第八單元 金屬和金屬材料課題3 金屬資源的利用和保護第1課時 鐵的冶煉【學習目標】1.知識與技能（1）知道一些常見的金屬(如鐵、鋁、銅)等礦物名稱。（2）了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。（3）會根據化學方程式對反應物或生成物中含有的某些雜質進行計算。2.過程與方法（1）學會用比較分類、歸納概括的方法對所獲取的信息進行加工。（2）通過收集資料、查閱資料、討論交流等具體探究活動，培養學生良好的學習習慣和學習方法。3.情感態度與價值觀（1）通過對工業煉鐵的學習，使學生體會學習化學的價值；。（2）保持和增強對生活中化學現象的好奇心和探究欲，培養學生學習化學的興趣。【學習重點】了解從常見鐵礦石中提煉鐵的原理。【學習難點】冶煉鐵的原理和含雜質等不純物的化學方程式的計算。【教學流程】創設情境準備實驗用品人們生活的物質世界處于不斷變化之中導入新課講解觀察的要點實驗導學建立化學變化、物理變化的概念等合作探究歸納總結本節所學內容課堂小結本節知識的練習并布置作業檢測反饋，布置作業【教學設計】一、創設情境金屬材料的使用，標志著人類的進步和發展。我國在商代就煉制了青銅器，春秋戰國時期就會煉鐵煉鋼。在日常生活中，我們也經常要接觸到與鐵有關的物品，如鐵門、鐵鍋等。而一個國家的經濟命脈重工業，更離不開鋼鐵的使用。那么鋼鐵是如何從鐵礦石中冶煉出來的呢？這節課我們一起來了解鐵的冶煉方法。二、新課導入地球上的金屬廣泛存在于地殼和浩瀚的海洋中，像金、銀等少數不活潑的金屬在自然界中以單質的形式存在，因此，人們可以“沙里淘金”。其他金屬在自然界以化合物的形式存在，而以化合物形式存在的金屬在自然界又以礦物形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。工業上是從礦石中提煉金屬的。【板書】一、金屬資源的概況【提問】欣賞自然界中幾種金屬單質和一些礦石圖片，并說說赤鐵礦和磁鐵礦的主要成分是什么？【回答】赤鐵礦主要成分：Fe2O3；磁鐵礦主要成分：Fe3O4；黃鐵礦主要成分：FeS2。【提問】請各小組同學思考：為什么金銀等少數金屬在自然界存在單質，而絕大多數金屬元素只能以化合物的形式存在？【回答】金、銀的化學性質比較穩定，不易被氧化。像鋁、鐵、銅等金屬相對較活潑，容易被氧化，而以化合物的形式存在。【投影展示】 金屬元素在地殼中的含量金屬鋁鐵鈣鈉鉀鎂含量(%)7.734.753.452.742.472.00【講解】我國金屬礦物種類齊全，礦物儲量豐富，其中鎢、鉬、鈦、銻等的儲量居世界前列，銅、鋁、錳等的儲量在世界上占重要地位。雖然我國礦物種類比較齊全，儲量比較豐富，但由于多種因素的影響，我國主要礦產品進口量呈逐年上升趨勢。隨著我國經濟的高速發展，對礦產資源需求增長加快，主要礦產資源短缺的態勢日益明顯。如果地質勘探無重大突破，不久的將來，我國礦產資源將出現全面短缺的局面。【過渡】煉鐵的過程稱為鐵的冶煉。【板書】二、鐵的冶煉【活動一】了解將鐵從鐵礦石中還原出來的原理和方法。【講解】我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。那么如何才能煉成鐵呢？現在以赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)為例，介紹如何煉鐵。【活動探究】如何煉鐵？討論：如何將鐵礦石中的Fe2O3轉化成鐵單質？【分組討論】方案一：加熱使Fe2O3發生分解。方案二：尋找一種物質，主動使其奪走Fe2O3中的“O”。優缺點：方案一，需要較高的溫度，在高溫條件下鐵又易與氧氣反應，因此要使分解成功，還必須在非空氣氛圍中進行，但這樣成本太高。方案二，比較切合實際，但大家考慮尋找什么物質才能奪走其中的“O”。【結論】1.氫氣、炭和一氧化碳等都符合條件。2.在工業上，綜合考慮經濟效益和安全等因素，一般選用炭或一氧化碳。【實驗探究】學習實驗室用一氧化碳還原鐵的氧化物的裝置。【分析】(1)該實驗的反應原理是什么？(用化學方程式表示)CO在該反應中的作用是什么？(2)為什么裝置最后要放一盞點燃的酒精燈？相關化學方程式怎么寫？還可以用什么方法代替酒精燈？師：知道了實驗裝置后，那么該實驗怎樣操作呢？【投影演示】看動畫演示，了解CO還原氧化鐵的實驗過程。(小組內交流，找出合理答案小組代表搶答展示老師點評)【實驗步驟】在硬質試管中，放入少量的氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，排出管內的空氣后，加熱氧化鐵，當紅棕色粉末變成黑色時停止加熱。試管內物質冷卻后，停止通入一氧化碳。【討論分析】(1)將產物通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明生成了什么氣體。把得到的黑色粉末放在白紙上觀察，該物質能被磁鐵吸引，說明生成的固體是什么物質？請寫出有關化學方程式。(2)為什么先通CO然后才能點燈？為什么先熄燈然后才能停止通CO?(3)木炭和一氧化碳有相似之處，具有還原性。能否用木炭還原氧化鐵？寫出化學方程式。(4)分別寫出一氧化碳還原四氧化三鐵和氧化銅的化學方程式。(5)為什么要用兩個酒精燈？(學生討論)【討論分析】反應中生成了二氧化碳和鐵單質。先通一氧化碳氣體，熄滅酒精燈后繼續通一氧化碳是為了防止生成的鐵被空氣中的氧氣氧化。【總結】上述實驗是實驗室模擬鐵的冶煉過程，工業上鐵的冶煉原理雖然與上述實驗相同，但其規模、條件、裝置等與此差異很大。把磁鐵礦煉成鐵是一個復雜的過程。工業上煉鐵時，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用焦炭和氧氣反應生成一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。【板書】三、有關雜質問題的化學計算【過渡】在實際生產中，原料的產品往往含有雜質，那如何去安排原料投放的多少和估計產品的多少呢？我們一起來討論研究“活動二”。【學生活動二】逐步學會涉及到雜質問題的化學計算。例題冶煉2000 t含雜質3%的生鐵，理論上需要含Fe3O480%的磁赤鐵礦石多少t?4COFe3O43Fe4CO2相對原子質量Fe56C12O16解：設理論上需要含Fe3O480%的磁赤鐵礦石的質量為x，則：4COFe3O43Fe4CO2232 168x80% 2000 t(13%)解得x3348.8 t答：理論上需要含Fe3O480%的磁赤鐵礦石3348.8 t。【總結】本節課通過類比的方法，由實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的原理認識和理解了工廠煉鐵原理。通過學習，也初步掌握了有關雜質的計算。大多數金屬以化合物的形式存在，金、銀等少數金屬在自然界存在單質三、課堂小結金屬資源的概況金屬資源的利用和保護赤鐵礦主要成分：Fe2O3、磁鐵礦主要成分：Fe3O4、黃鐵礦主要成分：FeS2我國金屬礦物種類齊全，礦物儲量豐富煉鐵的原理：Fe2O3 +3CO 2Fe3CO2鐵的冶煉實驗注意事項有關雜質問題的化學計算生成沉淀等【布置作業】完成相應練習。【教學反思】本課題的知識內容學生較為熟悉，課上我用豐富的素材引導學生感知學習的對象，從生活經驗出發，引出課題，激發了學生的學習興趣，讓學生以科學家的身份來研究金屬礦物的種類、鋼鐵的冶煉。整個教學過程體現了“從生活走向化學，從化學走向社會”的理念。更可貴的是學生在教學中充分發揮了主體作用，自主實驗，自主評價，無疑使他們的自信心更強、學習興趣更濃。3