《铝 金属材料》作业设计方案

《铝金属材料》作业设计方案一、教材分析1、教材版本与章节教材采用鲁科版高中化学必修1，第4章材料家族中的元素，第2节铝金属材料。2、教材内容主旨这部分内容主要围绕铝这种金属材料展开。学生需要了解铝的物理性质，如铝是一种银白色金属，密度小、质地软等。在化学性质方面，要掌握铝的两性，既能与酸反应又能与碱反应，例如铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，化学方程式为：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑；铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2NaOH+2H_2O=2NaAlO_2+3H_2↑。同时，也要了解铝在生活中的广泛应用，像铝合金用于制造飞机、汽车等交通工具，铝制品用于日常生活中的炊具等，因为铝表面有一层致密的氧化膜，这层氧化膜能保护铝内部不被进一步氧化。二、学情分析1、知识基础学生在之前的化学学习中已经对金属的一般性质有了一定的了解，例如金属与氧气的反应、金属活动性顺序等。但对于铝的两性这种特殊性质还比较陌生，需要通过具体的实验和讲解来加深理解。2、学习能力高中学生已经具备了一定的逻辑思维能力和实验操作能力，但在理解抽象的化学概念和反应原理时可能还存在一些困难。所以在教学过程中，要多通过直观的实验现象来引导学生进行思考和总结。3、学习态度大部分学生对化学实验比较感兴趣，但对于化学理论知识可能会觉得枯燥。所以要采用多样化的教学方法，如趣味实验、小组讨论等，来激发学生的学习积极性。三、教学目标1、知识与技能目标学生能够准确描述铝的物理性质，如颜色、密度、质地等。熟练掌握铝与酸、碱反应的化学方程式和反应现象，理解铝的两性。了解铝在生活和生产中的重要应用，能够举例说明。2、过程与方法目标通过观察铝与酸、碱反应的实验现象，提高学生的观察能力和分析问题的能力。通过小组讨论铝的应用，培养学生的合作学习能力和交流表达能力。3、情感态度与价值观目标让学生体会到化学与生活的紧密联系，提高学生学习化学的兴趣。培养学生的创新意识和科学探究精神，认识到化学在现代科技发展中的重要作用。四、作业设计（一）预习作业1、作业内容让学生在预习课文后，用自己的话简单描述铝这种金属材料，并猜测铝可能具有哪些特殊的性质。然后查阅资料，了解铝在古代和现代的不同应用，至少各列举一个例子。2、作业目的促使学生主动预习课文内容，对铝有一个初步的认识，同时培养学生的自主学习能力和查阅资料的能力。3、时间要求在学习本章节前一天完成。4、答案示例铝是一种常见的金属，颜色是银白色的。我猜测它可能比较容易被氧化，因为很多金属都会生锈。古代的时候铝的应用比较少，听说拿破仑三世的时候，铝制的餐具是很贵重的东西，只有贵族能用。现代铝的应用可太多了，像我们家里的铝锅，还有飞机的外壳很多都是用铝合金做的。（二）课堂作业1、作业内容在讲解完铝的物理性质后，让学生完成以下问题：（1）铝的密度和铁相比，是大还是小？如果有一块铝和一块铁体积相同，哪一个质量更大？（假设铝的密度为2.7g/cm³，铁的密度为7.8g/cm³）（2）铝的质地软，在实际应用中是优点还是缺点？请举例说明。在讲解铝的化学性质时，让学生观察铝与盐酸、铝与氢氧化钠溶液反应的实验，然后回答问题：（3）描述铝与盐酸反应的实验现象，写出反应的化学方程式。（4）铝与氢氧化钠溶液反应时，为什么要加入水？反应的实质是什么？写出化学方程式。在课堂讨论铝的应用环节，将学生分成小组，每组3~5人，让每个小组讨论并记录铝在建筑行业中的应用，以及使用铝的原因，然后派代表进行发言。2、作业目的及时巩固课堂上所学的铝的物理性质和化学性质知识，通过实验观察和小组讨论，提高学生的观察能力、分析问题能力和团队合作能力。3、时间要求在课堂上安排20~30分钟完成。4、答案示例（1）铝的密度比铁小。根据密度公式ρ=m/V（ρ是密度，m是质量，V是体积），当体积V相同时，密度大的质量大，所以铁的质量更大。（2）铝质地软在某些应用中是优点，例如可以被加工成很薄的铝箔，用于食品包装。但在一些需要承受较大压力或摩擦力的地方就是缺点，比如不能直接用纯铝做汽车发动机的部件。（3）铝与盐酸反应的实验现象是铝片逐渐溶解，有气泡产生。化学方程式为：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑。（4）铝与氢氧化钠溶液反应时加入水是反应的必要条件。反应的实质是铝先与水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再与氢氧化钠反应。化学方程式为：2Al+2NaOH+2H_2O=2NaAlO_2+3H_2↑。小组讨论答案示例：在建筑行业中，铝合金常被用于制作门窗。原因是铝的密度小，质量轻，方便安装；而且铝表面有氧化膜，耐腐蚀；铝合金的强度也能满足建筑门窗的要求。（三）课后作业1、作业内容基础巩固：（1）写出铝与稀硫酸反应的化学方程式，并计算10g铝与足量稀硫酸反应能生成多少克氢气？（相对原子质量：Al-27，H-1）（2）解释为什么铝制品不能长时间盛放酸性或碱性食物？拓展提升：（3）查阅资料，了解铝热反应的原理、实验装置和应用，并用自己的话写一篇300~500字的小短文介绍铝热反应。（4）设计一个简单的实验方案，验证铝、铁、铜三种金属的活动性顺序。要求写出实验步骤、实验现象和结论。实践作业：（5）让学生回家后找一个铝制的小物件，如铝制的易拉罐，对其进行简单的改造，制作成一个小工艺品或者小工具，并写下改造过程和自己的创意来源。2、作业目的基础巩固作业是为了让学生进一步掌握铝的化学性质，熟练运用化学方程式进行计算。拓展提升作业培养学生的自主探究能力和知识整合能力。实践作业将化学知识与实际生活相结合，提高学生的动手能力和创新思维。3、时间要求基础巩固作业和拓展提升作业在课后1~2天内完成，实践作业可以在一周内完成。4、答案示例（1）铝与稀硫酸反应的化学方程式为：2Al+3H_2SO_4=Al_2(SO_4)_3+3H_2↑。设10g铝与足量稀硫酸反应生成氢气的质量为x。根据化学方程式可得：\frac{2\times27}{10g}=\frac{3\times2}{x}解得x=\frac{10g\times3\times2}{2\times27}\approx1.11g。（2）因为铝既能与酸反应又能与碱反应，酸性或碱性食物会与铝制品发生化学反应，从而腐蚀铝制品，并且可能会使食物受到污染。（3）铝热反应的原理是铝在高温条件下将金属氧化物中的金属还原出来。实验装置一般有铁架台、滤纸、镁条、氯酸钾等。例如铝和氧化铁反应的化学方程式为：2Al+Fe_2O_3\xlongequal{高温}Al_2O_3+2Fe。它的应用有焊接钢轨等。铝热反应是一种很神奇的反应，它利用了铝的还原性。在高温下，铝把金属氧化物中的金属离子还原成金属单质，反应过程中会放出大量的热，甚至能使反应生成的铁熔化。（4）实验步骤：取两支试管，分别加入少量的硫酸亚铁溶液。向其中一支试管中加入铝片，向另一支试管中加入铜片。实验现象：加入铝片的试管中，铝片逐渐溶解，溶液由浅绿色变为无色；加入铜片的试管中无明显现象。结论：铝的活动性大于铁，铁的活动性大于铜，所以金属活动性顺序为：Al>Fe>Cu。（5）以铝制易拉罐制作简易笔筒为例。首先，将易拉罐的顶部和底部去掉，然后把易拉罐剪开，铺平。接着，将铺平的铝片卷成一个圆筒形状，用胶水或者胶带固定。最后，可以用彩笔在笔筒上画上自己喜欢的图案。创意来源是看到家里的易拉罐闲置，就想把它变成一个有用的东西，而且铝制的材料比较轻便，适合做笔筒。（四）单元复习作业1、作业内容知识梳理：让学生用思维导图的形式梳理本章节关于铝的知识，包括铝的物理性质、化学性质、在生活中的应用等方面。综合练习：（1）有一块铝铁合金，总质量为10g，与足量的稀盐酸反应后，生成氢气的质量为0.3g。计算合金中铝的质量分数。（相对原子质量：Al-27，Fe-56，H-1）（2）铝是一种重要的金属材料，在航空航天、建筑、汽车等行业都有广泛的应用。请从铝的性质角度分析其在这些行业中被广泛应用的原因，并举例说明。（3）请对比铝和镁两种金属，从物理性质和化学性质两方面进行分析，找出它们的相同点和不同点。实验探究：（4）设计一个实验，探究铝表面的氧化膜对铝与酸反应的影响。要求写出实验假设、实验步骤、实验现象和结论。2、作业目的知识梳理作业帮助学生构建知识体系，加深对本章节知识的整体理解。综合练习作业考查学生对知识的综合运用能力和分析问题能力。实验探究作业培养学生的科学探究能力和实验设计能力。3、时间要求在本单元学习结束后的2~3天内完成。4、答案示例知识梳理思维导图（此处以简单文字描述代替思维导图结构）：中心为“铝”，分支包括物理性质（银白色、密度小、质地软等）、化学性质（与酸反应、与碱反应、铝热反应等）、生活应用（炊具、建筑材料、交通工具等）。（1）设合金中铝的质量为x，则铁的质量为(10-x)g。铝与稀盐酸反应的化学方程式为：2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2↑，铁与稀盐酸反应的化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl_2+H_2↑。根据生成氢气的质量可列方程：\frac{3\times2}{2\times27}x+\frac{2}{56}(10-x)=0.3g解得x=5.4g。则铝的质量分数为：\frac{5.4g}{10g}\times100\%=54\%。（2）在航空航天行业，铝被广泛应用是因为铝的密度小，能减轻飞行器的重量，例如飞机的机身很多是用铝合金制造的；在建筑行业，铝耐腐蚀且质量轻，如铝合金门窗；在汽车行业，铝合金可用于制造汽车发动机的某些部件，因为铝的导热性好，而且可以通过合金化提高其强度。（3）相同点：物理性质方面，铝和镁都是银白色金属，密度都比较小。化学性质方面，它们都能与氧气反应，都属于较活泼的金属。不同点：物理性质方面，镁的密度比铝更小，硬度也比