金屬與金屬材料跨學科教學設計

金屬時代的文化寶藏—《河南博物院奇妙游》教學設計學校河南省第二實驗中學授課教師焦亞強講授單元或章節(jié)人教版九年級《化學》（下冊）第八單元融合學科：歷史課時：2【課程標準】1．了解金屬的物理特征，能區(qū)分常見的金屬和非金屬；認識金屬材料在生產生活和社會發(fā)展中的重要作用；了解常見金屬的特性及其應用，認識加入其他元素可以改良金屬特性的重要性；知道生鐵和鋼等重要的合金；2．掌握常見金屬的化學性質；了解常見金屬活動性順序的應用；3.知道一些常見金屬（鐵、鋁等）礦物；了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法；4．知道鐵生銹的條件；了解防止金屬銹蝕的簡單方法；了解保護金屬資源的措施?！緦W情分析】本節(jié)課屬于九年級化學第一輪復習，經過新課學習，學生已基本具備較完善的知識體系，故在第一輪復習中，則要力求使學生在基礎知識和基本技能上有所突破，在知識整合和綜合運用化學知識的能力上有所提升?！窘虒W策略】第一輪的單元復習往往是圍繞著單元章節(jié)展開的，借助單元章節(jié)之間的聯(lián)系，在基于課程標準下，構建“情景式”單元復習，不僅能使復習課上出新意，而且也容易調動學生的學習熱情；重新整合素材，融合知識脈絡，激發(fā)學生復習熱情，實現(xiàn)高效復習?！緩土暷繕恕?．通過梳理金屬的物理性質，能說出金屬的用途及對應性質，并知道生鐵和鋼等重要合金；2．通過知識回顧，認識常見金屬的主要化學性質及金屬活動性順序；3．通過史實回顧及復習，知道化學方法在金屬冶煉中的重要性，并掌握常見金屬冶煉的原理與方法；4．通過復習，能以鐵生銹為例，知道防止金屬腐蝕的常用方法?！窘虒W設計】（教學過程）教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖【課題引入】泱泱華夏，擇中建都。天南地北，遍識中原寶物；源遠流長，傳承歷史文化之韻。同學們好，歡迎大家今天的來到“就是了不起”化學科學實驗室。今天我要化身一種神秘的身份——中原文物守護者，帶領大家一起鑒賞華夏文明中“金屬時代的文化寶藏”。【視頻導入】泱泱中華，萬古江河，誠邀萬眾，共賞華夏！打開歷史的國門，攬遍千古的奇觀，讓我們一起領略中原文物的博大精深，開啟河南博物院的奇妙之旅。聆聽欣賞借助中華歷史和河南博物院文物歷史滄桑，進行學科融合，滲透民族自豪感！激發(fā)學生探索問題的興趣。第1序章金屬寶藏的秘密歷史遺跡-挖掘那么，接下來讓我們一起走進第一序章——“金屬寶藏的秘密”之歷史遺跡的挖掘。看看在金屬文物的挖掘過程中，有什么意外的收獲？<一>金屬材料（問題1）我們的考古工作者在挖掘工作中，根據(jù)金屬不同的物理性質對文物進行歸類。這些金屬文物的不同用途體現(xiàn)了金屬的哪些物理性質呢？除此之外還有那些物理性質？在我們的現(xiàn)代生活中又有什么其他的用途呢？請同學們來回答一下?。偨Y）有金屬光澤、導熱性、延展性；導電性，熔點高等；導電性—銅制電線；導熱性—鐵制鐵鍋；延展性—鋁制易拉罐；熔點高—鎢制燈絲。（問題2）青銅是一種銅錫合金，就是在銅中加熱熔合錫這種金屬。它的熔點在700°C～900°C之間，因其熔點低，冶煉溫度容易達到而在當時首先被廣泛應用。那么除此之外，金屬文物中常見的合金材料還有哪些？有哪些優(yōu)良的性能的？（總結）鐵的合金：生鐵和鋼，都是鐵和碳組成；銅的合金還有銅鋅合金即黃銅；合金的優(yōu)良性能：硬度大、抗腐蝕性更好、熔點更低。除了之前了解的物理性質之外，金屬器具的發(fā)展和更迭與其自身的化學特性也有著不可分割的聯(lián)系，那么請思考下面幾個問題：（問題3）人類冶煉、使用金屬的年代順序（先銅、后鐵）說明了什么？和金屬的什么性質有關？“真金不怕火煉”，說明了金銀具有什么樣的化學性質？鋁制品被廣泛應用且不易被腐蝕，又說明了什么？（總結）和金屬的化學性質以及金屬的冶煉技術有關！金即使高溫時也不與氧氣反應，說明化學性質穩(wěn)定。鋁易與空氣中氧氣反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步被氧化。（問題4）金屬與酸和鹽溶液反應屬于哪種反應類型？特點是什么？常見金屬活動性順序是什么？有什么規(guī)律？（總結）置換反應、特點是一換一；KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu規(guī)律：1、金屬的位置越考前，活動性越強；2、位于氫前的金屬能置換出鹽酸、硫酸中的氫；3、位于前面的金屬能把位于后面的金屬從化合物溶液中置換出來。我們通過一層層剝開金屬寶藏的秘密，最終總結出了金屬的物理性質和化學性質及其規(guī)律。在第一序章的最后，讓我們一起來學以致用，來一次“國寶鑒別”<國寶鑒別>社會上有很多不法分子常以黃銅冒充黃金進行詐騙活動，你如何識破他們？這利用了金屬的哪些性質？（總結）1、加熱，若變黑為黃銅，無明顯變化為黃金?！饘倥c氧氣的反應；2、加入稀鹽酸，若有氣泡產生為黃銅，無變化為黃金?！顫娊饘倥c酸的反應。學生觀看歷史文物，進行回答學生思考，總結回答學生回答學生回答學生討論，總結回顧金屬的物理性質，掌握學以致用回顧常見合金材料，進一步總結合金的優(yōu)良性能考查金屬的化學性質及學生總結問題的能力考查金屬活動性順序，總結金屬活動性規(guī)律，為應用做好理論鋪墊。學以致用，應用金屬活動性順序解決日常生活中的問題。第2序章創(chuàng)始的生產力“追古溯今—冶煉”金屬時代的發(fā)展是人類實現(xiàn)對生產工具從“使用”到“創(chuàng)造”這一過程的完美體現(xiàn)，是人類智慧發(fā)展的完美結晶。在中國歷史上，有一部極具代表性的科技著作——《天工開物》，里面記載著大量的科技技術，例如“煉金術”“濕法煉銅”、“煉鐵成鋼”“升煉水銀”“熔石熬鋅”等都是當時世界上相當先進的冶金技術工藝。（問題6）我國古代曾用兩種方法煉銅：一是“火法煉銅”，用輝銅礦（主要成分是Cu2S）與氧氣在高溫條件下反應生成銅和一種能導致酸雨的氣體；二是“濕法煉銅”，記載于西漢時期《淮南萬畢術》“曾青得鐵則化為銅”請寫出這兩種方法的化學方程式；（總結）火法煉銅：Cu2S+O2eq\o(\s\up6(點燃),\s\do0(====))2Cu+SO2;濕法煉銅：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu（問題7）現(xiàn)代工業(yè)煉鐵和古代煉鐵原理基本相同，原料有鐵礦石（以赤鐵礦為例）、焦炭、石灰石、空氣，焦炭在煉鐵中的作用是什么？煉鐵過程中反應的化學方程式有哪些？（總結）焦炭的作用：1、提供熱量；2、生成還原劑CO。C+O2eq\o(\s\up6(點燃),\s\do0(====))CO2；CO2+Ceq\o(\s\up6(高溫),\s\do0(====))2CO；3CO+Fe2O3eq\o(\s\up6(高溫),\s\do0(====))2Fe+3CO2（問題8）工業(yè)煉鐵的原理是“生成了還原劑CO，然后利用CO還原氧化鐵”，根據(jù)這一原理，簡單實現(xiàn)“實驗室煉鐵”？總結實驗室煉鐵一般過程及注意事項。（總結）現(xiàn)象A處玻璃管內_紅棕色粉末變成黑色_；B中_澄清石灰水變渾濁__化學方程式A處玻璃管內3CO+Fe2O3eq\o(\s\up6(高溫),\s\do0(====))2Fe+3CO2；B處試管內_Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O_；C處導氣管_2CO+O2eq\o(\s\up6(點燃),\s\do0(====))2CO2_。操作要求①反應前，先通CO一段時間后再加熱的原因是排盡管內空氣，防止CO發(fā)生爆炸；②反應結束，先停止加熱，繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻的目的是_防止生成的鐵再次被氧化、防止石灰水倒吸，使玻璃管炸裂；③裝置尾端放一盞燃著的酒精燈的目的是點燃尾氣CO，防止污染空氣_。學生思考回答學生回答掌握化學方程式的書寫及靈活應用通過知識回顧，掌握工業(yè)煉鐵及實驗室煉鐵的原理第3序章歷史刻畫的痕跡神秘新生-修復在金屬文物寶藏的研究中，除了神秘的“文物挖掘”、先進的“金屬冶煉”之外，對于近現(xiàn)代時期來說，一個金屬文物最重要的研究課題就是“修復和保護”了。那么，接下來，讓我們進入最后一個序章“歷史刻畫的痕跡”之“神秘新生——修復”。同時我將帶領大家初步揭開一個神秘的職業(yè)——文物修復師。以河南上蔡楚墓出土升鼎修復前后為例，其工藝主要為：碎塊整理、去銹、整形、焊接粘結、拼接、補配、作色等工序，最終將破碎的文物碎片還原成一個完整的文物。<一>金屬銅的銹蝕（問題9）通過對此防護過程的了解銅生銹其中一種重要的產物是銅綠Cu2(OH)2CO3，推測是空氣中的哪些物質與銅反應？反應的化學方程式為？氧氣、二氧化碳、水2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3<二>金屬鐵的銹蝕與防銹（問題10）鐵制品生銹的原理是什么？鐵制品都有哪些常見的防銹方法？有哪些除銹的方法及化學方程式？生銹的原理：通過試管1和試管2的對比得出鐵生銹需要氧氣；通過試管1和試管3的對比得出鐵生銹需要水；防銹方法：刷漆、涂油、電鍍、制成合金；除銹的方法：物理方法：砂紙打磨；化學方法：稀鹽酸、稀硫酸除鐵銹：Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O；Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O學生思考回答學生回答利用質量守恒定律，掌握化學方程式的書寫。通過知識回顧，掌握鐵生銹的原理及防銹的措施終章——印記永存文物修復古來有之，卻不單是一門技術，更涵蓋歷史學、考古學、化學、金屬工藝、藝術鑒賞等諸多知識領域，是多種學科的綜合運用。繁復細致的修復工序，在旁人眼里枯燥且單調，文物修復者們卻能從中挖掘樂趣，怡然自得。與之相比，更難能可貴的在于無論世事沉浮，他們始終恪記初心，抱守古拙。在長路漫漫的歷史長河中，彈指一揮間不過滄海一粟，而金屬文物卻因其獨特的特性