2024-2025学年新教材高中化学 第三章 铁 金属材料 微专题 大素养（三）教学实录 新人教版必修第一册

2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料微专题大素养（三）教学实录新人教版必修第一册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图本节课以“铁和金属材料”为主题，旨在通过实验探究、知识讲解、案例分析等方式，帮助学生深入理解铁的化学性质、金属材料的制备和应用，培养学生观察、分析、解决问题的能力，提高学生的科学素养。通过本节课的学习，使学生能够掌握铁及其合金的基本知识，为后续学习打下坚实的基础。二、核心素养目标培养学生运用化学知识解释金属材料的性质和应用的意识；提升学生通过实验探究发现问题、分析问题、解决问题的能力；增强学生对化学与社会、环境关系的认识，树立可持续发展的观念；提高学生的科学探究能力和科学思维能力，培养严谨求实的科学态度。三、教学难点与重点1.教学重点，

①铁的化学性质，包括铁与氧气、酸、盐溶液的反应机制；

②金属材料的分类、性质和应用，特别是铁合金（如钢）的特性及其在工程中的应用；

③金属腐蚀与防护的原理，以及防腐措施的实际应用。

2.教学难点，

①铁与氧气反应生成氧化铁的过程及其条件；

②铁与酸反应生成氢气的化学反应原理，以及影响反应速率的因素；

③铁合金的成分、性能与用途之间的关系，以及如何通过合金化改善材料的性能；

④金属腐蚀的微观机制，以及如何通过电化学原理进行金属的防腐处理。四、教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：系统讲解铁的化学性质和金属材料的制备过程，帮助学生建立知识框架。

2.实验法：通过铁与氧气、酸反应的实验，让学生亲身体验化学反应，加深理解。

3.讨论法：组织学生讨论金属材料的实际应用和腐蚀防护措施，培养批判性思维。

教学手段：

1.多媒体课件：展示铁及其合金的图片、视频，增强直观感受。

2.实验演示：利用多媒体展示实验步骤，提高实验操作的安全性。

3.网络资源：利用网络平台提供相关资料，拓展学生的知识面。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示钢铁工业的图片或视频，提出问题：“钢铁在我们的生活中扮演着怎样的角色？它又是如何被制造出来的？”

-回顾旧知：简要回顾金属活动性顺序、金属与氧气、酸反应的知识，引导学生思考铁的化学性质。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

a.铁的化学性质：详细讲解铁与氧气、酸反应的原理，包括反应方程式和实验现象。

b.金属材料的分类：介绍金属材料的分类方法，包括纯金属和合金，重点讲解铁合金（如钢）的特性。

c.金属材料的制备：讲解金属材料的制备过程，包括熔炼、铸造、轧制等步骤。

-举例说明：

a.通过实际案例，如汽车、建筑、医疗器械等，展示铁合金的应用。

b.分析不同合金的成分、性能与用途之间的关系。

-互动探究：

a.组织学生讨论金属腐蚀的原因和防护措施。

b.引导学生设计实验方案，验证铁在不同条件下的反应。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

a.让学生分组进行实验，观察铁在不同条件下的反应现象。

b.学生根据实验结果，总结铁的化学性质和金属材料的制备方法。

-教师指导：

a.教师巡视课堂，观察学生的实验操作，解答学生提出的问题。

b.针对学生的实验结果，进行点评和总结，强调重点知识。

4.拓展延伸（约10分钟）

-提出问题：如何提高金属材料的性能？如何减少金属腐蚀？

-学生讨论：引导学生思考金属材料的未来发展趋势和环保问题。

-教师总结：强调金属材料的可持续发展，培养学生的环保意识。

5.课堂小结（约5分钟）

-回顾本节课的主要内容：铁的化学性质、金属材料的分类、制备和应用。

-强调重点知识：铁与氧气、酸反应的原理，金属材料的制备方法。

-提出思考问题：如何将所学知识应用于实际生活中？

6.布置作业（约5分钟）

-完成课后习题，巩固所学知识。

-查阅资料，了解金属材料的最新研究成果。

-思考：如何利用所学知识解决实际问题？六、学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：

-学生能够准确描述铁的化学性质，包括铁与氧气、酸反应的原理和实验现象。

-学生掌握了金属材料的分类方法，能够区分纯金属和合金，特别是铁合金（如钢）的特性。

-学生了解了金属材料的制备过程，包括熔炼、铸造、轧制等步骤，以及这些步骤对材料性能的影响。

2.能力提升：

-学生通过实验操作，提高了观察、记录和分析实验结果的能力。

-学生在讨论和探究活动中，提升了提出问题、分析问题和解决问题的能力。

-学生在课堂互动中，增强了口头表达和团队合作的能力。

3.思维发展：

-学生能够运用化学知识解释金属材料的性质和应用，发展了逻辑思维和批判性思维。

-学生通过案例分析和实际问题解决，培养了创新思维和创造性解决问题的能力。

-学生在讨论金属腐蚀与防护时，形成了对化学与社会、环境关系的认识，提升了环保意识。

4.应用能力：

-学生能够将所学知识应用于实际生活中，如理解钢铁工业的重要性，以及金属材料在建筑、交通等领域的应用。

-学生能够识别和评价金属材料的质量，为将来的职业发展打下基础。

-学生在实验和项目活动中，学会了如何将理论知识转化为实际操作技能。

5.情感态度价值观：

-学生对化学学科产生了更深的兴趣，增强了学习化学的积极性和主动性。

-学生认识到化学知识在现代社会中的重要作用，激发了探索科学奥秘的热情。

-学生在合作学习和探究活动中，培养了尊重他人、团结协作的团队精神。七、课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾本节课的学习内容，强调铁的化学性质、金属材料的分类、制备和应用是本节课的核心知识点。

2.总结铁与氧气、酸反应的原理，以及这些反应在工业中的应用。

3.强调金属材料的制备过程，特别是熔炼、铸造、轧制等步骤对材料性能的影响。

4.提醒学生金属材料的腐蚀与防护是化学知识在生活中的应用，需要关注环保问题。

当堂检测：

1.单选题：铁在空气中容易生锈，其主要原因是（）。

A.铁与氧气反应

B.铁与水反应

C.铁与氧气和水共同反应

D.铁与二氧化碳反应

2.判断题：金属腐蚀是金属材料的自然属性，无法避免。（）

3.简答题：简述金属材料的制备过程，并说明熔炼、铸造、轧制等步骤对材料性能的影响。

4.应用题：请设计一个实验方案，验证铁在不同条件下的反应现象。

5.分析题：分析金属腐蚀的原因，并提出至少两种防腐措施。八、典型例题讲解例题1：铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：

\[\text{Fe}+\text{H}_2\text{SO}_4\rightarrow\text{FeSO}_4+\text{H}_2\uparrow\]

请计算在标准状况下，25克铁与足量稀硫酸反应，可生成多少升氢气？

答案：铁的摩尔质量为55.85g/mol，因此25克铁的物质的量为：

\[\frac{25\text{g}}{55.85\text{g/mol}}\approx0.450\text{mol}\]

根据化学方程式，1摩尔铁生成1摩尔氢气，因此0.450摩尔铁生成0.450摩尔氢气。在标准状况下，1摩尔气体的体积为22.4升，所以生成的氢气体积为：

\[0.450\text{mol}\times22.4\text{L/mol}=10.08\text{L}\]

例题2：某钢样含碳量为0.12%，计算该钢样的碳原子数密度（假设钢样密度为7.8g/cm³）。

答案：钢样中碳的质量为：

\[0.12\%\times7.8\text{g/cm}^3=0.00936\text{g/cm}^3\]

碳的摩尔质量为12g/mol，因此碳的物质的量为：

\[\frac{0.00936\text{g/cm}^3}{12\text{g/mol}}\approx0.00078\text{mol/cm}^3\]

碳原子数为阿伏伽德罗常数的倍数，即：

\[0.00078\text{mol/cm}^3\times6.022\times10^{23}\text{atoms/mol}\approx4.72\times10^{20}\text{atoms/cm}^3\]

例题3：某铁合金中，铁与碳的质量比为7:1，计算该合金中铁的质量分数。

答案：铁的摩尔质量为55.85g/mol，碳的摩尔质量为12g/mol，因此铁与碳的物质的量比为：

\[\frac{7\times55.85}{1\times12}=\frac{394.45}{12}\approx32.88\]

铁的质量分数为：

\[\frac{394.45}{394.45+12}\times100\%\approx98.95\%\]

例题4：某钢铁厂生产了一种高强度钢，其化学组成为：铁85%，碳1%，锰0.6%，硅0.1%，其余为杂质。计算该钢的相对密度（假设纯铁的相对密度为7.880）。

答案：相对密度的计算公式为：

\[\text{相对密度}=\frac{\text{纯铁的质量}}{\text{合金的总质量}}\times\text{纯铁的相对密度}\]

纯铁的质量为：

\[85\%\times\text{合金的总质量}\]

合金的总质量为：

\[\frac{85\%}{0.85}\times\text{合金的总质量}\]

因此，相对密度为：

\[\frac{85\%\times7.880}{1}\times\frac{1}{0.85}=7.880\]

例题5：在铁的表面镀上一层铬，以防止铁生锈。假设镀层厚度为0.01厘米，计算镀层的质量（假设铬的密度为8.96g/cm³）。

答案：镀层的体积为：

\[0.01\text{cm}^3=0.01\text{cm}\times0.01\text{cm}\times0.01\text{cm}\]

镀层的质量为：

\[0.01\text{cm}^3\times8.96\text{g/cm}^3=0.0000896\text{g}\]板书设计1.本文重点知识点：

①铁的化学性质

②金属材料的分类

③金属材料的制备

④金属腐蚀与防护

2.关键词：

①铁与氧气反应

②铁与酸反应

③金属合金

④钢铁工业

⑤腐蚀

⑥防腐措施

3.句子：

①铁与氧气反应生成氧化铁。

②铁与酸反应生成氢气和相应的盐。

③金属合金通过添加其他元素改善性能。

④金属腐蚀是金属与周围环境发生化学反应的过程。

⑤防腐措施包括涂层、电镀、阴极保护等。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学：通过引入实际生活中的金属应用案例，如钢铁工业、汽车制造等，让学生更直观地理解金属材料的性质和应用。

2.实验教学：设计一系列与金属相关的实验，让学生亲自动手操作，观察实验现象，加深对金属化学性质的理解。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对金属化学性质的理解不够深入：部分学生在学习铁的化学性质时，对反应条件和产物理解不够，需要加强基础知识的讲解和练习。

2.金属材料的分类和应用讲解过于理论化：学生在学习金属材料的分类和应用时，往往觉得内容抽象，难以与实际生活联系起来，需要增加实例讲解和讨论。

3.教学评价方式单一：目前主要依靠期末考试成绩来评价学生的学习效果，缺乏过程性评价，需要探索更加多元化的评价方式。

反思改进措施（三）改进措施

1.加强基础知识讲解：针对学生对金属化学性质理解不够深入的问题，增加基础知识讲解，通过图表、动画等形式，帮助学生建立清晰的知识体系。

2.结合实际案例讲解：在讲解金属材料的分