内容正文:
6.2 金属的化学性质(第二课时)作业设计
一、课时信息与课时分析
课时信息:科粤版初中化学九年级下册第六单元《金属和金属材料》课题2《金属的化学性质》第二课时。
课时分析:本课时在学生已学习金属与氧气、与稀酸反应的基础上,进一步探究金属与某些金属化合物溶液的反应,归纳总结金属活动性顺序,并认识置换反应。教学重点为金属活动性顺序及其简单应用,教学难点为运用金属活动性顺序判断金属与盐溶液能否发生反应,并解释生产生活中的相关现象。
二、作业四维核心素养目标
化学观念:通过金属与盐溶液反应的学习,形成金属活动性有强弱之分、物质间可以发生相互转化的化学变化观念。
科学思维:能依据金属活动性顺序对金属与盐溶液的反应进行比较、分析、推理和判断。
科学探究:能通过观察金属与盐溶液反应的实验现象,归纳反应规律,设计简单实验验证金属活动性强弱。
科学态度与责任:感受金属活动性顺序在湿法冶金、金属防腐、资源回收等生产生活中的重要价值,养成严谨求实的科学态度。
三、设计思路
本课时作业以金属活动性顺序为主线,按照“基础巩固—能力提升—拓展培优”三个层级递进设计。基础巩固侧重金属活动性顺序的识记与基本判断;能力提升侧重实验现象分析与规律运用;拓展培优侧重混合盐溶液反应、实验方案设计与生产生活综合应用,引导学生在真实情境中迁移知识,落实化学核心素养。
四、作业内容
(一)基础巩固
1. 金属活动性顺序是判断金属化学活动性强弱的重要依据。请根据金属活动性顺序回答下列问题:
(1)金属活动性顺序中最活泼的金属是______,最不活泼的金属是______。
(2)在铁、铜、锌、银四种金属中,活动性最强的是______,最弱的是______。
(3)排在氢前面的金属能与稀盐酸或稀硫酸反应放出______,排在氢后面的金属则不能。
2. 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
3. 下列各组金属中,活动性由强到弱排列正确的是( )
A. 铁、铜、银、锌
B. 锌、铁、铜、银
C. 银、铜、铁、锌
D. 铜、锌、铁、银
4. 把一根用砂纸打磨光亮的铁钉浸入盛有硫酸铜溶液的试管中,静置一段时间后取出。观察到铁钉表面覆盖了一层______色的物质,溶液的颜色由______色逐渐变成______色。该反应说明铁的金属活动性比铜______(填“强”或“弱”)。
5. 下列反应中,属于置换反应的是( )
A. 碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳
B. 铁与硫酸铜溶液作用生成铜和硫酸亚铁
C. 二氧化碳通入澄清石灰水变浑浊
D. 水在通电条件下分解生成氢气和氧气
6. 下列各组物质混合后,能发生反应的是( )
A. 铜片放入稀硫酸中
B. 银片放入稀盐酸中
C. 锌片放入硫酸铜溶液中
D. 铜片放入硫酸锌溶液中
7. 在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越______;只有排在______的金属,才能把排在______的金属从它们的化合物溶液中置换出来。但钾、钙、钠三种金属活动性极强,与化合物溶液反应时情况复杂,一般不用它们来置换其他金属。
8. 下列有关金属活动性顺序的说法中,正确的是( )
A. 铝的活动性比铁弱,所以铝制品比铁制品更耐腐蚀
B. 铜能与稀硫酸反应放出氢气
C. 锌能把银从硝酸银溶液中置换出来
D. 铁能把锌从硫酸锌溶液中置换出来
(二)能力提升
1. 将用砂纸打磨过的铝丝浸入盛有硫酸铜溶液的试管中,静置一段时间后取出。请回答下列问题:
(1)铝丝表面观察到什么现象?
(2)试管中溶液的颜色发生了什么变化?
(3)由该实验现象可以得出铝和铜的金属活动性谁更强?判断依据是什么?
(4)若将铜丝浸入硫酸铝溶液中,能否观察到类似现象?为什么?
2. 波尔多液是农业生产中常用的杀菌剂,它由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配制而成。农民在配制和盛放波尔多液时,为什么不能使用铁制容器?请结合金属活动性顺序的知识加以解释。
3. 某化学兴趣小组为了验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序,设计了如下两个实验:
实验一:将洁净的铁片浸入硫酸铜溶液中;
实验二:将洁净的铜片浸入硝酸银溶液中。
请回答:
(1)实验一中可观察到什么现象?
(2)实验二中可观察到什么现象?
(3)通过上述两个实验,能否完整地比较出铁、铜、银三种金属的活动性顺序?如果能,请排出顺序并说明理由;如果不能,请说明还需要补充什么实验。
4. 黄金是一种贵重金属,在自然界中主要以单质形式存在。市面上有些不法分子用黄铜(铜锌合金)冒充黄金进行诈骗。请你利用金属活动性顺序的知识,设计一种化学方法来鉴别真金和黄铜,简述实验操作、预期现象和判断依据。
(三)拓展培优
1. 向盛有硫酸铜和硫酸锌混合溶液的烧杯中加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。请分析回答:
(1)铁粉与混合溶液中的哪种溶质能发生反应?为什么不与另一种溶质反应?
(2)反应后所得滤液中,一定含有哪些溶质?可能含有哪些溶质?
(3)所得滤渣中,一定含有什么物质?可能含有什么物质?
(4)若要检验滤渣中是否含有铁粉,可以采用什么物理方法或化学方法?请简述操作和判断依据。
2. 已知锰(Mn)是一种金属,其化学性质与铁相似。某化学兴趣小组为了探究锰、铁、铜三种金属的活动性顺序,进行了如下三个实验:
实验一:将锰片浸入硫酸亚铁溶液中;
实验二:将锰片浸入硫酸铜溶液中;
实验三:将铁片浸入硫酸铜溶液中。
请根据所学知识回答:
(1)实验一中,若观察到锰片表面有固体析出,溶液颜色变浅,说明锰和铁的活动性谁更强?
(2)实验二中,若观察到锰片表面有红色固体析出,说明什么结论?
(3)实验三中可观察到什么现象?
(4)综合上述三个实验的结论,请将锰、铁、铜三种金属按活动性由强到弱排序。
(5)如果只做实验一和实验二,能否完整比较出锰、铁、铜三种金属的活动性顺序?为什么?
3. 某电镀厂排放的废水中含有硫酸铜和硫酸亚铁,直接排放会造成水体污染和金属资源浪费。该厂设计了如下回收流程:
第一步:向废水中加入过量铁粉,充分反应后过滤,得到滤渣A和滤液B;
第二步:向滤渣A中加入足量稀硫酸,充分反应后过滤,得到金属铜和滤液C;
第三步:将滤液B和滤液C合并,经蒸发、结晶得到硫酸亚铁晶体。
请分析回答:
(1)第一步中加入过量铁粉的目的是什么?为什么要过量?
(2)滤渣A中含有哪些物质?
(3)第二步中加入足量稀硫酸的目的是什么?能否用稀盐酸代替稀硫酸?为什么?
(4)为什么不直接对废水进行过滤来回收铜,而要先加入铁粉?请从金属活动性顺序的角度加以解释。
(5)该回收流程体现了金属活动性顺序在生产实际中的哪些应用价值?
五、参考答案
(一)基础巩固
1.(1)钾;金。(2)锌;银。(3)氢气。
2. C。铜排在氢后面,不能与稀盐酸反应产生氢气。
3. B。根据金属活动性顺序,锌>铁>铜>银。
4. 红(紫红);蓝;浅绿;强。铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来,说明铁比铜活泼。
5. B。置换反应是由一种单质与一种化合物作用,生成另一种单质和另一种化合物的反应。铁与硫酸铜溶液作用生成铜(单质)和硫酸亚铁(化合物),属于置换反应。
6. C。锌的活动性比铜强,能把铜从硫酸铜溶液中置换出来。A、B中铜和银都排在氢后面,不与稀酸反应;D中铜的活动性比锌弱,不能与硫酸锌溶液反应。
7. 强;前面;后面。在金属活动性顺序中,只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的化合物溶液中置换出来。
8. C。锌排在银前面,能把银从硝酸银溶液中置换出来。A错误,铝比铁活泼,铝制品耐腐蚀是因为表面形成致密氧化膜;B错误,铜排在氢后面;D错误,铁的活动性比锌弱,不能置换锌。
(二)能力提升
1.(1)铝丝表面有红色固体(铜)析出。(2)溶液由蓝色逐渐变浅,最终变为无色。(3)铝的活动性比铜强。判断依据是铝能把铜从硫酸铜溶液中置换出来。(4)不能。因为铜的活动性比铝弱,铜不能把铝从硫酸铝溶液中置换出来,所以无明显现象。
2. 铁的金属活动性比铜强,铁能与硫酸铜溶液发生置换反应,将铜置换出来,同时铁制容器被腐蚀。这样不仅会损坏铁桶,还会使波尔多液中的硫酸铜被消耗而降低药效。因此配制和盛放波尔多液时不能使用铁制容器,应选用陶瓷或塑料容器。
3.(1)实验一:铁片表面有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变浅。(2)实验二:铜片表面有银白色固体析出,溶液由无色逐渐变为蓝色。(3)不能完整比较出三种金属的活动性顺序。实验一说明铁比铜活泼,实验二说明铜比银活泼,由此可以推出铁>铜>银,因此这两个实验已经能够完整比较出三种金属的活动性顺序,不需要补充实验。
4. 实验方法:取少量待测金属样品于试管中,加入适量稀盐酸(或稀硫酸)。若有气泡产生,则该样品为黄铜;若无明显现象,则该样品为真金。判断依据:黄铜中含有锌,锌排在氢前面,能与稀酸反应产生氢气;而金排在氢后面,不与稀酸反应,因此可以据此鉴别。
(三)拓展培优
1.(1)铁粉与硫酸铜发生反应,因为铁的活动性比铜强;铁粉不与硫酸锌反应,因为铁的活动性比锌弱。(2)滤液中一定含有硫酸亚铁和硫酸锌;可能含有未反应完的硫酸铜。(3)滤渣中一定含有铜;可能含有过量的铁粉。(4)物理方法:用磁铁吸引滤渣,若滤渣能被吸引,说明含有铁粉。化学方法:取少量滤渣于试管中,加入稀盐酸,若有气泡产生,说明含有铁粉;若无气泡产生,则不含铁粉。
2.(1)锰的活动性比铁强。锰能把铁从硫酸亚铁溶液中置换出来。(2)锰的活动性比铜强。锰能把铜从硫酸铜溶液中置换出来。(3)铁片表面有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变浅。(4)锰>铁>铜。(5)不能。实验一说明锰>铁,实验二说明锰>铜,但无法比较铁和铜的活动性强弱,因此还需要补充实验三(将铁片浸入硫酸铜溶液中)才能完整排序。
3.(1)加入过量铁粉是为了将废水中硫酸铜中的铜全部置换出来,确保铜被完全回收。过量是为了保证硫酸铜完全反应,不残留。(2)滤渣A中含有生成的铜和过量的铁粉。(3)加入足量稀硫酸是为了除去滤渣中过量的铁粉,得到纯净的金属铜。不能用稀盐酸代替,因为稀盐酸与铁反应会生成氯化亚铁,引入新的杂质,影响最终硫酸亚铁晶体的纯度。(4)因为废水中的铜是以硫酸铜(铜离子)形式存在的,不是单质铜,无法直接通过过滤回收。加入铁粉后,利用铁比铜活泼的原理,铁将铜从硫酸铜溶液中置换为单质铜,才能通过过滤分离回收。(5)该流程利用了“活动性强的金属能把活动性弱的金属从其化合物溶液中置换出来”的规律,既实现了从废水中回收金属铜,又制备了硫酸亚铁晶体,减少了环境污染,节约了金属资源,体现了金属活动性顺序在工业生产中的重要应用价值。
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