2．会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。

教学目的要求：1．知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

问题：铁在什么情况下容易生锈呢？    实验：

（1）如右图所示，在试管①中把铁钉放在一团湿棉花球上，使铁钉与空气和水接触；   

（2）在试管②中放入铁钉，注入经煮沸迅速冷却的蒸馏水，蒸馏水要浸没铁钉，然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触；    （3）在试管③中加入少量干燥剂（袋装饼干等食品中放的小袋中有氯化钙干燥剂），再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞，使铁钉只与空气接触。  

 注意每天观察铁钉锈蚀的现象，连续观察约一周。    （1）通过探究，你对铁制品锈蚀的条件能得出哪些结论？    （2）通过上面对铁制品锈蚀条件的探究，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？与同学们交流你所知道的各种防锈方法。

课题 3 金属资源的利用和保护

（4）铝有较好的延展性（它的延展性仅次于金和银），在100 ℃～150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。

（5）铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。   

（6）铝粉具有银白色光泽（一般金属在粉未状时的颜色多为黑色），常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。   

（7）铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药（由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成）、燃烧混合物（如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸钡68％、铝粉28％、虫胶4％）。   

（8）铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂，铝粉和石墨、二氧化钛（或其他高熔点金属的氧化物）按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温炽烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。   

（9）铝板对光的反射性能也很好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。   

（10）铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。

“水”中长“铜树”

取一支大试管，内装硫酸铜溶液。  把一根用砂纸打磨过的铝丝稍加弯曲后，立即浸入硫酸铜溶液中。  过一段时间后，剩余的铝丝上附着有大量的红色铜，就好像铜树，同时溶液的颜色由蓝色变为无色。   

（1）解释上述变化的原因：   

（2）该实验说明铝和铜的化学性质哪种更活泼？  

（3）若一根质量为m1的铝丝浸入硫酸铜溶液，过一段时间取出附有铜的铝丝，其质量为m2，试比较m1与m2的大小（相对原子质量请查课本）。   

（4）m1与m2的质量之差是不是生成的铜的质量，为什么？   

（5）溶液的颜色由蓝色变为无色，溶液的质量会发生什么变化？

判断金属的活动性顺序方法之一

    问题：如何判断金属的活动性顺序？

    请你回忆：将铁丝浸入硫酸铜溶液中，产生的实验现象。

    实验：在一支试管中加入少量浅绿色氯化亚铁溶液，把用砂纸打磨、擦亮的铝丝插入溶液中，观察实验现象，发现溶液由浅绿色逐渐变为无色。

    把一根光亮的铜丝插入硫酸亚铁溶液中，观察实验现象，没有发现任何变化。

    （1）写出上述反应的化学方程式。

    （2）根据实验事实推测：铝、铜和铁的化学活动性强弱顺序。

判断全属的活动性顺序方法之二

     问题：把铝片、铁片、铜片分别跟稀硫酸反应，哪种金属反应最快？

    实验：在三支试管中分别放入两小块打磨光洁的铝片、铁片、铜片，加入5 mL稀硫酸，观察实验现象。发现铝跟酸反应剧烈，产生大量气泡。铁跟酸反应缓慢，铁片表面产生少量气泡。而铜片表面无任何变化。

    （1）写出本实验中反应的化学方程式。

    （2）试推测铝、铁、铜的金属活动性强弱顺序。

在金属活动性顺序里为什么包括氢

    1865年，贝开托夫在实验的基础上，根据金属和金属离子间互相置换能力的大小，以及金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度，首先确定了金属活动性顺序，在这个顺序里就已包括了氢。因为氢可以被位于它前面的金属从稀酸里置换出来，而氢也可以把位于它后面的金属，从它们的盐溶液里置换出来，而氢后面的金属不能从酸中置换出氢。这就是说，贝开托夫当时区分金属的活泼与不活泼，是以氢作为标准的。

    当然，早期的化学家把金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电势来比较金属的活动性大小，而标准电极电势也是以氢电极定为零作为标准来测定的。标准电极电势为负值的金属比氢活泼；标准电极电势为正值的金属活动性小于氢。

    另外，氢的原子结构决定它在化学反应中表现出与碱金属具有相似的化学性质。例如，氢具有还原性，能和大多数非金属反应显示＋1价；等等。

    由于以上几个方面的原因，因此把氢排进了金属活动性顺序里。

金属性和金属活动性的区别和联系

    金属元素的原子在化学反应中，通常表现出失去电子成为阳离子的倾向。金属性的强弱通常用金属元素原子的最外层电子的电离能（气态原子失去电子成为气态阳离子时所需要的能量）大小来衡量。

    金属的活动性是反映金属在水溶液里形成水合离子倾向的大小，也就是反映金属在水溶液里起氧化反应的难易，它是以金属的标准电极电势为依据的，从能量角度来看，金属的标准电极电势除了与金属元素原子的电离能有关外，同时还与金属的升华能（固态单质变为气态原子时所需的能量）、水合能（金属阳离子与水化合时所放出的能量）等多种因素有关。

    金属性强的元素，一般来说它的活动性也大，但也有不一致的情况。例如，钠的第一电离能比钙的第一电离能要小，因此钠的金属性要比钙强。但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，即钙的标准电极电势比钠要负，所以钙的金属活动性比钠大。铜和银也有类似上述的情况。由此可见，金属性与金属活动性两者概念是有区别的。

铁生锈的条件

（1）铝的密度很小，仅为2.7 g/cm3，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如，一架超音速飞机约由70％的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。         （2）铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2／3，但密度只有铜的1／3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。       （3）铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。   

    5．可以通过对一些实例和习题的讨论和分析，让学生感受金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中的重要应用，并认识金属活动性顺序可以作为有关金属能否在溶液中发生置

换反应。

铝与铁常温下和氧气反应的难易

取一块铝片，用细砂纸打磨其部分位置，观察没有打磨及打磨部分的色泽。发现打磨后铝的色泽比没有打磨的色泽更光亮。过一段时间，两者色泽又变得一样。  

 同样方法，用铁片重复上述实验，观察打磨前后的铁的不同及变化，则发现打磨后的铁不会变得与打磨前的铁一样。   

（1）从上述实验事实推测：铝和铁哪种物质更容易与氧气发生化学反应？   

（2）铝的化学性质比铁活泼，为什么我们通常看见铁生锈而没有看到铝生锈？   

（3）在清洗铝制品时应注意些什么？   

（4）根据铝的这种抗锈蚀“特性”，试推测防止金属锈蚀可采用的一种方法。

铝的性质和用途

物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。由于铝有多种优良性能，因而铝有着极为广泛的用途。   

    4．金属活动性顺序是通过实验，并在置换反应概念和其他一些实验事实的基础上分析得到的。探究分三步进行：（1）从金属与盐酸或硫酸反应是否有氢气生成，可以把金属分为两类，能生成氢气的金属其活动性比较强，不能生成氢气的金属其活动性比较弱。

（2）从一种金属能否把另一种金属从它的化合物的溶液中置换出来，可以比较出这两种金属的活动性强弱，能置换出来的，则这种金属比另一种金属活泼。

（3）经过了很多类似实验的探究过程，人们归纳和总结出了常见金属的活动性顺序。

钝化　

金属表面形成氧化膜保护层而使金属不易腐蚀或与其他物质反应；或经化学、电化学方法处理使金属由活泼变为不活泼状态的过程叫钝化。钝化的金属活动性大减，叫钝态或钝化态。例如用冷浓硝酸处理铝而生成坚密的氧化膜保护层即铝钝化的一种方法。

铁与浓硫酸、浓硝酸接触，表面生成致密的氧化膜，阻止反应的进一步进行，称为铁的钝化。

    在整个探究过程中，教师的组织和引导作用非常重要。尤其要注意在实验的基础上组织好讨论，这是有关金属活动性顺序探究活动能否成功的重要保证。

    由于学生还没有盐的概念，因此教材中只能说“位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液中置换出来”。教师要根据学生的实际情况利用具体例子来进行教学。

    3．置换反应的概念是在实验的基础上通过归纳得出的，即通过对镁、锌、铁与盐酸反应的化学方程式的分析，从反应物和生成物类别的角度归纳得出的。这样的方法比较直观，学生容易接受。置换反应在日常生活中的应用主要是通过练习来感受的。教师也可以补充一些有关这方面的联系实际的习题，以培养学生解决实际问题的能力。

    2．本课题的教学重点应放在对金属活动性顺序的探讨上，不仅仅是为了获得金属活动性顺序的知识，更重要的是要引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法。在这个活动与探究中，结论的可靠性是很重要的，因此，控制相似的实验条件，以及对实验现象的正确对比和分析，是该探究活动获得可靠结论的重要保证。

1．对于金属与氧气反应的教学，可以再次做镁条、铝箔、铁丝、铜丝等与氧气反应的实验，以加深学生的感性认识。要引导学生对观察到的实验现象进行认真的对比和分析，从中得出金属与氧气反应的一些规律性知识