将不同金属接入电路中，如果灯泡亮，证明金属能导电（有导电性）。 【学生实验】学生分组进行实验，按照以下步骤操作： （1）观察镁条、铁钉、锌片、铝片和铜片的外观，试一试此金属样品是否容易被折弯、扭断。 （2）用砂纸打磨金属样品，观察外观是否有变化。 （3）用打磨好的金属样品和导线连接一节干电池和小电珠，观察小电珠是否发光，并依此判断该金属是否能导电。 【学生记录】学生记录实验现象： 金属样品 外观（状态、颜色） 硬度 导电性 镁条 银白色固体 较大 能导电 铁钉 银白色固体 大 能导电 锌片 银白色固体 较大 能导电 铝片 银白色固体 较大 能导电 铜片 紫红色固体 较大 能导电 【讲解】评价、总结：同学们实验做得很认真，记录也很准确。从实验中我们可以看出，这些金属都具有金属光泽，硬度较大，并且都能导电。用砂纸打磨后，金属表面更加光亮，说明金属表面可能有一些氧化层。 【设计意图】通过实验探究，让学生亲身体验金属的物理性质，培养学生的动手能力和观察能力。同时，让学生学会设计实验来验证金属的性质，提高学生的科学探究能力。 【对应训练3】在探究金属导电性的实验中，某同学将一根金属丝接入电路中，发现小电珠不亮。下列原因分析中，不可能的是（ ） A. 金属丝没有打磨干净，表面有氧化层 B. 金属丝的长度过长，电阻过大 C. 电池的电压过低 D. 金属丝本身不具有导电性 【答案】D 【解析】在本次实验中使用的镁条、铁钉、锌片、铝片和铜片都具有导电性。小电珠不亮可能是因为金属丝没有打磨干净，表面有氧化层，影响了导电性能；金属丝的长度过长，电阻过大，也会导致电流过小，小电珠不亮；电池的电压过低，也可能使小电珠无法发光。所以D选项不可能。 教学环节三 金属的化学性质 活动一 金属与氧气的反应 【引入】我们已经探究了金属的物理性质，接下来我们来探究金属的化学性质。在生活中，我们会发现一些金属在空气中会发生变化，比如铁会生锈。那金属与氧气会发生怎样的反应呢？ 【学生实验】学生分组进行实验，用坩埚钳分别夹持一小段表面用砂纸擦亮的镁条、铁钉、铝片和铜片，用酒精灯加热，观察现象。 【学生记录】学生记录实验现象： 金属样品 在酒精灯上加热的现象 镁条 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体 铁钉 变红热 铝片 表面失去金属光泽 铜片 有黑色物质生成 【讲解】评价、总结：同学们观察得很仔细。镁条在空气中燃烧非常剧烈，这是因为镁的化学性质比较活泼，能与氧气迅速反应。铁在加热时变红热，说明铁也能与氧气反应，但反应相对较缓慢。铝表面失去金属光泽，是因为铝在空气中与氧气反应生成了一层致密的氧化铝薄膜，阻止了进一步的反应。铜在加热时生成黑色的氧化铜。 【设计意图】通过实验让学生直观地观察到金属与氧气的反应现象，了解不同金属与氧气反应的剧烈程度不同，从而认识到金属的化学性质有差异。培养学生的观察能力和对实验现象的分析能力。 【对应训练1】下列金属在空气中加热，能剧烈燃烧的是（ ） A. 铜 B. 铁 C. 铝 D. 镁 【答案】D 【解析】从实验现象可知，镁条在空气中加热时剧烈燃烧，发出耀眼的白光。而铜加热时生成黑色物质，反应相对不剧烈；铁加热时变红热，反应也不剧烈；铝表面失去金属光泽，反应较缓慢。所以能剧烈燃烧的是镁，D选项正确。 【对应训练2】铝制品在空气中不易被腐蚀，其原因是（ ） A. 铝的化学性质不活泼 B. 铝在常温下不与氧气反应 C. 铝的硬度大 D. 铝表面有一层致密的氧化铝薄膜 【答案】D 【解析】铝的化学性质比较活泼，在常温下能与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，这层薄膜可以阻止铝进一步与氧气反应，从而使铝制品在空气中不易被腐蚀。所以D选项正确。 活动二 金属与酸的反应 【问题】金属除了能与氧气反应，还能与酸反应吗？接下来我们通过实验来探究金属与酸的反应。 【学生实验】学生分组进行实验，另取一支试管，加入锌粒，并滴加稀硫酸（或稀盐酸）至锌粒完全浸没，观察现象，写出反应的化学方程式。 【学生记录】学生记录实验现象：产生气泡，锌粒逐渐溶解，溶液仍为无色。 写出反应的化学方程式： (Zn + 2HCl = ZnCl_{2}+H_{2}) (Zn + H_{2}SO_{4}= ZnSO_{4}+H_{2}) 【讲解】评价、总结：同学们实验操作规范，记录准确。从实验现象可以看出，锌能与稀硫酸或稀盐酸反应产生氢气。这说明金属活动性顺序中，锌排在氢的前面，能置换出酸中的氢。 【设计意图】通过实验探究金属与酸的反应，让学生了解金属的活动性顺序，培养学生的实验操作能力和书写化学方程式的能力。 【对应训练3】下列金属中，不能与稀盐酸反应产生氢气的是（ ） A. 镁 B. 锌 C. 铜 D. 铁 【答案】C 【解析】在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与稀盐酸反应产生氢气，排在氢后面的金属不能与稀盐酸反应。镁、锌、铁都排在氢前面，能与稀盐酸反应产生氢气；铜排在氢后面，不能与稀盐酸反应。所以C选项正确。 活动三 铁钉锈蚀实验 【问题】我们在生活中经常会看到铁制品生锈的现象，那铁生锈需要什么条件呢？接下来我们通过实验来探究铁钉锈蚀的条件。 【学生实验】学生分组进行实验，按照以下步骤操作： 1.在试管①中加入少量干燥剂（无水氯化钙），再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞。 2.在试管②中注满煮沸后迅速冷却的蒸馏水，使铁钉完全浸没，塞紧橡皮塞。 3.在试管③中加入少量蒸馏水，使铁钉的一部分浸没在水中。 4.在试管④中加入稀硫酸，浸没铁钉后，倒去溶液。 5.在试管⑤中加入少量氯化钠溶液，使铁钉一部分浸没在溶液中。 【学生观察记录】学生观察并记录不同时间的实验现象： 试管编号 立即观察 1天后 3天后 1周后 ① 无现象 无现象 无现象 无现象 ② 无现象 无现象 无现象 无现象 ③ 无现象 表面开始生锈 生锈 生锈 ④ 有大量气泡产生 无现象 无现象 无现象 ⑤ 无现象 表面开始生锈 生锈 生锈 【学生分析】学生根据实验现象分析、总结铁钉生锈的条件：铁生锈的条件是与水和氧气等物质共同作用。 【讲解】评价、总结：同学们分析得很正确。从实验可以看出，试管③和⑤中的铁钉生锈，是因为它们同时接触到了水和氧气；而试管①中没有水，试管②中没有氧气，铁钉都没有生锈。说明铁生锈需要水和氧气共同参与。 【设计意图】通过实验探究铁钉生锈的条件，培养学生的实验设计能力、观察能力和分析总结能力。让学生了解铁生锈的原因，为后续学习防止铁生锈的方法做铺垫。 【对应训练4】下列做法能防止铁制品生锈的是（ ） A. 把铁制品放在潮湿的空气中 B. 给铁制品表面涂上一层油漆 C. 把铁制品浸没在稀硫酸中 D. 把铁制品长时间放在室外 【答案】B 【解析】铁生锈的条件是与水和氧气共同作用，所以要防止铁制品生锈，就要隔绝水和氧气。给铁制品表面涂上一层油漆，可以隔绝空气和水，防止铁生锈。把铁制品放在潮湿的空气中、长时间放在室外，铁会与水和氧气接触，容易生锈；把铁制品浸没在稀硫酸中，铁会与稀硫酸反应，被腐蚀。所以B选项正确。 活动四 问题讨论 【问题】请同学们思考以下问题： 1.举例说明常见的金属（镁、铁、锌、铝和铜）在生产生活中的用途，并思考这些用途与金属的哪些性质有关。 2.常见金属（镁、铁、锌、铝和铜）导电性如何？为何常用铜丝制导线？ 3.根据对铁钉锈蚀条件的探究，请尝试提出一些防止铁制品锈蚀的办法。 【学生思考回答】学生思考并回答问题： 1.镁条燃烧发出耀眼的白光，可用于制造照明弹；铁具有良好的导热性，常用于制炊具；铁具有良好的导电性，可用于除去油罐车运输过程中产生的静电；锌在常温下表面易生成一层保护膜，可用于镀锌工业；铝具有良好的导电性，可用于制电线；铜具有良好的导电性，可用于制电缆。 2.它们都具有导电性，其中铜的导电性最强。由于铜的导电性最强，且价格适中，所以常用铜制导线。 3.保持铁制品表面的洁净、干燥；在铁制品表面涂油、刷漆、烧涂搪瓷等。 【讲解】评价、总结：同学们回答得非常好。金属的性质决定了它们的用途，我们要根据金属的性质合理选择和使用金属。同时，了解铁生锈的条件后，我们可以采取相应的措施来防止铁制品生锈。 【设计意图】通过问题讨论，让学生将所学的金属性质知识与实际生活联系起来，加深对金属性质和用途的理解。培养学生运用知识解决实际问题的能力。 基础实验5 常见金属的物理性质和化学性质 一、金属的物理性质 1.共性：固体（汞除外）、金属光泽、导电、导热、延展 2.合金特性：硬度大、熔点低、抗腐蚀性好 3.实验 o外观、硬度探究 o导电性实验 二、金属的化学性质 1.与氧气反应 o镁：剧烈燃烧，白光，白固 o铁：红热 o铝：失光泽 o铜：变黑 2.与酸反应 o锌 + 酸 → 盐 + 氢气 3.铁钉锈蚀实验 o条件：水和氧气 o防锈措施 三、金属用途与性质关联 1.镁：照明弹（白光） 2.铁：炊具（导热）、除静电（导电） 3.锌：镀锌（保护膜） 4.铝：电线（导电） 5.铜：电缆（导电） 1．下列说法不正确的是 A．钙是生物细胞中含量最多的金属元素 B．铁制品在潮湿的空气中容易生锈 C．多数合金的熔点高于它的成分金属 D．铝制品轻便耐用说明其密度小、抗腐蚀性好 【答案】C 【解析】A、生物细胞中含量最高的金属元素是钙元素，不符合题意。 B、铁生锈是铁与氧气、水发生化学反应的过程，铁制品在潮湿的空气中容易生锈，不符合题意。 C、多数合金的熔点低于它的成分金属，符合题意。 D、铝的密度较小，因此铝制品轻便；铝在空气中表面会形成致密的氧化铝保护膜，阻止内部金属进一步被腐蚀，因此抗腐蚀性好、耐用，不符合题意。 故选C。 2．路边垃圾桶的铝制外壳可保持它原本的银白色，而固定垃圾桶的铁制螺丝却锈迹斑斑，下列说法正确的是 A．所有金属都呈银白色 B．铁的金属活动性比铝强 C．铝制外壳不与空气成分反应 D．给铁制螺丝涂油能防止生锈 【答案】D 【解析】A、并非所有金属都是银白色，例如铜呈紫红色，不符合题意。 B、根据金属活动性顺序可知，铝位于铁之前，说明铝的金属活动性比铁强，不符合题意。 C、铝制外壳能与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝保护膜，这层膜阻止了内部铝进一步被腐蚀，不符合题意。 D、铁生锈是铁与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应的结果，给铁制螺丝涂油可以隔绝铁与空气、水分的接触，从而防止生锈，符合题意。 故选D。 3．关于铝、铁、铜三种金属，下列有关说法不正确的是 A．三种金属均能与氧气反应 B．三种金属均被广泛应用于生产生活中 C．铝、铜、硫酸亚铁溶液可验证三种金属的活动性顺序 D．等量的三种金属与足量且等量的稀盐酸混合后溶液的质量相等 【答案】D 【解析】A、铝在常温下与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜；铁在潮湿空气中与氧气反应生成铁锈；铜在加热或潮湿环境中与氧气反应生成碱式碳酸铜（铜绿），因此，三种金属都能与氧气反应，故说法正确； B、铝用于易拉罐、飞机材料（轻便耐腐蚀），铁用于建筑、机械（强度高），铜用于电线、管道（导电性好），因此，均广泛应用，故说法正确； C、将铝放入硫酸亚铁溶液中生成铁和硫酸铝，证明铝比铁活泼；将铜放入硫酸亚铁溶液，铜不能置换铁，证明铁比铜活泼，因此，此方法可验证活动性顺序铝 > 铁 > 铜，故说法正确； D、铜不与盐酸反应（活动性在氢后），溶液质量不变；根据反应关系、可知，等量的铝、铁足量且等量的稀盐酸反应后，溶液的质量都增加，故说法错误。 故选D。 4．金、银、铜、铁、锡是常说的“五金”，关于它们的说法不正确的是 A．与空气和水同时接触都易锈蚀 B．银、铜、铁、锡的合金硬度都比纯金属大 C．用稀硫酸和硫酸亚铁溶液能够验证铜、铁、锡的金属活动性顺序 D．“五金”都具有导电性、导热性和延展性 【答案】A 【解析】A、铁能与空气中的氧气和水反应生成铁锈，金、银、铜、锡不易生锈，符合题意； B、合金比组成它的纯金属硬度大，故银、铜、铁、锡的合金硬度都比纯金属大，不符合题意； C、铁、锡均能与稀硫酸反应，均产生气泡，铜与稀硫酸不反应，无明显现象，说明在金属活动性顺序里，锡、铁排在氢前，铜排在氢后，说明锡、铁比铜活泼，锡与硫酸亚铁不反应，无明显现象，说明铁比锡活泼，用稀硫酸和硫酸亚铁溶液能够验证铜、铁、锡的金属活动性顺序，不符合题意； D、金属的物理通性包括导电性（可导电）、导热性（可传热）和延展性（可延展成丝或片）。金、银、铜、铁、锡均为金属，均具备这些性质（如铜常用于电线，金可锤成薄片）。不符合题意。 故选A。 5．向一定质量的和混合溶液中加入锌粉和铁粉的混合物，充分反应后过滤，得到不饱和的滤液和滤渣，将滤渣洗涤、干燥后再称量，质量仍为。 （1）向滤渣中加稀盐酸， 气泡（填“一定有”、“可能有”或“没有”）产生。 （2）所得滤液中一定含有哪些溶质? （3）滤液的质量 原混合溶液的质量（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】（1）可能有 （2）、、 （3）等于 【分析】向一定质量的和混合溶液中加入锌粉和铁粉的混合物，硝酸镁和锌粉和铁粉均不反应，锌粉先和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，反应的关系式为，65份质量的锌反应生成64份质量的铜，反应后滤渣质量减少，锌粉反应完全，铁粉和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，反应的关系式为，56份质量的铁反应生成64份质量的铜，反应后滤渣的质量增加，反应前后固体质量相同，说明锌粉恰好完全反应，铁粉部分或全部反应。 【解析】（1）硝酸镁和锌粉和铁粉均不反应，锌粉先和硝酸铜反应，锌粉反应完全，铁粉和硝酸铜反应，反应前后固体质量相同，说明锌粉恰好完全反应，铁粉部分或全部反应，则向滤渣中加稀盐酸，可能有气泡产生。 （2）硝酸镁和锌粉和铁粉均不反应，锌粉先和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，锌粉反应完全，铁粉和硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜，反应前后固体质量相同，说明锌粉恰好完全反应，铁粉部分或全部反应，则所得滤液中一定含有的溶质为：、、。 （3）由质量守恒定律可知，参加反应的反应物的总质量等于生成的生成物的总质量，反应前后固体的质量均为，则滤液的质量等于原混合溶液的质量。 在本次教学中，通过实验探究的方式让学生亲身体验金属的物理性质和化学性质，学生的参与度较高，对知识的理解也更加深刻。例如在探究金属导电性和铁钉锈蚀条件的实验中，学生积极思考、认真观察，培养了他们的动手能力和科学思维。但在教学过程中也存在一些不足之处，如部分学生在实验操作时不够规范，对实验现象的分析不够准确。在今后的教学中，应加强对实验操作的指导，引导学生更加细致地观察和分析实验现象，同时增加一些拓展性的问题，进一步激发学生的学习兴趣和探究欲望。 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $