課題 2 2 金屬的化學性質
從容說課 在課題 1 介紹金屬的物理性質的基礎上，本課題側重介紹金屬的化學性質，重點介紹金屬和氧氣的反應，以及金屬活動性順序。
學生在前一階段的學習中已經做過鎂條、鋁箔、鐵絲等在氧氣中反應的實驗，基於學生已有的知識基礎，教材採用實驗事實→歸納的編寫方法，重點說明大多數金屬都能與氧氣反應，但反應的難易和劇烈程度不同，由此也可在一定意義上反映金屬的活潑程度：如鎂、鋁比較活潑，鐵、銅次之，金屬不活潑。教材的重點放在對金屬活動順序的探究上，採用實驗——討論的探究模式，通過對實驗事實的分析，層層誘導，由學生自己歸納得出置換反應的特點，並通過對某些金屬活動性的比較，進而引出金屬活動性順序。通過練習，使學生能應用置換反應和金屬活動性順序解釋一些與日常生活有關的化學問題。
為加深學生的感性認識，特意補做了鎂條、鋁片、銅片與氧氣反應的實驗。為使對金屬活動順序表的探究緊湊、有效，特意把置換反應的概念放在最後討論，並在教學過程的最後，通過練習一塊兒鞏固，以求得到較好的教學效果。
教學目標 1．知識與技能 (1)知道鐵、鋁、銅等常見金屬與氧氣的反應。
(2)初步認識常見金屬與鹽酸、硫酸的置換反應，以及與鹽溶液的置換反應，能用置換反應解釋一些與日常生活有關的化學問題。
(3)能用金屬活動性順序對有關的置換反應進行簡單地判斷，並能利用金屬活動性順序解釋一些與日常生活有關的化學問題。
2．過程與方法 (1)認識科學探究的基本過程，能進行初步的探究活動。
(2)初步學會運用觀察、實驗等方法獲取資訊，並能用圖表和化學語言表達有關的資訊。
(3)初步學會運用比較、歸納、概括等方法對獲取的資訊進行加工。
3．情感態度與價值觀
(1)激發學習化學的興趣。
(2)培養勤于思考、嚴謹求實、勇於實踐的科學精神。
(3)瞭解化學與日常生活和生產的密切關係。
教學重點 金屬活動性順序。
教學難點 對金屬活動性順序的初步探究。
教學方法 問題情景→實驗探究→得出結論→練習鞏固→聯繫實際。
教具準備 教師用具：投影儀、鎂條、鋁片、銅片、被氧化了的鎂條與鋁片、酒精燈、坩堝鉗、火柴、砂紙。
學生用具：稀 HCl、稀 H2SO4、硝酸銀溶液、硫酸銅溶液、硫酸鋁溶液、鋁絲、銅絲、鎂條、鋅粒、銅片、鐵片、砂紙、火柴、試管(若干)。
課時安排 1 課時 教學過程 [問題情景]黃銅(銅鋅合金)與黃金的外觀很相似，我們可用什麼辦法來鑒別它們呢? [答]甲：黃銅與黃金的密度不同，測一下它們的密度即可區別。
乙：黃銅與黃金的硬度不同，把它們互相刻畫，硬度大的為黃銅，小的為黃金。
丙：“真金不怕火煉”。用火燒一下，變黑的為黃銅，不變色的為黃金。
…… [小結]甲、乙兩種方法利用的是金屬的物理性質。丙方法利用的是金屬的化學性質。
[引言]要想更好地使用金屬，就需瞭解金屬的各種性質。上節課我們學習了金屬的物理性質，本節課我們來學習金屬的化學性質。
[板書]課題 2 金屬的化學性質
[展示被空氣中的 O 2 氧化了的鎂條和鋁片，並把其與砂紙打磨後的鎂條與鋁片相比較] [問]是誰給純淨的鎂條和鋁片穿上了“外衣”呢? [生]是空氣! [師]確切地講，是空氣中的氧氣。
[過渡]如果我們把鎂條、鋁片、銅片分別在空氣中加熱，會有什麼現象發生呢? [演示實驗]分別把鎂條、鋁片、銅片用砂紙打磨後在空氣中加熱。
現象：鎂條在空氣中劇烈燃燒；鋁片表面失去光澤；銅片表面變黑。
[師]請大家寫出以上反應的化學方程式。
[學生活動，請一位同學上黑板書寫] [學生板書]2Mg+O 2 2MgO 4Al+3O 2 2Al 2 O 3 2Cu+O 2 2CuO [問]鐵在純氧中點燃能反應嗎?若能，寫出反應的化學方程式。
[學生活動，教師板書]3Fe+2O 2 Fe 3 O 4 [問]根據上面的反應，我們可得出金屬具有什麼樣的化學性質? [生]金屬可與氧氣發生化學反應。
[板書]一、金屬與氧氣的反應 [講解]實驗表明，大多數金屬都能與氧氣發生反應，但反應的難易和劇烈程度是不同的。如鎂、鋁等在常溫下就能與氧氣反應，鐵、銅等在常溫下幾乎不與氧氣反應，但在高溫時能與氧氣反應。“真金不怕火煉”說明金即使在高溫時也不與氧氣反應。根據上述事實，我們可判斷出這些金屬的活潑程度，即金屬活動性。
[板書]活動性：Mg、Al>Fe、Cu>Au [講解]金屬與氧氣反應的性質除了可用於鑒別物質(如黃銅與黃金的鑒別)外，還有其他的一些用途。
如鋁具有很好的抗腐蝕性能就是由於鋁與空氣中的氧氣反應在其表面生成一層緻密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁的進一步氧化之故。鋁能在短短的一百多年裡產量得到如此大幅度的提高，並被廣泛應用，除了因為改進了鋁的冶煉方法，使其成本大大降低，以及鋁的密度較小外，還有一個重要的原因，那就是鋁的抗腐蝕性能好。
思考：鋁的化學性質很活潑，為什麼通常鋁製品卻很耐腐蝕?為什麼不宜用鋼刷、沙等來擦洗鋁製品? [答案]鋁製品耐腐蝕是由於鋁可和空氣中的氧氣反應，使其表面形成一層緻密的氧化鋁保護膜之故；若用鋼刷、沙等來擦洗鋁製品，容易把氧化鋁薄膜除掉，從而起不到保護作用。
[補充]我們平常所說的“電化鋁”實際上就是用特殊方法使鋁表面形成加厚的氧化鋁保護層的鋁製品。
[過渡]很多金屬不僅能與氧氣反應，而且還能與鹽酸或稀硫酸反應。金屬與鹽酸或稀硫酸能否反應以及反應的劇烈程度，也可反映出金屬的活潑程度。下面，我們就通過實驗來比較鎂、鋅、鐵、銅的活動性。
[活動與探究] [投影展示活動與探究內容] 在試管裡放入兩小塊鎂，加入 5mL 稀鹽酸，用燃著的小木條放在試管口，觀察現象，並判斷反應後生成了什麼氣體。
參照上述實驗步驟，分別在放有兩小塊鋅、鐵或銅的試管中加入稀鹽酸，觀察現象，比較反應的劇烈程度。如果有氣體生成，判斷生成的是什麼氣體。
用稀硫酸代替稀鹽酸進行實驗，並比較發生的現象。
[學生活動，教師巡視指導] [請學生根據以上實驗，填寫下表] [投影] 金屬 現象 反應的化 稀 稀硫 稀鹽酸 稀硫酸
鹽酸 酸 鎂
Mg+2HCl====MgCl 2 +H 2 ↑ Mg+H 2 SO 4 ====MgSO 4 +H 2 ↑ 鋅
Zn+2HCl====ZnCl 2 +H 2 ↑ Zn+H 2 SO 4 ====ZnSO 2 +H 2 ↑ 鐵
Fe+2HCl====FeCl 2 +H 2 ↑ Fe+H 2 SO 4 ====FeSO 4 +H 2 ↑ 銅
[請一位同學上黑板寫出反應的化學方程式，現象可由學生口述] [問]通過以上實驗，你得出的結論是什麼? [生]甲：鎂、鋅、鐵可與稀鹽酸和稀硫酸反應生成 H 2 ，銅不能與稀鹽酸或稀硫酸反應。
乙：與酸反應時，能生成 H 2 的金屬活動性強，否則，就較弱。
丙：鎂、鋅、鐵與稀鹽酸或稀硫酸反應時的劇烈程度不同。鎂反應最劇烈，其次是鋅，然後是鐵。
[注：教師此時可引導學生一起欣賞課本圖 8—13 金屬與鹽酸反應的比較] 丁：鎂、鋅、鐵、銅的金屬活動性由強到弱。
[評價]大家回答得都很好。
[過渡]那麼，我們還有沒有其他的辦法來證明不同金屬活動性的相對強弱呢?答案是肯定的，那就是：
[投影]活動性強的金屬能把活動性弱的金屬從它們的化合物中反應出來。
[過渡]下面，我們通過此結論來探究鋁、銅、銀三種金屬的活動性順序。
[投影] [活動與探究] 1.把一根用砂紙打磨過的鋁絲浸入硫酸銅溶液中，過一會兒取出，觀察，有什麼現象發生? 2．把一根潔淨的銅絲浸入硝酸銀溶液中，過一會兒取出，觀察，有什麼現象發生?
3．把另一根潔淨的銅絲浸入硫酸鋁溶液中，過一會兒取出，觀察，有什麼現象發生? [學生活動] [師]請大家根據以上實驗內容，填寫下表：
[投影] 實驗 現象 反應的化學方程式 鋁絲浸入硫酸銅溶液中 溶液藍色變淺，鋁絲上附著一層紅色固體 2Al+3CuSO 4 ====Al 2 (SO 4 ) 3+3Cu 銅絲浸入硝酸銀溶液中 銅絲上附有白色固體，溶液由無色變為藍色 Cu+2AgNO 3 ====Cu(NO 3 ) 2 +2Ag 銅絲浸入硫酸鋁溶液中 無明顯現象
[注：表中內容由學生填寫] [問]通過實驗 1．2.3．你可分別得出什麼結論?能否據此得出鋁、銅、銀的金屬活動性順序? [答]實驗 1 說明鋁的活動性弱於銅。
實驗 2 說明銅的活動性強於銀。
實驗 3 說明銅的活動性弱於鋁。
綜合以上結論，可知銅、鋁、銀三種金屬的活動性順序為：鋁>銅>銀。
[講解]經過了許多類似上述實驗的探究過程，人們進行了認真的去偽存真、由表及裡的分析，歸納和總結出了常見金屬在溶液中的活動性順序：
[板書]二、金屬活動性順序 KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
金屬活動性由強逐漸減弱
[過渡]下面，是我們本節課探究時所發生的—些化學反應。
[投影]Mg+2HCl====MgCl 2 +H 2 ↑ Zn+H 2 SO 4 ====ZnSO 4 +H 2 ↑ Fe+H 2 SO 4 ====FeSO 4 +H 2 ↑ Cu+2AgNO 3 ====Cu(NO 3 ) 2 +2Ag [師]請大家從反應物和生成物的物質類別如單質、化合物的角度分析，這些反應有什麼特點?它與我們學過的化合反應和分解反應的特點是否相同? [學生討論後回答]這些反應的特點是：一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物。其特點不同於化合反應和分解反應。
[師]回答得很好。化學上，我們把具有這一特點的反應叫做置換反應。
[板書]三、置換反應 由一種單質與一種化合物反應。生成另一種單質與另一種化合物的反應叫做置換反應。
[講解]金屬活動性順序可以作為金屬能否在溶液中發生置換反應的一種判斷依據。
[投影] 金屬活動性順序在工農業生產和科學研究中有重要應用，它可以給你以下一些判斷的依據：
1．在金屬活動性順序裡，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。
2．在金屬活動性順序裡，位於氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。
3．在金屬活動性順序裡，位於前面的金屬能把位於後面的金屬從它們化合物的溶液裡置換出來。
[投影練習]下列物質能否發生反應?寫出能發生反應的化學方程式並判斷它們是否為置換反應。
(1)銀與稀鹽酸(2)鋅與硫酸銅溶液 (3)銅與硫酸鋅溶液(4)鋁與硝酸銀溶液 [答案](1)(3)不反應；(2)(4)反應，且均為置換反應；方程式略。
思考題 1：波爾多液是一種農業上常用的殺菌劑，它是由硫酸銅、石灰加水配製而成，為什麼不能用鐵制容器來配製波爾多液?
思考題 2：學完本課題後，你能否想出另外的辦法來鑒別黃銅與黃金? 思考題答案：1．因波爾多液中的硫酸銅要與鐵反應：CuSO 4 +Fe====FeSO 4 +Cu，從而腐蝕鐵制容器；2．可用稀鹽酸來鑒別黃銅與黃金。因黃銅中含有鋅，遇鹽酸會有氣體生成，而黃金則不與鹽酸反應。
[小結]通過本課題的學習，我們知道了多數金屬能與氧氣反應，且不同金屬的活動性各不相同，根據金屬與酸或金屬與另一種金屬化合物的反應，可判斷出金屬活動性的相對強弱。同時，我們也認識了一種新的反應類型——置換反應。
[佈置作業]習題 3、4、6、8 *設計、觀察與思考 鐵在常溫下幾乎不與氧氣反應，但在潮濕的空氣中卻易和空氣中的氧氣反應而生銹。現有潔淨無鏽的鐵釘、試管、稀硫酸(或醋酸(亦可用食醋代替))、食鹽水、經煮沸迅速冷卻的蒸溜水、植物油、棉花和乾燥劑氯化鈣。試設計實驗比較鐵釘在不同環境中的銹蝕速度，以供我們在後面課題的學習中進行交流。
板書設計 課題 2 金屬的化學性質 一、金屬與氧氣的反應
2Mg+O 2 2MgO 4Al+3O 2 2Al 2 O 3 2Cu+O 2 2CuO 3Fe+2O 2 Fc 3 O 4 活動性：Mg、Al＞Fe、Cu>Au 二、金屬活動順序表
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
金屬活動性由強逐漸減弱
三、置換反應
由一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質與另一種化合物的反應叫做置換反應。
考題回顧 1．(2001 年江蘇鹽城中考題)把一根潔淨的鐵釘放在稀硫酸中敘述正確的是……() ①鐵釘表面產生氣泡②溶液由無色逐漸變為淺綠色③鐵釘的品質減輕④溶液的品質增加 A．①②③B．①③④ C.①④D．①②③④ 2．(2002 年廣西壯族自治區中考題)下列有關鐵的敘述正確的是…………………() A．純淨的鐵是黑色的固體 B．不能用鐵壺長期存放食醋 C.鐵的活動性比鋅強 D.鐵與鹽酸反應生成氯化鐵 3．下表是某種常見金屬的部分性質：
顏色、狀態 硬度 密度 溶點 導電性 導熱性 延展性 銀白色固體 較軟 2．70g/cm3
660.4℃ 良好 良好 良好 將該金屬投入稀鹽酸中，可產生大量的無色氣體。根據上述資訊回答以下問題； (1)試推斷該金屬可能的一種用途 ； (2)該金屬的活動性比銅 (填“強”或“弱”)； (3)請自選試劑，設計實驗探究該金屬與鐵的活動性強弱，並完成下表：
你的一種猜想 驗證方法 現象 結論
答案：1．D2．B3．(1)做炊具、導線、電纜、裝飾品、用於包裝等(2)強(3)猜想：比鐵活動性強驗證方法：把該金屬絲伸入盛有 FeSO4 溶液的試管中現象：溶液的淺綠色變淺，且該金屬絲的表
面有黑色附著物(置換出來的鐵粉粒子)結論：該金屬的活動性比較強。若無以上現象，說明猜想不成立 備課資料 1．怎樣判斷金屬跟酸能否發生置換反應? 金屬跟酸能否發生置換反應，取決於金屬和酸的性質，發生置換反應的條件是：
金屬：要比酸中氫活潑，即在金屬活動性順序表中氫以前的金屬才能置換酸中氫元素；不如氫活動的金屬不能置換酸中氫。
酸：必須是沒有強氧化性的酸，即酸根沒有強氧化性的酸。常見的有：鹽酸，稀硫酸，醋酸等。如：
Fe+H 2 SO 4 (稀)====FeSO 4 +H 2 ↑ 2Al+6HCl====2AlCl 3 +3H 2 ↑ 2Na+2CH 3 COOH→2CH 3 COONa+H 2 ↑ 銅、銀等不如氫活潑的金屬，不能置換稀硫酸或鹽酸中的氫。
濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸都有強氧化性，跟鋅、銅等可以發生反應，但不能置換出氫，而是生成鹽，硫或氮的氧化物和水。
如：
Zn+2H 2 SO 4 (濃) ZnSO 4 +SO 2 ↑+2H 2 O Cu+2H 2 SO 4 (濃) CuSO 4 +SO 2 ↑+2H 2 O Zn+4HNO 3 (濃)====Zn(NO 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O 3Cu+8HNO 3 (稀)====3Cu(NO 3 ) 2 +2NO↑+4H 2 O 2．鋁有哪些重要用途? 物質的用途決定於它的性質。由於鋁有許多優良性能，因此鋁在國民經濟各部門及日常生活上著極為廣泛的用途。
鋁的密度小，僅為 2．70 克／釐米3 ，雖然它的硬度和強度都比較低，純鋁不適合於機件的製造。世界各國生產的鋁，約有 60％以上都用於製造合金，在鋁中加入矽、銅、鎂、鋅、錳等元素製成各種鋁合金，就具有質輕、強度和硬度較大、耐磨等優良性能。廣泛應用於飛機、汽車、火車、
船舶製造工業等。此外，像導彈、宇宙火箭、人造衛星等的製造上也大量用到鋁及鋁合金。例如，一架超音速飛機約由 70％的鋁及其合金構成。每枚導彈的用鋁量約占總重量的 10％～15％。一艘一萬五千噸的大型客船，用鋁量約為兩千噸。據報導，國外已鋪設有鋁質的火車軌道，其耗電量約為普通鐵軌的一半。
鋁有優良的導電性，它的導電能力僅次於銀和銅，居第三位。它的導電率雖只有銅的 2／3， 但它的密度只有銅的 1／3。所以輸送同量的電，鋁線的品質只有銅線的一半。鋁表面有一層氧化膜，它不僅有耐腐蝕的能力，而且還有一定的絕緣性，所以鋁可以代替部分銅做導線和電纜，鋁在電器製造工業、電線電纜工業和無線電工業中有著廣泛的應用。
鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大三倍。在工業上可用鋁製造各種熱交換器、散熱材料、炊具等等。鋁鍋、鋁壺等已是每個家庭不可缺少的日用品。
鋁的延展性能較好，僅次於金和銀，鋁在 100～150℃時可製成薄於 0．01 毫米的鋁箔，廣泛用於包裝香煙、糖果、膠捲等。還可以將鋁製成鋁絲、鋁條，軋製成各種鋁製品。
鋁粉具有銀白色光澤，(一般金屬在粉末狀態時的顏色常呈黑色)俗稱銀粉，常用來跟某些油料混合製成銀白色防銹油漆，塗在鐵製品(如暖氣片等)上可保護鐵製品不被腐蝕，而且外表美觀。
鋁的表面因有一層緻密的氧化物保護膜，不易受到腐蝕，鋁常被用來製造化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、液態天然氣的輸送管道等等。
鋁在氧氣中燃燒時能放出大量的熱和耀眼的光，鋁常用於製造爆炸混合物，如銨鋁炸藥(由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成)燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等)和照明混合物(含硝酸鋇 68％、鋁粉 28％和蟲膠 4％)。
通常把鋁粉和氧化鐵的混合物叫鋁熱劑。鋁熱劑可用來焊接鋼軌等，這種焊接不用電源，而且焊接速度快、設備簡易，適合在野外作業。在工業上也可用鋁熱劑的焊接法焊接大截面的鋼材部件。用某些氧化物如 V 2 O 5 、Cr 2 O 3 、MnO 2 等代替氧化鐵也可做鋁熱劑，當鋁粉和某些難熔金屬氧化物反應時，反應產生足夠的熱量，使被還原的金屬呈熔融狀態並跟形成的熔渣分離開來，從而獲得較純的金屬。工業上常用這種鋁熱劑來冶煉難熔金屬，如釩、鉻、錳等。鋁還在煉鋼時，用作去氧劑。另外，鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率混合均勻後，塗在金屬上，經高溫煆燒而製成高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導彈技術上有重要應用。
鋁板對光的反射性能很好，反劉紫外線的能力比銀還強(鋁愈純，其反射能力愈好)，常用來製造高品質的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。
鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現代化大型建築室內的天花板等常用鋁來製作。
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