高中化學(xué)第三單元化學(xué)與材料的發(fā)展課題2金屬材料教學(xué)實(shí)錄1新人教版選修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以“金屬材料”為主題，緊密圍繞新人教版選修2的教材內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)演示、課堂討論和案例分析等多種教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生了解金屬材料的性質(zhì)、應(yīng)用及其發(fā)展歷程。課程設(shè)計(jì)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過實(shí)驗(yàn)操作和觀察，讓學(xué)生體驗(yàn)金屬材料研究的科學(xué)方法；增強(qiáng)學(xué)生社會責(zé)任感，認(rèn)識金屬材料對人類社會發(fā)展的貢獻(xiàn)；提升學(xué)生的信息加工和批判性思維能力，通過對金屬材料的分析和討論，形成正確的材料觀念。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解金屬的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，包括金屬的活潑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等。

②掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)與金屬鍵的關(guān)系，以及金屬的延展性、硬度等特性。

③分析金屬材料的分類和應(yīng)用，包括金屬單質(zhì)、合金等，以及它們在現(xiàn)代社會中的重要作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬鍵的微觀機(jī)制理解，特別是金屬鍵的形成和性質(zhì)。

②金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，如晶體缺陷對金屬性能的影響。

③不同金屬材料在特定應(yīng)用場景下的選擇依據(jù)，以及這些選擇背后的科學(xué)原理。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括新人教版選修2教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的金屬結(jié)構(gòu)、金屬材料的性質(zhì)和應(yīng)用圖片、圖表、視頻等多媒體資源。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果涉及實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性，如金屬樣品、酸堿指示劑等。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，設(shè)置分組討論區(qū)，并準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)操作臺。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示生活中常見的金屬材料制品，如手機(jī)、汽車、建筑材料等，引導(dǎo)學(xué)生思考金屬在現(xiàn)代社會中的重要性。

-回顧舊知：簡要回顧金屬的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，以及金屬的晶體結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識。

2.新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

-講解新知：

-詳細(xì)講解金屬的化學(xué)性質(zhì)，包括金屬的活潑性、氧化還原反應(yīng)等。

-講解金屬的物理性質(zhì)，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等。

-介紹金屬的晶體結(jié)構(gòu)與金屬鍵的關(guān)系，以及金屬的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能。

-舉例說明：

-通過金屬在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，幫助學(xué)生理解金屬材料的分類和應(yīng)用。

-分析不同金屬材料的特性，如鋼鐵、鋁、銅等，以及它們在不同應(yīng)用場景下的優(yōu)勢。

-互動探究：

-引導(dǎo)學(xué)生分組討論，針對特定金屬材料的性質(zhì)和應(yīng)用提出問題，并共同探討解決方法。

-設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動手操作，觀察金屬在不同條件下的反應(yīng)，加深對金屬性質(zhì)的直觀認(rèn)識。

3.鞏固練習(xí)（約20分鐘）

-學(xué)生活動：

-讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，列舉生活中常見的金屬材料及其應(yīng)用，并進(jìn)行簡要分析。

-分組完成金屬材料的分類和性質(zhì)對比表格，加深對金屬材料的理解。

-教師指導(dǎo)：

-對學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)，糾正錯誤，強(qiáng)化正確觀念。

-針對學(xué)生的疑惑，提供針對性的解答和補(bǔ)充說明。

4.總結(jié)與拓展（約10分鐘）

-總結(jié)本節(jié)課的主要知識點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)金屬材料的性質(zhì)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

-拓展思考：引導(dǎo)學(xué)生思考金屬材料在未來科技發(fā)展中的潛在應(yīng)用，如新型合金材料、納米材料等。

5.課后作業(yè)（約5分鐘）

-布置課后作業(yè)，要求學(xué)生查閱資料，了解我國在金屬材料領(lǐng)域的研究成果和應(yīng)用現(xiàn)狀。

-要求學(xué)生撰寫一篇關(guān)于金屬材料應(yīng)用的小論文，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和寫作能力。知識點(diǎn)梳理1.金屬的化學(xué)性質(zhì)

-金屬的活潑性：金屬在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性。

-氧化還原反應(yīng)：金屬與氧氣、酸、鹽溶液等發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成金屬離子和相應(yīng)的化合物。

2.金屬的物理性質(zhì)

-導(dǎo)電性：金屬具有自由電子，可以傳導(dǎo)電流。

-導(dǎo)熱性：金屬的自由電子和金屬離子之間有較強(qiáng)的相互作用，可以傳遞熱量。

-延展性：金屬在受到外力作用時(shí)，可以變形而不破裂。

-硬度：金屬的硬度與其晶體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部缺陷有關(guān)。

3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)與金屬鍵

-金屬晶體：金屬原子以密堆積方式排列，形成金屬晶體。

-金屬鍵：金屬原子通過金屬鍵相互連接，金屬鍵是一種非定域化的電子云。

4.金屬材料的分類

-金屬單質(zhì)：由同種金屬原子組成的純凈物，如鐵、銅、鋁等。

-合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬元素組成的混合物，如不銹鋼、黃銅等。

5.金屬材料的性質(zhì)與應(yīng)用

-金屬的強(qiáng)度和硬度：金屬的強(qiáng)度和硬度與其晶體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部缺陷有關(guān)。

-金屬的耐腐蝕性：金屬的耐腐蝕性與其表面形成的氧化膜有關(guān)。

-金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性：金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性在電子、電器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

-金屬的延展性：金屬的延展性使其在制造過程中易于加工。

6.金屬材料的加工與制備

-冶煉：通過高溫熔煉金屬礦石，提取金屬。

-鍛造：將金屬加熱至一定溫度，進(jìn)行塑性變形，以改變金屬的形狀和性能。

-熱處理：通過加熱和冷卻金屬，改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能。

7.金屬材料的環(huán)保與可持續(xù)性

-金屬資源的合理利用：提倡資源的循環(huán)利用，減少金屬資源的浪費(fèi)。

-金屬廢料的回收：通過回收利用金屬廢料，減少環(huán)境污染。

-金屬材料的環(huán)保性能：開發(fā)具有環(huán)保性能的金屬材料，如可降解金屬等。

8.金屬材料的未來發(fā)展趨勢

-新型合金材料：開發(fā)具有特殊性能的新型合金材料，如高溫合金、耐腐蝕合金等。

-納米金屬材料：利用納米技術(shù)制備具有特殊性能的金屬材料。

-金屬材料的智能化：將金屬材料與電子技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)智能金屬材料。典型例題講解1.例題：

銅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，銅的電極電勢為+0.34V，計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，銅與稀硫酸反應(yīng)的平衡常數(shù)K。

解答：

根據(jù)電極電勢公式：E=E°-(0.0592/n)*log(Q)，其中E°為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，Q為反應(yīng)商。

銅與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu(s)+2H?(aq)→Cu2?(aq)+H?(g)

反應(yīng)商Q=[Cu2?][H?]/[H?]2

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，[Cu2?]=[H?]=1mol/L，[H?]=2mol/L

代入公式得：0.34V=0-(0.0592/2)*log(K)

解得：K=10^(-0.0592*2/0.34)≈4.8×10^(-5)

2.例題：

在25℃下，鐵與稀鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)為k1=1.2×10^(-3)s^(-1)，求反應(yīng)的半衰期t1/2。

解答：

反應(yīng)速率方程為：rate=k1*[Fe]*[H?]

假設(shè)反應(yīng)為一級反應(yīng)，即速率與反應(yīng)物濃度成正比。

半衰期t1/2=ln(2)/k1

代入k1的值，得：t1/2=ln(2)/(1.2×10^(-3)s^(-1))≈583s

3.例題：

鋁在空氣中形成一層致密的氧化鋁薄膜，該薄膜的厚度為0.1μm，計(jì)算該薄膜的質(zhì)量。

解答：

氧化鋁的化學(xué)式為Al?O?，摩爾質(zhì)量為102g/mol。

氧化鋁薄膜的體積V=面積A×厚度h

假設(shè)氧化鋁薄膜的面積為1cm2，則V=1cm2×0.1μm=0.1×10^(-6)cm3

氧化鋁薄膜的質(zhì)量m=V×摩爾質(zhì)量/摩爾體積

摩爾體積為22.4L/mol（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），代入數(shù)值計(jì)算得：m≈4.5×10^(-8)g

4.例題：

銅在空氣中加熱時(shí)，表面形成一層銅綠（Cu?(OH)?CO?），該層薄膜的厚度為0.2μm，計(jì)算該薄膜的質(zhì)量。

解答：

銅綠的化學(xué)式為Cu?(OH)?CO?，摩爾質(zhì)量為222g/mol。

銅綠薄膜的體積V=面積A×厚度h

假設(shè)銅綠薄膜的面積為1cm2，則V=1cm2×0.2μm=0.2×10^(-6)cm3

銅綠薄膜的質(zhì)量m=V×摩爾質(zhì)量/摩爾體積

摩爾體積為22.4L/mol（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），代入數(shù)值計(jì)算得：m≈9.9×10^(-8)g

5.例題：

銀在硝酸中溶解，生成硝酸銀和氮?dú)?，反?yīng)方程式為：3Ag(s)+4HNO?(aq)→3AgNO?(aq)+NO(g)+2H?O(l)。若25℃下，硝酸銀的濃度為0.1mol/L，求反應(yīng)速率常數(shù)k。

解答：

根據(jù)反應(yīng)速率方程：rate=k*[Ag]3*[HNO?]?

假設(shè)銀的濃度為0.1mol/L，硝酸的濃度為0.1mol/L

反應(yīng)速率rate=0.1mol/L*(0.1mol/L)?=0.1mol/L*10^(-4)mol/L=10^(-5)mol/L/s

反應(yīng)速率常數(shù)k=rate/([Ag]3*[HNO?]?)

代入數(shù)值計(jì)算得：k=10^(-5)mol/L/s/(0.1mol/L)3*(0.1mol/L)?≈1×10^(-2)L2/mol2/s內(nèi)容邏輯關(guān)系1.金屬的化學(xué)性質(zhì)

①金屬的活潑性

②氧化還原反應(yīng)

③金屬與酸、鹽溶液的反應(yīng)

2.金屬的物理性質(zhì)

①導(dǎo)電性

②導(dǎo)熱性

③延展性

④硬度

3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)與金屬鍵

①金屬晶體

②金屬鍵

③金屬的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能