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2019-2020年九年級(jí)化學(xué)下冊(cè) 第八單元 金屬和金屬材料 課題1 金屬材料教案 （新版）新人教版 一、教學(xué)目標(biāo) 1.了解常見金屬的物理性質(zhì)，知道物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途. 認(rèn)識(shí)在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬可以制得合金，知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。 2．知道鐵、鋁、銅等常見金屬與氧氣的反應(yīng)。 3．初步認(rèn)識(shí)常見金屬與鹽酸、硫酸的置換反應(yīng)，以及與鹽溶液的置換反應(yīng)，能用置換反應(yīng)解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。 4．能用金屬活動(dòng)性順序?qū)τ嘘P(guān)的置換反應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷，并能利用金屬活動(dòng)性順序解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。 5．知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡(jiǎn)單方法。 二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)是金屬的物理性質(zhì)的通性，金屬與鹽酸、硫酸的置換反應(yīng)以及與鹽溶液的置換反應(yīng)。鐵礦石中將鐵還原出來的方法和金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡(jiǎn)單方法。 難點(diǎn)是金屬活動(dòng)性順序?qū)τ嘘P(guān)的置換反應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷，含有雜質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算和金屬銹蝕的條件的探究。 三、教學(xué)過程 一、金屬材料 1、金屬材料 純金屬（90多種） 合金（幾千種） 2、金屬的物理性質(zhì)： （1）常溫下一般為(固態(tài))（汞為液態(tài)），有金屬光澤。 （2）大多數(shù)呈銀白色（銅為紫紅色，金為黃色） （3）有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、延展性 3、金屬之最： （1）鋁：地殼中含量最多的金屬元素（2）鈣：人體中含量最多的金屬元素 （3）鐵：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅） （4）銀：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁） （5）鉻：硬度最高的金屬 （6）鎢：熔點(diǎn)最高的金屬 （7）汞：熔點(diǎn)最低的金屬 （8）鋨：密度最大的金屬 （9）鋰 ：密度最小的金屬 4、金屬分類： 黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。 重金屬：如銅、鋅、鉛等 有色金屬 輕金屬：如鈉、鎂、鋁等； 有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。 5、合金：由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬與非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金是混合物。 ★：一般說來，合金的熔點(diǎn)比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蝕性能更好 合金 鐵的合金 銅合金 焊錫 鈦和鈦合金 形狀記憶金屬 生鐵 鋼 黃銅 青銅: 成分 含碳量 2%~4.3% 含碳量 0.03%~2% 銅鋅 合金 銅錫 合金 鉛錫 合金 鈦鎳合金 備注 不銹鋼：含鉻、鎳的鋼 具有抗腐蝕性能 紫銅為純銅 熔點(diǎn)低 注：鈦和鈦合金：被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料，鈦合金與人體有很好的“相容性”， 因此可用來制造人造骨等。 （1）熔點(diǎn)高、密度小 優(yōu)點(diǎn) （2）可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好 （3）抗腐蝕性能好 典型例題 1.下列材料屬于合金的是（ ） A.純硅 B.青銅器 C.青花瓷器 D.漢白玉雕塑 2．將少量灰黑色的生鐵粉末，投入盛有過量稀硫酸的燒杯中，充分?jǐn)嚢璐耆磻?yīng)后過濾，濾紙上留有黑色的殘?jiān)Ｔ摎堅(jiān)闹饕煞质牵? ） A. 鐵 B.碳 C.鐵、碳的混合物 D.硫酸亞鐵 3．下列有關(guān)金屬和金屬材料的說法不正確的是（ ） A. 鐵有良好的導(dǎo)熱性，常用來制作炊具 B. 銅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在潮濕的空氣中不會(huì)生銹 C. 廢舊電池中汞的回收可減少對(duì)環(huán)境的污染 D. 鋁表面容易形成致密的氧化膜，可阻止鋁進(jìn)一步氧化 4. 人們的日常生活離不開金屬，高科技新材料的開發(fā)和應(yīng)用也需要金屬，請(qǐng)回答： (1). 地殼中含量最多的金屬元素是（ ）. (2). 舉例說明金屬具有的兩點(diǎn)物理性質(zhì)（ ）. (3). 早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)古代人民已經(jīng)開始煉鐵，寫出磁鐵礦與CO的化學(xué)反應(yīng)方程式（ ), 鋼鐵防腐十分重要！請(qǐng)寫出一種防止鋼鐵生銹的方法（ ）。 金屬的化學(xué)性質(zhì) 1、大多數(shù)金屬可與氧氣的反應(yīng) 金屬 在空氣中 在氧氣中 鎂 常溫下逐漸變暗。點(diǎn)燃，劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色的固體 點(diǎn)燃，劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色的固體 2Mg + O2 點(diǎn)燃 2MgO 鋁 常溫下表面變暗，生成一種致密的氧化膜 點(diǎn)燃，劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色的固體 4Al + 3O2 點(diǎn)燃 2Al2O3 鐵 持續(xù)加熱變紅 點(diǎn)燃，劇烈燃燒，火星四射，生成黑色的固體 3Fe + 2O2 點(diǎn)燃 Fe3O4 銅 加熱，生成黑色物質(zhì)；在潮濕的空氣中，生成銅綠而被腐蝕 加熱生成黑色物質(zhì)2Cu + O2 加熱 2CuO 銀金 即使在高溫時(shí)也不與氧氣發(fā)生反應(yīng) 2、金屬 + 酸 → 鹽 + H2↑ 鋅和稀硫酸Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 鐵和稀硫酸Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 鎂和稀硫酸Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 鋁和稀硫酸2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑ 鋅和稀鹽酸Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑ 鐵和稀鹽酸Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑ 鎂和稀鹽酸Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑ 鋁和稀鹽酸2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2↑ 3、金屬 + 鹽 → 另一金屬 + 另一鹽（條件：“前換后，鹽可溶”） 鐵與硫酸銅反應(yīng)：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4 現(xiàn)象：鐵條表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變成淺綠色。 (古代濕法制銅及“曾青得鐵則化銅”指的是此反應(yīng)) 4、鋁片放入硫酸銅溶液中：3CuSO4+2Al==Al2(SO4)3+3Cu 現(xiàn)象：鋁片表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變成無(wú)色。 5、銅片放入硝酸銀溶液中：2AgNO3+Cu==Cu(NO3)2+2Ag 現(xiàn)象：銅片表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無(wú)色變成藍(lán)色。 銅和硝酸汞溶液反應(yīng)：Cu + Hg(NO3)2 === Cu(NO3)2 + Hg 現(xiàn)象：銅片表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無(wú)色變成藍(lán)色。 常見金屬活動(dòng)性順序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱 在金屬活動(dòng)性順序里： （１）金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性就越強(qiáng) （２）位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫（不可用濃硫酸、硝酸） （３）位于前面的金屬能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來。（除K、Ca、Na） 典型例題 1、寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式，并注明反應(yīng)類型。 （1）鋁很難從礦物中提取出來，因此利用電解氧化鋁的方法得到金屬鋁。 _________________________________________________________，反應(yīng)類型________ （2）古代濕法煉銅，“曾青的鐵則化為銅” _________________________________________________________，反應(yīng)類型__________ （3）法醫(yī)常用鋅和鹽酸混合在一起，檢驗(yàn)是否砒霜中毒，砒霜的主要成分為As2O3，若試樣中有砒霜，則反應(yīng)生成砷化氫（AsH3），氯化鋅和水。寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式 _____________________________________________________________________________（4）在潮濕的空氣中，銅也能與空氣中的二氧化碳、氧氣、水等發(fā)生反應(yīng)生成銅綠。 _________________________________________________________，反應(yīng)類型__________ 2．一般情況下，金屬越活潑，與酸反應(yīng)的速度越快。為了探究金屬M(fèi)g、Zn、Fe與酸反應(yīng)的快慢，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①取A、B、C三支試管，分別加入2mL濃度相同的鹽酸溶液； ②分別加入足量的、大小相等的Mg、Zn、Fe，立即把三個(gè)相同的氣球分別套在各試管口。 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)與分析： （1）寫出鐵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： __________________。 （2）氣球膨脹速度最快的是______________（填試管編號(hào)）。 （3）該實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)室一般選用鋅而不選用鎂、鐵制取氫氣的主要原因是：_________________________________________。 3. 往AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V渣中加入稀鹽酸，無(wú)氣泡產(chǎn)生。根據(jù)上述現(xiàn)象，你能得出的結(jié)論是 A．濾渣中一定有Fe粉 B．濾渣中一定有Cu粉 C．濾液中一定有Fe2+ D．濾液中一定有Ag+、Cu 2+ 4. 相同質(zhì)量的M、N兩種活潑金屬，分別與足量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 8%的鹽酸反應(yīng)（M、N在生成物中均為+2價(jià)），生成H2質(zhì)量 和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如右圖。下列敘述正確的是 （ ） A．金屬的活潑性N＞M B．兩個(gè)反應(yīng)生成H2的體積相等 C．相對(duì)原子質(zhì)量N＞M D．兩個(gè)反應(yīng)消耗鹽酸的質(zhì)量一定相等 5.我國(guó)約在南北朝時(shí)就開始冶煉黃銅，黃銅是銅和鋅的合金（Cu-Zn），它可用來制造電器零件及日用品。小華利用一瓶稀鹽酸和相關(guān)的儀器，測(cè)定黃銅樣品的組成（不考慮黃銅中的其他雜質(zhì)）。將30mL稀鹽酸分三次加入到10g黃銅樣品粉末中，每次充分反應(yīng)后，測(cè)定生成氫氣的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表： 第一次 第二次 第三次 連續(xù)加入鹽酸的體積/mL 10 10 10 生成氫氣的質(zhì)量/g 0.08 0.08 0.04 （1）從上表數(shù)據(jù)分析，小華用10 g合金粉末總共收集到氫氣_______g； （2）求該合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 1、鐵的冶煉 （1）原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。 3CO + Fe2O3高溫2Fe + 3CO2 （2）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 常見的鐵礦石有磁鐵礦（主要成分是Fe3O4 ）、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3 ） 2、鐵的銹蝕 （1）鐵生銹的條件是：鐵與O2、水接觸。鐵銹的主要成分是氧化鐵Fe2O3（紅棕色） （銅生銅綠的條件：銅與O2、水、CO2接觸。銅綠的化學(xué)式：Cu2(OH)2CO3） （2）防止鐵制品生銹的措施： ①保持鐵制品表面的清潔、干燥 ②表面涂保護(hù)膜：如涂油、刷漆、電鍍、烤藍(lán)等 ③制成不銹鋼 （3）鐵銹很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。因而鐵銹應(yīng)及時(shí)除去。 （4）而鋁與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化，因此，鋁具有很好的抗腐蝕性能。 3、金屬資源的保護(hù)和利用: ①防止金屬腐蝕 保護(hù)金屬資源的途徑： ②回收利用廢舊金屬 ③合理開采礦物 ④尋找金屬的代用 如用塑料來代替鋼和其它合金制造管道、齒輪和汽車外殼等。 意義：節(jié)約金屬資源，減少環(huán)境污染 典型例題 1.地殼中金屬含量非常豐富，除極少數(shù)不活潑的金屬以 形式存在外，其余都以 形式存在。 2.鐵元素在地殼中含量居金屬元素的第二位，鐵礦石主要有赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦等。煉鐵的原料有鐵礦石、焦炭、石灰石，設(shè)備是高爐，煉鐵原理是____________________________________ 在實(shí)驗(yàn)室模擬該過程的實(shí)驗(yàn)中（如圖所示），反應(yīng)現(xiàn)象是玻璃管內(nèi)的粉末由 ，試管里的澄清石灰水 ，因?yàn)槲矚庵泻杏卸疽谎趸紩?huì) ，處理的方法是_______ 4. 在一定條件下，下列轉(zhuǎn)化不能由一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是 A．Fe2O3→FeCl2 B．H2CO3→CO2 C．CuCl2→Cu D．Mg→MgO 5.鐵制品銹蝕的過程，實(shí)際上是鐵與空氣中的 等發(fā)生反應(yīng)的過程，鐵銹的主要成份是：（ ）。 6.防止鐵生銹的方法：除保持鐵制品表面的潔凈、干燥外，常采用在鐵制品表面 、改變鐵的 制成 等方法