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1、金属与金属矿物 教案 第5章 金属与矿物第一节 金属与金属矿物教学目标：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知道常见的金属与氧气、酸溶液的反应；3知道一些常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要化学成分。过程与方法：1通过对金属性质的实验探究，学习利用实验认识物质的性质和变化的方法；2初步形成物质的性质决定物质用途的观念。情感态度价值观：了解金属矿物资源的价值，认识合理开发与利用的重要性。教学内容1金属的物理性质（金属光泽、金属的导电性和导热性、金属的延展性、金属的密度、金属的硬度、金属的熔点）；2金属的性质与用途的关系，识记常见金属的用途；3常见金属的化学性质（与氧气、水
2、、酸以及某些盐溶液）4置换反应：一种单质和一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应。5实验室制取氢气的原理、步骤和注意事项6常见的金属矿物的主要成份教学重点和难点：教学重点：金属的化学性质与用途教学难点：铁的化学性质实验探究方案的设计； 通过和已有化学知识的联系、比较、理解并得出结论“铁的化学性质比较活泼”。探究内容：1金属的物理性质与用途2金属的化学性质知识整理：一金属（Metal）的物理性质1金属光泽：（1）金属都具有一定的金属光泽，一般都呈银白色，而少量金属呈现特殊的颜色，如：金（Au）是黄色、铜（Cu）是红色或紫红色、铅（Pb）是灰蓝色、锌（Zn）是青白色等；（2）有些金属处于
3、粉末状态时，就会呈现不同的颜色，如铁（Fe）和银（Ag）在通常情况下呈银白色，但是粉末状的银粉或铁粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。（3）典型用途：利用铜的光泽，制作铜镜；黄金饰品的光泽也是选择的因素。2金属的导电性和导热性：（1）金属一般都是电和热的良好导体。其中导电性的强弱次序：银（Ag）铜（Cu）铝（Al）（2）主要用途：用作输电线，炊具等3金属的延展性：（1）大多数的金属有延性（抽丝）及展性（压薄片），其中金（Au）的延展性最好；也有少数金属的延展性很差，如锰（Mn）、锌（Zn）等；（2）典型用途：金属可以被扎制成各种不同的形状，金属金打成金箔贴在器物上4金属的密度：
4、（1）大多数金属的密度都比较大，但有些金属密度也比较小，如钠（Na）、钾（K）等能浮在水面上；密度最大的金属锇，密度最小的金属锂（2）典型用途：利用金属铝（Al）比较轻，工业上用来制造飞机等航天器5金属的硬度：（1）有些金属比较硬，而有些金属比较质软，如铁（Fe）、铝（Al）、镁（Mg）等都比较质软；硬度最高的金属是铬（Cr）；（2）典型用途：利用金属的硬度大，制造刀具，钢盔等。6金属的熔点：（1）有的金属熔点比较高，有的金属熔点比较低，熔点最低的金属是汞（Hg）；熔点最高的金属是钨（W）；（2）典型用途：利用金属锡（Sn）的熔点比较低，用来焊接金属二常见金属的化学性质1金属与氧气反应大多数金
5、属在一定条件下，都能与氧气发生反应，生成对应的金属氧化物，也有少数金属很难与氧气发生化合反应。如：“真金不怕火炼”，就是指黄金很难与氧气反应。（1）金属镁与氧气发生反应实验现象：在空气中点燃镁带后，镁带剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出白烟，生成一种白色固体。化学方程式：2Mg+O2点燃=2MgO注意事项：在做点燃实验之前，应先用砂纸将其打磨。相关问题：某同学在做镁带燃烧实验过程中，反应前称得固体的质量为m1，完全燃烧后，称得剩余的固体残留物的质量为m2，发现m1m2，难道这个反应不符合质量守恒定律？请你帮这位同学分析一下可能的原因。分析：根据质量守恒定律，参加反应的镁带质量与氧气的质量总和等于生成
6、物氧化镁的质量，即反应后的固体剩余物应该大于反应物的质量。由于在这个实验中，会产生白烟，而此白烟就是氧化镁粉末，容易扩散到空气中，这部分的质量就散失了。因此就使反应后固体剩余物的质量就减少了。另外，还有一种可能性，就是在称量中，存在错误操作，如砝码与被称物放反等情况。（2）金属铁与氧气发生反应反应现象：金属铁在空气中是不能被点燃的，在纯氧中，被引燃后能够剧烈燃烧，火星四射，铁丝熔成小球，生成一种黑色的固体。化学方程式：3Fe+2O2点燃=Fe3O4注意事项：反应前在集气瓶中留有少量的水或沙，以防高温生成物溅落瓶底，使瓶底破裂。将铁丝绕成螺旋状，有利于聚热，同时增大与氧气的接触面在铁丝的一端绑上
7、一段火柴，目的是为了预热铁丝，有利于铁丝达到着火点有关问题：某同学在做铁丝在空气中燃烧实验中，没有发现有火星四射的现象。请你帮助他一起来分析一下可能存在的问题。分析：在实验中没有看到火星四射的现象，就说明没有真正的燃烧起来。因此我们应该从燃烧的三个条件开始考虑：第一，燃烧需要有可燃物。铁丝是可燃物，但是其表面容易形成一层氧化物，这样的话，就有可能导致实验失败，所以，我们认为有可能在实验前，该同学可能没有充分的打磨铁丝去除氧化膜；第二，燃烧需要有充足的氧气。我们知道，在做铁丝燃烧实验中，对氧气的浓度要求是比较高的，如果达不到某某浓度，铁丝就不能燃烧起来，因此，可能是氧气的浓度不够高；第三，燃烧时
8、需要温度要达到该物质的着火点以上。可能火柴预热的温度不够，没有使之达到铁丝燃烧的着火点。（3）金属铝与氧气发生反应反应现象：在空气中，铝条不能被点燃，在酒精灯上加热后，失去金属光泽；若改成铝箔在氧气中，则能被点燃。化学方程式：4Al+3O2 =2Al2O3注意事项：铝表面容易与空气中的氧气发生化学反应，生成一种结构致密的氧化物，形成保护膜。因此，我们在做铝条性质实验之前，务必要将其保护膜打磨去除。（4）金属铜与氧气发生反应反应现象：铜不能在空气中或氧气中点燃，在酒精灯上加热后，在红色的铜表面形成一层黑色的物质。化学方程式：2Cu +O2 =2CuO2金属与水发生反应大部分的金属不能与水发生反应
9、，但少量金属能与水发生反应，如Na、K、Mg、Fe等。在冷水中，金属钠、钾等能与水发生化学反应，如：2Na+2H2O=2NaOH+H2在热水中，金属镁等能与水发生化学反应，如：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2在高温条件下，金属铁等能与水蒸气发生化学反应，如：3Fe+4H2O=Fe3O4+4H23金属与酸发生反应金属活动性顺序表：钾（K）钙（Ca）钠（Na）镁（Mg）铝（Al）锌（Zn）铁（Fe）锡（Sn）铅（Pb）氢（H）铜（Cu）汞（Hg）银（Ag）铂（Pt）金（Au）（1）在金属活动性顺序表中，排在氢（H）前面的金属，能与某些酸发生置换反应生成氢气；而排在氢后面的金属不能与酸发生置换反
10、应生成氢气；（2）排在越前面的金属就越容易与酸反应，即在相同情况下，反应速率越大。如： Fe+2HCl=FeCl2+H2；实验现象：铁丝表面出现气泡，铁丝逐渐溶解，一段时间后，无色溶液变成浅绿色溶液。其他反应：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2；Cu不能与稀硫酸反应（3）置换反应：一种单质和一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应。（4）有关问题：某同学在做铝条与稀硫酸反应时，发现一个奇怪的现象：当他将一小段铝条放入试管中，再向其中加入约5mL的稀硫酸，发现反应后并没有现象，一段时间后，铝条表面的气泡开始逐渐增多，可是再过一段时间后，铝
11、条表面的气泡又开始逐渐减少。请你来解释出现以上现象的原因。分析：铝在空气中就容易与氧气发生反应，生成一层结构致密的氧化物，这样的话，反应前未进行打磨，铝就很难与酸反应产生氢气；随着该氧化物与酸的反应，Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，氧化膜也逐渐变薄，消失，使铝逐渐裸露出来，就能与酸发生反应产生气泡；在反应过程中，硫酸在不断消耗，稀硫酸的浓度也在不断变小，反应速率就会减少，气泡即逐渐减少。金属铁与浓硫酸接触后，能与其发生反应并在铁表面生成一层结构致密的氧化物，阻止反应的进一步进行，该现象称为金属的钝化。正因为具有这样的性质，我们可以利用铁桶来盛放浓硫酸。某硫酸厂中的一位工
12、人，将一盛放过浓硫酸铁桶稍做冲洗，一段时间后，用氧炔焰来切割铁桶，突然铁桶就发生了猛烈的爆炸，请你来解释爆炸的原因。分析：铁与浓硫酸能发生钝化，但是在冲洗的过程，对其中的浓硫酸起了一个稀释的作用，稀硫酸就能很轻易的与该氧化物及其裸露出来的金属铁发生反应，并放出氢气。铁桶是一个相对密封的容器，当用氧炔焰进行切割时，就可能发生爆炸了。4金属与某些盐溶液发生反应排在金属活动性顺序表前面的金属能与盐溶液反应，置换出排在顺序表后面的金属，如：Fe+ CuSO4=FeSO4+Cu实验现象：在铁丝表面出现红色物质，一段时间后，溶液由蓝色转变为浅绿色。主要用途：古代湿法炼铜的原理“曾青得铁则化为铜”，现代湿法
13、镀铜又如：Cu+Hg(NO3)2=Cu(NO3)2+Hg三实验室制取氢气1反应原料：锌粒，稀硫酸或稀盐酸；2反应方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2为什么常用锌粒和稀硫酸反应制取氢气呢？这是因为，镁比较活泼，与酸反应速率太快，不易收集所产生的氢气；铜不能与酸反应；浓硫酸与金属反应不产生氢气而产生水；浓盐酸具有挥发性，易挥发出氯化氢气体，使制得的氢气中含有杂质。而锌的活动性适中，易与盐酸或稀硫酸反应放出大量氢气。3反应物状态：锌粒为银白色固体，稀硫酸或稀盐酸为无色溶液4反应条件：常温下5反应装置：如右图6收集方法：向上排空气法或排水法 7实验步骤（1）按照要求安装装置（2）检查气密性（3）
14、装药品：先装固体，后装液体（4）开始反应，并收集一小试管氢气，进行验纯（任何可燃性气体，在做性质实验之前务必进行验纯）（5）收集气体，盖上玻璃片倒放在实验桌上。如何比较两种气体的密度呢？这里提供一种简便方法：比较两种气体的相对分子质量，在相同状态下相对分子质量大的气体密度大。(因为气体的密度在温度压强一定时与分子量成正比）。空气是多种气体的混合物，其平均分子量约为29。所以我们可以判断相对分子质量大于29的气体密度比空气大，相对分子质量小于29的气体密度比空气小。四常见的金属矿物1金属矿物存在的形式：自然界少数不活泼的金属以游离态（单质）存在，如金、铂等；大多数金属都是以化合态（化合物）存在。2常见的金属矿物铁矿石：赤铁矿（Fe2O3），磁铁矿（Fe3O4），菱铁矿（FeCO3），黄铁矿（FeS2）；铜矿石：黄铜矿（CuFeS2），孔雀石Cu2(OH)2CO3，斑铜矿（Cu5FeS4）；铝矿石：铝土矿（Al2O3），明矾（KAlSO412H2O）