4.1 常见的金属材料 教案（2课时）

常见的金属材料
【课时安排】
2课时
【第一课时】
【教学目标】
1．通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2．了解常见金属的物理性质，知道物质的性质很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他原因。
3．认识金属在加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
4．通过自主实验探究认识金属与合金性质上存在差异，体会动手实验获得知识懂得愉悦，激发学习兴趣；进一步学会对比、比较的科学方法，辨证认识物质的性质与用途、性质与结构的关系。
【教学重难点】
1．金属的物理性质及常见金属的特性和用途。
2．合金及其合金的性质和用途。
【教学准备】
教师准备：
1．布置学生收集日常生活中的金属材料制品。
2．查阅有关“新金属材料”发展前景的资料。
3．酒精灯、火柴、导线（若干）、小灯泡（3伏）、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台（带铁圈）、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。
4．制作多媒体课件。
学生准备：
1．搜集家中使用的各种金属制品，了解其性质和用途。
2．（一周前准备）用食盐水湿润的纸巾将一个无锈铁钉、无锈钢钉和不锈钢螺丝钉包放在塑料袋中。
【教学过程】
教学环节和教师活动
学生活动
设计意图
一、创设情境，引入新课
【多媒体展示】一组金属制品的图片。
（如：越王勾践剑、司母戊鼎和鸟巢）
【提出问题】图片中的物品都是由什么材料制成的？
【引入】我们已经学习了碳、氢、氧等元素及其化合物的知识，它们都是非金属元素。这节课我们开始认识另一类元素——金属元素。
【提出问题】
（1）我们在生活和生产中常用金属有哪些？
（2）你知道人类目前使用广泛的金属（铜、铁、铝）被应用的时间先后吗？
二、结合应用，归纳性质
【提出问题】同学们知道的、见过的金属元素有哪些呢？请完成下表。
我知道的
金属名称
金属元素
我见过的
金属名称
金属元素
【多媒体展示】元素周期表
【提出问题】人类目前已经发现的200多种元素分为金属元素和非金属元素，其中哪类元素种类多？
【讲述】请同学们将搜集到的家中使用的各种金属制品展示一下和大家分享。
【活动天地】列举一些常见或常用的金属制品，想一想它们各是用什么金属制成的？分别应用了金属的什么性质？你认为金属有哪些共性？
【多媒体展示】合作探究问题：
1．家庭用的炊具一般用铁或铝制成，这反映出铁和铝的什么性质？在加热过程中，炊具并不会变软或熔化，这说明熔点有什么特点？
2．耳坠、项链、戒指等饰品大多以金、银、铂金等为主，这是利用它们的什么性质？
3．生活中常用铜线和铝线做电线，这些金属具有什么性质？
4．制造及其底座和制造飞机，对所用的金属有什么要求？
【提出问题】不同的金属性质是否完全相同？请同学们阅读课本两段文字，同时分析“在线测试”的内容。
（指导学生阅读分析的方法。）
【合作探究】
1．为什么刀具、锤子等用铁制而不用铝制？
2．银的导电性比铜、铝好，为什么电线一般用铜、铝制而不用银制？
3．为什么灯泡的灯丝用钨制而不用铝、锡制？
4．用来铸造硬币的金属材料应具有什么性质？
【活动探究】组织学生利用小组的金属材料进行实验，通过实验现象并结合生活经验总结金属有哪些共同的物理性质：①常温下是固体（汞除外）；②有金属光泽；③有延展性；④有良好的导电性和导热性；⑤密度较大；⑥熔点较高。
【讨论】物质的用途主要是由什么因素决定的？它是否是决定物质用途的唯一因素？还有哪些因素决定了物质的用途？
【总结】物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但还应该综合考虑价格、是否美观、资源存量、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境的影响等因素。
【趣味活动】比一比谁知道的多
1．在我们人体中有一个“金属之最”，你们知道吗？
2．你还知道地壳中的“金属之最”吗？
3．你还知道那些“金属之最”？
【总结展示】金属之最
（1）展性最好的金属：金（Au）
（2）延性最好的金属：铂（Pt）
（3）导电性最好的金属：银（Ag）
（4）地壳中含量最高的金属：铝（Al）
（5）熔点最低的金属：汞（Hg）
（6）熔点最高的金属：钨（W）
（7）密度最小的金属：锂（Li）
（8）密度最大的金属：锇（Os）
（9）最硬的金属：铬（Cr）
（10）光照下最易产生电流的金属：铯（Cs）
（11）人类使用最早的金属：铜（Cu）
（12）应用最广的金属元素：铁（Fe）
【多媒体播放】
“神州九号”发射升空视频：
讨论：火箭外壳材料应具备什么物理性质？
【多识一点】组织引导学生自读课本“多识一点”认识金属的分类。
三、自学归纳，了解概念
【过渡】在日常生活、生产中，金属有着广泛的应用，我们常见的金属材料是纯金属吗？要满足不同的用途，需要不同性能的金属材料，仅用纯金属是远远不够的。为此，人们在生产实践中要应用具有特殊性能的“金属材料”——合金。
【总结】金属材料包括纯金属和合金。
【提出问题】
1．我们在生活中所见到的金属是不是纯金属？
2．什么是合金？合金属于纯净物还是混合物？常见的合金有哪些？
3．合金与纯金属在物理性质上有什么不同？
【多媒体展示】一些合金的图片
【设问】合金与组成它们的金属性质有何差异？
四、实验探究，性质比较
【实验探究】指导学生利用所提供的实验器材和药品进行分组实验，验证以下问题：
1．观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽。
2．将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡互相刻画，比较它们的硬度。
3．将锡片与焊锡放在铁片上，用酒精灯加热锡片与焊锡中间的铁片部位，观察谁先融化。（实验如下图）
4．观察一周前所做的实验，铁钉、钢钉、不锈钢螺母有何变化。
【得出结论】合金比其组分金属的颜色鲜艳；合金比其组分金属的硬度大、熔点低、抗腐蚀性强等特性。
【提出问题】通过探究我们知道，合金比其组分金属具有更好的性能。这是为什么呢？
【总结】金属在融合了其他金属或非金属后，不仅组成发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化。
【多识一点】组织引导学生自读课本“多识一点”认识其它常见合金。
五、素材展示，了解用途
【多媒体播放】
金属钛和记忆合金.
观看图片。
回答：金属材料。
回答：铜、铁、铝等。
结合历史学科所学进行作答“铜、铁、铝”
根据自己的生活经验完成表格内容，小组内同学交流成果。
回答：金属元素。
分组展示、交流课下收集的日常生活中的金属制品。
阅读课本“活动天地”和所列举的金属制品，分组讨论、交流，各组派代表展示活动成果。
思考、分析、交流、归纳。
展示交流归纳成果。
阅读、思考、讨论，完成“在线测试”的内容。
思考、分析、交流、归纳。
学生分别取出铁丝、铜丝、铝丝。①观察它们的颜色状态；②用力试试是否可以弯曲、折断；③用小刀割一下；④用铁锤锤一下；⑤用酒精灯加热；⑥用电池、小灯泡测试它们的导电性。展示交流归纳成果。
分析讨论，做出回答，并说出理由。
阅读教材，归纳整理。
阅读、了解。
观看视频，讨论交流，展示成果。
阅读、了解。
听讲。
阅读教材有关合金的两段文字，解决教师所提出的问题，小组代表展示自主学习成果。
看图片，认识种类繁多的合金。
分组进行“活动天地9-2”的探究实验①观察黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和颜色；②将它们互相刻划、比较硬度；③比较焊锡，锡、铝的熔化温度。
小组代表展示实验探究的结果，得出合金比其组分金属具有更好的性能。
产生疑问，大胆猜测。
认识合金与金属相比较，性质上存在较大的差异。
阅读“多识一点——常见的合金”，丰富金属材料的信息。
观看视频资料，丰富金属材料的信息。
图片引入，激发学生学习兴趣，并自然引入主题，并且展现我国在金属使用方面的伟大杰作，激发学生民族自豪感。
帮助学生认识到自然界里的元素可分为非金属元素和金属元素。
让学生明确铜铁铝被人类广泛应用的早晚及年代，感受金属材料发展促进了人类文明进步，通过化学史的教育使学生接受爱国主义的熏陶，增强爱国主义情感。
通过结合已有知识填表活动和读“元素周期表”使学生轻松认识到金属元素种类繁多。
给见多识广的学生一个展示的机会，使其他同学分享观点并充实自我，并使学生认识到金属制品种类繁多应用广泛。
使学生对金属的物理性质的认识更加完整、系统。
通过问题的探究，使学生认识到“金属的用途反应金属的性质”。
通过指导学生阅读分析的方法，提升学生的知识迁移能力；认识到金属既有通性，又有各自的特征，认识到共性与个性的辩证关系。
使学生既认识到不同的金属具有不同的性质，又认识到“物质的性质决定物质的用途”。
培养学生实验、观察、归纳总结和语言表达的能力，实事求是的科学态度，激发学生的学习兴趣，领悟科学研究的方法，从中获得成功的喜悦。
通过讨论，让学生明白物质的用途与其性质有密切的联系，得出“物质用途是由其性质决定的，这一重要结论。同时培养学生综合分析问题的能力。
通过对热点时事的分析让学生体会学以致用，同时提高应用知识解决实际问题的能力。
自读“多识一点”，简单了解金属的分类。
培养学生自学能力和阅读水平。
通过设问激发学生进行实验探究的强烈愿望。
通过分组实验验证金属和合金的不同点，树立学生科学探究的意识，培养动手实验能力。
培养学生敏锐的观察力和综合归纳的能力。
使学生树立“组成决定结构，结构决定性质，性质决定用途”的化学观念。
使学生了解读取图表，从图表中获取信息的方法，以培养学生独立获取知识的能力。
使学生开阔眼界，了解科学发展的新动向，使学生对前沿科学有所了解，以提高他们的科学素养。
六、归纳整理，感悟收获
引导学生畅谈学习中的体会、收获、感想及疑问，对学生的疑惑师生合作交流给予解决。
畅谈学习中的体会、收获、感想及疑问。
通过学生自我反思性学习，促进学生认知能力的发展。
【第二课时】
【教学目标】
1．了解炼铁的原理和方法。
2．知道实验室用一氧化碳还原氧化铁的步骤及注意事项。
3．通过对铁的冶炼原理分析，培养学生安全操作意识和良好的环保意识。
【教学重难点】
一氧化碳还原氧化铁实验的原理及装置的探究。
【教学准备】
多媒体教学素材；铁架台、单孔橡皮塞（2个）、玻璃管、乳胶管、试管、气球、酒精喷灯、药匙、一氧化碳储气罐。
【教学过程】
教师活动
学生活动
活动意图
【创设情境，问题引入】
展示2008年北京奥运会主体育场——“鸟巢”的图片，提出问题：鸟巢外观的主要材料是什么？
[过渡]
在众多的金属材料中，铁及其合金一直在生产、生活中占据着主导地位，钢铁工业的发展状况也是世界各国工业化水平的重要标志。
[展示]钢铁在日常生活中生产和使用的图片及资料。
既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的原理及过程。
[提出问题]
1．出土的文物中为何铁器很不多见？
2．日常生活中常见的铁制品是纯净的吗？
〔旅途一〕自然界中的铁大多以什么形式存在？这说明铁有什么性质？
请同学们阅读课本第三自然段的有关内容，回答问题：自然界中，铁矿石主要有哪些？它们的主要成分是什么？

赤铁矿（Fe2O3） 磁铁矿（Fe3O4）

菱铁矿（FeCO3） 黄铁矿（FeS2）
〔旅途深思〕1．常见的铁矿石有那么多种，从另一个方面也说明了铁的化学性质_________（比较活泼、不活泼）。
2．我国的矿产资源怎样呢？请同学们课下做一个科学调查，查阅有关资料，认识我国的矿产资源及分布。
〔讲述〕地壳中，铁主要以化合物的形式存在，这些化合物主要存在于矿石中。冶铁就是把富含铁的化合物的矿石加以冶炼，得到单质铁的过程。今天我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。
〔旅途二〕人类是如何从铁矿石中得到铁的呢？对比Fe2O3和Fe组成上的区别，请同学们大胆假设，如何实现从Fe2O3到Fe的转变？
[讲解]冶炼铁的过程一般加入其他易得氧的物质与氧化铁反应，以夺氧的方式还原氧化铁。但从经济效益、环境保护及安全角度出发，我们一般选择C或CO。现以CO为例，探究铁的冶炼过程。下面请同学们带着问题观看实验：实验步骤是什么？看到了哪些现象？说明生成了什么物质？
【实验】一氧化碳还原氧化铁实验
〔旅途反思〕观看实验后引导学生思考回答下列问题：
（1）你能归纳出该实验的步骤吗？
（2）实验现象有哪些？说明产物是什么？
（3）该实验的原理是什么？你会用化学方程式表示吗？
（4）如何验证实验中产生了铁？
（5）实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？目的是什么？
（6）实验结束前，为什么要先停止加热而继续通入一氧化碳到试管冷却？目的是什么？
（7）收集从尖嘴管口排出气体的目的是什么？还有什么办法？
（8）考虑到CO有毒的特点，以试管为反应容器，设计出实验室冶炼铁的模拟实验图，并能证明生成物。请你画出装置图，并能说出操作步骤。
〔旅途拾贝〕仔细观察上述反应，在氧化铁变成铁、一氧化碳变成二氧化碳的过程当中，氧元素是如何转移的？
请同学们阅读课本的有关内容，然后快速回答出下面的问题：
什么是还原反应？上述反应中的还原剂是什么？你还记得什么是氧化反应吗？
（师总结：一氧化碳和氧发生反应，也就是得到氧的过程，氧化铁变成铁是失去氧的过程。因此我们可以简单地描述上面两个反应为：物质得氧被氧化，发生氧化反应；失氧被还原，发生还原反应。其中一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，使氧化铁发生了还原反应，是还原剂，具有还原性。）
〔开眼界〕在工业上是否也像我们刚才那样进行炼铁呢？
〔投影〕高炉炼铁的示意图（配文字说明）
〔旅途反思〕1．工业上炼铁与我们刚才的反应，原理上一样吗？得到的铁在组成上有什么不同？
2．工业上冶炼铝和冶炼铁的原理一样吗？
〔讲解〕
对于活动性比较强的金属（如：K、Ca、Na、Mg、Al等），它们与氧结合很牢固，很难找到一种物质来夺取它们氧化物中的“O”从而获得该金属。为了得到它们，可采用电解的方式直接将它们分解。
观看图片，思考回答：
鸟巢外观的主要材料是金属材料——钢
展示课前收集的有关钢铁制品的材料：铁锅、铁锨、小刀等。
思考回答问题：
1．铁的化学性质比较活泼，在自然界当中易发生化学反应，转化成铁的化合物。
2．不是。自然界中没有纯净的铁，因为铁的化学性质比较活泼，它在自然界中大多以化合物的形式存在于矿石中。如：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）等。
分小组讨论
（1）可在一定条件下，让Fe2O3直接失“O”，转变为Fe；
（2）加入一种易与“O”元素结合的物质，主动夺取Fe2O3中的“O”，实现Fe2O3→Fe。
学生带着问题观看实验。
结合装置图思考回答：
（1）先通气再点灯；先撤灯再停气。
（2）红棕色粉末变成黑色粉末，澄清石灰水变浑浊；证明有铁和二氧化碳的生成。
（3）一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，方程式：
Fe2O3＋3CO2Fe
+3CO2
（4）用磁铁来吸。
（5）为了排尽试管中的空气以免加热时发生爆炸。
（6）防止生成的铁重新被氧化。
（7）防止未反应的一氧化碳污染环境，可以收集或点燃等。
（8）交流讨论，画出装置图。并对实验装置进行评价。
带着问题阅读课本。
含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应；CO是还原剂；物质和氧发生反应属于氧化反应。
听讲理解应用。
通过观看知道工业炼铁的原料及反应的方程式。
思考回答：一样；但工业上炼得的铁含有杂质碳，是混合物。
听讲，看书。
创设情境，调动起学生的思维，激发兴趣；同时培养学生的科学精神和民族自豪感。
培养学生收集材料的能力。
回顾了铁的化学性质，同时引出下文——单质铁需从化合物中提取。
培养学生的自主学习能力。
让学生知道冶铁的道理。
创设几个问题情境，激发学生主动学习的积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力。



培养学生的分析问题的能力。
让学生在交流中学习，不同层次的学生都有所提高。且学生的探究能力、画图能力及学生团队协作精神都得到锻炼。并培养学生树立自己的观点和节能意识。
培养学生的阅读、理解能力。
明确工业生产和实验室炼铁的不同之处。
通过这节课的学习，你收获了哪些知识与技能？
巩固课本内容，交流本节课的收获（自主建构知识体系）。
培养学生分析归纳问题的能力。