化学第八单元学生潜能拓展学科研究性活动设计

第1页学生潜能拓展研究性活动设计学科化学研究性学习活动名称第八单元金属和金属材料所需时间2课时【单元活动背景（地位与作用）】本单元主要介绍了铁、铝、铜等重要金属和合金，其中包括金属的物理性质，如导电性、导热性等；金属的化学性质，如与氧气、盐酸等反应以及反应的规律性知识，如金属活动性顺序；金属资源的利用，如铁的冶炼以及冶炼时有关杂质问题的计算；金属资源的保护，如金属的腐蚀和防护、废旧金属的回收和利用等。这些知识属于新课标中“身边的化学物质”主题下的内容，由于内容熟悉，学生学习起来亲切，易于理解和接受，能使学生体会学习化学的重要性，养成联系实际、学以致用的作风；为学生提供了丰富的感性知识，并且与社会生活联系紧密，是完成基础教育阶段的化学启蒙教育的重要素材，同时为后面章节的学习奠定了知识基础和能力基础。【活动目标】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、认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。3、知道生铁和钢等重要的合金。4、初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应，以及与某些溶液的置换反应。5、能用金属活动性顺序解释一些简单的化学问题。6、了解利用铁矿石冶炼铁的原理；了解金属锈蚀的条件及防止锈蚀的简单方法。7、会根据化学方程式对含有杂质的问题进行有关计算。过程与方法：1、利用教材中有关合金的资料，使学生认识合金，并学会查阅这些资料的方法和途径。2、指导学生运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工，使学生逐步养成良好的学习习惯和方法。3、通过对铁锈蚀条件和防护措施的探究，培养学生提出问题，设计实验并实施、讨论、得出结论等科学探究的方法。情感态度：1、在对金属活动顺序和对铁制品锈蚀条件及防护措施的初步探究中，让学生感受到学习化学的乐趣，逐步培养学生科学探究的意识和能力。2、从对金属资源李永和保护的了解中，让学生体会化学与社会和技术应用的联系，明白学习化学的价值。第2页【活动过程】活动一知识网络构建活动二典型习题展示★类型之一考查金属和金属材料（2012•重庆）我国第四套人民币硬币从1999年开始发行，一元币为钢芯镀镍（Ni），伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢．（1）铸造以上硬币用到的材料都是（填“合成材料”或“金属材料”）．（2）选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是（填序号）．A.金属的导电性B.金属的耐腐蚀性C.金属的硬度D.金属价格与硬币面值的吻合度（3）以上硬币中涉及到Fe、Cu、Al、Ni（镍），已知镍能够发生如下反应：Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4；Fe+NiCl2═Ni+FeCl2这两个反应的基本类型都是四种金属的活动性有强到弱的顺序为（用元素符号表示）．第3页解析：(1）根据题干所知硬币的组成成分都是金属的合金，所以铸造以上硬币用到的材料都是金属材料；（2）根据硬币的流通特点可知：铸造出的硬币要有较强的耐腐蚀性、硬度较大、且硬币价值与面值的吻合度要接近，而金属的导电性不是铸造硬币所考虑的因素；（3）由金属活动性顺序的具体应用可知：活动性在氢前的金属可以与稀酸反应生成氢气，金属活动性强的金属可以把金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来，所以据Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2可知：Ni活动性在氢前且比铁弱，结合金属活动性顺序表可知四种金属的活动性顺序是：Al＞Fe＞Ni＞Cu，从反应类型上看Ni+H2SO4═H2↑+NiSO4Fe+NiCl2═Ni+FeCl2都是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物，故都是置换反应；答案：（1）金属材料；（2）A；（3）置换反应；Al＞Fe＞Ni＞Cu；（2011•苏州）下列关于合金的说法正确的是（）A．合金不属于金属材料B．合金的硬度一般比各成分金属大C．合金属于金属单质D．多数合金的熔点高于组成它的成分金属解析：A.根据合金的概念，合金中必须有金属，所以合金属于金属材料，故A错误，B.合金的硬度一般比组成合金的各成分硬度高，故B正确，C.金属与金属或金属与非金属的混合物，故C错误，D.合金的熔点比各成分的熔点低，故D错误，答案：B（2012•淮安）青铜是人类最早使用的铜、锡合金，下列说法中不正确的是（）A．青铜属于纯净物B．青铜属于金属材料C．青铜的硬度比铜大D．青铜耐腐蚀，易铸造成形解析：A、由青铜的成分可知青铜是铜锡的合金，所以是混合物；B、金属材料包括金属单质与金属合金，青铜属于金属合金，所以是金属材料；C、金属制成合金后其硬度要比原金属的硬度要大，所以青铜的硬度比铜大；D、由于青铜是铜锡的合金，所以其耐腐蚀性更强，且易铸造成型；答案：A．★类型之二考查金属的化学性质（2013•泸州）A、B、C、D为金属活动顺序表中常见的四种金属．已知：①A+BSO4=ASO4+B②C+H2SO4=CSO4+H2↑③B+2DNO3=B（NO3）2+2D请完成以下填空：（1）金属C在金属活动顺序表中排在氢（填“前面”或“后面”）．（2）根据上述反应能判断出其中三种金属的活动性，其金属活动性由强到弱的顺序是（用字母填写）．（3）若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种，金属C与H2SO4反应后所得溶液呈浅绿色，则金属A为，反应③的化学方程式为解析：(1)C+H2SO4=CSO4+H2↑，说明金属C在金属活动性顺序表中排在氢前面；（2）由①A+BSO4=ASO4+B可知活动性A＞B；由③B+2DNO3=B（NO3）2+2D可知活动性第4页B＞D；根据上述反应能判断出A、B、D三种金属的活动性强弱的顺序是A＞B＞D；（3）若A、B、C、D分别为锌、铁、铜、银中的一种，金属C与H2SO4反应后溶液呈浅绿色，则C为铁；由于A＞B＞D，且锌＞铜＞银三种金属的活动性强弱顺序是锌铜银，则金属A为锌，B为铜，D是银，反应③的化学方程式为ZnCu＋2AgNO3＝Cu(NO3)2＋2Ag。答案：（1）前面（2）A＞B＞D（3）ZnCu＋2AgNO3＝Cu(NO3)2＋2Ag（2012•淮安）将等质量的锌粉和铁粉，分别放入质量相等、溶质质量分数相同的稀硫酸中，生成氢气质量（m）随反应时间（t）的变化曲线如图所示，请回答下列问题．（1）写出锌与稀硫酸反应的化学方程；该反应的基本类型为；（2）对于该图象的理解，下列说法正确的是（填序号）．①A表示锌和稀硫酸的反应曲线②反应结束后两种金属一定都有剩余③反应结束后稀硫酸都没有剩余反应结束后消耗两种金属的质量相等⑤反应结束后所得溶液质量相等．解析：（1）根据锌与硫酸反应原理书写方程式，并依据反应特点判断反应类型；（2）由已知：“等质量的锌粉和铁粉，分别放入质量相等、溶质质量分数相同的稀硫酸充分反应”：①锌的活动性比铁的活动性强，等质量的金属，锌反应的时间短；②由图示可知：生成的氢气的质量相等，所以硫酸均反应完；由方程式分析，二者反应结束后，可能金属都有剩余，也可能锌恰好反应完，铁有剩余；③由图示可知：生成的氢气的质量相等，所以硫酸均反应完；④由方程式分析可知：相等质量的铁和锌与硫酸反应，铁生成氢气多；⑤因为“等质量的锌粉和铁粉，分别放入质量相等、溶质质量分数相同的稀硫酸充分反应”，所以反应物的总质量相等；依据质量守恒定律，反应后溶液的质量=反应前的总质量-气体的质量-不溶物的质量，图示中生成氢气的质量相等，但剩余的不溶物的质量不同，所以反应结束后所得溶液质量不相等．答案：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；置换；①③（2011•临沂）相同质量的M、N两种活泼金属，分别与足量的稀盐酸在室温下发生反应（M、N在生成物中的化合价为均为+2价），生成H2的质量m和反应时间t的关系如图所示．（1）金属活动顺序是M比N（填“强”或“弱”）；相对原子质量是M比N的（填“大”或“小”）．（2）M与稀盐酸反应结束后，消耗稀盐酸中溶质的质量为g。解析：在金属活动性顺序中，越靠前的金属化学性质越活泼，和稀酸溶液发生反应时现象也就越剧烈，在等同条件下，反应完所需要的时间也就越短；如果等质量的不同的金属和足量的等溶质质量分数的同种稀酸溶液反应时，而且这些金属元素在化合物中的化合价相同，则金属的相对原子质量越大得到的氢气就越少；根据质量守恒定律，得到的氢气的质量应该等于参与反应的稀酸溶液的溶质中氢元素的质量．第5页答案：强，小；36.5（2010•楚雄州）请从下列物质中选择适当的试剂，设计不同的方法对锌、铁、铜三种金属的活动性顺序进行探究：A．锌片B．铁钉C．铜片D．硫酸铜E．稀硫酸F．硫酸锌G．硫酸亚铁．（1）方法一所选用的三种试剂是CuSO4、ZnSO4和（填化学式，下同）．（2）方法二所选用的是四种试剂是Fe、Cu、Zn和（3）方法三所选用的三种试剂是解析：（1）金属与盐的反应，只有排在前面的金属才能把排在它后面的金属从它的盐溶液中置换出来，所以用铁分别伸入CuSO4、ZnSO4中，铁能与硫酸铜反应，与硫酸锌不反应从而得出结论；（2）Fe、Cu、Zn中只有铜与酸不反应，锌的活动性比铁强，所以锌与酸反应时比铁与酸反应剧烈，因此选稀硫酸；（3）与（1）类似，只有排在前面的金属才能把排在它后面的金属从它的盐溶液中置换出来，选择排在中间的盐溶液能与排在它前面的金属反应，与排在它后面的金属不反应，恰好可以证明这三种金属的活动性，因此答案为Zn、Cu、FeSO4答案：Fe；H2SO4；Zn、Cu、FeSO4（2004•汕头）等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量m与反应时间t的关系图，合理的是（）解析：由于稀硫酸过量，因此充分反应后放出氢气的质量大小由金属决定，根据化学方程式Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑知每56g铁生成2g氢气，根据化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑知每65g锌反应生成2g氢气，所以相等质量的铁和锌与足量硫酸反应铁生成氢气多，对于图像铁的终点纵坐标应该大于锌，可排除选项D．根据金属活动性强弱关系锌＞铁，可判断锌与稀硫酸反应快，铁与稀硫酸反应慢，即金属与锌的反应时间最短最先完成、铁完成的反应消耗时间长．对于图像又可排除选项CD．两种金属与酸接触会迅速放出氢气，故可排除A．故选B．答案：B（2012•枣庄）将一定质量铜锌合金的粉末加入到一定质量的硝酸银溶液中，充分反应后过滤，向滤渣中滴加少量的稀盐酸，无气泡产生．下列相关判断中，正确的是（）A．滤液中的溶质一定含有硝酸铜B．滤液中的溶质一定不含硝酸银C．滤渣中一定含银D．滤渣中一定含铜解析：在金属活动性顺序中，氢前的金属能与酸反应生成氢气，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来．向滤渣中滴加少量的稀盐酸，无气泡产生，说明固体中不含有锌，锌全部参加了反应，铜能与硝酸银反应生成硝酸铜和银，锌能与硝酸银反应生成硝酸锌和银，锌能与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，故滤渣中一定含有银，可能含有铜．第6页答案：C（2012•揭阳）为了验证Zn、Fe、Cu三种金属的活动顺序为：Zn＞Fe＞Cu这一结论，下面实验设计合理的是（）A．将Zn、Cu两金属片分别放入稀硫酸B．将Fe、Cu两金属片分别放入稀硫酸C．将Zn、Fe两金属片分别放入CuSO4溶液中D．将Zn、Cu两金属片分别放入FeSO4溶液中解析：A方案根据锌能与盐酸反应而铜不能，只能说明金属Zn的活动性比Cu强，不能确定Fe与金属Zn、Cu的活动性强弱；故A不正确；B方案根据铁能与硫酸反应而铜不能，只能说明Fe的活动性比Cu强，不能确定Zn与金属Fe、Cu的活动性强弱；故B不正确；C方案根据Zn、Fe两金属能置换铜，只能说明Zn、Fe两金属活动性比Cu强，但不能判断Zn、Fe两金属活动性强弱关系，不能确定Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序；故C不正确；D方案中Zn能置换硫酸亚铁中的铁，说明Zn活动性比Fe强；Cu不能置换硫酸亚铁中的铁，说明Cu活动性不如比Fe强；则活动性顺序为Zn＞Fe＞Cu；故D正确．答案：D．（2013•武汉）现有一种固体粉末样品，已知该样品由氧化铜和铁组成．取样品少许，加入一定量的稀硫酸，待反应停止后过滤，得到滤液和