第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护第1课时 铁的冶炼【学习目标】1.知识与技能（1）知道一些常见的金属(如铁、铝、铜)等矿物名称。（2）了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。（3）会根据化学方程式对反应物或生成物中含有的某些杂质进行计算。2.过程与方法（1）学会用比较分类、归纳概括的方法对所获取的信息进行加工。（2）通过收集资料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动，培养学生良好的学习习惯和学习方法。3.情感态度与价值观（1）通过对工业炼铁的学习，使学生体会学习化学的价值；。（2）保持和增强对生活中化学现象的好奇心和探究欲，培养学生学习化学的兴趣。【学习重点】了解从常见铁矿石中提炼铁的原理。【学习难点】冶炼铁的原理和含杂质等不纯物的化学方程式的计算。【教学流程】创设情境准备实验用品人们生活的物质世界处于不断变化之中导入新课讲解观察的要点实验导学建立化学变化、物理变化的概念等合作探究归纳总结本节所学内容课堂小结本节知识的练习并布置作业检测反馈，布置作业【教学设计】一、创设情境金属材料的使用，标志着人类的进步和发展。我国在商代就炼制了青铜器，春秋战国时期就会炼铁炼钢。在日常生活中，我们也经常要接触到与铁有关的物品，如铁门、铁锅等。而一个国家的经济命脉重工业，更离不开钢铁的使用。那么钢铁是如何从铁矿石中冶炼出来的呢？这节课我们一起来了解铁的冶炼方法。二、新课导入地球上的金属广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中，像金、银等少数不活泼的金属在自然界中以单质的形式存在，因此，人们可以“沙里淘金”。其他金属在自然界以化合物的形式存在，而以化合物形式存在的金属在自然界又以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。工业上是从矿石中提炼金属的。【板书】一、金属资源的概况【提问】欣赏自然界中几种金属单质和一些矿石图片，并说说赤铁矿和磁铁矿的主要成分是什么？【回答】赤铁矿主要成分：Fe2O3；磁铁矿主要成分：Fe3O4；黄铁矿主要成分：FeS2。【提问】请各小组同学思考：为什么金银等少数金属在自然界存在单质，而绝大多数金属元素只能以化合物的形式存在？【回答】金、银的化学性质比较稳定，不易被氧化。像铝、铁、铜等金属相对较活泼，容易被氧化，而以化合物的形式存在。【投影展示】 金属元素在地壳中的含量金属铝铁钙钠钾镁含量(%)7.734.753.452.742.472.00【讲解】我国金属矿物种类齐全，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锑等的储量居世界前列，铜、铝、锰等的储量在世界上占重要地位。虽然我国矿物种类比较齐全，储量比较丰富，但由于多种因素的影响，我国主要矿产品进口量呈逐年上升趋势。随着我国经济的高速发展，对矿产资源需求增长加快，主要矿产资源短缺的态势日益明显。如果地质勘探无重大突破，不久的将来，我国矿产资源将出现全面短缺的局面。【过渡】炼铁的过程称为铁的冶炼。【板书】二、铁的冶炼【活动一】了解将铁从铁矿石中还原出来的原理和方法。【讲解】我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。那么如何才能炼成铁呢？现在以赤铁矿(主要成分为Fe2O3)为例，介绍如何炼铁。【活动探究】如何炼铁？讨论：如何将铁矿石中的Fe2O3转化成铁单质？【分组讨论】方案一：加热使Fe2O3发生分解。方案二：寻找一种物质，主动使其夺走Fe2O3中的“O”。优缺点：方案一，需要较高的温度，在高温条件下铁又易与氧气反应，因此要使分解成功，还必须在非空气氛围中进行，但这样成本太高。方案二，比较切合实际，但大家考虑寻找什么物质才能夺走其中的“O”。【结论】1.氢气、炭和一氧化碳等都符合条件。2.在工业上，综合考虑经济效益和安全等因素，一般选用炭或一氧化碳。【实验探究】学习实验室用一氧化碳还原铁的氧化物的装置。【分析】(1)该实验的反应原理是什么？(用化学方程式表示)CO在该反应中的作用是什么？(2)为什么装置最后要放一盏点燃的酒精灯？相关化学方程式怎么写？还可以用什么方法代替酒精灯？师：知道了实验装置后，那么该实验怎样操作呢？【投影演示】看动画演示，了解CO还原氧化铁的实验过程。(小组内交流，找出合理答案小组代表抢答展示老师点评)【实验步骤】在硬质试管中，放入少量的氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出管内的空气后，加热氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。试管内物质冷却后，停止通入一氧化碳。【讨论分析】(1)将产物通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明生成了什么气体。把得到的黑色粉末放在白纸上观察，该物质能被磁铁吸引，说明生成的固体是什么物质？请写出有关化学方程式。(2)为什么先通CO然后才能点灯？为什么先熄灯然后才能停止通CO?(3)木炭和一氧化碳有相似之处，具有还原性。能否用木炭还原氧化铁？写出化学方程式。(4)分别写出一氧化碳还原四氧化三铁和氧化铜的化学方程式。(5)为什么要用两个酒精灯？(学生讨论)【讨论分析】反应中生成了二氧化碳和铁单质。先通一氧化碳气体，熄灭酒精灯后继续通一氧化碳是为了防止生成的铁被空气中的氧气氧化。【总结】上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽然与上述实验相同，但其规模、条件、装置等与此差异很大。把磁铁矿炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭和氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。【板书】三、有关杂质问题的化学计算【过渡】在实际生产中，原料的产品往往含有杂质，那如何去安排原料投放的多少和估计产品的多少呢？我们一起来讨论研究“活动二”。【学生活动二】逐步学会涉及到杂质问题的化学计算。例题冶炼2000 t含杂质3%的生铁，理论上需要含Fe3O480%的磁赤铁矿石多少t?4COFe3O43Fe4CO2相对原子质量Fe56C12O16解：设理论上需要含Fe3O480%的磁赤铁矿石的质量为x，则：4COFe3O43Fe4CO2232 168x80% 2000 t(13%)解得x3348.8 t答：理论上需要含Fe3O480%的磁赤铁矿石3348.8 t。【总结】本节课通过类比的方法，由实验室用一氧化碳还原氧化铁的原理认识和理解了工厂炼铁原理。通过学习，也初步掌握了有关杂质的计算。大多数金属以化合物的形式存在，金、银等少数金属在自然界存在单质三、课堂小结金属资源的概况金属资源的利用和保护赤铁矿主要成分：Fe2O3、磁铁矿主要成分：Fe3O4、黄铁矿主要成分：FeS2我国金属矿物种类齐全，矿物储量丰富炼铁的原理：Fe2O3 +3CO 2Fe3CO2铁的冶炼实验注意事项有关杂质问题的化学计算生成沉淀等【布置作业】完成相应练习。【教学反思】本课题的知识内容学生较为熟悉，课上我用丰富的素材引导学生感知学习的对象，从生活经验出发，引出课题，激发了学生的学习兴趣，让学生以科学家的身份来研究金属矿物的种类、钢铁的冶炼。整个教学过程体现了“从生活走向化学，从化学走向社会”的理念。更可贵的是学生在教学中充分发挥了主体作用，自主实验，自主评价，无疑使他们的自信心更强、学习兴趣更浓。3