内容正文:
金属的化学性质(第二课时)教学设计
人教版初中化学九年级下册 · 第八单元 金属和金属材料 · 课题2
一、课标分析
《义务教育化学课程标准(2022年版)》在物质的化学变化主题中,要求学生认识常见金属的主要化学性质,了解并能运用金属活动性顺序解释有关现象。本课时对应的学业要求是:能基于实验事实认识金属与金属化合物溶液的反应,理解置换反应的本质,建构金属活动性顺序模型,并运用它判断反应能否发生、解释生活生产中的常见现象。教学中应重视证据推理与模型建构,引导学生经历由个别实验现象上升为一般规律的过程,渗透“性质决定用途、用途反映性质”的化学观念,发展学生从宏观现象走向规律应用的学科理解,为后续学习金属的冶炼和金属资源的利用奠定基础。
二、四维核心素养
化学观念:认识金属活动性顺序,形成“活动性决定反应能否发生”的观念。
科学思维:通过比较、归纳、推理建立一般规律。
科学探究:经历提出问题、设计实验、观察、得出结论的探究过程,学会控制变量。
科学态度与责任:体会金属活动性在冶金、防腐中的应用,养成严谨求实的科学态度。
三、教学重难点
教学重点:认识金属与金属化合物溶液的反应,理解置换反应;掌握并初步运用金属活动性顺序。
教学难点:依据实验现象归纳金属活动性顺序,并运用其判断金属能否与金属化合物溶液反应、解释生活生产中的相关现象。
四、设计思路
本课时承接第一课时“金属与氧气、稀酸反应”所得的活动性差异,以“解密金属的化学名片”为主线组织学习任务。以铁丝浸入硫酸铜溶液、铜质饰品镀银等生活情境导入,抛出“金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来”这一核心问题。通过分组实验获得铁、铝、铜等与金属化合物溶液反应的证据,归纳置换反应概念,进而综合两课时事实建构完整金属活动性顺序模型,最后迁移应用判断反应能否发生、设计比较方案、解释生活现象。全程任务驱动、证据推理,实现从实验事实到化学观念的素养进阶。
五、任务式具体教学过程设计
任务一 情境导入,唤起旧知
【任务情境】教师出示几组生活画面:铁钉在潮湿环境中锈迹斑斑,而镀锌铁片与铜质硬币久置仍较光亮;古代匠人能在铜器表面“镀”上一层银。教师顺势联系第一课时已得到的结论——镁、锌、铁能与稀盐酸反应且剧烈程度递减,铜不与稀盐酸反应,追问学生:金属与酸之间存在的这种活泼性差异,能否延伸到金属之间,让一种金属把另一种金属“挤”出来?
【师生活动】学生先分组交流第一课时记录的实验现象,相互补充镁、锌、铁与稀酸反应的剧烈程度排序,回忆铜不与稀酸反应的事实;教师再结合“铁锅久置生锈而铝合金门窗不易生锈”的生活差异,把金属活泼性的差异与生活经验打通。随后教师提出问题:如果把铁钉放入硫酸铜溶液,会看到什么?请根据已有经验作出预测。学生结合生活经验和第一课时的结论展开猜想,有的认为铁比铜活泼,可能把铜“挤”出来,有的认为两种金属接触后未必有明显变化。教师追问预测的依据,引导学生用“活泼、不活泼”这样的语言解释理由,从而暴露认知起点,明确本课时要解决的问题。
【设计意图】以真实生活情境唤起旧知,将两课时问题自然衔接,激发认知冲突,为后续实验探究定向,同时训练学生基于证据作出预测的思维习惯。
任务二 实验探究,金属与金属化合物溶液的反应
【任务情境】实验室为同学们准备了铁钉、铝丝、铜丝以及硫酸铜溶液、硝酸银溶液、硫酸锌溶液等试剂。请同学们设计实验,探究金属与金属化合物溶液之间能否发生反应,并仔细观察记录现象。
【师生活动】学生分组讨论,设计对比实验方案:把打磨过的铁钉分别放入硫酸铜溶液和硫酸锌溶液,把铜丝放入硝酸银溶液,并注意保持各溶液浓度、体积一致,金属表面打磨程度相同,体现控制变量的思想。实验开始前,教师提醒学生在打磨金属、取用溶液时注意操作规范与安全,并强调按照“先看溶液颜色、再看金属表面”的顺序观察。实验过程中,学生观察并记录溶液颜色变化和金属表面变化。汇报时学生描述:铁钉放入硫酸铜溶液中,表面逐渐覆盖红色物质,溶液蓝色变浅;铁钉放入硫酸锌溶液中无明显变化;铜丝放入硝酸银溶液中,表面出现银白色物质,溶液由无色变为浅蓝色。各组将记录表相互核对,对有分歧的现象展开追问,例如铁钉表面的红色物质能否证明就是铜。教师引导分析红色物质、银白色物质的来源,学生由此认识到铁把铜从硫酸铜溶液中置换出来,铜把银从硝酸银溶液中置换出来,而铁不能把锌从硫酸锌溶液中置换出来。师生共同归纳:较活泼的金属可以把较不活泼的金属从它的化合物溶液中置换出来。实验结束后,学生整理器材、集中回收废液,明确硫酸铜等含重金属的溶液需要统一处理,树立环保与安全操作的意识。
【设计意图】以任务情境驱动学生自主设计实验,落实控制变量的科学方法;通过“能置换”与“不能置换”两组证据的对比,帮助学生从现象出发得出规律,发展证据推理与科学探究能力。
任务三 概念建构,置换反应
【任务情境】把任务二中发生的反应与第一课时的金属与酸的反应放在一起观察比较,寻找它们在“反应物与生成物类别”上的共同特征。
【师生活动】学生比较铁与硫酸铜、铜与硝酸银、铁与盐酸等反应,发现它们都是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。教师与学生共同归纳出“置换反应”的概念:由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。随后展开辨析讨论:有单质和化合物参加的反应是否一定是置换反应。学生举例说明,有些反应虽涉及氧气这种单质,但生成物不符合“生成另一种单质和另一种化合物”的要求,不属于置换反应,从而强化对概念边界的把握。接着将置换反应与已学的化合反应、分解反应作对比,明确三种基本反应类型的判别依据在于反应物与生成物的类别关系,并强调判断时“单质、化合物两个条件”缺一不可。最后,教师给出若干具体反应,组织学生逐一判断所属类型,学生先独立判断再小组互评,纠正容易混淆的判断。
【设计意图】通过横向比较引导学生自主发现置换反应的特征,实现概念从具体事实到抽象定义的建构;辨析环节训练学生对概念条件的准确把握,发展科学思维与分类能力。
任务四 模型建构,完整的金属活动性顺序
【任务情境】把第一课时“金属与酸反应”和本课时“金属与金属化合物溶液反应”的全部证据汇总在一起,能否给常见金属排出一个“活泼程度”由强到弱的先后次序?
【师生活动】学生汇总证据:镁、锌、铁能与稀酸反应且剧烈程度依次减弱,铜不与稀酸反应;铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,铜能从硝酸银溶液中置换出银,铁却不能从硫酸锌溶液中置换出锌。学生分组依据这些事实,尝试排出镁、锌、铁、铜、银的相对次序,并把结果张贴到黑板上,各组说明自己排列的依据,互相比较异同。教师出示科学家经长期研究得到的常见金属活动性顺序,将其与学生的排序对照,补充钾、钙、钠、铝、锡、铅、汞、铂、金等金属在表中的位置。学生观察氢在表中的位置,由此认识两条重要规律:位于氢前面的金属能置换出稀酸中的氢,位于氢后面的金属则不能;位于金属活动性顺序前面的金属,一般能把后面的金属从其化合物溶液中置换出来。教师再结合生活实例,如铝制器皿表面为何能长期保持稳定、金饰品为何不易变色、铁制品为何容易被腐蚀等,让学生体会活动性顺序对许多现象的解释力。
【设计意图】把零散实验事实组织成有序模型,帮助学生完成从个别到一般、从现象到规律的建构,形成结构化认识;对照科学家研究成果,培养尊重证据、实事求是、不主观臆断的科学精神。
任务五 迁移应用,用金属活动性顺序解决问题
【任务情境】某工厂希望用铜从废液中回收银、用铁从废液中回收铜;同时车间里还堆放着铝、铜、银等金属及其化合物溶液。请同学们运用金属活动性顺序,判断这些设计是否可行。
【师生活动】教师给出若干金属与化合物溶液的组合,如铝与硫酸铜溶液、铜与氯化亚铁溶液、银与稀盐酸等,学生运用金属活动性顺序逐一判断能否反应,并说明判断依据。学生先独立判断,再小组互评,归纳出统一的判断步骤——先在顺序表中定位两种金属的位置,比较前后次序,再判断能否发生置换。接着学生设计实验比较给定两种金属的活动性强弱,提出让一种金属与另一种金属的化合物溶液反应,观察能否置换出金属的方案,并说出自己的设计理由。随后联系生活现象展开讨论:为什么不能用铁制容器长期盛放硫酸铜溶液,为什么铁锅炖煮后不宜久放酸性食物,为什么古代匠人能在铜器表面“镀”银,从中体会规律的现实价值。教师最后强调,金属活动性顺序是一种经验规律,应用时要注意酸的性质,浓硫酸、硝酸等特殊酸并不适用,避免生搬硬套。
【设计意图】通过判断、设计、解释三个层次的练习,实现知识的迁移运用,把规律转化为解决问题的工具;强调规律的适用边界,培养辩证、严谨、不盲目套用的科学态度。
任务六 总结提升,梳理建构
【任务情境】回看本课时主问题“解密金属的化学名片”,请用一句话概括你今天建立的关于金属活动性的认识。
【师生活动】学生用关键词梳理本课时收获:金属与金属化合物溶液的反应、置换反应、金属活动性顺序及其应用。教师引导学生把两课时知识串联成完整体系,认识到金属的化学性质集中表现为与氧气、与稀酸、与金属化合物溶液的反应,而支配这些反应能否发生的规律就是金属活动性顺序。教师借助板书回顾本课时主线,学生两人一组互述本课时收获,检查自己能否根据活动性顺序判断反应能否发生、能否解释生活现象。最后学生完成自我评价,对仍有疑问的地方做好标记,明确留待后续复习巩固的要点,使学习形成连续进阶。
【设计意图】引导学生对知识进行结构化整理与自我评价,把零散要点凝聚成整体观念,为课题3金属的冶炼与金属资源利用做好铺垫;同时渗透化学学科核心素养的养成,帮助学生获得持续学习和迁移应用的方法,使学习形成连续进阶。
六、板书设计
课题2 金属的化学性质(第二课时)
一、金属与金属化合物溶液的反应 较活泼的金属,可以把较不活泼的金属,从其化合物溶液中置换出来。
二、置换反应 一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应,是化学反应的基本类型之一。
三、金属活动性顺序 氢前面的金属能置换出稀酸中的氢;前面的金属一般能把后面的金属从其化合物溶液中置换出来。
四、应用 判断反应能否发生;设计实验比较金属活动性;解释生活生产现象。
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