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(xué)習(xí)目標(biāo)】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(jù)化學(xué)方程式對反應(yīng)物或生成物中含有的某些雜質(zhì)進行計算。2.過程與方法（1）學(xué)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(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。3.情感態(tài)度與價值觀（1）通過對工業(yè)煉鐵的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會學(xué)習(xí)化學(xué)的價值；。（2）保持和增強對生活中化學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探究欲，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。【學(xué)習(xí)重點】了解從常見鐵礦石中提煉鐵的原理。【學(xué)習(xí)難點】冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純物的化學(xué)方程式的計算。【教學(xué)流程】創(chuàng)設(shè)情境準(zhǔn)備實驗用品人們生活的物質(zhì)世界處于不斷變化之中導(dǎo)入新課講解觀察的要點實驗導(dǎo)學(xué)建立化學(xué)變化、物理變化的概念等合作探究歸納總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容課堂小結(jié)本節(jié)知識的練習(xí)并布置作業(yè)檢測反饋，布置作業(yè)【教學(xué)設(shè)計】一、創(chuàng)設(shè)情境金屬材料的使用，標(biāo)志著人類的進步和發(fā)展。我國在商代就煉制了青銅器，春秋戰(zhàn)國時期就會煉鐵煉鋼。在日常生活中，我們也經(jīng)常要接觸到與鐵有關(guān)的物品，如鐵門、鐵鍋等。而一個國家的經(jīng)濟命脈重工業(yè)，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(jié)課我們一起來了解鐵的冶煉方法。二、新課導(dǎo)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(shù)不活潑的金屬在自然界中以單質(zhì)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(yè)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(zhì)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(xué)思考：為什么金銀等少數(shù)金屬在自然界存在單質(zhì)，而絕大多數(shù)金屬元素只能以化合物的形式存在？【回答】金、銀的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)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(chǎn)品進口量呈逐年上升趨勢。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長加快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。如果地質(zhì)勘探無重大突破，不久的將來，我國礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)化成鐵單質(zhì)？【分組討論】方案一：加熱使Fe2O3發(fā)生分解。方案二：尋找一種物質(zhì)，主動使其奪走Fe2O3中的“O”。優(yōu)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(yīng)，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(zhì)才能奪走其中的“O”。【結(jié)論】1.氫氣、炭和一氧化碳等都符合條件。2.在工業(yè)上，綜合考慮經(jīng)濟效益和安全等因素，一般選用炭或一氧化碳。【實驗探究】學(xué)習(xí)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(yīng)原理是什么？(用化學(xué)方程式表示)CO在該反應(yīng)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(guān)化學(xué)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(nèi)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(zhì)試管中，放入少量的氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，排出管內(nèi)的空氣后，加熱氧化鐵，當(dāng)紅棕色粉末變成黑色時停止加熱。試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，停止通入一氧化碳。【討論分析】(1)將產(chǎn)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(zhì)能被磁鐵吸引，說明生成的固體是什么物質(zhì)？請寫出有關(guān)化學(xué)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(xué)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(xué)方程式。(5)為什么要用兩個酒精燈？(學(xué)生討論)【討論分析】反應(yīng)中生成了二氧化碳和鐵單質(zhì)。先通一氧化碳?xì)怏w，熄滅酒精燈后繼續(xù)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(jié)】上述實驗是實驗室模擬鐵的冶煉過程，工業(yè)上鐵的冶煉原理雖然與上述實驗相同，但其規(guī)模、條件、裝置等與此差異很大。把磁鐵礦煉成鐵是一個復(fù)雜的過程。工業(yè)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(yīng)生成一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。【板書】三、有關(guān)雜質(zhì)問題的化學(xué)計算【過渡】在實際生產(chǎn)中，原料的產(chǎn)品往往含有雜質(zhì)，那如何去安排原料投放的多少和估計產(chǎn)品的多少呢？我們一起來討論研究“活動二”。【學(xué)生活動二】逐步學(xué)會涉及到雜質(zhì)問題的化學(xué)計算。例題冶煉2000 t含雜質(zhì)3%的生鐵，理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石多少t?4COFe3O43Fe4CO2相對原子質(zhì)量Fe56C12O16解：設(shè)理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石的質(zhì)量為x，則：4COFe3O43Fe4CO2232 168x80% 2000 t(13%)解得x3348.8 t答：理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石3348.8 t。【總結(jié)】本節(jié)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(rèn)識和理解了工廠煉鐵原理。通過學(xué)習(xí)，也初步掌握了有關(guān)雜質(zhì)的計算。大多數(shù)金屬以化合物的形式存在，金、銀等少數(shù)金屬在自然界存在單質(zhì)三、課堂小結(jié)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(guān)雜質(zhì)問題的化學(xué)計算生成沉淀等【布置作業(yè)】完成相應(yīng)練習(xí)。【教學(xué)反思】本課題的知識內(nèi)容學(xué)生較為熟悉，課上我用豐富的素材引導(dǎo)學(xué)生感知學(xué)習(xí)的對象，從生活經(jīng)驗出發(fā)，引出課題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生以科學(xué)家的身份來研究金屬礦物的種類、鋼鐵的冶煉。整個教學(xué)過程體現(xiàn)了“從生活走向化學(xué)，從化學(xué)走向社會”的理念。更可貴的是學(xué)生在教學(xué)中充分發(fā)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(xué)習(xí)興趣更濃。3