《鋁 金屬材料》作業(yè)設(shè)計方案

《鋁金屬材料》作業(yè)設(shè)計方案一、教材分析1、教材版本與章節(jié)教材采用魯科版高中化學(xué)必修1，第4章材料家族中的元素，第2節(jié)鋁金屬材料。2、教材內(nèi)容主旨這部分內(nèi)容主要圍繞鋁這種金屬材料展開。學(xué)生需要了解鋁的物理性質(zhì)，如鋁是一種銀白色金屬，密度小、質(zhì)地軟等。在化學(xué)性質(zhì)方面，要掌握鋁的兩性，既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，例如鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，化學(xué)方程式為：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H_2O=2NaAlO_2+3H_2↑。同時，也要了解鋁在生活中的廣泛應(yīng)用，像鋁合金用于制造飛機(jī)、汽車等交通工具，鋁制品用于日常生活中的炊具等，因?yàn)殇X表面有一層致密的氧化膜，這層氧化膜能保護(hù)鋁內(nèi)部不被進(jìn)一步氧化。二、學(xué)情分析1、知識基礎(chǔ)學(xué)生在之前的化學(xué)學(xué)習(xí)中已經(jīng)對金屬的一般性質(zhì)有了一定的了解，例如金屬與氧氣的反應(yīng)、金屬活動性順序等。但對于鋁的兩性這種特殊性質(zhì)還比較陌生，需要通過具體的實(shí)驗(yàn)和講解來加深理解。2、學(xué)習(xí)能力高中學(xué)生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)操作能力，但在理解抽象的化學(xué)概念和反應(yīng)原理時可能還存在一些困難。所以在教學(xué)過程中，要多通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和總結(jié)。3、學(xué)習(xí)態(tài)度大部分學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)比較感興趣，但對于化學(xué)理論知識可能會覺得枯燥。所以要采用多樣化的教學(xué)方法，如趣味實(shí)驗(yàn)、小組討論等，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能目標(biāo)學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述鋁的物理性質(zhì)，如顏色、密度、質(zhì)地等。熟練掌握鋁與酸、堿反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)現(xiàn)象，理解鋁的兩性。了解鋁在生活和生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，能夠舉例說明。2、過程與方法目標(biāo)通過觀察鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力。通過小組討論鋁的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力和交流表達(dá)能力。3、情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)讓學(xué)生體會到化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)探究精神，認(rèn)識到化學(xué)在現(xiàn)代科技發(fā)展中的重要作用。四、作業(yè)設(shè)計（一）預(yù)習(xí)作業(yè)1、作業(yè)內(nèi)容讓學(xué)生在預(yù)習(xí)課文后，用自己的話簡單描述鋁這種金屬材料，并猜測鋁可能具有哪些特殊的性質(zhì)。然后查閱資料，了解鋁在古代和現(xiàn)代的不同應(yīng)用，至少各列舉一個例子。2、作業(yè)目的促使學(xué)生主動預(yù)習(xí)課文內(nèi)容，對鋁有一個初步的認(rèn)識，同時培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和查閱資料的能力。3、時間要求在學(xué)習(xí)本章節(jié)前一天完成。4、答案示例鋁是一種常見的金屬，顏色是銀白色的。我猜測它可能比較容易被氧化，因?yàn)楹芏嘟饘俣紩P。古代的時候鋁的應(yīng)用比較少，聽說拿破侖三世的時候，鋁制的餐具是很貴重的東西，只有貴族能用?，F(xiàn)代鋁的應(yīng)用可太多了，像我們家里的鋁鍋，還有飛機(jī)的外殼很多都是用鋁合金做的。（二）課堂作業(yè)1、作業(yè)內(nèi)容在講解完鋁的物理性質(zhì)后，讓學(xué)生完成以下問題：（1）鋁的密度和鐵相比，是大還是??？如果有一塊鋁和一塊鐵體積相同，哪一個質(zhì)量更大？（假設(shè)鋁的密度為2.7g/cm3，鐵的密度為7.8g/cm3）（2）鋁的質(zhì)地軟，在實(shí)際應(yīng)用中是優(yōu)點(diǎn)還是缺點(diǎn)？請舉例說明。在講解鋁的化學(xué)性質(zhì)時，讓學(xué)生觀察鋁與鹽酸、鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，然后回答問題：（3）描述鋁與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。（4）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，為什么要加入水？反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？寫出化學(xué)方程式。在課堂討論鋁的應(yīng)用環(huán)節(jié)，將學(xué)生分成小組，每組3~5人，讓每個小組討論并記錄鋁在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，以及使用鋁的原因，然后派代表進(jìn)行發(fā)言。2、作業(yè)目的及時鞏固課堂上所學(xué)的鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)知識，通過實(shí)驗(yàn)觀察和小組討論，提高學(xué)生的觀察能力、分析問題能力和團(tuán)隊合作能力。3、時間要求在課堂上安排20~30分鐘完成。4、答案示例（1）鋁的密度比鐵小。根據(jù)密度公式ρ=m/V（ρ是密度，m是質(zhì)量，V是體積），當(dāng)體積V相同時，密度大的質(zhì)量大，所以鐵的質(zhì)量更大。（2）鋁質(zhì)地軟在某些應(yīng)用中是優(yōu)點(diǎn)，例如可以被加工成很薄的鋁箔，用于食品包裝。但在一些需要承受較大壓力或摩擦力的地方就是缺點(diǎn)，比如不能直接用純鋁做汽車發(fā)動機(jī)的部件。（3）鋁與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋁片逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生?；瘜W(xué)方程式為：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑。（4）鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時加入水是反應(yīng)的必要條件。反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先與水反應(yīng)生成氫氧化鋁，氫氧化鋁再與氫氧化鈉反應(yīng)?；瘜W(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H_2O=2NaAlO_2+3H_2↑。小組討論答案示例：在建筑行業(yè)中，鋁合金常被用于制作門窗。原因是鋁的密度小，質(zhì)量輕，方便安裝；而且鋁表面有氧化膜，耐腐蝕；鋁合金的強(qiáng)度也能滿足建筑門窗的要求。（三）課后作業(yè)1、作業(yè)內(nèi)容基礎(chǔ)鞏固：（1）寫出鋁與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，并計算10g鋁與足量稀硫酸反應(yīng)能生成多少克氫氣？（相對原子質(zhì)量：Al-27，H-1）（2）解釋為什么鋁制品不能長時間盛放酸性或堿性食物？拓展提升：（3）查閱資料，了解鋁熱反應(yīng)的原理、實(shí)驗(yàn)裝置和應(yīng)用，并用自己的話寫一篇300~500字的小短文介紹鋁熱反應(yīng)。（4）設(shè)計一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證鋁、鐵、銅三種金屬的活動性順序。要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。實(shí)踐作業(yè)：（5）讓學(xué)生回家后找一個鋁制的小物件，如鋁制的易拉罐，對其進(jìn)行簡單的改造，制作成一個小工藝品或者小工具，并寫下改造過程和自己的創(chuàng)意來源。2、作業(yè)目的基礎(chǔ)鞏固作業(yè)是為了讓學(xué)生進(jìn)一步掌握鋁的化學(xué)性質(zhì)，熟練運(yùn)用化學(xué)方程式進(jìn)行計算。拓展提升作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和知識整合能力。實(shí)踐作業(yè)將化學(xué)知識與實(shí)際生活相結(jié)合，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。3、時間要求基礎(chǔ)鞏固作業(yè)和拓展提升作業(yè)在課后1~2天內(nèi)完成，實(shí)踐作業(yè)可以在一周內(nèi)完成。4、答案示例（1）鋁與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+3H_2SO_4=Al_2(SO_4)_3+3H_2↑。設(shè)10g鋁與足量稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為x。根據(jù)化學(xué)方程式可得：\frac{2\times27}{10g}=\frac{3\times2}{x}解得x=\frac{10g\times3\times2}{2\times27}\approx1.11g。（2）因?yàn)殇X既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，酸性或堿性食物會與鋁制品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而腐蝕鋁制品，并且可能會使食物受到污染。（3）鋁熱反應(yīng)的原理是鋁在高溫條件下將金屬氧化物中的金屬還原出來。實(shí)驗(yàn)裝置一般有鐵架臺、濾紙、鎂條、氯酸鉀等。例如鋁和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+Fe_2O_3\xlongequal{高溫}Al_2O_3+2Fe。它的應(yīng)用有焊接鋼軌等。鋁熱反應(yīng)是一種很神奇的反應(yīng)，它利用了鋁的還原性。在高溫下，鋁把金屬氧化物中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)，反應(yīng)過程中會放出大量的熱，甚至能使反應(yīng)生成的鐵熔化。（4）實(shí)驗(yàn)步驟：取兩支試管，分別加入少量的硫酸亞鐵溶液。向其中一支試管中加入鋁片，向另一支試管中加入銅片。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加入鋁片的試管中，鋁片逐漸溶解，溶液由淺綠色變?yōu)闊o色；加入銅片的試管中無明顯現(xiàn)象。結(jié)論：鋁的活動性大于鐵，鐵的活動性大于銅，所以金屬活動性順序?yàn)椋篈l>Fe>Cu。（5）以鋁制易拉罐制作簡易筆筒為例。首先，將易拉罐的頂部和底部去掉，然后把易拉罐剪開，鋪平。接著，將鋪平的鋁片卷成一個圓筒形狀，用膠水或者膠帶固定。最后，可以用彩筆在筆筒上畫上自己喜歡的圖案。創(chuàng)意來源是看到家里的易拉罐閑置，就想把它變成一個有用的東西，而且鋁制的材料比較輕便，適合做筆筒。（四）單元復(fù)習(xí)作業(yè)1、作業(yè)內(nèi)容知識梳理：讓學(xué)生用思維導(dǎo)圖的形式梳理本章節(jié)關(guān)于鋁的知識，包括鋁的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、在生活中的應(yīng)用等方面。綜合練習(xí)：（1）有一塊鋁鐵合金，總質(zhì)量為10g，與足量的稀鹽酸反應(yīng)后，生成氫氣的質(zhì)量為0.3g。計算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（相對原子質(zhì)量：Al-27，F(xiàn)e-56，H-1）（2）鋁是一種重要的金屬材料，在航空航天、建筑、汽車等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。請從鋁的性質(zhì)角度分析其在這些行業(yè)中被廣泛應(yīng)用的原因，并舉例說明。（3）請對比鋁和鎂兩種金屬，從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面進(jìn)行分析，找出它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)探究：（4）設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，探究鋁表面的氧化膜對鋁與酸反應(yīng)的影響。要求寫出實(shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。2、作業(yè)目的知識梳理作業(yè)幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系，加深對本章節(jié)知識的整體理解。綜合練習(xí)作業(yè)考查學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力和分析問題能力。實(shí)驗(yàn)探究作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力。3、時間要求在本單元學(xué)習(xí)結(jié)束后的2~3天內(nèi)完成。4、答案示例知識梳理思維導(dǎo)圖（此處以簡單文字描述代替思維導(dǎo)圖結(jié)構(gòu)）：中心為“鋁”，分支包括物理性質(zhì)（銀白色、密度小、質(zhì)地軟等）、化學(xué)性質(zhì)（與酸反應(yīng)、與堿反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等）、生活應(yīng)用（炊具、建筑材料、交通工具等）。（1）設(shè)合金中鋁的質(zhì)量為x，則鐵的質(zhì)量為(10-x)g。鋁與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑，鐵與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+2HCl=FeCl_2+H_2↑。根據(jù)生成氫氣的質(zhì)量可列方程：\frac{3\times2}{2\times27}x+\frac{2}{56}(10-x)=0.3g解得x=5.4g。則鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：\frac{5.4g}{10g}\times100\%=54\%。（2）在航空航天行業(yè)，鋁被廣泛應(yīng)用是因?yàn)殇X的密度小，能減輕飛行器的重量，例如飛機(jī)的機(jī)身很多是用鋁合金制造的；在建筑行業(yè)，鋁耐腐蝕且質(zhì)量輕，如鋁合金門窗；在汽車行業(yè)，鋁合金可用于制造汽車發(fā)動機(jī)的某些部件，因?yàn)殇X的導(dǎo)熱性好，而且可以通過合金化提高其強(qiáng)度。（3）相同點(diǎn)：物理性質(zhì)方面，鋁和鎂都是銀白色金屬，密度都比較小?；瘜W(xué)性質(zhì)方面，它們都能與氧氣反應(yīng)，都屬于較活潑的金屬。不同點(diǎn)：物理性質(zhì)方面，鎂的密度比鋁更小，硬度也比