第5章
金属的冶炼与利用
第1节
金属的性质和利用
第1课时
金属的性质
教材分析
金属与金属形成的合金，在工农业生产、科学技术和日常生活中都有广泛的用途，与人类的生存和发展密不可分。本节从常见金属的用途引入，通过金属性质的探究性实验，分析、归纳出金属的性质。初步形成物质的性质决定物质的用途的观点。通过对常见金属性质的探究和学习，使学生逐步学会用归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，并能准确地表述有关信息。通过符合认知规律的教学过程，对学生进行科学方法的教育。了解金属矿物资源的价值，认识合理开发与利用的重要性。
教学说明
【教学目标】
1.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）掌握比较常见的金属的化学性质，能够简单区分常见金属的活动性。
2.过程与方法
（1）能用文字、图表等不同形式和化学语言总结知识。
（2）学生能主动交流、讨论、表达观点，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
3.情感、态度与价值观
形成物质的性质决定物质的用途的观点。
【教学重点】
金属化学性质的探究，置换反应的概念。
【教学难点】
探究金属的化学性质。
【教学准备】
教学设备（投影仪，计算机）、试管、试管架、铝片、铁片、铜片、镁条、稀盐酸、稀硫酸、硝酸银溶液、硫酸铜溶液。
教学过程
【新课引入】
在人类社会发展的历史上，曾经以青铜、铁器作为历史时代的标志。可见，金属是一类重要的材料，人类的生产和生活都离不开金属。今天，我们探究的第一个问题是金属的物理性质。
【展示讨论】
展示金属图片，讨论：这些物品是由什么材料制成？
【思考】金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。你见过的金属有哪些呢？你知道的金属又有哪些呢？填写114页表5-1。
【交流与讨论】请同学们再以小组为单位讨论举出一些生活中常见或常用的金属制品，想一想各是用什么金属制成的？分别应用了该金属的哪些物理性质？
并将讨论结果记录在114页表5-2中。
【联想与启示】1.为何铁制锅铲需要加上木柄或塑料柄？
2.银的导电性比铜好，一般情况下为什么不用银制造电线、电缆？
3.选择铸造硬币的金属材料需要考虑哪些因素？
【交流】1.因为铁的导热性好，不加上木柄或塑料柄容易烫手。
2.因为银的价格昂贵，作电线、电缆不经济，且银的密度较大，不易架设。
3.有一定的硬度，耐磨、耐腐蚀、无毒、熔点不能太低、有较好的金属光泽、性质稳定等。
【小结】金属的物理性质：
相似性：大多数金属都有金属光泽，密度、硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性和延展性。
差异性：汞常温下呈液态，铜为紫红色，银的导电能力最强，熔点最高的金属是钨。
【过渡】在前面的学习过程中，我们做过镁在空气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧的实验，请回忆一下它们燃烧的实验现象、化学反应方程式。
【讲述】说明金属具有与氧气反应的性质。是否大部分的金属都有此性质呢？
【演示】115页“观察与思考”的实验内容并将实验现象填入表中。书写正确的化学方程式。
【强调】在常温下，铝和氧气能发生反应，在铝的表面生成一层致密的氧化铝膜。它可以阻止铝进一步被空气的中氧气氧化，因而有较好的抗腐蚀性。
【设问】“真金不怕火炼”道出了金的什么性质？金易被腐蚀吗？
【叙述】“真金不怕火炼”，说明即使是在较高的温度下，“金”的化学性质也不活泼。
【过渡】到此你们可以得出金属具有什么样的化学性质？
【板书】金属与氧气的反应
Mg、Al较活泼，Fe、Cu次之，Au最不活泼。
【归纳】因此我们可以通过金属与氧气反应的两种现象来判断金属的活泼程度即金属活动性差异。即：①该金属能否与氧气发生化学反应；②反应的激烈程度。
【过渡】金属与酸的反应现象是否也会像金属与氧气反应一样存在差别呢？同学们可以利用桌上的药品，作出合理的猜想，设计实验方案，通过实验来探究这个问题。
【活动与探究1】金属与酸的反应情况。
【演示】116页“活动与探究1”的实验内容并将实验现象填入表中。书写正确的化学方程式。
HCl
H2SO4
Mg
Fe
Cu
【提问】（1）哪些金属能与稀盐酸、稀硫酸发生反应？反应后生成了什么气体？（如何检验）哪些金属不能与稀盐酸、稀硫酸发生反应？
（2）比较三种金属分别与稀盐酸、稀硫酸反应的难易和剧烈程度，将三种金属的活动性按由强到弱的顺序进行排列。
【交流】(1)铁和镁能反应，生成了氢气，铜不能反应。
（2）与酸反应时，铝比铁更剧烈。说明三种金属的活泼性顺序：镁>铁>铜。
【归纳】引出金属活动性顺序：从以上实验可以看出，铁、铝能置换出稀盐酸或稀硫酸中的氢元素，而铜不能置换出酸中的氢元素。由此得出，这几种金属的活动性顺序：铁、铝比铜活泼。而铝跟酸反应比铁剧烈，则铝的活动性比铁强。人们经过长期的实践，总结出常见金属在溶液中的活动性顺序如下：
【板书】
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
金属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
【讨论】金属活动性顺序中为什么有氢的位置？有何作用？
【交流】排在氢前面的金属能与酸反应放出氢气，而排在氢后面的金属不能与酸反应放出氢气。
【练习】铁分别与稀盐酸、稀硫酸反应生成氯化亚铁，硫酸亚铁，并放出氢气；铝分别与稀盐酸、
稀硫酸反应生成氯化铝、硫酸铝，并放出氢气。试写出这些反应的化学方程式。
Fe+HCl
Fe+H2SO4
Al+HCl
Al+H2SO4
【强调】1.铁跟稀盐酸、稀硫酸反应后显+2价。
2.117页“联想与启示”氢气的制法。
【过渡】我们还有没有其他方法来证明不同金属活动性的相对强弱呢？答案是肯定的，那就是：
【投影】活动性强的金属能把活动性弱的金属从它们的化合物中置换出来。
【活动与探究2】实验探究金属与盐的反应。
【演示】116页“活动与探究2”的实验内容并将实验现象填入表中。书写正确的化学方程式。
CuSO4溶液
AgNO3溶液
NaCl溶液
Zn
Fe
Cu
【学生活动】请一位同学上黑板书写上述反应的化学方程式，现象由学生口述。
【提问】通过以上实验，你可以得出什么结论？
【小结】在金属活动性顺序中，位置在前面的金属可以把位于其后的金属从它们的化合物溶液里置换出来。
【介绍】“曾青得铁则化为铜”是现代湿法冶金的先驱，也是我国古代劳动人民智慧的结晶。
【过渡】下面，是我们本节课探究时所发生的一些化学反应：
【投影】Mg+2HCl
MgCl2+
H2↑
Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑
Fe+CuSO4
FeSO4+Cu
Cu+2AgNO3
Cu(NO3)2+2Ag
【讨论】请大家从反应物和生成物的物质类别如单质、化合物的角度分析，这些反应有什么特点？它与我们学习过的化合反应和分解反应的特点是否相同？
【学生讨论并回答】
【评价】回答的很好。化学上，我们把具有这一特点的反应叫做置换反应。
【板书】置换反应
特点：A+BC
B+AC
【课堂小结】
通过本节的学习，我们知道金属物理性质的相似性和差异性，了解多数金属能与氧气发生反应，且不同金属的活动性各不相同，根据金属与酸反应或金属与另一种金属化合物的反应，可以判断出金属活动性的相对强弱。同时，我们也认识了一种新的反应类型──置换反应。
【布置作业】
完成课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
板书设计
金属的性质
（一）金属的物理性质
1.金属光泽；2.金属的导电性和导热性；3.金属的延展性；4.金属的密度；
5.金属的硬度；6.金属的熔点。
（二）金属的物理性质决定了金属的一些用途。
（三）金属的化学性质。
1.金属与氧气的反应
2.金属与酸的反应
3.金属与金属化合物的溶液反应
（四）金属活动性顺序
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
金属活动性：由强到弱
（五）置换反应
特点：A+BC
B+AC
教学反思
教材的内容组织符合物质的认知规律，对物质的认识由感性认识上升到理性认识。课堂教学设计遵循学生的认知规律，突出活动中重点知识的掌握及难点突破，以学生活动为主体，教师及时讲解、点评、总结，使教学过程更加合理，有效。第5章
金属的冶炼与利用
第1节
金属的性质和利用
第2课时
合金
教材说明
【教学目标】
1.知识与技能
（1）能列举铁合金材料在生产和生活中的重要应用。
（2）了解铜合金、铝合金在工业生产和高科技领域的应用，知道合金的一般特性。
2.过程与方法
（1）运用合金材料在生活中的应用，创设学习情境，引导学生自主学习。
（2）对教材和教师给出的合金信息进行分类、归纳、概括，引导学生进行信息加工。
（3）体验科学知识和社会生活的互相影响的过程。
3.情感、态度与价值观
（1）通过金属材料发展史及有关的知识，使学生初步认识合理使用金属材料的意义。
（2）介绍金属材料面临的挑战，激发学生的社会责任感。
（3）积极开展社会调查活动，提高学生对金属材料的认识，增强其社会活动能力。
【教学重点】
（1）金属和合金在性能上的主要差异及其原因。
（2）铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。
【教学难点】
合金的结构与性能之间的关系。
教材说明
【新课导入】
化学是从通性来研究每类物质的，从特性来研究每种物质的。金属是一大类物质，它们有共同的性质，而每一种金属又有各自的特性。由于金属的奇妙性质，人们利用金属为生活和社会服务。但是各种纯金属的品种和性能受到一定限制。纯金属的品种和性能是否可以改造呢？下面我们来学习合金。
【板书】合金
【讨论】1.生活中和社会中见到的金属制品是由一种纯金属制成的吗？
2.什么叫合金？
【阅读】阅读117页文字及图5-1。
【交流】和铁一样，纯金属很难满足各种特殊要求，人们在日常生活中制造出了许多具有特殊性能的“新型金属”——合金。
【板书】合金：合金是一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。
【讲解】（1）合金一定是混合物，且至少有一种是金属。
（2）合金应具有金属特性。
（3）人类历史上使用最早的合金是青铜；世界上最常见、应用最广的合金是钢。
（4）铁的合金主要有生铁和钢。
【讲述】生铁和钢均为铁的合金。它们在生产和生活中有着广泛的用途。钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。
【学生活动】阅读118页“拓展视野”。
【投影归纳】
生铁
钢
碳的含量
2%~4.3%
0.03%~2%
机械性能
硬而脆，无韧性
坚硬，韧性大，塑性好
机械加工
可铸，不可煅
可铸，可煅，可延压
【强调】从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调整硅锰的含量。
【讲述】合金在生产生活中起着越来越重要的作用，合金的出现大大拓宽了金属材料的范围和使用价值。
【提问】合金与组成它的金属相比，性质有何变化？
【学生活动】阅读
119页
“活动与探究”。
【投影】1.取一段保险丝，试试能不能用手将它弯曲，是不是容易被折断。
2.某种保险丝是用武德合金制成的，熔点约为69℃。其组成金属及其熔点分别为铋（271℃）、铅（327℃）、锡（232℃）、镉（321℃）。比较武德合金和其组成金属的熔点差异，归纳出合金的优良特性。
【归纳】合金的优良特性：
1.合金具有许多良好的物理、化学或机械性能。
2.合金的硬度一般比各成分金属大。
3.多数合金的熔点低于组成它的成分金属。
【交流与讨论】教材120页表5-6“一些常见的合金的特性和用途”，要求知道青铜、黄铜、不锈钢等合金的组成。
【投影】拓展1：
“百炼成钢”“百炼成钢”比喻人经过长期的艰苦磨练，变得非常坚强、成熟。但是这里面却蕴含着丰富的化学知识。
我们知道历史上青铜器的使用早于铁器，主要由于铁的熔点较铜高，较难冶炼。早期的炼铁是将铁矿石和木炭一起在炼炉中加热，大约在1200℃的温度下得到一种含杂质较多的块炼铁，这种铁状若海绵，质地疏松，需要反复加热锻打除去其中的夹杂物，改善其机械性能，方可使用。在反复锻打铁块的基础上，我国劳动人民又摸索出了炼钢的技术。它是以块炼铁为原料在木炭火中加热，趁热打铁，少量的碳从铁的表面渗进去，夹杂物被挤出，含碳量调整至0.03%~2%，就炼成了钢。西汉时，为提高块炼铁渗碳钢的质量，人们增加了锻打的次数，由10次、20次增至近百次，这样可使钢的组织致密，成分均匀，从而进一步提高了钢的质量。这就是所谓的“百炼钢”，由此也就有了“百炼成钢”这一成语。
拓展2：
金属之最
展性最强的金属——金。
延性最好的金属——铂。
导电性最强的金属——银。
熔点最低的金属——汞。
熔点最高的金属——钨。
地壳中含量最高的金属——铝。
最硬的金属——铬。
密度最大的金属——锇。
密度最小的金属——锂。
最能吸收气体的金属——钯。
最易应用的超导元素——铌。
价格最高的金属——锎。（1克锎的价格为10亿美元）
海水中储量最大的放射性元素——铀。
光照下最易产生电流的金属——铯。
制造新型高速飞机最重要的金属——钛，也被科学家称为“21世纪的金属”，或被称为未来的钢铁。
【课堂小结】
本节课我们重点学习了合金与纯金属性质的差异，并认识了几种新型合金，知道在金属中加热熔合某些金属或非金属，其性能会发生改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的成分金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途。同时，我们还应认识到：人类智慧是无穷的，只要我们勇于探索、敢于攀登，就一定会有更多更好的新型合金不断问世，我们对合金性质的各种期望也便不再是一个遥远的梦!
【布置作业】
完成课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
板书设计
合金
1.定义：由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
2.物理性质：
（1）一般情况下，合金比纯金属硬度大，更坚硬。
（2）多数合金的熔点一般比各成分金属的低。
（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的
物理、化学和机械的性能。
（4）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条
件等来加以调节。
教学反思
本节教材联系学生生活常识较多，为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本节的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。如本节课中比较合金和纯金属的硬度的内容可以适当补充，课前可以布置学生寻找合金和纯金属，然后把它们互相刻画，比较它们的硬度，然后在课堂上展示。如K金和纯金，可以发现K金的硬度比纯金大。
