九年级化学金属与金属矿物教案--沪教版.doc

九年级化学金属与金属矿物教案
教学目标：
知识与技能：
1．了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；
2．知道常见的金属与氧气、酸溶液的反应；
3．知道一些常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要化学成分。
过程与方法：
1．通过对金属性质的实验探究，学习利用实验认识物质的性质和变化的方法；
2．初步形成物质的性质决定物质用途的观念。
情感态度价值观：
了解金属矿物资源的价值，认识合理开发与利用的重要性。
教学内容
1．金属的物理性质（金属光泽、金属的导电性和导热性、金属的延展性、金属的密度、金属的硬度、金属的熔点）；
2．金属的性质与用途的关系，识记常见金属的用途
3．常见金属的化学性质（与氧气、水、酸以及某些盐溶液）
4．置换反应：一种单质和一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应。
5．实验室制取氢气的原理、步骤和注意事项
6．常见的金属矿物的主要成份
教学重点和难点：
教学重点：金属的化学性质与用途
教学难点：①铁的化学性质实验探究方案的设计；
②通过和已有化学知识的联系、比较、理解并得出结论“铁的化学性质比较活泼”。
探究内容：
1．金属的物理性质与用途
2．金属的化学性质
知识整理：
一．金属（Metal）的物理性质
1．金属光泽：
（1）金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，如：金（Au）是黄色、铜（Cu）是红色或紫红色、铅（Pb）是灰蓝色、锌（Zn）是青白色等；
（2）有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色，如铁（Fe）和银（Ag）在通常情况下呈银白色，但是粉末状的银粉或铁粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。
（3）典型用途：利用铜的光泽，制作铜镜；黄金饰品的光泽也是选择的因素。
2．金属的导电性和导热性：
（1）金属一般都是电和热的良好导体。其中导电性的强弱次序：银（Ag）>铜（Cu）>铝（Al）
（2）主要用途：用作输电线，炊具等
3．金属的延展性：
（1）大多数的金属有延性（抽丝）及展性（压薄片），其中金（Au）的延展性最好；也有少数金属的延展性很差，如锰（Mn）、锌（Zn）等；
（2）典型用途：金属可以被扎制成各种不同的形状，金属金打成金箔贴在器物上
4．金属的密度：
（1）大多数金属的密度都比较大，但有些金属密度也比较小，如钠（Na）、钾（K）等能浮在水面上；密度最大的金属──锇，密度最小的金属──锂
（2）典型用途：利用金属铝（Al）比较轻，工业上用来制造飞机等航天器
5．金属的硬度：
（1）有些金属比较硬，而有些金属比较质软，如铁（Fe）、铝（Al）、镁（Mg）等都比较质软；硬度最高的金属是铬（Cr）；
（2）典型用途：利用金属的硬度大，制造刀具，钢盔等。
6．金属的熔点：
（1）有的金属熔点比较高，有的金属熔点比较低，熔点最低的金属是汞（Hg）；熔点最高的金属是钨（W）；
（2）典型用途：利用金属锡（Sn）的熔点比较低，用来焊接金属
二．常见金属的化学性质
1．金属与氧气反应
大多数金属在一定条件下，都能与氧气发生反应，生成对应的金属氧化物，也有少数金属很难与氧气发生化合反应。如：“真金不怕火炼”，就是指黄金很难与氧气反应。
（1）金属镁与氧气发生反应
实验现象：在空气中点燃镁带后，镁带剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出白烟，生成一种白色固体。
化学方程式：2Mg+O22MgO
注意事项：在做点燃实验之前，应先用砂纸将其打磨。
相关问题某同学在做镁带燃烧实验过程中，反应前称得固体的质量为m1，完全燃烧后，称得剩余的固体残留物的质量为m2，发现m1>m2，难道这个反应不符合质量守恒定律？请你帮这位同学分析一下可能的原因。
分析：根据质量守恒定律，参加反应的镁带质量与氧气的质量总和等于生成物氧化镁的质量，即反应后的固体剩余物应该大于反应物的质量。由于在这个实验中，会产生白烟，而此白烟就是氧化镁粉末，容易扩散到空气中，这部分的质量就散失了。因此就使反应后固体剩余物的质量就减少了。另外，还有一种可能性，就是在称量中，存在错误操作，如砝码与被称物放反等情况。
（2）金属铁与氧气发生反应
反应现象：金属铁在空气中是不能被点燃的，在纯氧中，被引燃后能够剧烈燃烧，火星四射，铁丝熔成小球，生成一种黑色的固体。
化学方程式：3Fe+2O2Fe3O4
注意事项：
①反应前在集气瓶中留有少量的水或沙，以防高温生成物溅落瓶底，使瓶底破裂。
②将铁丝绕成螺旋状，有利于聚热，同时增大与氧气的接触面
③在铁丝的一端绑上一段火柴，目的是为了预热铁丝，有利于铁丝达到着火点
有关问题：某同学在做铁丝在空气中燃烧实验中，没有发现有火星四射的现象。请你帮助他一起来分析一下可能存在的问题。
分析：在实验中没有看到火星四射的现象，就说明没有真正的燃烧起来。因此我们应该从燃烧的三个条件开始考虑：第一，燃烧需要有可燃物。铁丝是可燃物，但是其表面容易形成一层氧化物，这样的话，就有可能导致实验失败，所以，我们认为有可能在实验前，该同学可能没有充分的打磨铁丝去除氧化膜；第二，燃烧需要有充足的氧气。我们知道，在做铁丝燃烧实验中，对氧气的浓度要求是比较高的，如果达不到某某浓度，铁丝就不能燃烧起来，因此，可能是氧气的浓度不够高；第三，燃烧时需要温度要达到该物质的着火点以上。可能火柴预热的温度不够，没有使之达到铁丝燃烧的着火点。
（3）金属铝与氧气发生反应
反应现象：在空气中，铝条不能被点燃，在酒精灯上加热后，失去金属光泽；若改成铝箔在氧气中，则能被点燃。
化学方程式：4Al+3O22Al2O3
注意事项：铝表面容易与空气中的氧气发生化学反应，生成一种结构致密的氧化物，形成保护膜。因此，我们在做铝条性质实验之前，务必要将其保护膜打磨去除。
（4）金属铜与氧气发生反应
反应现象：铜不能在空气中或氧气中点燃，在酒精灯上加热后，在红色的铜表面形成一层黑色的物质。
化学方程式：2Cu +O22CuO
2．金属与水发生反应
大部分的金属不能与水发生反应，但少量金属能与水发生反应，如Na、K、Mg、Fe等。
①在冷水中，金属钠、钾等能与水发生化学反应，如：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
②在热水中，金属镁等能与水发生化学反应，如：Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑
③在高温条件下，金属铁等能与水蒸气发生化学反应，如：3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2
3．金属与酸发生反应
金属活动性顺序表：
钾（K）钙（Ca）钠（Na）镁（Mg）铝（Al）锌（Zn）铁（Fe）锡（Sn）铅（Pb）[氢（H）]铜（Cu）汞（Hg）银（Ag）铂（Pt）金（Au）
（1）在金属活动性顺序表中，排在氢（H）前面的金属，能与某些酸发生置换反应生成氢气；而排在氢后面的金属不能与酸发生置换反应生成氢气；
（2）排在越前面的金属就越容易与酸反应，即在相同情况下，反应速率越大。
如： Fe+2HCl==FeCl2+H2↑；
实验现象：铁丝表面出现气泡，铁丝逐渐溶解，一段时间后，无色溶液变成浅绿色溶液。
其他反应：2Al+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2↑；Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑；Cu不能与稀硫酸反应
（3）置换反应：一种单质和一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应。
（4）有关问题：
①某同学在做铝条与稀硫酸反应时，发现一个奇怪的现象：当他将一小段铝条放入试管中，再向其中加入约5mL的稀硫酸，发现反应后并没有现象，一段时间后，铝条表面的气泡开始逐渐增多，可是再过一段时间后，铝条表面的气泡又开始逐渐减少。请你来解释出现以上现象的原因。
分析：铝在空气中就容易与氧气发生反应，生成一层结构致密的氧化物，这样的话，反应前未进行打磨，铝就很难与酸反应产生氢气；随着该氧化物与酸的反应，Al2O3+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2O，氧化膜也逐渐变薄，消失，使铝逐渐裸露出来，就能与酸发生反应产生气泡；在反应过程中，硫酸在不断消耗，稀硫酸的浓度也在不断变小，反应速率就会减少，气泡即逐渐减少。
②金属铁与浓硫酸接触后，能与其发生反应并在铁表面生成一层结构致密的氧化物，阻止反应的进一步进行，该现象称为金属的钝化。正因为具有这样的性质，我们可以利用铁桶来盛放浓硫酸。某硫酸厂中的一位工人，将一盛放过浓硫酸铁桶稍做冲洗，一段时间后，用氧炔焰来切割铁桶，突然铁桶就发生了猛烈的爆炸，请你来解释爆炸的原因。
分析：铁与浓硫酸能发生钝化，但是在冲洗的过程，对其中的浓硫酸起了一个稀释的作用，稀硫酸就能很轻易的与该氧化物及其裸露出来的金属铁发生反应，并放出氢气。铁桶是一个相对密封的容器，当用氧炔焰进行切割时，就可能发生爆炸了。
4．金属与某些盐溶液发生反应
排在金属活动性顺序表前面的金属能与盐溶液反应，置换出排在顺序表后面的金属，如：
Fe+ CuSO4==FeSO4+Cu
实验现象：在铁丝表面出现红色物质，一段时间后，溶液由蓝色转变为浅绿色。
主要用途：古代湿法炼铜的原理“曾青得铁则化为铜”，现代湿法镀铜
又如：Cu+Hg(NO3)2==Cu(NO3)2+Hg
三．实验室制取氢气
1．反应原料：锌粒，稀硫酸或稀盐酸；
2．反应方程式：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
为什么常用锌粒和稀硫酸反应制取氢气呢？这是因为，镁比较活泼，与酸反应速率太快，不易收集所产生的氢气；铜不能与酸反应；浓硫酸与金属反应不产生氢气而产生水；浓盐酸具有挥发性，易挥发出氯化氢气体，使制得的氢气中含有杂质。而锌的活动性适中，易与盐酸或稀硫酸反应放出大量氢气。
3．反应物状态：锌粒为银白色固体，稀硫酸或稀盐酸为无色溶液
4．反应条件：常温下
5．反应装置：如右图
6．收集方法：向上排空气法或排水法

7．实验步骤
（1）按照要求安装装置
（2）检查气密性
（3）装药品：先装固体，后装液体
（4）开始反应，并收集一小试管氢气，进行验纯（任何可燃性气体，在做性质实验之前务必进行验纯）
（5）收集气体，盖上玻璃片倒放在实验桌上。
如何比较两种气体的密度呢？这里提供一种简便方法：
比较两种气体的相对分子质量，在相同状态下相对分子质量大的气体密度大。(因为气体的密度在温度压强一定时与分子量成正比）。空气是多种气体的混合物，其平均分子量约为29。所以我们可以判断相对分子质量大于29的气体密度比空气大，相对分子质量小于29的气体密度比空气小。
四．常见的金属矿物
1．金属矿物存在的形式：
自然界少数不活泼的金属以游离态（单质）存在，如金、铂等；大多数金属都是以化合态（化合物）存在。
2．常见的金属矿物
铁矿石：赤铁矿（Fe2O3），磁铁矿（Fe3O4），菱铁矿（FeCO3），黄铁矿（FeS2）；
铜矿石：黄铜矿（CuFeS2），孔雀石[Cu2(OH)2CO3]，斑铜矿（Cu5FeS4）；
铝矿石：铝土矿（Al2O3），明矾（KAlSO4·12H2O）