内容正文:
6.2 金属的化学性质(第二课时) 教学设计
科粤版·九年级化学下册·第六单元 金属和金属材料
一、课标分析
《义务教育化学课程标准(2022年版)》在“物质的性质与应用”主题中要求,认识常见金属的主要化学性质,了解金属活动性顺序;能通过实验探究金属与某些化合物溶液的置换反应,能用金属活动性顺序对有关置换反应进行判断,并能解释日常生活中的一些化学现象。本课隶属于“金属与金属矿物”二级主题,要求学生以实验事实为依据,经历“提出问题—作出猜想—实验取证—解释交流”的探究过程,发展基于证据推理形成结论的科学思维。课标同时强调化学与生产、生活的密切联系,引导学生体会金属材料对社会发展的价值,初步形成合理利用金属资源、关注金属腐蚀与防护的社会责任感。
二、四维核心素养
化学观念:建立金属化学性质与活动性顺序相联系的元素转化观;科学思维:以实验现象为证据归纳金属活动性强弱,形成比较与分类思维;科学探究:完成金属与化合物溶液反应的分组实验,学会控制条件、观察记录与合作交流;科学态度与责任:体会化学在鉴别金属、合理利用金属资源中的作用,增强安全与资源意识。
三、教学重难点
重点:金属与某些金属化合物溶液的反应规律;金属活动性顺序及其应用。难点:运用金属活动性顺序判断反应能否发生,理解“活动性较强的金属把活动性较弱的金属从其化合物溶液中置换出来”的规律,建立置换反应的认识模型,并能解释生活中的相关现象。
四、设计思路
本课以“如何鉴别真假黄金饰品”为真实任务情境贯穿始终,按照“情境设疑—回顾旧知—实验探究—归纳建构—迁移应用—反思评价”的主线展开。先引导学生回顾金属与氧气、与酸反应所获得的活动性经验,进而提出新问题:金属能否与另一金属的化合物溶液发生反应?随后组织分组实验,让学生亲历铝、铜等金属分别浸入不同化合物溶液的过程,通过对比观察获取证据,自主归纳金属活动性顺序。最后回归鉴别真假黄金的真实任务,引导学生运用所学设计方案、解释现象,使知识在解决真实问题中得以内化和迁移,落实素养导向的课堂转型。
五、任务式教学过程设计
环节一 任务情境导入:真假黄金引思考
【任务情境】教师出示两件外观十分相似的金属饰品,一件为真金,一件为黄铜(铜锌合金)仿制品,提出任务:市场上常有不法商贩用黄铜冒充黄金欺骗消费者,你能用化学方法帮消费者鉴别真假黄金吗?上一课时我们已经知道,金属与氧气、与酸反应时表现出不同的活泼程度。那么,仅凭这些方法是否足够?还有没有别的化学办法?由此激发学生的探究欲望,顺势引入本课主题:金属能否与另一种金属的化合物溶液发生反应。
【设计意图】以真实的社会生活问题为情境,把鉴别真假黄金作为贯穿全课的核心任务,使学生带着明确的问题走进课堂;同时唤醒上一课时关于金属活动性的已有经验,为新课学习搭建认知桥梁,体现“从生活走进化学”的课程理念。
环节二 任务一:回顾旧知,提出新问题
教师引导学生回顾:镁、铝在常温下就能与氧气反应,铁、铜在高温下才能与氧气反应,而金在高温下也不与氧气反应;镁、锌、铁能与稀酸反应产生气泡,铜却不能。由此可知,不同金属的活泼程度不同,镁、铝较活泼,铁、铜次之,金最不活泼。
在此基础上,教师进一步追问:既然金属的活泼程度有差异,那么活动性较强的金属能否把活动性较弱的金属从它的化合物溶液里“赶”出来?换句话说,把一种金属浸入另一种金属的化合物溶液中,会不会发生变化?
学生小组讨论,作出猜想:有的认为会反应,活动性强的金属能把活动性弱的金属“置换”出来;有的认为不会反应,两种金属互不干扰。教师不急于给出结论,而是引导学生认识到:猜想是否正确,必须用实验事实来检验,自然过渡到实验探究环节。
【设计意图】通过回顾与追问,把学生的思维从“金属与氧气、与酸的反应”引向“金属与化合物溶液的反应”,形成新的问题链;让学生先作出合理猜想,再用实验验证,体现科学探究“问题—猜想—证据—结论”的基本过程,培养学生基于已有经验进行预测的科学思维。
环节三 任务二:实验探究——金属与化合物溶液的反应
【活动1 设计实验方案】
教师提供实验素材:打磨过的铝丝、洁净的铜丝、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、硫酸铝溶液。组织学生小组讨论:要判断铝、铜、银三种金属的活动性强弱,可以怎样设计实验?
在教师引导下,学生形成三组对比实验方案:第一组,把铝丝浸入硫酸铜溶液中;第二组,把铜丝浸入硝酸银溶液中;第三组,把铜丝浸入硫酸铝溶液中。教师提醒学生:实验前要用砂纸打磨金属表面,除去氧化膜和污物;取用药品要规范,观察要细致,注意记录金属表面和溶液颜色的变化。
【活动2 分组实验与观察记录】
学生分组进行实验,教师巡视指导。
第一组实验中,学生将打磨光亮的铝丝小心浸入硫酸铜溶液,静置观察。不久,铝丝表面逐渐出现一层红色的固体物质,附着在铝丝上;原本蓝色的溶液颜色慢慢变浅。学生惊奇地发现,铝丝“长出”了一层红色物质。
第二组实验中,学生将洁净的铜丝浸入硝酸银溶液。过一会儿,铜丝表面缓缓析出一层银白色的固体,像树枝一样附着在铜丝上;无色溶液逐渐变成浅蓝色。
第三组实验中,学生把铜丝浸入硫酸铝溶液,仔细观察后发现,铜丝表面没有明显变化,溶液颜色也没有改变。
教师引导学生把观察到的现象及时记录在学习单上,并思考:这些现象分别说明了什么?
【活动3 证据交流与初步结论】
各小组汇报实验现象。教师组织学生分析:铝丝浸入硫酸铜溶液后表面出现红色固体,说明铝能把铜从硫酸铜溶液中置换出来,表明铝比铜活泼;铜丝浸入硝酸银溶液后表面析出银白色固体,说明铜能把银从硝酸银溶液中置换出来,表明铜比银活泼;而铜丝浸入硫酸铝溶液中无明显现象,说明铜不能把铝从硫酸铝溶液中置换出来,再次证明铝比铜活泼。
综合三组实验,学生得出结论:铝、铜、银三种金属的活动性由强到弱依次为铝、铜、银。教师顺势指出,像这样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,叫做置换反应。上一课时所学的活泼金属与稀酸的反应,同样属于置换反应。
【设计意图】本环节是本课的核心探究活动。学生在教师引导下自主设计对比实验方案,亲历实验操作、现象观察、证据收集和分析推理的全过程,在“做中学”中获得第一手证据;三组实验形成相互印证的证据链,使结论具有说服力,有效发展科学探究与证据推理的核心素养。教师强调打磨金属、规范操作,渗透科学态度与实验安全规范教育。
环节四 任务三:建构金属活动性顺序
【活动1 归纳整理,形成顺序】
教师引导学生把本课和上一课时获得的金属活动性证据汇集起来:通过金属与氧气反应的难易,得出镁、铝较活泼,铁、铜次之,金很不活泼;通过金属与酸反应是否产生气泡,得出镁、锌、铁排在氢前面,铜排在氢后面;通过金属与化合物溶液的置换反应,得出铝比铜活泼、铜比银活泼。
在此基础上,教师呈现科学家经过大量实验总结出的常见金属在溶液中的活动性顺序,引导学生按顺序识记:钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金。金属的位置越靠前,它的活动性就越强。
教师强调两点:一是排在氢前面的金属能置换出稀酸中的氢,排在氢后面的金属则不能;二是排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来,即“前换后”。
【活动2 理解顺序,明确注意事项】
教师结合实例帮助学生理解规律:为什么不能用铁制容器配制和盛放农药波尔多液?因为波尔多液中含有硫酸铜,铁会把铜置换出来,既腐蚀了铁桶,又使农药失效。学生恍然大悟,体会到金属活动性顺序在生产实际中的指导作用。
教师还提醒学生,金属与化合物溶液的置换反应有适用范围,钾、钙、钠等极活泼金属与化合物溶液反应时情况复杂,初中阶段不作深入讨论;判断反应能否发生,要严格依据金属活动性顺序,不能想当然。
【设计意图】把零散的实验证据归纳为系统的金属活动性顺序,是本课知识建构的关键一步。学生从“个别现象”上升到“一般规律”,体会分类、比较、归纳的科学方法;通过波尔多液等生产实例,让学生感受化学规律对生产实践的指导价值,落实“科学态度与责任”素养。
环节五 任务四:迁移应用——再鉴真假黄金
教师回归课始任务:现在你能用金属活动性顺序设计鉴别真假黄金的方案吗?学生分组讨论,提出多种方案:
方案一:取饰品浸入稀盐酸或稀硫酸中,若表面产生气泡,说明其中含有排在氢前面的锌等活泼金属,即为黄铜假黄金;若无明显现象,则可能为真金。
方案二:取饰品浸入硫酸铜溶液或硝酸银溶液中,若表面出现红色固体或银白色固体,说明饰品中含有比铜、银更活泼的金属,即为假黄金;若无变化,则真金的可能性大。
方案三:取饰品在酒精灯火焰上灼烧,若表面变黑,说明其中的铜与氧气反应生成了黑色物质,为假黄金;真金在高温下也不与氧气反应,依然金光闪闪。
教师组织学生对各方案进行评价,引导学生认识到:鉴别物质要依据物质的特性,方案要操作简便、现象明显;在实际生活中,还可以借助密度测量、硬度比较等物理方法综合判断。学生深切体会到,化学知识能够帮助人们辨别真伪、维护权益。
【设计意图】首尾呼应,把课始提出的真实任务在课末解决,使学生经历“问题—探究—建构—应用”的完整学习闭环;多种鉴别方案的设计与评价,培养学生运用金属活动性顺序解决实际问题的迁移能力和发散思维,凸显化学学科的应用价值。
环节六 反思评价与课堂小结
教师引导学生围绕以下问题进行反思:本节课你获得了哪些知识?学会了哪些实验方法?在小组合作中你有什么收获?还有哪些疑问?
学生交流后,师生共同小结:本课通过实验探究认识了金属与某些化合物溶液的置换反应,归纳出金属活动性顺序,知道了它的两点重要应用——判断金属与酸能否反应、判断金属与化合物溶液能否反应,并学会用这些知识鉴别真假黄金。置换反应是继化合反应、分解反应之后学习的又一种基本反应类型。
教师布置课后任务:观察家中的金属制品,思考哪些做法利用了金属的活动性差异;查阅资料,了解我国金属资源的分布与回收利用现状,再与同学交流。
【设计意图】通过反思评价,引导学生梳理知识结构、回顾探究过程、体会合作学习的价值,实现认知与情感的同步发展;课后任务把课堂学习延伸到生活和社会,培养学生持续关注化学、关注资源与环境的责任意识。
六、板书设计
6.2 金属的化学性质(第二课时)
一、金属与某些化合物溶液的反应
铝丝浸入硫酸铜溶液:铝丝表面出现红色固体,溶液蓝色变浅——铝比铜活泼。
铜丝浸入硝酸银溶液:铜丝表面析出银白色固体,溶液逐渐变蓝——铜比银活泼。
铜丝浸入硫酸铝溶液:无明显现象——铜不如铝活泼。
置换反应: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。
二、金属活动性顺序
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅(氢) 铜 汞 银 铂 金
规律:金属位置越靠前,活动性越强。
应用:① 排在氢前的金属能置换出稀酸中的氢,氢后金属则不能;② 排在前面的金属能把排在后面的金属从其化合物溶液中置换出来(前换后)。
三、应用:鉴别真假黄金——酸浸法、盐溶液法、灼烧法。
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