课题3　金属资源的利用和保护优质教案设计

课题3 金属资源的保护和利用（一）

【教学目标】

（一）知识与技能

1、知道一些常见的金属矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

2、会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。

（二）过程与方法

1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法，认识工业炼铁的主要原料及设备。

2、了解一氧化碳与氧化铁反应的原理，理解、说明一氧化碳与氧化铁反应的实验操作及要求。

（三）情感态度与价值观

1、通过对实验的观察，培养学生观察分析能力。

2、通过对一氧化碳与氧化铁反应的实验分析，增强学生安全操作意识和良好的环保意识。

【教学重点】

1、铁的冶炼

2、有关化学方程式计算中的杂质问题计算

【教学难点】

1、有关化学方程式计算中的杂质问题计算。

【教学过程】

一、了解金属矿物

【情景引入】出示图片，展示金属文物，引发学生思考。

【提问】同样是距今2000多年的金属，为什么金银制品光亮如新，铜制品略带斑迹，铁制品锈迹斑斑呢？

活动一：认识金属的存在

【提问】那么不活泼金属、活泼金属在自然界中主要以什么形式存在? 【解释】球上的金属广泛地存在于地壳和海洋中，除了金银等少数不活泼金属以单质的形式存在，其余都以化合物的形式存在。

【提问】那生活中用到的铁、铝、铜单质是从哪里获得的呢?工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属。首先我们来认识一下自然界中常见的金属矿物。

活动二：了解常见的金属矿物

【课件展示】自然界中存在的常见矿石。赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿是常见的铁矿石，可以从铝土矿中提炼出铝，黄铜矿、辉铜矿可以用来炼铜。

【设疑】大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，我们每年要提取数以亿吨的金属，用于工农业生产和其他领域，其中，提取量最大的就是“铁”。

【过渡】从铁矿石中得到铁这个过程叫做铁的冶炼。

【板书】一、铁的冶炼

【铁的冶炼】

活动一：探究原理

【设疑】同学们知道自然界存在哪些铁矿石吗？

【课件展示】自然界中存在的常见铁矿石

【过渡】工业上常用磁铁矿和赤铁矿来炼铁，下面就以赤铁矿为例来探究铁的冶炼。由于实验室不具备铁矿石炼得铁的条件，我们就以赤铁矿的主要成分Fe2O3为探究对象。

【实验探究】以赤铁矿（Fe2O3）为例来探究实验室条件下模拟炼铁的过程。

【提出问题】如何实现从Fe2O3到Fe的转变? 【学生】讨论。

分析1：从组成上看Fe2O3比Fe多了什么? 分析2：要将Fe2O3中的氧元素去除，可以加入哪些物质使其与氧结合?（C或CO、H2）

【提过】工业上一般用CO作为Fe2O3的还原剂。为什么不用碳或者氢气呢？焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，不易完全反应且过量的焦炭不易与铁粉分离；氢气的成本较高）

使用CO的注意点：CO有毒，对人体有危害，且有可燃性，加热或点燃CO和空气的混合物有可能会爆炸。

活动二：探究装置和注意事项

【过渡】那选择什么样的反应装置呢? 【分析】引导同学看课本16页图8-20。

【提问】澄清石灰水的作用是什么？装置尾部的酒精灯是什么作用？完成这个实验，还要注意哪些问题呢? 【观察实验】播放实验视频。学生观察实验并思考。

【学生】

【使用视频】澄清石灰水的作用——验证反应生成了CO2；装置尾部的酒精灯的作用——尾气处理。

【讨论】尾气处理方法（气囊；CO的可燃性--直接燃烧--利用它产生的热量；CO的还原性——作为原料，重新投入使用）。

活动三：解释与结论

【实验现象】固体由红棕色变成黑色，澄清石灰水变浑浊。

【分析】澄清石灰水变浑浊——生成了CO2，

黑色固体生成——铁。

【得出结论】CO与Fe2O3在高温条件下反应，生成了什么?请同学们写出这个反应原理的化学方程式。

【实验回顾】操作注意事项：1、反应前，先通CO，再加热。否则会爆炸。

2、实验后，先撤酒精灯，后撤CO。

活动四：了解工业炼铁过程

【过渡】将CO还原氧化铁得到了铁，也就是说CO可以将铁从铁矿石中还原出来，运用这个原理就可以来指导工业上铁的冶炼。工业是怎么炼铁的？请同学们带着下列问题，通过一段视频了解一下工业炼铁的过程。

【视频】工业炼铁

【思考、讨论】炼铁的设备叫什么？炼铁的原料有哪些？作用分别是什么？高炉中所得的铁是纯铁吗？

【过渡】工业上冶炼出来的是生铁，而我们在实际生产生活中往往需要知道冶炼出来的生铁中铁的含量，由于在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题，有关杂质问题的计算在实践生产中具有重要意义，下面我们来算一算。

活动五：简单计算

【算一算】用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？

【分析讨论】解题思路，注意，化学方程式的计算都是纯物质的计算。

①

根据题目中铁矿石与Fe2O3关系，求Fe2O3的质量；

②

根据化学方程式，由Fe2O3的质量求出生产铁的质量；

③

根据②中求出的纯铁质量与含杂质生铁的质量，求出生铁的质量。

【小结】要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量才能利用化学方程式进行计算。

【学以致用】1、某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O3 76%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe 98%的生铁的质量是多少？

2、冶炼2000t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？

……

【点评】解法很多

【拓展延伸】化学方程式遵从质量守恒定律，因此，利用“守恒”的观点，不需要通过化学方程式来求解，如根据铁元素的守恒关系求含铁量。

【介绍】我国除了辽宁的鞍山，还有湖北的大冶，四川的攀枝花等地都有大型的钢铁产地。1949年时，我国的钢铁产量居世界的26位，1996年，年产量已经突破一亿吨，到现在为止，我国铁的年产量连续几年都居世界第一。我们也为此感到骄傲和自豪。

【归纳总结】总结知识，从石头到铁，是古代人智慧的结晶，是社会进步的基础，是现代文明的脊梁，让我们继续努力，创造祖国更辉煌的明天。