專題4第一單元第一課時金屬的開發(fā)與利用的教學(xué)設(shè)計.

1、專題4第一單元第一課時“金屬的開發(fā)與利用”的教學(xué)設(shè)計5大連市紅旗高中蘇冰在實施化學(xué)新課程的今天，教學(xué)設(shè)計如何改變傳統(tǒng)教育理念，依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造 性地使用教材和可利用的教學(xué)資源，恰當(dāng)?shù)剡x擇教學(xué)方式和方法，有效提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng) 已成為當(dāng)前化學(xué)教育最有價值的問題。1設(shè)計思想1.1 落實新課程基本理念新課程的基本理念之一是：從學(xué)生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際出發(fā)，幫助學(xué)生認識化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會問題，著眼于培養(yǎng) 21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)。據(jù)此，本課時設(shè)計先從學(xué)生生活經(jīng)驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)金屬、 合金的性質(zhì)及應(yīng)用，并從結(jié)構(gòu)解釋合金的簡單性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上體驗當(dāng)前

2、及未來人類對新合金、新金屬的開發(fā)和應(yīng)用， 同時引導(dǎo)學(xué)生討論新合金和新金屬的應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生對化學(xué)科學(xué)與人類文明的進步的深層次體驗。其次是結(jié)合人類對金屬的冶煉的過程，冶煉本質(zhì)，冶煉不同金屬的不同方法等相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和基本方法，形成科學(xué)的世界觀，構(gòu)建“知道與技能”，“過程與方法”，“情感態(tài)度和價值觀”相融合的課堂教學(xué)目 標(biāo)。最后從冶煉金屬及金屬應(yīng)用給人類帶來的相關(guān)社會問題出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感， 參與意識和決策能力等。1.2 積極開展小組討論和問題探究式活動，進行有效教學(xué)本課時設(shè)計，筆者注重考慮“怎么教”，“為什么教”，“為什么要這樣教”，“教到什么程 度”等4個方面

3、問題。具體分析如下：授課 內(nèi)容怎么教為什么教為什么這樣教教到什么程度金屬 及合 金的 性質(zhì) 及應(yīng) 用采用學(xué)生回憶、梳 理、搜集生活、工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技中 金屬物品，小組討 論，歸納，探究， 合金的性質(zhì)及結(jié) 構(gòu)。同時教師提供 素材，拓展學(xué)生的 視野認識化學(xué)與人類生 活的密切關(guān)系，培 養(yǎng)具有21世紀(jì)公 民的科學(xué)素養(yǎng)，同 時初步認識金屬、 合金的性質(zhì)及結(jié)構(gòu) 特點，培養(yǎng)學(xué)生歸 納能力，觀察能力， 探究能力建構(gòu)主義理論認 為，學(xué)習(xí)是基于學(xué) 習(xí)者的經(jīng)驗進行知 識建構(gòu)的過程。因 此學(xué)習(xí)者在習(xí)得知 識時，總是應(yīng)用自 己原有知識經(jīng)驗， 對問題進行分析、 篩選知道合金和純金屬 性質(zhì)有不同，并從 學(xué)生能接受角度重

4、點了解合金的熔點 和硬度的與純金屬 的不同，并從結(jié)構(gòu) 加以解析，在展望 未來的新合金和新 金屬時，也只是從 教師給出相關(guān)素材 并進行簡單的展望金屬 的冶 煉梳理和重溫已在初 中科學(xué)及必修1中 有關(guān) Hg、Fe、Cu、Na、Mg Al等金屬 的冶煉方法出發(fā)， 通過教師層層設(shè)問 引領(lǐng)學(xué)生開展問題 探究式活動，發(fā)現(xiàn) 金屬冶煉過程中存金屬的冶煉方法， 本質(zhì)及社會、環(huán)境 問題，是學(xué)生認識 人類探索物質(zhì)及其 變化與化學(xué)學(xué)科發(fā) 展的趨勢的重點， 同時這塊教學(xué)內(nèi)容 蘊藏著豐富的知識 和技能，過程與方開展問題探究式教 學(xué)活動，能使學(xué)生 體驗科學(xué)研究的過 程，強化科學(xué)探究 的意識，促進學(xué)習(xí) 方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng) 學(xué)生

5、的實踐能力和 創(chuàng)新精神，有利于 構(gòu)建起知識與技通過必修1、必修2 的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具 有掌握金屬冶煉的 本質(zhì)，不同金屬的 冶煉方法不同的知 識經(jīng)驗，并能將這 些知識經(jīng)驗加以綜 合應(yīng)用。同時將已 有知識經(jīng)驗利用金在基本原理和基本 方法，并用練習(xí)加 以鞏固法，情感態(tài)度和價 值觀，是本節(jié)課的 教學(xué)重點和難點能、過程與方法， 情感態(tài)度和價值觀 相融合的教學(xué)目標(biāo) 落實屬活動順序表進行 構(gòu)建，構(gòu)建起程序 化的知識體系金屬 冶煉 和金 屬的 應(yīng)用 的社 會、 環(huán)境 問題結(jié)合相關(guān)的資源不 可再生，廢舊金屬 的回收利用等相關(guān) 素材，采用小組討 論展開教學(xué)利用相關(guān)的社會、 環(huán)境問題開展教 學(xué)，有利于發(fā)揮化 學(xué)課程對

6、培養(yǎng)學(xué)生 人文精神，培養(yǎng)學(xué) 生社會責(zé)任感和參 與意識的深層次體 驗，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代 生活和未來發(fā)展的 21世紀(jì)公民的科學(xué) 士辛素養(yǎng)基于素材，開展小 組討論，在教師引 導(dǎo)下，有學(xué)生之間 思維資源共享，達 到集思廣益，更好 達到教學(xué)目標(biāo)認識到我國金屬礦 藏的儲量非常豐 富，但金屬資源不 可再生，必須充分 合理利用，建立節(jié) 約資源，回收利用 廢舊金屬的觀點， 培養(yǎng)環(huán)保意識，冋 時培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會從 不同角度思考解決 問題的方法，如節(jié) 約資源，重復(fù)使用， 循環(huán)再生2教學(xué)目標(biāo)2.1 知識目標(biāo)（1）初步了解合金和純金屬的性質(zhì)不同，各有不同的應(yīng)用，并從結(jié)構(gòu)上簡單解釋合金和純金屬有不同性質(zhì)的簡單原因。（2）了解金屬

7、的冶煉過程，掌握冶煉金屬的本質(zhì)和不同金屬冶煉的不同方法。（3）了解我國的金屬資源，懂得廢舊金屬的回收和循環(huán)使用。2.2 過程和方法目標(biāo)（1）通過小組討論和問題探究，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力，觀察能力，思維能力。（2 ）培養(yǎng)應(yīng)用已有知識經(jīng)驗解釋和歸納相關(guān)素材，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)的能力。2.3 情感態(tài)度和價值觀（1）認識到技術(shù)上的革新依賴于科學(xué)探索與發(fā)現(xiàn)水平，化學(xué)理論的發(fā)展，化學(xué)技術(shù)的 革新對于人類認識、開發(fā)、利用這種物質(zhì)世界有著非常重要的作用。（2）體會節(jié)約資源，重復(fù)使用，循環(huán)再生以及開發(fā)尋找替代品的具體措施，減小資源 和能源浪費，走進可持續(xù)發(fā)展的時代。（3）進一步建立性質(zhì)決定用途，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定冶

8、煉方法的化學(xué)學(xué)科思想。3教學(xué)過程設(shè)計（引入）生活、軍事素材，引發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)欲望：上海東方明珠高468米，導(dǎo)彈，飛機（空中客車）產(chǎn)生問題：建造雄偉、漂亮的建筑物需要金屬材料；飛機與導(dǎo)彈的外殼是金屬材料，金屬材料是當(dāng)前乃至未來人類發(fā)展與生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。請你與同桌的同學(xué)一起， 每人各舉3件家中的金屬物品？學(xué)生發(fā)言：常見物品（如銅線、金首飾、鋁合金門窗）教師引導(dǎo)，教師邊說邊打出下面的圖片：鋁鍋、人字梯、鋁罐、卷拉門、鋁合金桌椅產(chǎn)生問題：上述的鋁制品，有些說明鋁很軟，但鋁制品大多較硬。那么鋁到底是軟的還 是硬的呢？學(xué)生發(fā)言：純鋁很軟，但可以制成硬度較大的鋁合金問題討論：為什么我們使用的金屬材料主要

9、是合金，而不是純金屬。請你與同桌同學(xué)分析、歸納下面的信息，指出合金的優(yōu)良物理性能。1、鉀鈉合金常溫下是液體2、 純錫熔點232 C,純鉛熔點327 C,錫鉛合金熔點181 C3、18K的黃金比24K度大黃金硬得多4、 純鐵、純鋁均很軟，但含碳較高的生鐵，含有硅、銅等金屬的鋁很硬。學(xué)生發(fā)言：1、2說明制成合金后金屬熔點降低，且通常比純金屬要低；3、4說明制成合金后的金屬硬度會變大。產(chǎn)生問題：請你根據(jù)下圖中純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較，與同桌同學(xué)討論，為什么合金熔 點一般比純金屬低，硬度比純金屬高夕電 盞r 桓，氣 TF-石勺 才護滬J -1T今卻已空學(xué)生回答：熔點變低的原因，純金屬中加入另一種金屬后，

10、微粒間的距離變大，作用力 變小，故熔點降低。學(xué)生回答合金硬度變大的原因： 純金屬中加入另一種金屬后，則構(gòu)成金屬的微粒層之間變得相對難以滑動，故硬度變大。特別提示：我們所歸納得到的合金性質(zhì)及有關(guān)結(jié)構(gòu)的解釋是就一般而言，當(dāng)然也有熔 點比純金屬高的合金。感興趣的同學(xué)可以自己通過各種途徑獲得相關(guān)資料過渡：合金不僅有上述的兩項優(yōu)點，當(dāng)前人類發(fā)現(xiàn)和正在開發(fā)的新型合金及金屬有：材料1.形狀記憶合金。Ni - Ti , Cu Al Zn等合金，在較低溫度下發(fā)生受力發(fā)生變形 后，當(dāng)加熱某溫度時，形狀會恢復(fù)到受力前的形狀。如：1969年人類第一次登上月球后，要在月球上放置了一個半球形的直徑數(shù)米大的天線。數(shù)米大的天

11、線裝在小小的登月艙里是不可能的。天線就是用當(dāng)時剛剛發(fā)明不久的極薄的記憶合金材料制成的。用先在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團，裝進登月艙帶上天去。放到月球上以后，在陽光照射下溫度升高，當(dāng)達到轉(zhuǎn)變溫度時，天線又“記”起了自己的本來面貌，變成一個巨大 的半球形。材料2.泡沫合金。含有泡沫氣孔的特種金屬。如向熔融的鋁合金中通入空氣，然后加 入發(fā)泡劑如氫化鈦可形成泡沫鋁合金。它有質(zhì)輕、隔熱、吸音的效能。材料3.儲氫合金。Ti Fe和La Ni合金能大量吸收 巴。為推動H2作為能源的實際應(yīng) 用起到重要作用。材料4.鈦是一種銀白色的金屬，人稱 21世紀(jì)金屬。鈦的外形很像鋼鐵，但遠比鋼鐵堅

12、 硬，且體重只有鐵的一半。在常溫下，鈦可以安然無恙地“躺”在各種強酸、強堿中；就連 王水，也不能腐蝕它。但鈦提煉比較困難。問題：閱讀完上面的素材后， 請你和同桌同學(xué)討論， 說一說上面的合金或金屬可能在工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活、科技中的用途。學(xué)生發(fā)言：比如門窗上鑲嵌上泡沫鋁合金，會有更大隔音效果。鈦可以植入人體中做骨骼或關(guān)節(jié)的代替品等。過渡：人類當(dāng)前使用的大多數(shù)金屬（如 Mg Al、Fe、Cu、Ag、Au）等元素在自然界中 以什么狀態(tài)（游離態(tài)或化合態(tài)）存在呢？為什么？大多數(shù)金屬在自然界中以什么形式存在呢？學(xué)生回答：活潑金屬 Mg Al、Fe等以化合態(tài)形式存在于地殼中，隕石則含有游離態(tài)Fe單質(zhì)，Cu既有

13、游離態(tài)，也有以化合態(tài)形式存在，Ag、Au則以游離態(tài)形式存在。問題：若你是一名工程師，你認為工業(yè)上從開采礦藏到制得金屬單質(zhì)要考慮哪些問題？學(xué)生討論一段時間后，教師引導(dǎo)學(xué)生從下面的實例中獲得開采礦藏到制得金屬的具體考 慮。我國鐵礦石儲量豐富，但絕大部分是貧礦。如嵩山地區(qū)鐵礦儲量達2000多萬噸，但有用成分約為40%用磁選或浮選法富集鐵礦石粉約達到58%只能冶煉粗鋼。將浮選除雜后的鐵礦粉放入高爐中，加焦炭和石灰石等， 鼓入空氣，使焦炭和O2產(chǎn)生CO還原鐵礦石得到生鐵，生鐵進一步冶煉成鋼。問1:通常工業(yè)上將開采出來的礦石到制得純金屬的過程分成三步，請你結(jié)合上述實例 說一說這三步分別是指哪 3個過程。問

14、2 :寫出CO還原Fe2Q的化學(xué)方程式。學(xué)生回答：金屬冶煉過程：富集：磁選或浮選冶煉提純學(xué)生上臺板書：3CO+FeO上=2Fe+3CO產(chǎn)生問題：問題1:將化合態(tài)的金屬元素冶煉成金屬單質(zhì)，金屬元素一定是被還原嗎？為什么？問題2:用R代表金屬元素，用 n代表R的化合價數(shù)值，請你從電子得失角度，寫出金 屬元素冶煉成金屬單質(zhì)的反應(yīng)式？學(xué)生回答：因為金屬只有正價態(tài)，因此冶煉金屬一定是被還原冶煉的本質(zhì)Rn+ne=R問題3:請你與同桌同學(xué)一起回憶，我們曾學(xué)過的，反應(yīng)后得到金屬單質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)有 哪些，用化學(xué)方程式表示出來。學(xué)生回答：教師協(xié)助，形成如下幾個重要反應(yīng)式2HgO 2Hg+OFe+CuSO4=FeSQ

15、+CuCO+CuQ Cu+CO（ CO可改為氏、C; CuO可改為Fe2Q等其他金屬氧化物）2NaCI 電解 2Na+CI22AI+Fe 2O3AI 2O3+2Fe（ Fe2Q 可改成 Fe3C4、FeQ 還可以是 CuO Cgq, MnQ）2 Al 2O3 電解 4AI+3 O 2MgCI2 電解 Mg+C問題1:根據(jù)上述的反應(yīng)方程式，請你思考不同金屬元素獲得電子的途徑相同嗎？有幾種途徑？金屬的活潑性與該元素獲得電子途徑有關(guān)嗎？學(xué)生討論回答：主要有 3 種形式。一是從組成元素中獲得的單質(zhì)活潑性弱；二是從加入 還原劑中獲得單質(zhì)活潑性較強；三是外加電源中獲得的單質(zhì)活潑性很強。問題 2：根據(jù)問題

16、1 的答案啟發(fā)，結(jié)合工業(yè)冶煉金屬要 簡單，實用，節(jié)省的原則 ，請同 學(xué)們根據(jù)金屬活動順序表中金屬元素活潑性， 對它們進行分類， 在工業(yè)上哪些金屬元素應(yīng)該 采用哪種途徑獲得以電子冶煉成單質(zhì)？學(xué)生回答 ：冶煉方法的規(guī)律大體是：K Ca Na MgAl電解法Zn Fe Sn Pb Cu 還原劑還原法Hg Ag熱分解法Pt Ag富集法鞏固訓(xùn)練：訓(xùn)練1 :我國古代將爐甘石 （ZnCO）、赤銅（Cu2O和木炭混合后加熱到 800C 左右，得到一種外觀類似金子的合金，名為“研石”。問題 1： “研石”的成分是什么？問題 2：寫出有關(guān)化學(xué)方程式 、 、 。拓展視野訓(xùn)練 2：生物煉銅銅礦石中的銅與硫結(jié)合得非常牢

17、固，此外銅礦石中銅的含量往往較低，因而冶煉困難。生 物煉銅利用某些具有特殊本領(lǐng)的，被稱為“吃巖石的細菌”能耐受銅鹽的毒性并能用空氣中的 氧氣氧化硫化銅礦石， 把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅， 使銅的冶煉變得簡單。 目前， 美國生產(chǎn)的銅中 10%是通過這種方法獲得的。問題：生物煉銅有什么優(yōu)點 ? 學(xué)生回答：工藝要求簡單，安全、無污染，能耗低、成本低。各種金屬冶煉和利用的大致 年限：K、Ca、Na、Mg Al （約 200 年前）、Zn、Fe （約 2500 年前）、Sn （約 6000 年前）、Pb、 （H）、Cu （約 6000 年前）、Hg Ag、Au問題：根據(jù)以上數(shù)據(jù)和有關(guān)的知識，說一說這些金屬的活動性與人類開發(fā)、利用這些金 屬的時間先后的關(guān)系訓(xùn)練 3：下圖（略）表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā) 學(xué)生回答：人類文明和化學(xué)科學(xué)的發(fā)展有密切的關(guān)系。主要的結(jié)論是：技術(shù)革新依賴于 科學(xué)探索與發(fā)現(xiàn)水平，化學(xué)理論的發(fā)展、 化學(xué)技術(shù)的改進對于人類認識、開發(fā)、利用物質(zhì)世 界有著非常重要的作用。過渡：我國礦產(chǎn)資源