九年级化学《金属的化学性质探究之旅》结构化导学案

九年级化学《金属的化学性质探究之旅》结构化导学案一、教学内容分析

从《义务教育化学课程标准（2022年版）》审视，本课内容隶属于“物质的性质与应用”主题，是学生系统学习金属这类重要物质的化学性质、建立金属活动性顺序初步认知的关键节点。知识技能图谱上，它以金属与氧气、酸、盐溶液的反应为显性主线，要求学生从实验现象中归纳反应规律，理解反应实质，并能初步运用金属活动性顺序解释现象、预测反应。这一知识体系上承金属的物理性质和合金，下启金属资源的利用与保护，是构建“结构决定性质、性质决定用途”学科大观念的重要一环。过程方法路径上，课标强调“科学探究与化学实验”，本课正是将“提出问题设计实验观察记录解释结论交流反思”这一科学探究流程付诸实践的绝佳载体。同时，通过分析反应中元素化合价的变化，为后续学习氧化还原反应埋下伏笔。素养价值渗透方面，本课通过探究不同金属化学性质的差异，培养学生基于证据进行推理与模型认知的能力；通过金属腐蚀与防护的讨论，渗透科学态度与社会责任，引导学生关注化学对生产生活、环境保护的价值。

基于“以学定教”原则进行学情诊断。已有基础与障碍方面，学生已学习氧气、碳等非金属及酸的部分性质，具备基本的实验观察与描述能力，但对金属的认知多停留在物理性质和生活经验层面。可能存在的认知误区包括：误认为“所有金属都不与酸反应”或“所有金属都能置换出其他金属”。过程评估设计将贯穿课堂：在导入环节通过“生活现象预测”探查前概念；在探究环节通过巡视指导，观察学生实验操作规范性、现象记录准确性及合作讨论的有效性；在巩固环节通过分层练习的完成情况，即时诊断不同层次学生的掌握程度。教学调适策略上，对于基础较弱的学生，提供更细致的实验步骤指导和关键现象提示卡；对于思维活跃的学生，设置“为什么铝制品不易生锈而铁制品容易？”等进阶问题，引导其深入思考金属表面氧化膜的保护作用，并鼓励他们尝试设计验证不同金属活动性相对强弱的实验方案。二、教学目标

知识目标：学生能系统陈述金属与氧气、稀酸及某些盐溶液反应的现象与共性，准确书写相关化学方程式；能理解金属活动性顺序的初步含义，并运用其判断常见金属在溶液中的置换反应能否发生，解释相关现象。例如，能够解释为何实验室制氢气常用锌而不用铜或金。

能力目标：学生能初步完成“探究金属化学性质”的对比实验，规范操作，安全、准确地观察和记录实验现象；能基于实验证据，运用比较、归纳的方法，概括出金属化学性质的相似性与差异性，并初步建立“金属活动性”的概念模型。例如，能够从一组置换反应的实验结果中，自主梳理出镁、锌、铁、铜的活动性强弱关系。

情感态度与价值观目标：学生在小组实验探究中，能主动承担角色任务，乐于分享观察结果，认真倾听同伴见解，形成协作共进的科学探究氛围。通过对金属腐蚀与防护的讨论，初步建立合理利用金属资源、关注化学与生活密切联系的意识。

科学思维目标：重点发展学生的“实验探究与证据推理”思维。通过设计并实施控制变量的对比实验，学习如何获取有效证据；通过“从现象到规律”的归纳过程，体验如何基于证据进行推理并得出结论。例如，引导学生思考：“如何设计一个实验，公平地比较镁和铁与酸反应的快慢？”

评价与元认知目标：引导学生参照“实验探究评价量规”进行小组自评与互评，反思在实验设计、操作、记录与讨论环节的得失。在课堂小结时，鼓励学生回顾学习路径，思考“我是如何一步步认识金属化学性质的？”，提升对学习方法策略的元认知意识。三、教学重点与难点

教学重点：金属与氧气、稀酸及盐溶液反应的现象与规律，以及金属活动性顺序的初步应用。确立依据：从课程标准看，这些内容是认识金属这一类物质化学性质的核心知识，是“物质的性质”这一大概念下的重要组成部分。从学业评价看，金属活动性顺序的判断与应用是中考化学的经典考点和高频考点，常以实验探究、工艺流程或生活应用情境为载体，综合考查学生的信息处理与推理能力。

教学难点：金属活动性顺序概念的建立及其在置换反应中的应用；对金属与盐溶液反应中“前置后”规律的深度理解与灵活运用。预设依据：基于学情分析，这一难点源于学生的认知跨度：他们需要从具体的、离散的反应现象，抽象概括出反映金属内在属性的“活动性”顺序模型，并运用此模型去预测新的、陌生的反应。常见错误如“认为任何金属都能置换出酸中的氢”或误用金属活动性顺序判断非溶液中的反应。突破方向在于，设计层层递进的探究任务，让学生亲身经历“实验现象比较排序应用”的完整建模过程，在解决实际问题的过程中内化规律。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（内含金属腐蚀图片、动画模拟、课堂活动设计）、金属活动性顺序表挂图。1.2实验器材与药品（分组）：镁条、锌粒、铁钉、铜片、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、试管、试管架、砂纸、镊子、胶头滴管、废物缸。1.3学习材料：《探究学习任务单》（含实验记录表、分层巩固题）、小组合作评价量规卡片。2.学生准备2.1预习任务：阅读教材，列举至少三种生活中常见的金属及其主要用途，并思考“这些用途与金属的哪些性质有关？”2.2物品携带：笔、课本。3.环境布置3.1座位安排：46人一组，便于开展合作探究与讨论。3.2板书记划：左侧预留核心知识区（反应通式、金属活动性顺序），中部为探究现象记录区，右侧为疑难问题或生成性问题区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，请看屏幕上的这两张图片：一张是金光闪闪的奥运金牌，另一张是锈迹斑斑的铁制桥梁。大家有没有想过，同是金属，为什么它们的“命运”如此不同？金牌的主要成分是银镀金，而铁桥却容易生锈，这背后到底隐藏着金属怎样的“化学性格”秘密呢？今天，我们就化身化学侦探，一起揭开《金属的化学性质》之谜。2.唤醒旧知与路径明晰：我们之前学过，物质的性质决定用途。金属能做导线是利用了导电性，这是物理性质。那金属的“化学性质”体现在哪里？它们会和哪些物质“打交道”呢？我听到有同学说氧气、酸……很好！那我们这节课就沿着这三条主要线索去探究：金属与氧气反应“烈不烈”？与酸反应“快不快”？与“别人的溶液”反应“能不能”？咱们通过动手实验，眼见为实，寻找规律。第二、新授环节任务一：探究金属与氧气的反应——谁更“活泼”？教师活动：首先，请大家回忆并描述铁丝、镁条在空气中燃烧的现象。现在，请观察我手中打磨过的铝片和镁条，它们的银白色光泽很亮。但如果我放置一段时间呢？（展示预先放置一周已生成氧化膜的铝片）看，铝表面变得暗淡了，但镁条变化似乎不大？其实它们都与氧气发生了反应，只是“激烈”程度不同。请大家阅读教材相关片段，结合你的生活经验（如铁生锈、真金不怕火炼），思考：不同金属与氧气反应的难易和剧烈程度，是否反映出它们内在的一种差异？这种差异我们怎么称呼它？给大家3分钟小组讨论。学生活动：观察教师演示的铝片与镁条样品，对比其表面变化。回忆已有知识，联系铁生锈（缓慢氧化）、镁燃烧（剧烈氧化）等事实。进行小组讨论，尝试归纳：金属在常温或加热条件下与氧气反应的难易程度不同，可能意味着金属的“活泼性”或“活动性”不同。即时评价标准：1.讨论是否围绕“反应条件与现象差异”展开。2.能否从具体实例中提炼出“金属活泼性有差异”的初步观点。3.小组内发言是否有序，能否吸收不同意见。形成知识、思维、方法清单：★金属与氧气反应：大多数金属都能与氧气发生化学反应，但反应的难易和剧烈程度不同。这正是金属活动性差异的一种体现。例如，镁、铝在常温下就能与氧气反应生成致密氧化膜，从而起到保护作用（这正是铝制品耐用的原因）；铁、铜在常温下反应缓慢，在高温下才能剧烈反应；而金即使在高温下也不与氧气反应。（教学提示：此处可追问“为何不宜用钢丝球擦洗铝锅？”，联系生活巩固氧化膜知识。）▲科学方法——比较与归纳：通过比较不同金属与同种物质（氧气）反应的条件和现象差异，可以初步推断金属化学性质的相对强弱。这是一种重要的科学思维方法。任务二：探究金属与稀酸的反应——谁在“冒泡”？教师活动：金属遇到酸又会怎样？请大家进行分组实验。注意操作安全：“酸入水，沿壁流，慢搅拌”。请用4支试管，分别放入镁条、锌粒、铁钉、铜片，然后各加入约2mL稀盐酸（或稀硫酸），仔细观察现象。注意比较：哪些金属表面有气泡产生？产生气泡的速率快慢有何不同？同时，用手小心触摸试管壁，感受温度变化。完成《任务单》上的现象记录表。实验后思考：产生的是什么气体？如何验证？为什么铜片没有明显变化？学生活动：以小组为单位，分工合作进行实验操作。仔细观察并记录四种金属与稀酸反应的现象，重点关注是否有气泡、气泡产生的快慢、溶液颜色变化及温度变化。根据已有知识（实验室制氢气），讨论并尝试推理生成的气体是氢气。对比不同金属的反应现象，直观感受金属与酸反应的剧烈程度差异。即时评价标准：1.实验操作是否规范、安全（特别是取用酸和金属）。2.观察是否细致，记录是否准确、全面（包括快慢比较）。3.能否根据“有气泡产生”和“速率不同”这两点关键证据进行初步分析。形成知识、思维、方法清单：★金属与稀酸反应：并非所有金属都能与稀酸反应。在金属活动性顺序中，位于氢（H）前面的金属能置换出稀酸（盐酸、硫酸）中的氢，生成氢气；位于氢后面的金属则不能。反应的通式为：金属+酸→盐+氢气。（教学提示：强调该反应是置换反应，为后续学习反应类型铺垫。）★金属活动性强弱的实验判断1：通过金属与稀酸反应的“有无”和“快慢”，可以定性地比较金属活动性的相对强弱。反应越剧烈，通常表示该金属活动性越强。例如，实验现象：Mg>Zn>Fe>(H)>Cu。▲科学探究——变量控制：本实验是在酸的种类、浓度、体积以及金属形状、大小大致相同的情况下进行的，控制了变量，才能公平地比较不同金属的活动性强弱。（教学提示：这是进行科学对比实验的核心思想，需点明。）任务三：探究金属与盐溶液的反应——谁是“置换高手”？教师活动：金属之间能否“相互替代”呢？请大家进行第二组分组实验：1.将一根光亮的铁钉放入盛有硫酸铜溶液的试管中。2.将一根铜丝放入盛有硝酸银溶液的试管中。静置观察一段时间，注意金属表面和溶液颜色的变化。大家会看到非常奇妙的现象！请描述并记录。根据现象，你能写出反应的化学方程式吗？思考：铁和铜，谁更能从铜的盐溶液中“夺取”铜？铜和银，谁又更强？这说明了什么？学生活动：进行“铁钉入硫酸铜”、“铜丝入硝酸银”的实验。观察铁钉表面红色物质析出、溶液蓝色变浅；铜丝表面银白色物质析出、溶液颜色变化。尝试用化学方程式表示反应：Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu；Cu+2AgNO₃→Cu(NO₃)₂+2Ag。通过分析“谁能置换出谁”，小组讨论并推理铁、铜、银三者活动性强弱关系：Fe>Cu>Ag。即时评价标准：1.能否准确描述置换反应的特征现象（金属表面有新的金属析出）。2.能否正确书写化学方程式，并标注反应类型。3.能否根据“A能置换出B的盐溶液中的B”，正确推断出A的活动性强于B。形成知识、思维、方法清单：★金属与盐溶液反应：在金属活动性顺序里，排在前面的金属（K、Ca、Na除外，因其性质过于活泼，会先与水剧烈反应）能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。反应通式为：金属A+盐（含金属B）→金属B+新盐。★金属活动性强弱的实验判断2：利用金属与盐溶液的置换反应，是判断两种金属活动性相对强弱的另一重要方法。规律是“前置后”，即活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。▲易错点提醒：①反应必须在“盐溶液”中进行。②K、Ca、Na等极活泼金属不符合此规律，需特殊记忆。③该反应是置换反应的一种典型形式。（教学提示：可通过提问“能否用铜置换出盐酸中的氢？”或“能否用铁置换出硫酸铝中的铝？”来诊断学生是否理解规律适用范围。）任务四：构建与初识金属活动性顺序教师活动：通过刚才三组实验，我们从与氧气、与酸、与盐溶液的反应中，都感受到了金属的“活泼”程度各有不同。化学家们通过大量实验，把常见金属按照这种活动性强弱顺序排列起来，就得到了——金属活动性顺序表（展示挂图：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu）。请大家齐读一遍。这个顺序表是我们今天探究成果的结晶，也是未来解决金属相关问题的“法宝”。它告诉了我们哪些重要信息？请结合刚才的实验，分组总结它的三点主要应用。学生活动：齐读金属活动性顺序表，尝试记忆。小组合作，结合任务二和任务三的结论，总结金属活动性顺序表的应用：1.判断金属与酸能否反应（H前可，H后否）。2.判断金属与盐溶液能否发生置换反应（前置后）。3.大致判断金属在溶液中发生反应的剧烈程度（越靠前越剧烈）。即时评价标准：1.能否准确记忆顺序表，特别是H的位置。2.总结的应用要点是否全面、准确。3.能否用自己理解的语言解释应用规律。形成知识、思维、方法清单：★金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu。这是通过大量实验事实总结出的经验规律，反映了金属在水溶液中失去电子能力（即还原性）的强弱顺序。★顺序表的三大应用：①判断金属与酸（稀盐酸、稀硫酸）的置换反应。②判断金属与盐溶液的置换反应。③推测金属被腐蚀的难易程度及冶炼方法的选择（后续学习）。▲模型认知：金属活动性顺序表是一个重要的化学模型。它将复杂的、具体的金属性质差异，抽象、简化为一条有序的序列，使我们能够以此为依据，对金属的化学行为进行预测和解释。（教学提示：强调模型的价值在于“预测”，鼓励学生用模型去解决新问题。）任务五：解释现象与初步应用教师活动：现在，让我们当一回“化学医生”和“化学顾问”。情境一：实验室里，小明的锌粒用完了，他能不能用铜片代替锌粒和稀硫酸反应来制取氢气？为什么？情境二：某古代金属器皿保存完好，但表面有绿色的铜锈[主要成分Cu₂(OH)₂CO₃]，考古学家推测它可能是青铜（铜锡合金）制品。请从化学性质角度，解释为何铜制品能保存千年，而铁制品却容易锈蚀殆尽？请大家运用刚刚学到的金属活动性知识，进行小组讨论并给出解释。学生活动：针对两个真实情境问题进行小组讨论。运用金属活动性顺序进行分析：情境一，铜在氢之后，不能置换酸中的氢，故不能。情境二，比较铜和铁的活动性，铜比铁不活泼，更不易与空气中的氧气、水、二氧化碳等物质发生反应，因此更耐腐蚀。即时评价标准：1.分析和解释是否紧扣“金属活动性顺序”这一核心依据。2.表达是否清晰、有条理。3.能否将化学知识与实际问题（文物保存、实验室安全）有机结合。形成知识、思维、方法清单：▲知识应用实例——实验室制氢气的金属选择：常选用锌粒，因为镁反应太快不易控制，铁反应较慢效率偏低，而锌反应速率适中。铜、银等不能使用。这体现了对金属活动性及反应速率的综合考虑。▲知识应用实例——金属的腐蚀与防护：金属活动性越强，通常越容易失去电子被腐蚀（如K、Na、Ca极活泼，Mg、Al、Zn较活泼，Fe次之）。金、银、铂等极不活泼金属在自然界中有单质形式存在。这为金属防护（如镀层、牺牲阳极法）提供了理论依据。（教学提示：此处是素养提升点，引导学生体会化学知识的实用价值和社会意义，培养STS观念。）第三、当堂巩固训练

现在，我们通过一组分层练习来巩固今天所学。请大家根据自身情况选择完成。基础层：1.判断下列反应能否发生，能的写化学方程式，不能的说明理由：(1)铝和稀硫酸；(2)铜和稀盐酸；(3)锌和硫酸铜溶液；(4)铜和硝酸银溶液。2.X、Y、Z三种金属，分别放入稀硫酸中，X溶解并放出气体，Y、Z不反应；将Y放入Z的盐溶液中，无变化。则三种金属活动性由强到弱的顺序是______。综合层：3.为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，某同学设计了以下四组实验，你认为不可行的是（）A.Fe、Ag、CuSO₄溶液B.Fe、Cu、稀盐酸、AgNO₃溶液C.Cu、FeSO₄溶液、AgNO₃溶液D.Cu、Ag、FeSO₄溶液。4.某工厂排放的废水中含有大量AgNO₃，欲回收其中的银，从经济和环保角度考虑，可选用哪种金属？写出反应方程式。挑战层：5.（开放探究）现有镁、铁、铜三种金属，以及稀盐酸和硫酸亚铁溶液。请设计至少两种不同的实验方案，验证三种金属的活动性顺序。画出简要的实验方案示意图，并说明预期现象与结论。反馈机制：学生独立完成后，小组内交换批改基础层和综合层题目，教师公布答案并巡视。针对共性疑难（如第3题方案设计），请不同小组分享解题思路，教师点评。挑战层题目作为课后讨论延伸，鼓励有兴趣的学生形成简要报告。第四、课堂小结

同学们，今天的“金属化学性质探究之旅”即将到站。请大家闭上眼睛回顾一下，我们经历了哪几个主要的“实验站点”？最终收获的“知识地图”（金属活动性顺序表）是什么？它在哪些路口能为我们指引方向？现在，请打开你的《任务单》背面，用关键词或简单的图示，绘制本节课的知识结构图，时间3分钟。

（学生绘制后，邀请12位同学展示并简述）很好，大家的总结抓住了“三条主线（与O₂、酸、盐反应）”和“一个核心（金属活动性顺序及应用）”的精髓。我们不仅学到了知识，更重要的是体验了如何通过实验探究、比较归纳来构建化学模型，并用模型去解决实际问题。这才是化学思维的魅力所在。

作业布置：必做作业：1.整理课堂笔记，完善知识结构图。2.完成练习册本节基础题。选做作业（二选一）：A.调查家庭中金属制品（如厨具、饰品、工具）的材质，并结合其用途分析利用了金属的哪些性质（物理和化学）。B.查阅资料，了解“湿法炼铜”的历史和原理，并用化学方程式表示其反应过程。六、作业设计基础性作业：1.默写金属活动性顺序表（从K到Au）。2.完成下列化学方程式，并判断反应类型：(1)Mg+O₂—(2)Zn+H₂SO₄—(3)Al+CuSO₄—3.选择题：下列金属中，不能与稀盐酸反应生成氢气的是（）A.MgB.ZnC.FeD.Ag拓展性作业：4.情境应用题：在焊接铁轨时，工人师傅常用铝粉与氧化铁粉末的混合物（铝热剂）在高温下反应，生成熔融的铁水来填充缝隙。已知该反应原理为：2Al+Fe₂O₃→2Fe+Al₂O₃。请根据金属活动性顺序，解释铝能置换出铁的原因。这个反应属于哪一基本反应类型？5.实验设计题：给你提供铁片、铜片、硝酸银溶液和稀盐酸，请设计实验验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序，写出简要步骤、预期现象及结论。探究性/创造性作业：6.（项目式学习启动）探索“金属的防腐大师”：选择一种常见的易生锈金属（如铁），利用家庭可得的材料（如油、油漆、不同金属片、食盐水等），设计并实施一个小实验，探究不同条件下的锈蚀速率或不同防护方法的效果。一周后记录现象，撰写一份简短的探究报告（包括问题、假设、方法、结果和反思）。七、本节知识清单及拓展★1.金属的化学性质共性：大多数金属具有相似的化学性质，主要表现为能与氧气、酸、某些盐溶液发生反应。其本质是金属原子易失去最外层电子，表现还原性。★2.金属与氧气反应：反应通式：金属+氧气→金属氧化物。反应条件与剧烈程度因金属活动性不同而异（如Mg、Al常温生成氧化膜，Fe、Cu高温，Au不反应）。（认知提示：此反应是化合反应，也是氧化反应。）★3.金属与稀酸（HCl、H₂SO₄）反应：反应通式：金属（H前）+酸→盐+氢气。此为置换反应。现象：固体溶解，产生气泡，放热。（易错点：硝酸、浓硫酸与金属反应不生成氢气。）★4.金属与盐溶液反应：反应通式：金属A（前，K/Ca/Na除外）+盐（含金属B）→金属B+新盐。此为置换反应。现象：金属表面析出新金属，溶液颜色可能变化。（核心规律：“前置后”，即活动性强的金属置换出活动性弱的金属。）★5.金属活动性顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu。（记忆口诀：钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金。）★6.金属活动性顺序的应用（一）：判断金属与酸能否反应。只有排在氢（H）前面的金属才能置换出稀酸中的氢。★7.金属活动性顺序的应用（二）：判断金属与盐溶液能否反应。排在前面的金属（K/Ca/Na除外）能将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。★8.置换反应：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。形式：A+BC→AC+B。本课涉及的金属与酸、金属与盐溶液的反应均属此类。▲9.金属活动性差异的实质：金属在水溶液中失去电子能力（还原性）的强弱。活动性越强，越易失电子，反应通常越剧烈。▲10.铝的“自我保护”：铝在常温下与氧气反应生成一层致密而坚固的氧化铝（Al₂O₃）薄膜，阻止内部铝进一步被氧化，因而具有很好的抗腐蚀性。（联系生活：铝制品不宜用硬物擦洗或长时间盛放酸性/碱性食物。）▲11.金属的腐蚀：本质是金属与周围环境中的物质（如O₂、H₂O、CO₂、酸等）发生化学反应而被损耗的过程。活动性强的金属更易腐蚀。▲12.湿法炼铜原理：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu。这是我国古代发明的利用金属置换反应制取金属的方法，是现代湿法冶金先驱。（以上清单共12条核心条目，涵盖知识、方法、应用与拓展，供学生梳理与复习使用。）八、教学反思

本教学设计以“探究之旅”为主线，力图将结构化的教学模型、差异化的学生活动与化学核心素养的发展深度融合。回顾假设的课堂实施，以下进行针对性反思。

（一）教学目标达成度分析。从知识目标看，通过五个环环相扣的任务，尤其是分组实验的亲身体验，学生能较好掌握金属与氧气、酸、盐溶液反应的典型现象与规律，金属活动性顺序表的构建也水到渠成。能力目标上，实验操作与观察记录环节落实较好，但在“基于证据推理”环节，部分学生在从现象归纳规律时仍需教师引导，如任务五中解释文物保存问题时，有学生仅从“铜不活泼”直接给出结论，未能清晰表述与氧气、水等介质的具体反应差异，说明证据与结论之间的逻辑链条需进一步强化训练。情感与价值观目标在小组实验和情境讨论中得到了自然渗透，课堂氛围积极。

（二）核心教学环节的有效性评估。导入环节的生活对比图片成功引发了认知冲突，驱动性问题明确。新授环节的五个任务构成了一个完整的探究闭环：从定性感知（任务一）到定量比较（任务二、三），再到模型构建（任务四）与实际应用（任务五），符合学生的认知进阶。其中，任务二与任务三的