第八单元金属和金属材料作业设计-2023-2024学年九年级化学人教版下册

化学单元作业设计
第八单元 金属和金属材料
一、单元信息
基本 信息 学科 年级 学期 教材版本 单元名称
化学 九年级 第二学 期 人教版 第八单元 金属和金属材料
单 元 组织方式 团自然单元 重组单元
课时 信息 序 号 课时名称 对应教材内容
1 金属的物理特征 8.1 金属材料
2 金属的化学性质 8.2 金属的化学性质
3 金属资源的利用和保护 8.3 金属资源的利用和保护
二、单元分析
(一) 课标要求
了解金属的物理特征，
认识常见金属的主要化学性质，
了解防止金属腐蚀的简单方法；
知道一些常见金属 (铁、铝等) 矿物，
知道可用铁矿石炼铁，
知道在金属中加入其他元素可以改变金属材料的性能，
知道生铁和钢等重要合金；
认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用，
认识废弃金属对环境的影响和回收金属的重要性。
(二) 教材分析
本单元主要介绍铁、铝、铜等重要金属和合金。内容包括金属的物理性质 (如导
电性、导热性等) ，金属的化学性质 (如与氧气、盐酸等反应) 以及反应的规律 (如金属活动性顺序) ，金属资源的利用 (如铁的冶炼以及有关杂质问题的计 算) ，金属资源的保护 (如金属的腐蚀和防护、废旧金属的回收利用) 等。从教学 目标来讲，涉及铁、铝、铜等纯金属以及合金的基础知识，金属活动性顺序和金属
1
腐蚀条件初步探究的过程、方法和技能，以及合理利用金属资源、金属材料与人类 进步和社会发展的关系等情感态度与价值观方面的教育，综合培养学生发现和解决 问题的化学核心素养。
在2011版课程标准中，本单元的一级主题属于身边的化学物质这一模块，二级主 题是金属与金属矿物。金属和金属材料与生活和社会发展的关系非常密切，本单元 比较集中地介绍了金属和金属材料的有关内容，涉及的范围很广，包括了它们的性 质、用途和资源的利用与保护等多方面的内容，体现了义务教育阶段元素化合物知 识学习的全面性，综合培养学生发现并解决问题的化学核心素养。
(三) 学情分析
初中生主要通过形象思维理解和掌握所学知识，同时逐步向抽象思维过渡， 本单元是学生从身边熟悉的空气、水向身边的金属材料进行类比学习。
在物理课的相关学习中，学生对金属的物理性质已有一定的了解，生活中也 经常接触到金属制品，学生对“合金”一词也不陌生。对铁、镁与氧气的反应， 锌与稀盐酸、稀硫酸的反应，以及铁与硫酸铜溶液的反应等，通过前面的实验学 生已经有了一些感性认识，对这些反应的条件、剧烈程度等也都有一定的了解， 但尚未对金属的化学性质进行分类研究和系统总结，更缺乏对金属有关反应规律 的深入探讨。
铁是一种常见的金属，学生对于铁制品容易生锈的事实较为熟悉，对防止金 属生锈的措施也有所认识，但对于铁生锈的条件学生还不清楚。在教学中注意从 学生生活经验和事实出发，采用对比的方法，注重对学生能力的培养，采用探究 式教学，激发学生学习兴趣，培养能力，获得知识。
三、单元学习作业目标
(1)了解常见金属的物理性质，知道生铁和钢等重要合金;
(2)知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应并能写出正确的化学方程式; 初步认 识常见金属与盐酸、稀硫酸以及金属与某些金属化合物 (盐) 溶液的置换反应并能写出 正确的化学方程式;
(3)能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断；
(4)能写出从铁矿石中将铁还原出来的方法，会根据化学方程式对含杂质的反应 进行相关计算；了解铁生锈的条件并掌握防止铁制品锈蚀的方法。
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四、单元作业设计思路
以“身边的化学物质”这一大概念为统摄，按照大概念、学科大概念、次级大 概念、核心概念和事实的顺序整理出本次单元作业的知识结构，如图所示，再根据 知识结构，设计相关的课时作业。
图：大概念统领下的单元知识结构
五、课时作业
第一课时
课时目标：认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系；了解常见金属 的物理性质，知道物质性质很大程度上决定了物质的用途但还要综合考虑价 格、资源、是否易于回收等因素；知道生铁和钢等重要合金，初步形成性质决 定用途但不是唯一决定因素的视角。
作业 1：2021年5月29日，“天舟二号”的成功发射彰显了中国航天的力量，
在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是( )
A. 黄铜的硬度比纯铜的大
B. 生铁的含碳量比钢的高
C. 生锈的铁制品没有回收价值
D. 铝合金广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业 1.参考答案：C
2.时间要求：1 分钟
3.评价设计
错选 A，对合金和组成它的纯金属物理性质认识不清；错选 B，对于生铁和钢里的含碳 量不清楚；错选 D，对于合金的优良性能和广泛用途不清楚。
4.作业分析与设计意图
通过学生熟悉的“天舟二号”引入合金的定义及性能知识点，趣味性强，体会民族自豪 感。
3
作业 2：诗人陆游的笔记中记载“书灯勿用铜盏，惟瓷盏最省油。蜀中有夹瓷 盏， …可省油之半” 。夹瓷盏被称为省油灯，用棉绳做炷 (灯芯) ，上层盏盛油， 下层盏盛水。其结构如图所示。
(1)省油灯中的___________是可燃物。 (2)“书灯勿用铜盏”是因为铜具有良好的___________性，易造成油的挥发。 (3)熄灭省油灯的方法是___________。 (4)省油灯能省油的原因是利用了下层盏内水的作用，其原理是___________。 1.参考答案： (1)油 (2)导热 (3)吹灭或扇灭 (4)水吸热降低油温，防止油挥发 2.时间要求:2分钟。
3.评价设计
(1) 错写成灯芯，对燃料认识不清
(2) 易忽略跟挥发之间的关系而出现导电性、延展性等其他答案
(3) 这一空贴近学生生活，准确率应该较高，可增强学生做题信心
(4) 错写可能对水在这里的作用不清楚
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(1) 无意义或空 白答案 能书写个别 燃料 能书写几种 燃料 在一定范围 内书写燃料 能书写陌生的 切题的燃料
(2) 无意义或空 白答案 写出金属部 分物理 性质 写出金属常 见物理 性质 能区分金属 不同的物理 性质 能由金属的用途 反推它的物理性 质
(3) 无意义或空 白答案 了解灭火的 简单方法 知道灭火的 常用方法 认识灭火的 原理 对不同类型火 势选择合理的 扑灭方法
(4) 无意义或 空白答案 了解省油的 简单方法 知道节省 燃料的常用 方法 认识充分利 用燃料的原 理 能从物理、化 学多角度认识 水吸热与省油 的关系
4.作业分析与设计意图
4
引经据典通过陆游省油灯的笔记，引导学生关注化学书上学到的知识古人就有研
究，培养学生热爱祖国尊敬先辈的情感。测评学生对金属物理性质、性质与用途以及 燃烧与灭火的认识。
第二课时
课时目标：知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应；初步认识常见金属与盐酸、 稀硫酸的置换反应，以及与某些金属化合物 (盐) 溶液的置换反应，能用置换反应解释 一些与日常生活有关的化学问题；能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判 断，并能解释与日常生活有关的化学问题。
作业 1：经过实验探究，人们总结出了金属活动性顺序规律，下列有关说法正确的是( )
A. 金属铝比铁更耐腐蚀，是因为铁更活泼
B. 工业上可以利用单质铁回收硫酸锌溶液中的金属锌
C. 铜、银单质分别与稀盐酸混合，铜置换出氢气更快
D. 金属活动性顺序可作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据
1.参考答案：D
2.时间要求：1分钟
3.评价设计
错选 A，因为不了解铝耐腐蚀的原因；错选 B，不清楚金属与金属化合物 (盐) 溶液能 否发生置换反应与金属活动性的关系；错选 C， 则不清楚金属与盐酸、稀硫酸能否发生置换 反应与金属活动性的关系。
4.作业分析与设计意图
通过文字叙述，测评学生对置换反应的理解和应用，通过对金属活动性顺序的熟练掌握 和运用会判断置换反应能否发生。
作业 2:针对常有不法分子以黄铜冒充黄金进行诈骗，某化学兴趣小组在老师的帮助下，对 鉴别真假黄金进行了相关探究活动。
【提出问题】怎样鉴别真假黄金？
【查阅资料】假黄金通常是黄铜 (Cu-Zn合金) 质硬，真黄金质软；
【实验药品】黄金样品、稀盐酸、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、铜丝、银丝 【实验探究】依据所学知识，同学们利用上述药品设计并进行了如下鉴别黄金样品真伪实验
实验方案 实验现象 实验结论
取黄金样品于试管中，滴加硫酸铜 溶液 ⑴_________ 此样品为假黄金。
取黄金样品于试管中，滴加稀盐酸 ⑵_________ 此样品为假黄金。
【反思总结】
小赵同学通过回忆所学知识提出下列鉴别方案，其中可行的是⑶__________ (填字母)
A．用酒精灯加热黄金样品 B．测黄金样品硬度 C．观察黄金样品颜色 【知识迁移】
现有如图所示三杯溶液，小刘想通过实验得出锌、铜、银三种金属的金属活动性顺序．若只 选一种金属进行实验，则该金属名称为铜；实验中发生的化学反应方程式为：⑷__________
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1.参考答案： (1) 黄金样品表面有红色物质产生 (2) 黄金样品表面有气泡
产生 (3) AB (4)Cu+2AgNO3=2Ag+Cu (NO3 ) 2
2.时间要求：3 分钟
3.评价设计
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(1) 无意义或 空白答案 知道某些金属 能跟金属的化 合物 (盐) 溶 液发生置换反 应 知道活动性强 的金属能跟活 动性弱的金属 化合物 (盐) 溶液发生置换 反应 从真假黄金 的组成金 属的活动 性分析问 题 分析出只有假 黄金中的金属 锌可以置换出 硫酸铜溶液中 的铜
(2) 无意义或 空白答案 知道某些金属 能跟稀盐酸发 生置换反应产 生氢气 知道氢前面的 金属能跟稀盐 酸发生置换反 应产生氢气 从真假黄金 的组成金属 的活动性分 析问题 分析出只有假 黄金中的金属 锌可以置换出 稀盐酸中的氢
(3) 无意义或 空白答案 了 解 黄 铜 和 黄 金 的 颜 色 相 近 但 硬 度 不同 知道很多金 属能与氧气 反应 知道真金不 怕火炼 能从物质的物 理性质、化学 性质等不同方 面对物质进行 鉴别
(4) 无意义或 空白答案 知 道 锌 、 铜 、 银 金 属 活 动 性 依 次 减弱 了解比较金 属活动性的 化学方法 知道三种金 属比较活动 性的常用方 法 熟悉“两盐夹 一金”和“两 金夹一盐”比 较三种金属活 动性强弱
4. 作业分析与设计意图
通过对真假黄金的鉴别，从生活走进化学，全面考察了金属与氧气、盐酸稀硫 酸、金属化合物 (盐) 溶液的三类反应，进一步明确了金属活动性顺序的实际运 用，学会比较三种 (多种) 金属的活动性强弱，获取知识提升能力；从化学中学到 的知识又能指导生活，打击贩卖假黄金的不法分子，培养学生的学习兴趣和自我的 价值感，形成科学的视角和解决问题的能力等化学核心素养。
第三课时
课时目标：知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿石，了解从铁矿石中将铁还原出 来的方法；会根据化学方程式对某些含有杂质的反应物或生成物进行有关计算；了解铁 锈蚀的条件以及防止铁生锈的简单方法；认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要 性。
作业 1：下图是探究铁钉锈蚀条件的 4 个实验，一段时间后观察现象。下列说法不 正确的是( )
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A ． ① 中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲
B ． ①② 对比说明铁生锈需要空气， ①③ 对比说明铁生锈需要水
C ． ③ 中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂
D ．四个实验中，生锈最快的是 ④ 中的铁钉
1.参考答案：A
2.时间要求：1 分钟
3.评价设计
错选 B主要是对铁生锈条件及对比实验变量分辨不清楚；
错选C对氯化钙的干燥作用不清楚；
错选D对铁制品与水和氧气充分接触能加快铁生锈速率不清楚。
4.作业分析与设计意图
基于对比实验的探究活动，使学生快速明了地了解铁生锈的条件。
作业 2： 甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图，乙图是高炉炼铁示意图。
(1) 甲图中仪器①的名称____________；其中发生的反应方程式_________________。
(2) 甲图中尾气处理的方法是_________________。
(3) 乙图中高炉炼铁时焦炭的作用是：①________________；②___________________。
(4) 某钢铁厂用含氧化铁480t的赤铁矿为原料炼铁，理论上可炼出含杂质4%的生铁
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_______________吨？ (写出计算过程)
8
1.参考答案：
(1) 玻璃管
(
2 3
2
)Fe O +3CO高温2Fe+3CO
(2) 酒精灯点燃
(3) 焦炭在高炉里作为燃料提供热量 产生还原剂一氧化碳
(4) 解：设理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为x。
(
2 3
2
)Fe O + 3CO高温 2Fe + 3CO
160
480t
112
x (1-4%)
=
x=350t
故理论上可炼出含杂质4%的生铁的质量为350吨。
2.时间要求：4-5分钟
3.评价设计
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(1) 无意义或空 白答案 知道从铁矿 石中可以炼 出铁 知道实验室 炼铁的原理 会写出一氧化 碳还原氧化铁 的化学方程式 能将实验室炼 铁的原理和实 验装置相联系
(2) 无意义或空 白答案 知道一氧化 碳有毒直接 排放会产生 污染 知道一氧化 碳处理方法 掌握常见尾 气处理方法 熟悉不同物 尾气处理及循环 再利用的方法
(3) 无意义或空 白答案 了解焦炭主 要属于碳单 质 知道碳单质 的化学性质 知道物质性 质与用途之 间的关系 联系炼铁原理 写出焦炭的两 个作用
(4) 无意义或空 白答案 知道根据化 学方程式的 计算是纯物 质之间质量 关系 知道生铁和 铁之间的关 系 读懂题目的 已知和所求 学会含杂质类 型的计算题
4.作业分析与设计意图
通过炼铁的反应原理、装置组装、尾气处理到含杂质的计算，使学生对实验室炼铁、 工业炼铁有一个完整系统的认识，增强学生运用化学知识解决问题的自信心和自豪感。
六、单元质量检测作业
(一) 单元质量检测作业内容
作业 1：简答题
近年来，我国高铁飞速发展，已成为世界上高铁成网运行的国家。请回答下列问题:
(1)制造高铁列车使用了多种材料。下列高铁列车的部件中，其主要材料属于金属材料 的是______(选填字母序号)。
A.玻璃车窗
B.镁铝合金车体
C.塑料小桌板
D.涤纶座套
(2)高铁电路多用铜质导线，这是利用了铜的延展性和______性。
(3)高铁刹车片由合金锻钢制作，时速300公里以上的列车紧急制动时，轮毂盘面和刹车 片的温度瞬间达到700℃以上，合金锻钢应该具备耐磨和______等特性。
(4)建造高铁需要消耗大量的铝、铁等金属。工业炼铁的原理是氧化铁(Fe2 O3)和一氧化 碳在高温条件下反应，其化学方程式为______。
(5)车身表面烤漆不仅美观，还能起到防锈的作用。其防锈的原理是______。
(6)目前世界上已有50%以上的铁得到了回收利用。回收利用废旧金属的社会意义是 ______(写出一条即可)
1. 参考答案：
(1)B
(2)导电
(3)耐高温
(4)Fe2 O3 + 3CO2Fe + 3CO2
(5)隔绝氧气和水
(6)减少环境污染或节约金属资源
2.时间要求：3分钟
3.评价设计：
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(3) 无意义或空 白答案 从合金的性 能分析 从合金性能 优于其组成 的纯金属分 析 从用途反映 性质角度 分析 能认识到物质 性质与用途之 间的关系以及 合金的优良性 能
(5) 无意义或空 白答案 了解铁生锈 原理 知道防锈的 常用方法 理解防锈就 是破坏生锈 条件 同时隔绝氧气 和水能更好地 防锈
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(6) 无意义或空 白答案 知道金属是 不可再生能 源 了解回收废 旧金属成本 远低于再生 产新金属 知 道 乱 抛 乱丢金属对 环境的污染 结合节约和环 保角度回答
4.作业分析与设计意图
从学生熟悉自豪的高铁走入金属材料，利用身边的化学物质，考查学生对金属材料的识 别、合金的优良性能、炼铁以及防锈原理和回收利用废旧金属的意义的掌握。
作业2：科普短文题
金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。钢是用量最大、用途最广 的合金，根据其化学成分，可分为碳素钢和合金钢。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳 钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如图所示。
合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变 化，从而使钢具有各种特殊性能。
铝合金是目前用途广泛的合金之一，例如硬铝的密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能
力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。将某种铝合金放入氢氧化钠溶液中，其中的铝会与 氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和一种可燃性气体。
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如： 钛合金与人体具有很好的“相容性” ，可以用来制造人造骨；耐热合金和形状记忆合金广泛 应用于航空航天等。
回答下列问题：
(1)用量最大、用途最广的合金是______。
(2)钢的含碳量是______；可用于制造器械、弹簧和刀具等的是______碳钢。
(3)用于制造飞机和宇宙飞船利用了硬铝______(填标号)的性质。
A.密度小
B.强度高
C.具有较强的抗腐蚀能力
D.硬而脆
(4)可以用来制造人造骨的是______合金。
(5)铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是______。
1.参考答案： (1) 钢 (2) 0.03%~2% 高 (3) ABC (4) 钛
(5) Al + 2NaOH + 2H2 O = 2NaAlO2 + 3H2 ↑
2.时间要求：5分钟
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3.评价设计
前结构 单点结构 多点结构 关联结构
(2) 无意义或空 白答案 仅从碳素钢的 含碳量去分析 知道生铁和钢 的主要区别在 于含碳量不同 知道钢里的含碳量 低，能运用比较的 方法准确写出钢中 的含碳量
(5) 无意义或空 白答案 根 据 材 料 内 容 能 知 道 反 应 物 、 生 成 物各是什么 能准确写出 铝、氢氧化钠 等物质的化学 式 根据质量守恒定律分 析出产生的可燃性气 体就是氢气，并配平 化学方程式
4.作业分析与设计意图
本题通过合金材料尤其是钢的发展史的材料阅读，引导学生认识只有金属材料不 断发展才能满足人们日益增长的生活和生产需求，测评学生结合材料运用所学知识解 决问题的能力。
作业3:流程题
我校化学社团的活动丰富多彩．他们以“绿色化学”为主题进行了如下活动．他 们在实验室废液桶中收集了含有大量FeSO4 、CuSO4 的废水，为防止废水直接排放到下 水道造成重金属污染和浪费．设计了如下回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案：
请回答下列问题：
(1)整个实验过程中多次采用过滤，该操作用到的玻璃仪器有烧杯、______和玻璃 棒．
(2)所加物质X是______，其加入废水后发生反应的化学方程式为______；溶液Y是 ______；固体A中含有的物质是______．
(3)该小组的同学又收集到一些含硝酸银、硝酸铜的混合废液，同学们向其中加入 一定量锌粉，反应停止后过滤，滤液仍为蓝色．则有关判断正确的是______
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A.滤渣中一定有银，没有铜和锌
B.滤渣中一定有银和锌，可能有铜
C.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜、硝酸银
D.滤液中一定有硝酸锌、硝酸铜，可能有硝酸银
1.参考答案：
(1)漏斗；
(2)Fe(或铁) ，Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu；稀硫酸；Cu、Fe；
(3)D。
2.时间要求：4分钟
3.评价设计
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(2) 无意义或空 白答案 从所加试剂 应该置换 出硫酸铜 中的铜分 析 从所加试剂 不应该消耗 硫酸亚铁且 不引入新的 杂质分析 从金属活动 性顺序表 的综合运 用分析 能从生成物及 过量的反应物 角度分析问题
(3) 无意义或空 白答案 知道锌的活 动性在银和 铜的前面 知道活泼金 属 在 置 换 不 活 泼 金 属 时 先 远 后 近 的 顺序 能分析出锌 先和硝酸银 反应再跟硝 酸铜分析 由反应后溶液 仍为蓝色知道 硝酸铜没反应 或者没反应完 去分析滤液和 滤渣
4.作业分析与设计意图
本题既要遵循除杂原则——不增不减，又要考虑到所要回收的药品种类，全面考 查学生能否运用金属活动性顺序做出正确的选择，同时能从生成物和过量的反应物两 个角度对固体成分进行分析，最后一空要求学生对置换反应的先后顺序及根据实验现 象判断反应的进行程度有一个清晰的思路，使学生形成从宏观表征到符号表征的化学 思维建构方法。
作业四:实验题
某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如图所示。请回答 有关问题：
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(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D ，导管接口 的连接顺序为a →______→______→______。C装置中NaOH的作用是______，为了更好地达 到这个作用可对C装置如何改进___________。
(2)实验开始时，应______ (填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”) ， 目的是
。
______
(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为______，反应的化学方程式为
。
______
(4)除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2 O3______(请写一物质的化学式)。 1.参考答案：
(1)d；b ；e ；吸收残余的二氧化碳；将短导管d改成长导管；
(2)先通CO再加热；赶尽玻璃管内的空气，防止加热时发生爆炸；
(3)红色粉末变为黑色；Fe2 O3 + 3CO2Fe + 3CO2 ；(4)C或H2。
2.时间要求：4分钟
3.评价设计
前结构 单点结构 多点结构 关联结构 抽象扩展结构
(1) 无意义或空 白答案 知道氢氧化 钠溶液常 用于吸收 CO2 知道多功能 瓶排水集气 法应是短进 气长出水 从洗去CO2 并收集CO 的角度分 析 知道“两长” 导管兼有洗气 和集气的功能
5. 作业分析与设计意图
本题通过实验室炼铁原理、反应现象、CO先通后停的作用、尾气处理以及对还原剂 选择的考查，测评学生是否具有对于实验室炼铁等一类制取提纯新物质的实验思路的 建构化学学科思维的方法。
(二) 单元质量检测作业属性表
序号 类型 对应单元 作业目标 对应学 难度 来源 完成时间
了解 理解 应 用
1 简答题 (1) √ 中等 改编 16分钟
2 科普阅读 (2) √ 中等 改编
3 流程题 (3) √ 较难 改编
4 实验题 (4) √ 易 原创
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