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2、了解常见金属的物理性质,知道物质的性质与物质的用途之间的辨证关系。
3、知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。
4、初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应,以及与盐溶液的置换反应,能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。
5、初步学习实验室制取氢气的方法。
本节在本章中的地位与作用:
本节分为三部分。
第一部分从日常生活用品很多是用金属材料制成的入手,说明金属材料的用途非常广泛,并从社会发展的历史说明铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。
教材注意联系学生的生活经验,从金属的用途入手,配合实物照片介绍了金属具有金属光泽,能传热、导电,有延展性等重要物理性质,教材把重点放在“讨论”及对物质的性质与用途关系的了解上,注意培养学生综合分析问题的能力。
第二部分在前一阶段的学习中已经做过镁条、铁丝等在氧气中反应的实验基础上,基于学生已有的知识基础,教材采用实验事实+归纳的编写方法,重点说明大多数金属都能与氧气反应,但反应的难易和剧烈程度不同,由此也可在一定意义上反映金属的活泼程度。
教材采用实验+讨论的探究模式,通过对实验事实的分析,层层诱导,由学生自己归纳得出置换反应的特点。
通过练习,使学生能应用置换反应和解释一些与日常生活有关的化学问题
第三部分则简单介绍了常见的一些金属矿物,使学生对矿物有了一些简单了解,并充分认识合理开发与利用资源的重要性。
第二节铁的冶炼合金
1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2、认识在金属中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。
3、会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
第一部分“铁的冶炼”是本课题教学的重点。
教材除简要地介绍了我国冶炼铁的历史外,主要是通过实验,说明从铁矿石中将铁还原出来的化学反应原理,并结合炼铁的实际情况,以例题的方式介绍了化学方程式计算中有关杂质问题的计算。
这样,把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起,使学习活动成为有机的整体,有利于学生主动参与学习。
第二部分介绍合金。
教材介绍在纯金属中加热熔合某些金属或非金属,可以制得与纯金属性质不同的合金,如生铁和钢等,这些合金具有某些比纯金属更好的性能,从而了解为什么合金比纯金属具有更广泛用途的原因。
教材还以列表的方式简略地介绍了一些常见合金的主要成分、性能和用途,有利于拓宽学生的眼界。
第三节金属的防护与回收
1、对过实验探究(对比实验)分析解释铁生锈的原因,了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
2、知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
有关铁的锈蚀以及防护的“活动与探究”内容,该活动与探究内容包括提出问题、设计实验并实施、讨论、得出结论、对结论进行应用等多个步骤,对培养学生的创新精神和解决实际问题的能力具有较大的价值。
铁生锈实验在本章节的所处地位非常重要,而且在短短一节课根本不可能完成实验,建议预先提早进行实验,或者把其转化为学生家庭实验。
关于金属资源的保护,教材中用图片、统计数据等具体资料详实地说明了金属矿物资源是有限的,以及金属资源保护的重要性。
教材中还简要地介绍了废旧金属的回收利用、合理开采矿物等保护金属资源的措施。
第四节石灰石的利用
1、了解石灰石在生产、生活中的存在与应用
2、掌握鉴别矿石是不是碳酸盐的方法
3、知道碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙之间相互转化的关系
4、认识石灰石、大理石是重要的矿藏资源
可以帮助学生结合相关内容,复习已有知识,帮助学生利用旧知识学习新知识,构建比较完整的知识框架。
并且可以帮助学生建立起“物质在一定条件下可以相互转化”的观点,培养“性质决定用途,用途反映性质”的良好学习思维拓展能力。
【重点难点】
第一节
重点:
金属的物理性质和化学性质以及性质与用途的关系。
难点:
对观察到的实验现象进行认真的对比和分析,从中得出常见金属与氧气、酸反应的一些规律性知识。
第二节
1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法
2、根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
第三节
金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法的探究。
探究铁生锈的条件。
第四节
1、碳酸盐的检验。
2、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙三者之间的相互转化关系。
氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙三者之间的相互转化关系。
【教学建议】
1、课时安排
第一节金属与金属矿物2课时
第二节铁的冶炼合金2课时
第三节金属的防护和回收1课时
第四节石灰石的利用3课时
整理与归纳1课时
本章测试1课时
2、教学设想与建议
第一节:
1、课前可以由学生收集一些常见的金属材料,由实物或事实入手,使学生认识金属材料与日常生活以及社会发展的关系,并进而引入到对金属的物理性质的教学,再由金属性讨论金属的用途,使学生深入理解金属的物理性质,强化性质与用途之间的辨证关系。
2、重点组织好教材中的“讨论”,要引导学生从多个角度思考问题,对有些讨论题应说出不止一个理由。
也可以结合当地的实际情况提出一些学生感兴趣的讨论题。
通过讨论引导学生形成以下认识:
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素,在考虑物质的用途时,还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
3、对于金属与氧气反应的教学,可以再次做镁条、铝箔、铁丝、铜丝等与氧气反应的实验,以加深学生的感性认识。
要引导学生对观察到的实验现象进行认真的对比和分析,从中得出金属与氧气反应的一些规律性知识
4、置换反应的概念是在实验的基础上通过归纳得出的,即通过对镁、锌、铁与盐酸反应的化学方程式的分析,从反应物和生成物类别的角度归纳得出的。
这样的方法比较直观,学生容易接受。
置换反应在日常生活中的应用主要是通过练习来感受的。
教师也可以补充一些有关这方面的联系实际的习题,以培养学生解决实际问题的能力。
5、关于地球上及我国的金属资源情况的教学,可以结合地理课的有关内容,利用矿物标本或实物照片、图表等进行教学,应鼓励学生主动查找有关资料,并在课内外进行交流。
我国冶炼铁的历史及解放前后我国钢铁工业的发展等内容的教学,也可以采用相似的教学方法。
在整个探究过程中,教师的组织和引导作用非常重要。
尤其要注意在实验的基础上组织好讨论,这是探究活动能否成功的重要保证。
第二节:
1、做好一氧化碳与氧化铁的反应实验,根据课本P119实验装置示意图,按反应原理和反应条件→实验装置→实验顺序→尾气处理这一主线来组织同学分析、讨论,并将它与炼铁生产的主要化学反应原理结合起来,使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。
2、组织学生学习讨论合金的有关知识,使学生认识物质组成的改变会使其性能发生改变的重要依据,也是为什么目前纯金属只有90余种,但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种的原因。
3、常见合金的主要成分、性能和用途表,学生只需留有大致印象即可。
教师应使学生了解如何查阅这些资料的途径,以培养学生独立获取知识的能力。
4、化学方程式计算中的杂质问题计算是一类在实际生产中具有重要意义的计算,应使学生了解它的价值,主动参与学习。
讨论这一类计算题的解法时,关键是归纳出解题思路:
即有关化学方程式的计算都是纯物质的计算,要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量。
可以视情况进行课堂练习,当堂讨论和评析一些错误的解法以及出现错误的原因,以加深学生的理解,但这类练习的难度应有所控制,防止出现过偏,过难的题目。
1、精心策划和组织好有关金属的腐蚀和防护的“活动与探究”内容。
教材中的插图提示了铁钉锈蚀条件探究实验的设计思路,应提前引导学生结合生活经验来探讨该实验的设计方案,并鼓励学生回家开动脑筋设计方案,自己在家庭条件下预先尝试多种实验,同时要认真做好观察记录,便于课堂交流和快速掌握相关知识体系。
在分散实验的基础上,可以由各小组或个人展示他们的实验情况,及时反馈实验中的特殊问题,并汇报探究的结果,进行积极的讨论。
从反应物的角度分析,铁钉锈蚀的条件需有水和氧气等,教材中给了思考金属腐蚀条件的思路:
要有能够发生反应的物质,反应物要能互相接触,生成物不会对反应起阻碍作用,等等。
同时给出了防止金属腐蚀的思路:
如果破坏金属腐蚀的条件,使它们不再具备腐蚀的基础,就能防止金属腐蚀。
利用这些思路组织好讨论,由学生自己提出铁制品的防锈建议,并将它应用于自行车构件、家庭菜刀等生活防锈措施实例上。
2、关于金属资源保护的教学,可以利用电化教学手段,将教材中的一些矿物可供开采的年限图制成投影片或计算机软件等,并配合其他资料,使学生强烈感受矿物资源是有限的,以及保护金属资源的重要性。
废旧金属的回收利用是每个学生都随手可做的事情,可结合本节末的“调查与研究”,使学生了解废旧金属回收的意义,并积极主动地去做。
1、在教学中因应充分利用生活中的一些资源,比如“溶洞、石林、大理石汉白玉建筑、五彩缤纷的玻璃、随处可见的水泥”等,精选学生感兴趣的素材组织教学,从而使学生在实际情景中产生“问题”,在实际情景中产生学习动力。
2、由于学生在前几章的学习中,学生已经对碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳、澄清石灰水与二氧化碳的反应、化合反应与分解反应、化学反应方程式等知识已经有了一定的了解,因此在教学中要引导学生复习已有知识,从而构建起比较完整的知识框架。
【问题讨论】
1、可补充铝在氧气中燃烧的实验及铜是否能在氧气中燃烧的实验,这样更能体现出不同金属与氧气反应的剧烈程度不同,为今后讨论金属活动性作好铺垫。
2、P128交流与讨论部分,关于菜刀的选择上要注意,因为现代家庭中的刀普遍使用了不锈钢刀。
3、化学方程式的计算是根据参加反应的反应物与生成物的质量比(纯净物的质量比)来进行的。
在现实生活中,物质里或多或少都含有杂质,像炼铁用的铁矿石,反应物也不会全部转化为生成物,因此掌握有关含杂质物质之间的计算,有重要的实用价值。
此类计算常用下列公式:
纯物质所占的质量分数(纯度%)==纯物质的质量÷
不纯物质的质量×
100%
另外,在设未知数上应注意是设纯净物,还是混合物,如果是纯净物可直接代入化学方程式,如是混合物必须根据上述公式转化为纯净物,再代入化学方程式。
【参考资料】
有关铝的知识
物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。
由于铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途。
(1)铝的密度很小,仅为2.7g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。
这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。
此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。
例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。
船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。
(2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。
铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
(3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。
(4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100℃~150℃时可制成薄于0.01
mm的铝箔。
这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。
(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。
(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉未状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。
(7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。
(8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。
铝还用做炼钢过程中的脱氧剂,铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温炽烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。
(9)铝板对光的反射性能也很好,反射紫外线比银强,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。
(10)铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。
金属铝在现代工业中大显身手的同时,也渗入到了我们的家庭。
为此有人开始研究铝对人体健康的影响。
长期以来,人们一直认为铝是一种对人体无害的金属元素,治疗胃酸过多的药——胃舒平的主要成分就是氢氧化铝。
然而,近代科技的发展,对“铝无害论”提出了异议。
l975年,美国佛蒙特医院雷弗教授等用电子显微镜和X射线衍射光谱测定法分析了多名老年痴呆症患者的神经元,结果发现这些人的神经元中,铝的含量比正常人多了2~4倍。
后来,美国科学家达伦用原子吸收光谱分析了老年痴呆症人的大脑,发现他们脑中铝的含量竟是正常人的5倍。
美国的一个医疗小组到世界上饮水含铝量最高的关岛调查,最后发现那里患老年痴呆症的人数比正常地区多了3~5倍。
这些都证实铝是老年痴呆症的罪魁祸首。
那么,铝为什么会导致老年痴呆症呢?
这个问题还在争论中。
一般的观点认为由于三价铝离子有空的电子轨道,易与碱基对中含未成对电子的原子结合,并进入神经元细胞中,使神经细胞释放的传递物质如乙酚胆碱等不能顺利通过,从而导致神经传递系统受阻,引起铝的过量摄入往往是由于不正确使用铝制品引起的。
大家知道,铝在空气中会形成一层致密的氧化铝,可保护它免受进一步的腐蚀,但这层保护膜并非坚不可摧,在酸性或碱性溶液中易被破坏。
因此我们平时应养成科学使用铝制品的习惯,如不用铝制品存放酸、碱食物,尽量缩短食物在铝制品中的存放时间,尽量不用铝锅炒菜,让比铝硬的金属制品(如铁勺)与铝制品接触,不用硬质抹布如百洁布擦洗铝制品,等等。
当然,平时加强体育锻炼,增强身体活力,也是防止铝元素在体内存积的好办法。
有关铜的知识
铜是人类认识并应用最早的金属之一。
我国是最早使用铜器的国家之一。
到目前为止,发现的中国最早的青铜器出自新石器时代后期,相当于中原夏代的一些文化遗址中。
在商代早期遗址中出土了较大型的青铜器。
中国商代早期的大型青铜器还很粗陋,器壁厚,外形多模仿陶器,花纹多为线条的兽面纹。
1939年在安阳市出土的礼器“司母戊鼎”是殷代前期青铜器的代表作,是商王为其母铸造的,重达875kg,高133
cm,横长110
cm,宽78
cm。
经检测,铜占84.11%,锡占11.64%,铅占2.79%,是世界上最大的出土青铜器。
又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”,造型逼真,结构复杂,分布在四角的四支羊头上长着卷曲的羊角,还有突出的龙头,楼空的扉边。
重34.5
kg,身高58.3cm,口边长52.4cm。
它采用分铸和嵌铸等复杂的铸造工艺,充分反映出了殷代青铜器的高超熔铸技艺。
青铜器除了礼器等外,更多是用于制造兵器,此外也有一些青铜农具出土。
战国时期,齐国工匠已了解到随着用途不同,青铜器材料的性能也应有所变化,为此可以改变青铜中各种金属成分的比例。
我国古代很早就认识到铜盐溶液里的铜能被铁取代,从而发明了“水法炼铜”的新途径,这一方法以我国为最早,是湿法冶金技术的起源,在世界化学史上是一项重大贡献在现代,铜仍旧有着极其广泛的用途。
铜的导电性仅次于银,居金属中的第二位,大量用于电气工业。
铜易与其他金属形成合金,铜合金种类很多,例如,青铜质坚韧,硬度高,易铸造;
黄铜广泛用于制作仪器零件;
白铜主要用作刀具
铜和铁、锰、铝、硼、锌、钴等元素都可用作微量元素肥料。
微量元素是植物正常生命活动所不可缺少的,它可以提高酶的活性,促进糖、淀粉、蛋白质、核酸、维生素和酶的合成,有利于植物的生长。
铜在生命系统中有重要作用,人体中有30多种蛋白质和酶含有铜元素,现已知铜的最重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白,它有催化铁的生理代谢过程功能。
铜还可以提高白细胞消灭细菌的能力,增强某些药物的治疗效果。
铜虽然是生命攸关的元素,但如果摄入过多,会引起多种疾病。
有关铁的知识
人类使用铁的历史可以追溯到四千五百多年以前,不过那时的铁是从太空掉下的陨铁(其中含铁90%以上)。
我国在商代就开始用铁,在河北、北京、河南的某些地区出土过用陨铁打制的铁刃铜钺。
我国最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑,这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。
铁是人体健康、植物生长所必需的元素之一。
一个成年人的身体里约含3g~5g铁元素,其中70%以上在血红蛋白里。
人体必须保证足够的铁的摄入,如果每天膳食中含铁量太低,长时间供铁不足,就会患缺铁性贫血。
这类病人往往面色苍白,并有头昏、无力、心悸、气急等症状。
因此,应多吃一些含铁丰富的食物,含铁较多的食物有动物的肝脏、芹菜、番茄等。
植物生长也离不开铁,铁是植物制造叶绿素时不可缺少的催化剂。
如果植物叶子发黄枯萎,就是土壤中缺铁的特征,就应施加如硫酸亚铁等予以补充。
我国矿产资源供需状况
当今世界上的国家很少有仅靠自身的矿产资源来发展本国经济的,但是拥有丰富的矿产资源无疑是本国社会经济发展的优势。
由于多种因素的影响,我国主要矿产品进口量逐年上升。
1987年我国矿产品及初级加工制品出口创汇62亿美元,而进口则达98亿美元;
1988年出口850.75亿美元,进口116.8亿美元,逆差达31.1亿美元。
可以说我国已逐渐成为矿产资源进口大国。
随着我国经济高速发展,对矿产资源需求增长很快,主要矿产资源短缺的态势日益明显。
1989年我国铁矿石原矿的产量为1.7145亿吨,进口铁矿砂1259万吨。
2000年现有铁矿的生产能力将减少10%~20%,因而2000年我国铁矿石产量基本稳定在目前水平。
资源缺口增加,每年需进口铁矿砂2000万吨~3000万吨。
预计2020年铁矿石产量可达2.8亿吨~3.0亿吨,每年需进口4500万吨~5000万吨铁矿砂。
现有铜、铅、锌生产能力2000年减少30%~40%,三分之二有色金属统配矿山主要金属生产也到了中晚期。
如果地质勘探无重大突破,21世纪初,我国金属矿产资源将出现全面紧缺的局面。
矿产资源是自然资源的一部分,我国生产所需的80%左右的原材料来自矿产资源。
我国矿产资源总量多,但人均占有量少。
我国矿产的总量居世界第6位。
在我国已发现的矿产有168种,其中已探明储量的有152种,己开发利用的有132种,在世界45种主要矿产储藏量价值比较中,我国矿产总值约占世界总数的14.6%,居世界第3位。
但由于人口众多,人均拥有量约为世界人均水平的1/3,居世界第80位。
我国矿产资源种类较多,但生产所需的大宗矿产较少。
如在金属矿产资源上,钨、锑、钛、稀土、菱镁矿居世界第一位,钒居第二位,锌、铝居第三位。
金属矿产储量相对不足的有银、铁、铅、铜、金、镍等,储量相对短缺的有钾、铂、铬等。
我国矿产资源分布不平衡,布局不够理想。
沿海发达地区生产力发展水平较高,但资源紧缺。
大西北、西南等地区原料、资源丰富但经济发达程度很低。
这就形成了原料、半成品长途调运的不良状况,增加了生产成本。
另外,一些小矿乱采滥挖,对环境的保护意识较差,植被破坏严重,固体废弃物处理不当,屡屡出现严重的环境问题。
我国幅员辽阔,已知矿产资源条件较好,矿产种类齐全,探明的总储量规模可观,是世界上为数不多的几个矿产资源大国之一。
虽然,矿产资源丰富,但人均占有量少。
我国矿产资源有以下特点:
(1)矿产资源总量丰富,矿种齐全,但人均占有量少。
我国已经发现的168种矿产,其中有17种人均占有量超过世界人均占有量,而其余则低于世界人均占有量。
已探明的矿产资源总量约占世界的12%,仅次于美国和前苏联,居世界第3位,但人均占有量居世界第53位
(2)矿产资源有丰有欠
从探明的储量看,有充分保证的约12种(煤、W、Ti、Mo、Li、稀土、石墨、石膏、重晶石、滑石、大理石、彭润土),基本有保证的约10种(Fe、Mn、Pb、Zn、Ni、An、S、P、石油、天然气),相对短缺的有铬铁矿、钴、金刚石、铜、钾盐等。
Mo、W、Sn、Sb、、稀土、石墨、彭润土、菱镁矿、萤石、高铝耐火材料为我国优势矿产资源。
(3)贫矿多、富矿少;
共生、伴生矿产多,单一矿产少
一些需用量大的矿产资源(如Fe、Cu、Al、Zn、Mn等)存在着富矿少贫矿多的问题,例如,我国至今还未发现超大型的富铁矿(5亿吨级)和富铜矿(5兆吨级),综合利用存在的问题也较多。
有色金属矿中,共生、伴生矿产占27%以上,贵金属中,40%的金矿和75%的银矿为伴生矿
(4)现有经济发达地区与资源富集区
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