金属与金属材料跨学科教学设计

金属时代的文化宝藏—《河南博物院奇妙游》教学设计学校河南省第二实验中学授课教师焦亚强讲授单元或章节人教版九年级《化学》（下册）第八单元融合学科：历史课时：2【课程标准】1．了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用；了解常见金属的特性及其应用，认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性；知道生铁和钢等重要的合金；2．掌握常见金属的化学性质；了解常见金属活动性顺序的应用；3.知道一些常见金属（铁、铝等）矿物；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；4．知道铁生锈的条件；了解防止金属锈蚀的简单方法；了解保护金属资源的措施。【学情分析】本节课属于九年级化学第一轮复习，经过新课学习，学生已基本具备较完善的知识体系，故在第一轮复习中，则要力求使学生在基础知识和基本技能上有所突破，在知识整合和综合运用化学知识的能力上有所提升。【教学策略】第一轮的单元复习往往是围绕着单元章节展开的，借助单元章节之间的联系，在基于课程标准下，构建“情景式”单元复习，不仅能使复习课上出新意，而且也容易调动学生的学习热情；重新整合素材，融合知识脉络，激发学生复习热情，实现高效复习。【复习目标】1．通过梳理金属的物理性质，能说出金属的用途及对应性质，并知道生铁和钢等重要合金；2．通过知识回顾，认识常见金属的主要化学性质及金属活动性顺序；3．通过史实回顾及复习，知道化学方法在金属冶炼中的重要性，并掌握常见金属冶炼的原理与方法；4．通过复习，能以铁生锈为例，知道防止金属腐蚀的常用方法。【教学设计】（教学过程）教学环节教师活动学生活动设计意图【课题引入】泱泱华夏，择中建都。天南地北，遍识中原宝物；源远流长，传承历史文化之韵。同学们好，欢迎大家今天的来到“就是了不起”化学科学实验室。今天我要化身一种神秘的身份——中原文物守护者，带领大家一起鉴赏华夏文明中“金属时代的文化宝藏”。【视频导入】泱泱中华，万古江河，诚邀万众，共赏华夏！打开历史的国门，揽遍千古的奇观，让我们一起领略中原文物的博大精深，开启河南博物院的奇妙之旅。聆听欣赏借助中华历史和河南博物院文物历史沧桑，进行学科融合，渗透民族自豪感！激发学生探索问题的兴趣。第1序章金属宝藏的秘密历史遗迹-挖掘那么，接下来让我们一起走进第一序章——“金属宝藏的秘密”之历史遗迹的挖掘。看看在金属文物的挖掘过程中，有什么意外的收获？<一>金属材料（问题1）我们的考古工作者在挖掘工作中，根据金属不同的物理性质对文物进行归类。这些金属文物的不同用途体现了金属的哪些物理性质呢？除此之外还有那些物理性质？在我们的现代生活中又有什么其他的用途呢？请同学们来回答一下！（总结）有金属光泽、导热性、延展性；导电性，熔点高等；导电性—铜制电线；导热性—铁制铁锅；延展性—铝制易拉罐；熔点高—钨制灯丝。（问题2）青铜是一种铜锡合金，就是在铜中加热熔合锡这种金属。它的熔点在700°C～900°C之间，因其熔点低，冶炼温度容易达到而在当时首先被广泛应用。那么除此之外，金属文物中常见的合金材料还有哪些？有哪些优良的性能的？（总结）铁的合金：生铁和钢，都是铁和碳组成；铜的合金还有铜锌合金即黄铜；合金的优良性能：硬度大、抗腐蚀性更好、熔点更低。除了之前了解的物理性质之外，金属器具的发展和更迭与其自身的化学特性也有着不可分割的联系，那么请思考下面几个问题：（问题3）人类冶炼、使用金属的年代顺序（先铜、后铁）说明了什么？和金属的什么性质有关？“真金不怕火炼”，说明了金银具有什么样的化学性质？铝制品被广泛应用且不易被腐蚀，又说明了什么？（总结）和金属的化学性质以及金属的冶炼技术有关！金即使高温时也不与氧气反应，说明化学性质稳定。铝易与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。（问题4）金属与酸和盐溶液反应属于哪种反应类型？特点是什么？常见金属活动性顺序是什么？有什么规律？（总结）置换反应、特点是一换一；KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu规律：1、金属的位置越考前，活动性越强；2、位于氢前的金属能置换出盐酸、硫酸中的氢；3、位于前面的金属能把位于后面的金属从化合物溶液中置换出来。我们通过一层层剥开金属宝藏的秘密，最终总结出了金属的物理性质和化学性质及其规律。在第一序章的最后，让我们一起来学以致用，来一次“国宝鉴别”<国宝鉴别>社会上有很多不法分子常以黄铜冒充黄金进行诈骗活动，你如何识破他们？这利用了金属的哪些性质？（总结）1、加热，若变黑为黄铜，无明显变化为黄金。——金属与氧气的反应；2、加入稀盐酸，若有气泡产生为黄铜，无变化为黄金。——活泼金属与酸的反应。学生观看历史文物，进行回答学生思考，总结回答学生回答学生回答学生讨论，总结回顾金属的物理性质，掌握学以致用回顾常见合金材料，进一步总结合金的优良性能考查金属的化学性质及学生总结问题的能力考查金属活动性顺序，总结金属活动性规律，为应用做好理论铺垫。学以致用，应用金属活动性顺序解决日常生活中的问题。第2序章创始的生产力“追古溯今—冶炼”金属时代的发展是人类实现对生产工具从“使用”到“创造”这一过程的完美体现，是人类智慧发展的完美结晶。在中国历史上，有一部极具代表性的科技著作——《天工开物》，里面记载着大量的科技技术，例如“炼金术”“湿法炼铜”、“炼铁成钢”“升炼水银”“熔石熬锌”等都是当时世界上相当先进的冶金技术工艺。（问题6）我国古代曾用两种方法炼铜：一是“火法炼铜”，用辉铜矿（主要成分是Cu2S）与氧气在高温条件下反应生成铜和一种能导致酸雨的气体；二是“湿法炼铜”，记载于西汉时期《淮南万毕术》“曾青得铁则化为铜”请写出这两种方法的化学方程式；（总结）火法炼铜：Cu2S+O2eq\o(\s\up6(点燃),\s\do0(====))2Cu+SO2;湿法炼铜：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu（问题7）现代工业炼铁和古代炼铁原理基本相同，原料有铁矿石（以赤铁矿为例）、焦炭、石灰石、空气，焦炭在炼铁中的作用是什么？炼铁过程中反应的化学方程式有哪些？（总结）焦炭的作用：1、提供热量；2、生成还原剂CO。C+O2eq\o(\s\up6(点燃),\s\do0(====))CO2；CO2+Ceq\o(\s\up6(高温),\s\do0(====))2CO；3CO+Fe2O3eq\o(\s\up6(高温),\s\do0(====))2Fe+3CO2（问题8）工业炼铁的原理是“生成了还原剂CO，然后利用CO还原氧化铁”，根据这一原理，简单实现“实验室炼铁”？总结实验室炼铁一般过程及注意事项。（总结）现象A处玻璃管内_红棕色粉末变成黑色_；B中_澄清石灰水变浑浊__化学方程式A处玻璃管内3CO+Fe2O3eq\o(\s\up6(高温),\s\do0(====))2Fe+3CO2；B处试管内_Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O_；C处导气管_2CO+O2eq\o(\s\up6(点燃),\s\do0(====))2CO2_。操作要求①反应前，先通CO一段时间后再加热的原因是排尽管内空气，防止CO发生爆炸；②反应结束，先停止加热，继续通CO至玻璃管冷却的目的是_防止生成的铁再次被氧化、防止石灰水倒吸，使玻璃管炸裂；③装置尾端放一盏燃着的酒精灯的目的是点燃尾气CO，防止污染空气_。学生思考回答学生回答掌握化学方程式的书写及灵活应用通过知识回顾，掌握工业炼铁及实验室炼铁的原理第3序章历史刻画的痕迹神秘新生-修复在金属文物宝藏的研究中，除了神秘的“文物挖掘”、先进的“金属冶炼”之外，对于近现代时期来说，一个金属文物最重要的研究课题就是“修复和保护”了。那么，接下来，让我们进入最后一个序章“历史刻画的痕迹”之“神秘新生——修复”。同时我将带领大家初步揭开一个神秘的职业——文物修复师。以河南上蔡楚墓出土升鼎修复前后为例，其工艺主要为：碎块整理、去锈、整形、焊接粘结、拼接、补配、作色等工序，最终将破碎的文物碎片还原成一个完整的文物。<一>金属铜的锈蚀（问题9）通过对此防护过程的了解铜生锈其中一种重要的产物是铜绿Cu2(OH)2CO3，推测是空气中的哪些物质与铜反应？反应的化学方程式为？氧气、二氧化碳、水2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3<二>金属铁的锈蚀与防锈（问题10）铁制品生锈的原理是什么？铁制品都有哪些常见的防锈方法？有哪些除锈的方法及化学方程式？生锈的原理：通过试管1和试管2的对比得出铁生锈需要氧气；通过试管1和试管3的对比得出铁生锈需要水；防锈方法：刷漆、涂油、电镀、制成合金；除锈的方法：物理方法：砂纸打磨；化学方法：稀盐酸、稀硫酸除铁锈：Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O；Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O学生思考回答学生回答利用质量守恒定律，掌握化学方程式的书写。通过知识回顾，掌握铁生锈的原理及防锈的措施终章——印记永存文物修复古来有之，却不单是一门技术，更涵盖历史学、考古学、化学、金属工艺、艺术鉴赏等诸多知识领域，是多种学科的综合运用。繁复细致的修复工序，在旁人眼里枯燥且单调，文物修复者们却能从中挖掘乐趣，怡然自得。与之相比，更难能可贵的在于无论世事沉浮，他们始终恪记初心，抱守古拙。在长路漫漫的历史长河中，弹指一挥间不过沧海一粟，而金属文物却因其独特的特性