金屬與金屬材料跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)

金屬時(shí)代的文化寶藏—《河南博物院奇妙游》教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)校河南省第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)授課教師焦亞強(qiáng)講授單元或章節(jié)人教版九年級(jí)《化學(xué)》（下冊）第八單元融合學(xué)科：歷史課時(shí)：2【課程標(biāo)準(zhǔn)】1．了解金屬的物理特征，能區(qū)分常見的金屬和非金屬；認(rèn)識(shí)金屬材料在生產(chǎn)生活和社會(huì)發(fā)展中的重要作用；了解常見金屬的特性及其應(yīng)用，認(rèn)識(shí)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(xué)性質(zhì)；了解常見金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)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(hù)金屬資源的措施?！緦W(xué)情分析】本節(jié)課屬于九年級(jí)化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)，經(jīng)過新課學(xué)習(xí)，學(xué)生已基本具備較完善的知識(shí)體系，故在第一輪復(fù)習(xí)中，則要力求使學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能上有所突破，在知識(shí)整合和綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力上有所提升?！窘虒W(xué)策略】第一輪的單元復(fù)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建“情景式”單元復(fù)習(xí)，不僅能使復(fù)習(xí)課上出新意，而且也容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；重新整合素材，融合知識(shí)脈絡(luò)，激發(fā)學(xué)生復(fù)習(xí)熱情，實(shí)現(xiàn)高效復(fù)習(xí)?！緩?fù)習(xí)目標(biāo)】1．通過梳理金屬的物理性質(zhì)，能說出金屬的用途及對應(yīng)性質(zhì)，并知道生鐵和鋼等重要合金；2．通過知識(shí)回顧，認(rèn)識(shí)常見金屬的主要化學(xué)性質(zhì)及金屬活動(dòng)性順序；3．通過史實(shí)回顧及復(fù)習(xí)，知道化學(xué)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(fù)習(xí)，能以鐵生銹為例，知道防止金屬腐蝕的常用方法。【教學(xué)設(shè)計(jì)】（教學(xué)過程）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【課題引入】泱泱華夏，擇中建都。天南地北，遍識(shí)中原寶物；源遠(yuǎn)流長，傳承歷史文化之韻。同學(xué)們好，歡迎大家今天的來到“就是了不起”化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。今天我要化身一種神秘的身份——中原文物守護(hù)者，帶領(lǐng)大家一起鑒賞華夏文明中“金屬時(shí)代的文化寶藏”。【視頻導(dǎo)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(lǐng)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(jìn)行學(xué)科融合，滲透民族自豪感！激發(fā)學(xué)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(jìn)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(zhì)對文物進(jìn)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(zhì)呢？除此之外還有那些物理性質(zhì)？在我們的現(xiàn)代生活中又有什么其他的用途呢？請同學(xué)們來回答一下?。偨Y(jié)）有金屬光澤、導(dǎo)熱性、延展性；導(dǎo)電性，熔點(diǎn)高等；導(dǎo)電性—銅制電線；導(dǎo)熱性—鐵制鐵鍋；延展性—鋁制易拉罐；熔點(diǎn)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(diǎn)在700°C～900°C之間，因其熔點(diǎn)低，冶煉溫度容易達(dá)到而在當(dāng)時(shí)首先被廣泛應(yīng)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(jié)）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(diǎn)更低。除了之前了解的物理性質(zhì)之外，金屬器具的發(fā)展和更迭與其自身的化學(xué)特性也有著不可分割的聯(lián)系，那么請思考下面幾個(gè)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(zhì)有關(guān)？“真金不怕火煉”，說明了金銀具有什么樣的化學(xué)性質(zhì)？鋁制品被廣泛應(yīng)用且不易被腐蝕，又說明了什么？（總結(jié)）和金屬的化學(xué)性質(zhì)以及金屬的冶煉技術(shù)有關(guān)！金即使高溫時(shí)也不與氧氣反應(yīng)，說明化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。鋁易與空氣中氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。（問題4）金屬與酸和鹽溶液反應(yīng)屬于哪種反應(yīng)類型？特點(diǎn)是什么？常見金屬活動(dòng)性順序是什么？有什么規(guī)律？（總結(jié)）置換反應(yīng)、特點(diǎn)是一換一；KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu規(guī)律：1、金屬的位置越考前，活動(dòng)性越強(qiáng)；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(jié)出了金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律。在第一序章的最后，讓我們一起來學(xué)以致用，來一次“國寶鑒別”<國寶鑒別>社會(huì)上有很多不法分子常以黃銅冒充黃金進(jìn)行詐騙活動(dòng)，你如何識(shí)破他們？這利用了金屬的哪些性質(zhì)？（總結(jié)）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(yīng)；2、加入稀鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生為黃銅，無變化為黃金?！顫娊饘倥c酸的反應(yīng)。學(xué)生觀看歷史文物，進(jìn)行回答學(xué)生思考，總結(jié)回答學(xué)生回答學(xué)生回答學(xué)生討論，總結(jié)回顧金屬的物理性質(zhì)，掌握學(xué)以致用回顧常見合金材料，進(jìn)一步總結(jié)合金的優(yōu)良性能考查金屬的化學(xué)性質(zhì)及學(xué)生總結(jié)問題的能力考查金屬活動(dòng)性順序，總結(jié)金屬活動(dòng)性規(guī)律，為應(yīng)用做好理論鋪墊。學(xué)以致用，應(yīng)用金屬活動(dòng)性順序解決日常生活中的問題。第2序章創(chuàng)始的生產(chǎn)力“追古溯今—冶煉”金屬時(shí)代的發(fā)展是人類實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)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(jié)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(shù)，例如“煉金術(shù)”“濕法煉銅”、“煉鐵成鋼”“升煉水銀”“熔石熬鋅”等都是當(dāng)時(shí)世界上相當(dāng)先進(jìn)的冶金技術(shù)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(yīng)生成銅和一種能導(dǎo)致酸雨的氣體；二是“濕法煉銅”，記載于西漢時(shí)期《淮南萬畢術(shù)》“曾青得鐵則化為銅”請寫出這兩種方法的化學(xué)方程式；（總結(jié)）火法煉銅：Cu2S+O2eq\o(\s\up6(點(diǎn)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(yīng)的化學(xué)方程式有哪些？（總結(jié)）焦炭的作用：1、提供熱量；2、生成還原劑CO。C+O2eq\o(\s\up6(點(diǎn)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(shí)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)室煉鐵”？總結(jié)實(shí)驗(yàn)室煉鐵一般過程及注意事項(xiàng)。（總結(jié)）現(xiàn)象A處玻璃管內(nèi)_紅棕色粉末變成黑色_；B中_澄清石灰水變渾濁__化學(xué)方程式A處玻璃管內(nèi)3CO+Fe2O3eq\o(\s\up6(高溫),\s\do0(====))2Fe+3CO2；B處試管內(nèi)_Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O_；C處導(dǎo)氣管_2CO+O2eq\o(\s\up6(點(diǎn)燃),\s\do0(====))2CO2_。操作要求①反應(yīng)前，先通CO一段時(shí)間后再加熱的原因是排盡管內(nèi)空氣，防止CO發(fā)生爆炸；②反應(yīng)結(jié)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(diǎn)燃尾氣CO，防止污染空氣_。學(xué)生思考回答學(xué)生回答掌握化學(xué)方程式的書寫及靈活應(yīng)用通過知識(shí)回顧，掌握工業(yè)煉鐵及實(shí)驗(yàn)室煉鐵的原理第3序章歷史刻畫的痕跡神秘新生-修復(fù)在金屬文物寶藏的研究中，除了神秘的“文物挖掘”、先進(jìn)的“金屬冶煉”之外，對于近現(xiàn)代時(shí)期來說，一個(gè)金屬文物最重要的研究課題就是“修復(fù)和保護(hù)”了。那么，接下來，讓我們進(jìn)入最后一個(gè)序章“歷史刻畫的痕跡”之“神秘新生——修復(fù)”。同時(shí)我將帶領(lǐng)大家初步揭開一個(gè)神秘的職業(yè)——文物修復(fù)師。以河南上蔡楚墓出土升鼎修復(fù)前后為例，其工藝主要為：碎塊整理、去銹、整形、焊接粘結(jié)、拼接、補(bǔ)配、作色等工序，最終將破碎的文物碎片還原成一個(gè)完整的文物。<一>金屬銅的銹蝕（問題9）通過對此防護(hù)過程的了解銅生銹其中一種重要的產(chǎn)物是銅綠Cu2(OH)2CO3，推測是空氣中的哪些物質(zhì)與銅反應(yīng)？反應(yīng)的化學(xué)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(xué)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(xué)方法：稀鹽酸、稀硫酸除鐵銹：Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O；Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O學(xué)生思考回答學(xué)生回答利用質(zhì)量守恒定律，掌握化學(xué)方程式的書寫。通過知識(shí)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(fù)古來有之，卻不單是一門技術(shù)，更涵蓋歷史學(xué)、考古學(xué)、化學(xué)、金屬工藝、藝術(shù)鑒賞等諸多知識(shí)領(lǐng)域，是多種學(xué)科的綜合運(yùn)用。繁復(fù)細(xì)致的修復(fù)工序，在旁人眼里枯燥且單調(diào)，文物修復(fù)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(dú)特的特性