金属的化学性质2（共10篇）
教师活动
学生活动
设计意图
师生共同探究实验原理：以mg和盐酸的反应为例，分析、判断产物，书写化学方程式;并强调fe+hcl生成fecl2(氯化亚铁)。
问：这种反应跟以前所学的反应类型有什么不同?
以前我们所学的化学反应中，是否也有置换反应呢?
演示实验：铁刀变铜刀
问： 怎样比较铝、铜、银的活动性?(提示：银不与盐酸、稀硫酸反应)
探究二：铝、铜、银的活动性及常见金属的活动性
1、 根据给出的实验仪器、药品设计实验证明ag、cu、al的活动性
学生得出生成h2和mgcl2
书写镁和盐酸反应的化学方程式
类推其他反应的化学方程式
对比、分析归纳得出置换反应：
a+bc==b+ac
联想到铁钉与硫酸铜溶液的反应
写出化学方程式：
fe+cuso4==feso4+cu
分组设计实验方案
增加新知
通过置换反应过渡既回忆旧知又引出金属与化合物溶液的反应
充分发挥学生的主观能动性
掌握由个别到一般的认识事物的规律
加强记忆
实 验
现 象
反应的化学方程式
铝丝浸入cuso4溶液中
铜丝浸入agno3溶液中
铜丝浸入al2(so4)3溶液中
2、教师巡视并指导实验
3、收集证据
收集学生的实验用试管，展示给同学们看。
拿出课前做好的铜树、银树进行展示。并说明效果为什么好一些。
1、 解释与结论
师生共同归纳出金属活动顺序表
k ca na mg al zn fe sn
金属活动性由强逐渐减弱
带读
进行分组实验，并完成实验报告(或自己设计实验报告)
学生观察、对比
分析、解释得出：
al cu ag
金属活动性由强减弱
pb (h) cu hg ag pt au
自读
提问：金属活动顺序有那些意义和作用?
反思与评价
实践运用
师生共同讨论得出：
① 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。
② 在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
③在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物的溶液里置换出来。
学生上台：谈体验以及收获、启示、发现……
1、 设计实验方案：鉴别真假黄金
2、 判断下列反应类型
h2+cuo△cu+h2o
2al+6hcl==2alcl3+3h2↑
2kmno4△k2mno4+mno2+o2↑
3fe+2o2点燃fe3o4
3、铝在空气中能跟氧气反应，为什么生活中却有那么多的铝制品?如铝制炊具。
总结规律，指导应用
运用知识并与生活实际相结合
制备镍钴锰酸锂三元正极材料的方法很多, 包括共沉淀法、高温固相法、溶胶-凝胶法、超声喷雾热解法和水热法等[1]。其中, 共沉淀法由于能够使产物中有效组分达到原子、分子级别的均匀混合, 设备简单、操作方便而得到广泛应用。而共沉淀法制备过程中的反应温度、p H值、金属离子浓度和烧结温度、时间、加料顺序等[6,7], 均可影响到最终产品电化学性能。本文将采用共沉淀法+固相烧结的方法制备Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料, 以研究不同金属离子浓度产品形貌及电化学性能的影响。
1 实验
1.1 试剂和仪器
硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰;氢氧化钠;氨水;聚偏氟乙烯 (PVDF) ;N-甲基吡咯烷酮 (NMP) ;导电炭黑。电解液:1 mol/L Li PF6溶于体积比为VEC∶DMC=1∶1的混合溶剂;上述试剂均为电池级。隔膜为2400PP/PE。
ZSK-1400型高温管式炉;C-2000涂布机;Labmaster手套箱;CT2001A蓝电电池测试仪;JSM-6330F扫描电子显微镜;RIX2000 X-射线衍射仪。
1.2 Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料的制备
按n (Ni) ∶n (Co) ∶n (Mn) =5∶2∶3称取一定量的Ni、Co、Mn硫酸盐溶解于去离子水中, 配置成金属离子总浓度分别为1.5、2.0、2.5和3.0 mol/L的金属盐溶液, 同时分别配置浓度为2 mol/L的Na OH和氨水溶液。
将氨水溶液加入1.5 mol/L金属盐溶液, 搅拌10 min形成络合盐溶液, 将三颈圆底烧瓶置于50℃恒温水浴锅, 采用并加法将络合盐溶液和Na OH溶液滴入烧瓶中进行搅拌使其反应, 络合盐溶液滴速为3~5 m L/min, 控制Na OH溶液滴速使烧瓶中溶液p H值保持在10~11。待溶液滴加结束后, 继续搅拌反应4 h后, 静置陈化15~20 h。上述整个反应过程均在氮气气氛保护下进行。溶液陈化结束后, 将沉淀用去离子水洗涤并干燥, 得到镍钴锰酸锂前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3 (OH) 2。
按照上述实验步骤, 分别制备在金属盐浓度2.0、2.5和3.0 mol/L下的镍钴锰酸锂前驱体。将前驱体与碳酸锂按摩尔比M∶Li=1∶1.05 (M=Ni+Co+Mn) 在研钵内混合均匀, 置于管式炉中在空气氛围中400~900℃煅烧10~14 h, 冷却后经研磨过筛即得到三元粉体材料, 样品按照金属盐浓度递增顺序依次编号为a、b、c、d。实验方案流程图如图1所示。
1.3 电化学性能测试
以制备的粉体材料作为正极活性物质, 乙炔黑为导电剂, PVDF为粘结剂, 按质量比92∶3.5∶4.5进行混合, 以NMP作为溶剂配制成电极浆料, 并涂覆在集流体铝箔上, 经干燥、滚压及切片工序制成正极极片。在氩气气氛的手套箱中, 将活性电极极片、锂箔、隔膜和电解液组装成CR2032型扣式电池。采用CT2001A型蓝电测试仪在室温下进行电化学性能测试, 充放电倍率0.1C, 测试电压范围为2.75~4.3 V。
2 结果与讨论
2.1 样品XRD测试
图2为不同金属离子浓度条件下制备样品的XRD衍射图。由图2可知, 所有样品材料均为α-Na Fe O2型结构, 空间群为R-3m。其中, a和b样品各衍射峰清晰尖锐且无杂质衍射峰, 表明样品结晶性能好, 层状结构规则规整, 且计算分析表明b样品衍射相似度最高。c样品材料的衍射峰强度低, 峰型呈现宽化趋势, 随着金属离子浓度的继续增加, d样品的衍射峰强度进一步降低, 衍射峰型呈现明显的宽化, 且 (006) / (102) 和 (108) / (110) 这两组峰没有分裂, 表明样品的层状结构发育不完整。由此可推断出, 金属离子浓度过高过低都不宜于晶体结构的生长。
2.2 样品SEM表征
图3为不同金属离子浓度条件下制备样品的SEM图。由图3可以看出, a样品颗粒为外形规则的类球体, 而当金属离子浓度从1.5 mol/L增加至2.0 mol/L, b样品外形结构变得更加规整、光滑, 且沉淀产物粒径显著增大。但随着金属离子浓度进一步增加, c和d样品颗粒表面光滑度降低, 小粒径颗粒逐步增多, 材料球形度和致密性也逐渐降低, 颗粒间分散性变差。
由此可推断出, 随着金属离子浓度的增加, 较多的金属离子参与反应, 晶体生长速度逐渐加快, 颗粒粒径也随之增大。但随着金属离子浓度进一步增加, 由于产物成核速率的随之加快, 造成晶体成长速率落后于成核速率, 晶体还来不及长大又有大量新的晶核形成, 导致晶体结构发育不完全。实验表明, 金属离子浓度为2 mol/L条件下制备的样品颗粒球形度高、形貌规则、粒径分布均匀且表面光滑, 晶体形貌优于其它浓度条件下产物。
2.3 电化学性能表征
图4为不同金属离子浓度样品首次充放电比容量对比图。由图4可以看出, 金属离子浓度对样品首次放电比容量影响较大。a、b、c、d样品的充/放电比容量分别为195.5/168.9 m Ah/g、188.8/172.5 m Ah/g、191.8/165.8 m Ah/g、185.5/162.3 m Ah/g, 金属离子浓度在2.0 mol/L时, 样品的首次放电比容量和放电效率表现更为优异。
图5为不同金属离子浓度样品的充放电循环性能对比图。从图5可以看出, 金属离子浓度从1.5~2.0 mol/L时, 样品放电容量差别不明显, 而且随着放电倍率的逐渐增加, 容量衰减程度变化也不大, 但浓度为2.0 mol/L时样品性能优于1.5 mol/L时样品。而随着金属离子浓度进一步增大, 由2.0 mol/L增大至3.0 mol/L, 材料的放电容量出现明显的衰减趋势, 尤其是随着放电倍率的增加, 不同浓度样品容量衰减程度变化较大, 材料的倍率性能开始急剧恶化。
3 结论
本文通过共沉淀+高温煅烧方法制备镍钴锰酸锂三元材料, 研究不同金属离子浓度产品晶体结构、形貌及其电化学性能的影响。结果表明:金属离子浓度在合适的范围内, 随着离子浓度的增加, 晶体生长速度会逐渐加快, 这有利于材料晶型结构发育完整, 从而形成粒径分布均匀、球形度高及表面光滑的样品;但金属离子浓度过高, 由于产物成核速度高于晶体成长速度, 则不利于材料晶体结构的发育, 影响最终材料电化学性能的发挥。实验证明, 当金属离子浓度为2 mol/L时制备的样品晶型结构完整、形貌规则, 材料首次放电比容量可达172.5 m Ah/g, 首次库伦效率为90.84%。
摘要：采用液相共沉淀+高温煅烧法制备正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, 利用XRD、SEM及恒电流充放电等等分析手段, 研究不同金属离子浓度合成镍钴锰酸锂前驱体对最终产品晶体结构、形貌及其电化学性能的影响。结果表明:金属离子浓度为2.0 mol/L时, 所制备材料晶型层状结构发育完整, 粒径分布均匀, 球形度高且表面光滑, 材料首次放电比容量达172.5 mAh/g, 首次库伦效率为90.84%。
关键词：正极材料,LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,离子浓度,电化学性能
参考文献
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[2]刘景, 温兆银, 吴梅梅, 等.锂离子电池正极材料的研究进展[J].无机材料学报, 2002, 17 (6) :1-9.
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[4]De-Cheng Li, Takahisa Muta, Lian-Qi Zhang, Masaki Yoshio, Hideyuki Noguchi.Effect of synthesis method on the electrochemical performance of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2[J].Journal of Power Sources, 2004 (132) :150-155.
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新课程标准要求“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质,能列举合金材料的重要应用。”学生学习金属的化学性质主要通过实验、图片和讨论等途径获得。化学是一门实验科学,实验探究是学生发现问题、解决问题、获得知识、提高能力、加深体验的重要途径。鉴于此,我在授课时应以实验探究的方式突出化学学科的特色,以此激发、培养和维持学生学习的积极性。
二、前期分析
1.教材分析
金属的化学性质为高中化学必修1第三章《金属及其化合物》第一节的内容,从教材的设置看,是学习元素化合物知识的开始,既是学生在初中所学金属和金属材料的知识基础上的深化,又为前面两章所学的实验和理论知识补充感性认识材料;同时本课时要介绍的金属性质研究获取方法如观察法、实验法、比较法、归纳法等也是学习元素化合物知识的重要方法,将是学生在后续章节里认识元素周期律、元素周期表知识的重要基础,因此本课时乃至本章的内容将起一个承上启下的作用。
2.学情分析
学生在初中已经学过有关金属的性质,在知识目标实现方面没有障碍;在学习钠、铝学习过程中,学生已具备氧化还原、离子反应等基本理论,如何通过实验验证,设计实验以及如何提取重要信息,避免学生只顾看实验现象而忽视了思考的情况出现,需要教师适时且适当地点拨。
三、教学重难点
1.教学重点
钠的氧化和钠与水的反应
2.教学难点
化学学习方法的养成
四、教学过程
引入新课
多媒体展示北京奥运烟花营造出火树银花不夜天的美景,引出本节内容。
学习新课
1.金属与非金属的反应
金属有许多共同的物理性质,如良好的导电、导热性,不透明,有金属光泽,延展性,金属有哪些共同的化学性质?现在请同学们结合图片写出有关的化学方程式并指出反应类型。
【师生评价并出示化学方程式】
【思考与交流】这些反应表现了金属具有哪些化学性质?
【小结】略。
【深入探究】金属这些化学性质是由什么决定的?请同学们完成教材46页思考交流3。
【释疑】金属元素最外层电子数较少,易失去电子,因而性质活泼。也就是结构决定性质,Mg的性质初中已经学过,下面重点学习Na、Al两种金属的化学性质。
【过渡】在大家的桌上有一种新的金属——钠,看一看它是如何保存的?
【观察回答】闻、看后答出是煤油。
【设疑】钠为什么存放在煤油中呢?钠有什么样的性质?
【实验探究1】指导学生分组做实验3-1。取一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,用刀切去一端的外皮,观察实验现象。
【设问】同学观察钠的切面的颜色发生了变化,为什么?
【追问】钠常温下尚能与氧气反应,如果是加热呢?你估计反应现象如何?
【实验探究2】演示实验3-2。把一小块金属钠放在石棉网上(说明:钠的燃烧实验在坩埚中进行比较规范,但不易观察,改在石棉网上进行。操作时注意:钠开始燃烧后立即撤掉酒精灯),加热,观察有什么现象? 现象:钠先熔化成白色小球后燃烧发出黄色火焰,生成淡黄色固体。
【小结】 以上两个反应中还原剂都是Na,氧化剂都是O2 。Na与O2反应条件的不同,产物不同。
【过渡】相当多的金属在一定条件下都可以与氧气反应,比如铁和镁,回忆镁带燃烧有什么现象?也有些金属的性质我们不是非常熟悉,比如铝,铝能否在酒精灯焰上点燃呢?请同学们通过实验探讨这个问题。
【科学探究1】加热铝箔。
现象:铝箔熔化并失去光泽,熔化的铝并不滴落,好像有一层膜兜着。
原因:Al2O3的熔点(2050℃)远高于铝的熔点,所以熔化的液态铝不会低落。
【科学探究2】先用砂纸打磨铝箔后加热。
现象:熔化的铝仍不滴落。
原因:铝很活泼,在空气中很快又生成一层新的氧化膜。
【视野拓展】阅读资料卡片,了解铝的氧化膜。
金属原子的最外层电子数较少,易失去最外层电子,单质都表现出还原性。当遇到氧化剂时,就会发生氧化还原反应。因此除了能被氧气氧化外,还能被Cl2、S等其他非金属所氧化。
【过渡】铁、铝或铜制水壶可用来烧水,说明这几种金属与热水不反应,是不是所有金属都不与水发生反应呢?
【板书】2.金属与水的反应
【师生小结】略。
五、教学反思
本节课通过采用实验探究法,按照思考、交流、分析、得出结论的方法进行启发式教学。通过奇妙的化学实验的操作和精彩的化学实验现象感受化学世界的美妙变化,激发学生学习兴趣,同时有利于他们形成良好的实验习惯和严谨的科学态度。本节课最大特点是充分利用实验探究,在演示实验、对比实验、分组实验探究中,以最近发展区理论为指导,在提高学生学习兴趣的同时,又帮助学生完善了自身科学素养,达到授生以“渔”的目的。
[教学目标]
（一）知识与技能目标
1、掌握金属钠的物理性质，理解钠的化学性质。
2、了解钠的存在和用途。
3、了解钠的生产原理。
4、获得实验的基本技能，学习实验研究的方法。
（二）过程与方法目标
1、经历实验探究的过程，进一步理解运用实验科学探究物质性质的意义和一般方法，提高科学探究能力。
2、在实验探究中，形成独立思考的能力，敢于质疑，增强团队精神。
3、运用观察、实验获取信息，并运用比较、归纳等方法对信息加工。
（三）情感态度与价值观目标
1、通过化学实验发展学习兴趣，体验科学探究的艰辛和喜悦。
2、树立尊重科学、依靠科学的思想，培养学生严谨求实的科学态度。
[教学重点] 通过实验认识钠的化学性质。[教学难点] 对实验现象的观察与分析，探究学习。
[教学用品] 实验的仪器和药品：金属钠、酒精灯、镊子、滤纸、小刀、石棉网、铁架台、胶头滴管、火柴、酚酞、烧杯、洗气瓶、硫酸铜溶液。
[教学方法]实验法、问题探究法、讲解法 [教学过程] [教师演示] 表演化学小魔术：滴水点灯。（课前在酒精灯灯芯里暗藏一小块金属钠，实验时用胶头滴管向灯芯内滴一滴水。）
[教师引导] 在刚才的魔术中，奇妙现象的产生就是金属钠的功劳。为什么能滴水点灯？在魔术中金属钠的作用是什么？钠具有什么性质？
[观察思考] [实验1]用镊子从煤油中取出钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去钠一端的表层，观察表面的颜色和光泽；将其放置在空气中，观察表面颜色的变化。
[教师活动] 引导学生根据现象，归纳出钠的性质
1、钠的物理性质：银白色、有金属光泽、质软的固体具有金属的通性：有延展性、易导电、导热
2、钠的保存：密封保存在煤油中
3、在空气中的变化：银白色光泽马上变暗（？）
[教师设疑] 为什么钠放在空气中会变暗呢？由银白色变暗肯定是有新的物质生成，是什
么物质呢？我们在前面已经学过了结构决定了性质，钠原子的核电荷数是11，请同学们画出钠的原子结构示意图。
[教师活动] 从金属的原子结构示意图，我们可以看出，金属钠原子最外电子层带有一个电子，在化学反应中容易失去最外电子层的一个电子，显活泼的金属性。金属钠能和许多非金属如氧气、氯气等反应。我们刚才把钠放在空气中，钠的表面变暗就是钠和氧气反应生成白色的氧化钠。
[观察思考]
[实验2]将一小块金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热石棉网，观察现象火焰颜色以及产物的颜色、状态
[学生回答] 看到钠燃烧起来，火焰呈黄色，产物为淡黄色的粉末 [教师活动] 引导学生写出钠在常温时与空气中的氧气反应的方程式
4Na + O2 ==2Na2O（白色固体）
点燃
教师写出钠燃烧的方程式2Na + O2 ====Na2O2（淡黄色粉末）
注意，钠与氧气的反应产物和反应温度有关系。
思考：是氧化钠比较稳定还是过氧化钠比较稳定？氧化钠能不能转化为过氧化钠？
[讨论] 在教师的引导下得出结论，过氧化钠比较稳定。氧化钠可以继续和氧气
反应生成过氧化钠
2Na2O + O2 == 2Na2O2
[教师活动] 氧化钠是碱性氧化物，和水反应生成对应的碱，和酸性氧化物反应生成对应的盐；而过氧化钠不是碱性氧化物，它是过氧化物，和水反应除了生成水，还生成氧气，和酸性氧化物反应除了生成盐，还生成氧气
Na2O + H2O
== 2NaOH
2Na2O + 2CO2 == 2Na2CO2Na2O2 + 2H2O
== 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O（过氧化钠常用于呼吸面具和潜水艇中作供氧剂）
（怎么验证这些产物呢，同学们可以课后思考一下）
[观察思考] [实验3] 将一小块金属钠投入装有水并滴入酚酞试剂的小烧杯中，观察现象
[教师活动] 引导学生归纳现象：钠浮在水面上，四处游动，并熔化成为小球，最后消失，发出哧哧的响声，溶液变成红色，可以用五个字概括：
浮—钠的密度比水小（0.97g/cm3）
熔—反应放热，且钠的熔点低（97.810C，沸点是882.90C）
游—产生气体，由于气体在水面上的分布不均匀，推动钠四处游动（如果收集一试管的气体，靠近火焰会听到轻微的爆鸣声，说明产生的气体是氢气）
响—氢气和空气混合，反应放出的热量使混合气体发生反应而产生爆鸣声
红—有碱生成，遇到酚酞变红：2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑ [教师活动] 在实验室里金属钠是保存在煤油中的，请同学们想一想：
（1）金属钠为什么可以保存在煤油中？
（2）金属钠为什么要保存在煤油中？
（3）取用钠时，为什么要用镊子，不能用手？（4）取用钠时，多余的钠能不能放回煤油中？
[学生活动] 思考并讨论，得出结论：
（1）因为钠不与煤油反应，且钠的密度比煤油大
（2）因为，钠很容易和空气中的水、氧气发生反应，所以钠要密封保存，但不
能像溴一样用水密封，因为钠会和水反应，所以，钠要用不会和它反应的煤油密封保存
（3）因为手上有汗液，会和钠反应
（4）能。而且，一定要放回煤油中，因为钠放在空气中，会和水，氧气等剧烈
反应，不安全，所以用完，多余的钠一定要放会煤油中。（一般，在取用试剂时，多余的试剂是不能再放回试剂瓶的，因为会引入杂质）
[教师活动] 我国在西汉时期，就掌握了湿法炼铜技术，其原理就是用铁与硫酸铜反应置换出铜。活泼金属能够把不活泼金属从它们的盐溶液中置换出来。如果金属钠与
硫酸铜溶液作用结果会如何呢？请你预测，并简要说明理由。
[观察思考] [实验4] 向一只盛有CuSO4的大烧杯中加入一小块金属钠，观察实验现象。
[讨论] 与钠和水的反应现象相同，另外，还看到有兰色絮状的沉淀产生
[教师活动] 归纳钠与硫酸铜反应的方程式：
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 === Cu(OH)2↓ + Na2SO4
钠加入盐的水溶液,首先和水反应,生成的氢氧化钠再和盐反应,所以,钠不能从盐的水溶液中,把比它不活泼的金属置换出来,如果要用钠置换出其它的金属,得在熔融状态下才可以。例如：
700~8000C
TiCl4 + 4Na ======== Ti + 4NaCl
同样的，不能用比钠活泼的金属从钠的盐溶液中把钠置换出来，因为生成的钠
会和水剧烈的反应，所以根本就的不到钠。现在用的比较多的方法是，电解熔融的氯化钠：
通电
2NaCl === 2Na + Cl↑
2[教师活动] 元素在自然界中有两种存在形式：游离态（单质）和化合态（化合物），请同学们思考一下，钠在自然界中会以什么形态存在呢？
[学生活动] 思考并回答：以化合态存在，因为钠的化学性质非常活泼，很溶液和空气中的物质发生化学反应，生成一系列的化合物
[教师活动] 归纳钠的用途
（1）制过氧化钠—和氧气反应
（2）原子反应堆导热剂—钠、钾合金在常温下为液体，有很好的导热性
（3）高压钠灯—黄光射程远，透雾能力强
（4）冶炼某些贵金属—钠有很强的还原性
教师总结：
作业：练习册 【板书设计】
金属钠的性质与应用
一、钠的性质 1．钠的物理性质
银白色金属，质软，有延展性，导电，导热，熔、沸点低，密度小 2．化学性质
（1）与氧气反应 常温：4Na + O2 = 2Na2O(白色)点燃：2Na +O2 2Na2O2（淡黄）
2Na2O2 + 2H2O
== 4NaOH + O2↑
2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2（2）与水反应 现象：“浮”、“熔”、“游”、“响”、“红”
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
(3)与盐溶液反应：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓+ Na2SO4
700~8000C（4）TiCl4 + 4Na ======== Ti + 4NaCl
二、钠的用途
（1）制过氧化钠—和氧气反应
（2）原子反应堆导热剂—钠、钾合金在常温下为液体，有很好的导热性（3）高压钠灯—黄光射程远，透雾能力强（4）冶炼某些贵金属—钠有很强的还原性
一、教学目标 【知识与技能】
能判断金属的活动性顺序，能够用金属活动性顺序解释日常生活中的问题。【过程与方法】
通过实验探究，提高思考、分析、解决问题的能力。【情感态度与价值观】
养成严谨的科学态度，提高学习化学的学习兴趣。
二、教学重难点 【重点】 金属活动性顺序。【难点】
金属活动性顺序的应用和适用条件。
三、教学过程 环节一：导入新课
【提出问题】之前我们已经学习了什么是置换反应，那么老师在大屏幕上出示几个置换反应，大家来判断一下产物是什么。Zn+H2SO4=_______________ Cu+H2SO4=_______________
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【学生回答】锌与硫酸生成氢气和硫酸锌。通过上节课的实验可以知道铜与硫酸不发生反应。
【教师引导】既然锌能与酸反应，铜不能与酸反应，由此可知金属的活泼性是不同的。那么金属的活动性强弱是怎样的顺序呢，这节课我们就一起来探究金属的活动性。环节二：新课讲授
【学生实验】①铁与硫酸铜的反应;②铁、铜分别与盐酸的反应 【提出问题】通过实验，思考铁与铜，哪种金属更加活泼?为什么? 【学生回答】铁比铜活泼，因为铁与盐酸发生了反应，有气泡产生，而铜与盐酸不反应，并且铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来，说明铁更活泼。
【提出问题】通过这两组实验，你能说说我们在证明金属活动性强弱时采取的实验方法吗? 【学生回答】第一种方法是让金属与另一金属的盐溶液反应，根据能否发生置换反应判断金属活泼性强弱;第二种方法是让金属与酸反应，根据能否发生反应、发生反应的剧烈程度来判断金属活泼性强弱。
【教师引导】现有镁、铜、锌三种金属，利用上述实验方法，你能设计方案并通过实验来判断镁、铜、锌三种金属谁的活动性更强吗?(药品：镁条、铜丝、锌粒、稀盐酸、稀硫酸、氯化镁溶液、硫酸锌溶液、硫酸铜溶液。)(小组讨论5分钟)
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【提出问题】哪个小组愿意说一下自己小组的实验方案? 【学生回答】
小组①：将镁条、铜丝、锌粒分别与稀盐酸反应，观察反应的剧烈程度来判断活动性强弱。
小组②：将镁条、铜丝、锌粒分别与MgCl2溶液、ZnSO4溶液、CuSO4溶液两两反应，观察是否发生置换反应来判断活动性强弱。……
【提出问题】请根据自己小组设计的实验方案进行实验，观察实验现象，并且根据实验现象思考镁、铜、锌三种金属的活泼性是怎样的?(小组实验，教师巡视指导，提醒注意安全。)【学生回答】
小组①：镁、锌能从酸中置换出氢气，铜不能从酸中置换出氢气，并且镁与酸反应程度较锌与酸反应程度更剧烈，所以活泼性顺序为Mg>Zn>Cu。
小组②：镁能够置换出ZnSO4溶液、CuSO4溶液中的锌和铜;锌能够置换出CuSO4溶液中的铜，和MgCl2溶液不反应;铜不与MgCl2溶液和ZnSO4溶液反应，所以活泼性顺序为Mg>Zn>Cu。……
【教师引导】镁、锌能从酸中置换出氢气，我们说它们比氢活泼;铜不能从酸中置换出氢气，我们说它不如氢活泼。那么，氢应排在哪个位置呢?
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【学生回答】氢排在镁、锌的后面，排在铜的前面。【教师讲授】常见金属的活动性顺序为：
【提出问题】根据金属活动性顺序表来看，金属所处的位置与活泼性有什么关系?排在H前面的金属有什么特点?排在前面的金属与后面金属的盐溶液能否发生反应? 【学生回答】
(1)在金属活泼性顺序里，金属的位置越靠前，它的活泼性就越强;(2)在金属活泼性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢;(3)在金属活泼性顺序里，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里置换出来。环节三：巩固提高
1.请根据金属活动性顺序表判断下列反应能否发生?(1)铁和稀盐酸(2)铝和硫酸锌溶液(3)铁与硫酸铜晶体
2.由此可知，金属活动性顺序表的适用条件是什么? 解析：
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1.(1)反应;(2)反应;(3)不反应
2.由之前的实验可知，所有的反应都是在溶液中进行的，能够得到金属活动性顺序表的适用于溶液。环节四：小结作业
请学生回答本堂课的收获：金属活动性顺序。
布置作业：有一种“黄铜”又称为“愚人金”，实为铜、锌合金。“黄铜”外观与黄金相似，常被不法商贩用来冒充黄金牟取暴利。能不能利用所学知识，设计实验来鉴别金与“愚人金”?
四、板书设计
五、教学反思(略)
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1、目标设置有根据有条理有层次，可达成程度较高。对于不同基础的学生而言，学完本节课，都有相应的收获。
2、教学过程流畅自然，精心设计的六个问题作为本节课教学的主线，逐层推进。学生在生活经验和原有知识的基础上，结合观察演示实验和老师点拨，增长了化学知识，培养了观察、思考和交流表达的能力。特别是师生共同归纳出比较金属活动性的四种方式，层层深入，更是本节课的点睛之笔。
①能否反应；
②在什么条件下会反应；
③在相同条件下，反应的剧烈程度；
④金属置换。为此我特地将其增加为板书内容。纵观全程，有渠成水自到之感。
3、课堂气氛活跃，让我和学生感受到，这堂课不仅是知识的传授，更是一种心灵的互动与交流，很有那么几次心有灵犀的感觉。我给学生的鼓励、指点和帮助，得到了回应，体现新课程改革中“以生为本”的理念。
当然，这堂课也还有其不足之处。比方说，做演示实验，我比平时要紧张，倾倒溶液时，手有点发抖，幸好有学生的支持和鼓励，没有造成溶液泼洒。
《金属的化学性质》教学反思
在“金属的化学性质”一课的教学中，我从问题入手，恰倒好处地激发同学学习的积极性。上课开始时，我提出了“黄金饰品中的假货经常鱼目混珠，社会上有些不法分子常以黄铜冒充黄金，进行诈骗活动。因为单纯从颜色、外形上看，黄铜（铜锌合金）与黄金极为相似，所以很难区分。你有多少种方法区别黄金和黄铜？”这样的问题一下子激活了同学的思维，就连平时不愿意学习的同学，也参与了讨论。大家纷纷献计献策，设计的方案有①测密度②测导电性③用牙咬（硬度）④用火烧（真金不怕烈火炼、是金子在哪都发光）⑤？⑥？在热烈的讨论气氛中进入了“金属的化学性质。”可以说，良好的开端为教学的胜利奠定了基础。
本课的教学重点是放在对金属活动性顺序的研讨上，不只仅是为了获得金属活动性顺序的知识，更重要的是要引导同学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，以和对实验现象的正确对比和分析，是探究活动获得可靠结论的重要保证。为此我将同学的探究分三步进行：
（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盐城溶液中置换出来，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）最后打出科学家们经过了很多类似实验的探究过程，而总结出来的结论—常见金属活动性顺序。
本节课的教学，我设计一边学知识，一边将知识应用到实际问题中，在总结得出结论后，插入生活实践问题，让同学边学边用，使同学意识到学习是为了解决生活中的问题，化学与生活紧密相连。同学在轻松的氛围中，突破了教材的难点和重点。
一、差量法
例1: (2009年全国理综卷I·11) 为了检验某含有Na H-CO3杂质的Na2CO3样品的纯度, 现将w1g样品加热, 其质量变为w2g, 则该样品的纯度 (质量分数) 是 () 。
解析:样品中只有杂质Na HCO3受热质量会发生变化, 所以根据质量变化即可求出Na HCO3的质量。
2Na HCO3=Na2CO3+H2O+CO2质量差
所以杂质的质量x=[84 (w1-w2) /31]g, 答案为A。
什么时候适合采用差量法呢?一般是已知量为混合物的时候, 使用的差量一般为已知量之差。运用差量法的关键是找出产生差量的原因。
例2:将a克过氧化钠加入到93.8g水中, 完全反应后的溶液为100g, 则该溶液的质量分数为 ()
解析:93.8g变为100g的原因是加入了过氧化钠并释放了氧气, 也可以根据质量守恒定律理解为ag+93.8g=100g+m (O2) , 所以100g-93.8g=6.2g为参加反应的过氧化钠与生成的氧气的质量之差。设生成Na OH的质量为x。
2Na2O2+2H2O=4Na OH+O2%质量差
解得x=4g, 答案A。
差量法不仅可以使用质量差, 也常常运用体积差。
二、特殊值法
当问题的结果存在几种不同的可能时, 常采用讨论法。使用讨论法的关键是找到特殊值或极限值, 确定讨论区间。
例1:由Na OH和Na HCO3组成的混合物10.24g在260℃下充分反应后排出气体, 冷却至室温后, 称得剩余固体的质量为8.28g, 则混合物中Na OH和Na HCO3的组成情况是 () 。
解析:热重法是分析物质组成常用的方法, 例如2011年新课标全国卷就有此类试题。该题中Na HCO3受热分解产生的CO2气体能和Na OH反应, 若Na OH能将CO2气体全部吸收, 则排出的气体只有水蒸气, 否则为水蒸气和CO2气体。所以讨论的前提是确定CO2气体恰好被Na OH全部吸收时Na OH和Na HCO3的比例, 可以得出:Na OH+Na HCO3=Na2CO3+H2O。若n (Na OH) =n (Na HCO3) , 则对应的质量关系为128g变为106g, 按此比例, 10.24g应该变为8.48g, 所以排出的气体还含有CO2气体, 即n (Na OH) <n (Na HCO3) 。
例2:向300ml KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体, 充分反应后, 在减压低温下蒸发溶液, 得到白色固体。请回答下列问题:
(1) 由于CO2通入量不同, 所得到的白色固体的组成也不同, 试推断有几种可能的组成, 并分别列出____、____、____、____。 (可不填满, 亦可补充)
(2) 若通入CO2气体为2.24L (标准状况下) , 得到11.9g的白色固体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的, 其质量各为多少?所用KOH溶液的物质的量浓度为多少?
解析: (1) KOH溶液中通入CO2气体, 气体的量不同, 产物不同, 对应的化学方程式是:2KOH+CO2=K2CO3+H2O;KOH+CO2=KHCO3。这就是讨论的起点:当n (CO2) /n (KOH) <1:2时, 固体的成分为KOH和K2CO3;当n (CO2) /n (KOH) =1:2时, 固体的成分为K2CO3;当1:2<n (CO2) /n (KOH) <1时, 固体成分为KHCO3和K2CO3;当n (CO2) /n (KOH) =1或>1时, 固体成分为KHCO3。
【关键词】 支架式教学 教学策略
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2015）07-084-01
一、支架的分类
根据支架是否具有互动功能，可分为互动式和非互动式。
（一）互动式包括
1.教师示范：在学生自己尝试写出硫酸与锌的反应方程式之前，教师示范写出盐酸与铁的反应方程式。
2.出声思维：教师大声说出每个小组完成一个实验方向的思维过程，学生读取教师的思维方法。
3.提出问题：当学生做实验时，根据现象得出与书本不同的实验结论——铁比铝活泼，教师通过提问“这是纯铝吗？它表面是否被氧化了？”提供援助，帮助学生集中精神并提供新的思路。
二、支架式教学的环节及实施
支架式教学的五大基本组成环节是：进入情境——引导探索——独立探索——协作学习——效果评价。
本文以人教版初中化学教材第八单元“金属和金属材料”的课题2“金属的化学性质”为例，将支架式教学模式应用到“金属活动性探究”课堂教学中。
（一）进入情境
兴趣是第一老师，好的开始是成功的一半。情境创设教学能充分体现出学生学习主体性的，需要教师正确的引导和协助，这是关键。所以设置时要注意，应结合化学学科的特点，围绕主题，遵循“最近发现区”理论，使新知识和原有知识形成强烈冲突，引起“同化”或“顺应”。
情境1展示实物法
展示左手的金戒指，右手的生锈铁钉，引导学生思考这种现象的成因。
情境2名人轶事法
为什么拿破仑在宴会上用的是色彩黯淡的铝碗，而大臣们用的是高贵而亮丽的银碗？
情境3化学史法
讲述我国古代湿法炼铜的历史。
情境4猜谜语法
请学生猜谜：“捡个大美女，身体细纤轻，总共一百斤”。对应的是哪些元素。
（二）引导探索
教师根据之前创设的情境，帮助学生确立目标，用以引发情境的各种可能性，提供进一步学习所需要的支架，让学生进行探索尝试。教师要逐渐地增加问题的探索性的成分，逐步让位于学生自己的探索。
激发兴趣，进入情境后，教师带领学生回忆先前的学习——铁在氧气中燃烧，同时提出“真金不怕火炼”，为学生搭建支架，可以从金属与氧气反应进行探究，比较金属活动性。进而指出，还可从另外两类反应——金属与酸和金属与盐溶液，进行探究，丰满支架。
（三）独立探索
本环节要求教师放手让学生自己决定探索的方向、方法和问题，重点是培养学生独立学习的能力。但是强调学生主体地位，不代表完全放任学生，教师这时要体现主导地位，一定要特别注意学生探索过程，在学生遇到困难或瓶颈时，提供提示、建议帮助探索的继续进行。
（四）协助学习
本环节是在教师指导下，以学习小组活动为主体，通过组内同伴间共同利用学习资源，合作学习教学内容，达到既定的教学目标，以团队成绩为评价标准。协助学习能有效调动学生的积极性，活跃课堂气氛，在合作竞争中培养交流能力，建立相互信任。
经过学生分组实验探究，得到实验所涉及的金属活动性顺序。教师进一步搭建支架——如何设计一种通用的实验方案来判断金属活动性顺序。学生在教师指导下协作，归纳总结“两头取金属，中间取溶液;两头取溶液，中间取金属。”也就是当只设计方案判断三种金属活动性顺序时，可以取最强和最弱的两种金属与居中金属的盐溶液反应，或取最强和最弱金属的盐溶液与居中的金属反应。如设计方案判断Fe、Cu、Ag的金属活动性，方案一是选取Fe、CuSO4溶液、Ag，方案二是选取FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液。
再搭建支架——比较初中必须掌握的四大基本反应类型（化合、分解、置换、复分解）的特征。要求小组内用式子表示，如置换反应表示为A+BC=B+AC等。
（五）效果评价
对于一节完整的课，评价必不可少。可以帮助学生巩固所学的知识，改正错误的前概念，改进学习方法，保持学生热爱学习的续航能力。但是需要注意的是，效果评价不仅仅是授课完毕后让学生完成小测这种简单的终结性评价，对于探究性的课题，过程性评价更显重要。
在独立探索和协作学习这两个环节，教师可以让小组长互相交换，记录及点评探究活动，如实验基本操作是否规范，方案设计是否合理等。
五个环节贯穿于支架式教学的全过程，而“支架”是支架式教学的核心，如何选择，何时搭建、应用，决定课堂的成功与高效。
三、支架式教学模式的反思
首先，支架式教学源于“最近发现区”理论，学生人数多，且学生的不同知识基础，不同的成长背景等因素，让教师很难统一为学生搭建合适的支架。这需要教师熟悉全班学生，但是初中化学作为九年级的课程，这种要求对教师无疑是很高的。
其次，互动是支架式教学的特点和重点，初三毕业班面临中考，这就导致教师不敢在课堂上过多地开展探索和协作，或者开展了但保证不了时间，教师没有足够时间和精力引导和给予提示。如果小组内没有明确分工，长期以往，就导致组内学生差距越来越大。
一、教学设计理念
本课题是初中化学的重点内容，在教学中以学生已知的内容为基础，以实验探究为突破口，引导学生采取分类研究、对比分析的方法认识置换反应，并通过对规律的应用，达到落实知识、形成能力的目的。
在上一课题介绍金属物理性质的基础上，本节课侧重介绍金属的化学性质，重点介绍金属和氧气、酸等的反应，以及金属活动性顺序。九年级的学生已初步具备了一定的观察问题、分析问题和解决问题的能力，对事物的认识正处于感性到理性的转变时期，实验是激发他们学习兴趣的好方法。因此，在本节课中我按如下流程设计教学过程：问题引入——实验探究——分析总结——应用规律。重点放在对金属活动顺序的探究上，通过对实验事实的分析，层层诱导，由学生自己归纳得出置换反应的特点，并通过对某些金属活动性的比较，进而引出金属活动性顺序。为节省时间，在做金属与酸的反应时把全班学生分为两部分，一半做金属与稀盐酸反应，一半做金属与稀硫酸反应。
二、教学目标 知识与技能
1、知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应；
2、初步认识常见金属与酸的置换反应，能利用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。过程与方法
1、能进行探究金属活动性强弱的实验设计，学会控制实验条件探究金属活动性顺序；
2、学习和体验对实验现象进行比较、分析、概括并获取结论的方法。情感态度价值观
1、通过学生亲自做探究实验，激发学生学习化学的浓厚兴趣；
2、通过对实验的探究、分析，培养学生严谨、认真、实事求是的科学态度；
3、使学生在实验探究中学会与别人交流、合作，增强协作精神。
三、教材分析
《金属的化学性质》是九年级化学第八单元课题2的内容，具体内容主要是常见金属的化学性质和置换反应的定义。在课题1介绍金属的物理性质的基础上，本课题侧重介绍金属的化学性质，重点介绍金属与氧气的反应，以及金属活动性顺序。
金属材料与人类生活的关系非常密切，本教材将此内容单列一章，体现了“化学来源于生活，服务于生活”这一主题。本课题重点放在对金属活动性的探究上，采用实验——讨论的探究模式，通过对实验事实的分析，层层诱导，由学生自己归纳得出置换反应的特点，并通过对某些金属的活动性的比较，进而引出金属活动性顺序。通过练习，使学生能应用置换反应和金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。
教学重点 ：对金属活动性顺序的探究，归纳得出置换反应的特点
教学难点 ：金属活动性顺序和置换反应的理解和应用
四、教学策略
1、教法
根据新课标及教学目标的要求，本节课主要采用实验探究法为主线，结合使用启发法、归纳分析法以及多媒体辅助教学法。教材的重点放在金属活动性顺序的探究上，采用问题——实验——讨论的探究模式，设计这些探究过程，主要目的是培养学生善于动手、观察、思考的能力，使学生学会从客观事实中归纳得出结论的方法，使学生运用所学的理论知识解决问题的能力得到提高。
2、学法
根据学习目标要求，学生的学习主要采用以下学习方法：实验法、归纳总结法。学生自己动手做实验，边观察、边记录、边思考，在教师指引下按科学的方法处理所得的材料，得出结论。这样强化学生的实验能力和观察能力，逐步学会分析现象得出结论的方法。结合归纳总结法，指导学生进行综合归纳能力的训练，提高学生对所得信息进行加工、处理的能力。
五、活动准备
大家好，我是今天的××号考生，我说课的题目是《金属的化学性质》第三课时：金属活动性顺序。接下来，我将从教材、学情、教学目标、教学重难点、教法、教学过程、板书设计这几个方面开始我的说课。
(过渡：首先谈一谈我对教材的理解。)
一、说教材
本节属于人教版化学九年级下第八单元课题2的内容，之前学生已经学习了金属的化学性质以及置换反应，为本堂课学生探究金属的活泼性顺序奠定了基础。金属活动性顺序在解决日常生活中的化学问题上有很重要的应用，是初中化学的重点内容。
(过渡：合理把握学情是上好一堂课的基础，因此要切实做好学情分析，理解学生。接下来我将对学情进行分析：)
二、说学情
由于初三学生刚接触化学不久，对化学充满兴趣，再加上学生思维比较活跃，但动手实验、分析能力较弱，所以本节课我会注重引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法，启发学生体会分类、比较、归纳的方法和意义。
(过渡：新课标要求教学目标是多元的，主要包括学会、会学、乐学三个维度，所以我确定了如下教学目标：)
三、说教学目标
【知识与技能】
能判断金属的活动性顺序，能够用金属活动性顺序解释日常生活中的问题。
【过程与方法】
通过实验探究，提高思考、分析、解决问题的能力。
【情感态度与价值观】
养成严谨的科学态度，提高学习化学的学习兴趣。
(过渡：基于以上对教材、学情以及教学目标的设立，我确定了如下的教学重难点：)
四、说教学重难点
【重点】金属活动性顺序。
【难点】金属活动性顺序的应用和适用条件。
(过渡：现代教学理论认为，在教学过程中，学生是学习的主体，教师是学习的组织者、引导者，教学的一切活动都必须以强调学生的主动性、积极性为出发点。根据这一教学理念，结合本节课的内容特点和学生的年龄特征，本节课我采用如下教学方法：)
五、说教学方法
讲授法、实验探究法
(过渡：合理安排教学程序是最关键的一环，为了使学生学有所获，我将重点来说一下我的教学过程。)
六、说教学过程
环节一：导入新课
通过大屏幕出示三个置换反应的反应物，让学生来判断产物。学生根据上节课做的实验能够判断出铁能与硫酸铜反应，锌能与酸反应，铜不能与酸反应，由此引出金属具有不同的活泼性，那么金属的活动性强弱是怎样的顺序呢，进入新课的学习。
采用这种导入方法既可以使学生对新知识不感到陌生，又可以降低新知识的难度，帮助学生克服心理上的恐惧，使学生在学习新内容时既有了思想准备，又有了知识基础，学习起来轻松自如。
环节二：新课讲授
首先让学生自主进行铁与硫酸铜的反应以及铁、铜分别与盐酸的反应，一边实验一边思考铁与铜哪种金属更加活泼。在学生得到铁更活泼这个结论之后，我会继续提问，结合刚才的实验，思考我们在证明金属活动性强弱时采取的实验方法有哪些。学生根据学过的知识以及刚才的实验不难得出两种判断金属活动性顺序的方法：(1)从金属与盐酸或硫酸反应是否有氢气生成，可以比较出金属的活动性强弱;(2)从一种金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来，可以比较这两种金属的活动性强弱。
在学生了解了判断金属活动性顺序的方法后，我会继续让学生根据现有的镁、铜、锌三种金属，设计方案并通过实验来判断活泼性顺序。在学生进行实验的过程中我会巡视指导，提醒学生注意操作规范以及安全的问题。学生通过不同的实验方案均能得到三种金属的活泼性顺序为Mg>Zn>Cu。
接下来我会进一步引导，根据镁、锌能从酸中置换出氢气，铜不能从酸中置换出氢气这一现象，判断氢应该排在活动性顺序的哪个位置。学生根据刚学习过的判断方法可以得出Mg>Zn>(H)>Cu，之后我会给出常见金属的活动性顺序：
让学生根据金属活动性顺序表金属所处的位置与活泼性有什么关系，排在H前面的金属有什么特点，排在前面的金属与后面金属的盐溶液能否发生反应，从而加深学生对金属活动性顺序表的理解，达到学以致用的目的。
在这部分我的设计意图是：通过实验创设问题，培养学生的探究问题意识，以问题来激发学生学习兴趣，学生以探究问题为学习动力，在我的引导启发下进行分析、揭示、解决问题，并且通过对实验现象和事实的分析、比较、抽象、概括，从而得到结论。
环节三：巩固提高
请学生根据金属活动性顺序来判断某些反应能否发生，对本节课的知识点进行进一步应用。
环节四：小结作业
学生总结回答本堂课的收获，提高归纳总结的能力。
最后布置作业：请学生根据本节课学习的知识来设计实验鉴别金与“愚人金”。这样的作业设计也符合新课标理念中的：注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。
七、说板书设计
好的板书能够体现教学重难点，方便学生梳理课堂中学到的知识，我的板书直观而简明，请各位老师看我的板书：
在我的板书上呈现了有关金属活动性顺序的重点内容，学生能够很容易把握本堂课的重难点和基本知识。
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