金属资源的利用和保护教案标准版.docx

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金属资源的利用和保护教案标准版

学科

化学

授课教师

授课形式

授课年级

初三

课时

1课时

授课时间

2013-12-26

授课题目

金属资源的利用和保护

授课思路

引入------思考探究----讲解-----总结

教学方法

复习-激趣创境-设疑操作-体验讨论-探究小结-反思

教学资源

教材

教学目标

（1）知道一些常见矿物，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反应物或生成物中含杂质进行计算

教学重点

铁的冶炼

教学难点

实验室冶炼铁和含杂质等不纯物的化学方程式的计算

教学过程

教学环节

教学内容

学生活动设计

一、导入新课

导入新课

【引入】地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除了少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。

如常说的“沙里淘金”就是这个原因，所以，虽然金在地壳中的含量很低，但人类很久以前就发现了金。

【学生活动】

请同学到黑板上书写化学方程式，其余同学在笔记本上书写。

【学生活动】

【阅书】教材的15页图8－16和8－17及资料

二、课程主体内容和过程

【板书】一、金属在自然界的存在方式

大部分以化合物形式

少数以单质形式：

如AgAu

【板书】

1、铁矿石

赤铁矿Fe2O3

磁铁矿Fe3O4

菱铁矿FeCO3

2、铜矿石

辉矿石：

主要成分Cu2S

孔雀石：

主分碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3

问：

铁以化合物形式存在于铁矿石中，怎样从中得到单质铁呢？

常见的铁矿石中理论上最适宜炼铁的两种矿石是什么？

理由？

【解答】赤铁矿和磁铁矿，因为其他矿石不仅含铁的含量低，且会生成二氧化硫等有害气体。

（选择矿石的原则：

含铁量高，且污染少，既可以提高经济效益，又可减少环境污染。

）

【讲述】磁铁矿和赤铁矿所含的主要成分都是铁的氧化物，可以利用还原剂将它们变成单质铁。

那应该如何在实验室得到单质铁呢？

下面来做一氧化碳还原氧化铁的实验，了解实验室炼铁的方法，进一步得到工业炼铁的方法。

【板书】二、铁的冶炼

实验室冶炼（纯铁）

1、原理

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

2、步骤：

1检验装置的气密性

2装入药品并固定

3向玻璃管内通入一氧化碳气体

4给氧化铁加热

5停止加热

⑥停止通一氧化碳

【一氧化碳早出晚归，酒精灯迟到早退】

3、现象：

红色粉末逐渐变为黑色【这种黑色粉末是还原出来的铁】

澄清石灰水变浑浊【证明有二氧化碳生成】，尾气燃烧生成蓝色火焰【说明为一氧化碳气体】。

2CO+O2点燃2CO2

3、注意事项

a实验前先通一会CO（目的排除装置内的空气，以免加热时一氧化碳与空气混合，可能会发生爆炸。

）

b实验后继续通CO至试管冷却（防止铁重新被氧化）

c实验前，先点酒精灯，后点酒精喷灯

d实验后，先熄酒精喷灯，先熄酒精灯。

4、尾气的处理：

因为一氧化碳有毒，所以尾气中的一氧化碳气体要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。

5、实验前要检查一氧化碳的纯度，因为一氧化碳是可燃性气体，如果其中混有空气或氧气，温度达到着火点或与明火接触可能发生爆炸。

（氢气同理）

6、试验后继续通入一氧化碳的目的：

防止氧化铁被还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化（后果是得到铁和氧化铁的混合物）；防止液体倒吸。

【讲述】在我国及埃及、伊朗等地出土的最早的铁器都是用陨石（天外来客－陨石中含铁量高达90％）打制的。

陨铁虽好，但其数量及其有限。

地球上的铁多于铜，可是铁器大规模的使用即铁器时代为什么会出现在铜器时代之后呢？

其关键在于炼铁比炼铜更难些，难在哪里？

学了下面的内容，再和以前学过的炼铜比较，你就明白了。

【炼铜的方法有湿法炼铜，利用铁比铜活泼，氯化铜中还原出铜；电解方法；火法炼铜：

硫化亚铜和氧气生成铜单质和二氧化硫，高温条件下。

】

【板书】

工业炼铁

1、原料：

铁矿石、石灰石、焦炭、空气

2、原理：

在高温下，利用还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来

3、设备：

高炉

4、冶炼过程中发生的化学方程式

1）在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳；

C＋O2

CO2

（2）二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳．

CO2＋C

2CO

（3）一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应，生成铁．

3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2

【拓展】为了确保CO只与Fe2O3反应，还需将矿石中含的杂质SiO2除去．石灰石高温分解成氧化钙，CaCO3

CaO＋CO2↑，氧化钙再与二氧化硅反应，CaO＋SiO2＝＝＝＝CaSiO3（硅酸钙），硅酸钙作为炉渣会从铁水中分离出来，从而达到除去二氧化硅的目的．

【讲述】从以上的活动中可以看到，是一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来，但是这时炼出来的铁含有很多的杂质，叫生铁，所以在实际生产中，所用的原料或产物都含有杂质，在计算用料和产量时应考虑到杂质问题。

可按下列公式进行转化：

（1）混合物中某物质的质量分数（纯度）=该物质的质量/混合物的质量×100%=1-杂志的质量分数

（2）该物质的质量=不纯物质的总质量×该物质的质量分数

不纯物质的总质量=该物质的质量/该物质的质量分数

【例题】用2000t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：

化学方程式表示的是纯物质间的质量

关系，该物质的质量=含杂质物质的质量×纯

物质的质量分数。

含有的杂质不能直接代入

化学方程式计算，因为杂质没有参加反应。

解：

1000t赤铁矿石中含有纯的氧化铁的质量为：

2000t×80％=1600t，

设800t氧化铁理论可以炼出铁的质量为x，根据化学方程式就可得出结果。

Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2

160112

800x

160112

1600x

X==1120t

折合为含铁96%的生铁的质量：

1120÷96%=1166.7t

答：

可以炼出含铁96％的生铁1166.7t。

【学生活动1】

阅书教材的16页（常见矿石的图片），了解矿石概念。

【学生活动2】

经过阅读教材和老师讲解的矿石概念，完成下表

【学生活动3】

让学生分析与交换不同的意见

【学生活动3】

思考这个实验需要

注意的事项

①在一氧化碳还原氧化铁的实验中，为什么要先通一氧化碳？

②实验后的尾气如何处理？

③实验前做什么准备工作？

④试验完毕后继续通入一氧化碳的目的是什么

【学生活动4】

回忆思考炼铜的方法

【学生活动4】

阅读教材，思考工业炼铁的原理、原料和设备

【学生活动5】

根据工业炼铁的原理思考并书写冶炼过程中的化学方程式

【学生活动6】

思考含有杂质的物质能否参加化学反应的计算

【学生活动7】

思考含有杂志的物质该如何参与化学计算

【学生活动4】

认真自学例题，

审题，抓住有用

信息，理解数据

含义，讨论和交

流如何将不纯物

质转化为纯净

物。

三、本课

重、难点突出

1、工业炼铁的原理、原料和设备以及冶炼过程中的化学方程式。

2、一氧化碳还原氧化铁实验的装置、实验步骤、注意事项。

3、矿石的种类及主要主要成分。

【学生活动】

将三个重点问题进行归纳总结，熟记于心。

四、实际

题型训练

1.炼铁和炼钢有何不同

答：

炼铁是把铁从矿石中还原出来，而炼钢是把生铁中的碳含量降下来．

炼钢是用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳

元素主要设备是转炉、平炉、电炉

炼铁是Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气设备是高炉

2．在研究铁的冶炼过程时，应区别焦炭和一氧化碳的作用，虽然焦炭也有还原性，但在炼铁时起还原剂作用的是CO，CO是由焦炭和二氧化碳反应得到的．

［例2］某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、空气等，主要反应过程如下所示：

（1）在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式．

（2）写出②、③两步反应的化学方程式

②_____________________________　　③______________________________

答案：

（1）CO2，CO；

（2）CO2＋C

2CO，3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2

点拨：

解本题的关键是弄清冶铁过程中还原剂是什么？

它是怎样生成的？

然后根据题目所给条件综合分析，便可迎刃而解．

3．在本课题涉及到的计算中，尤其要注意的是关于不纯物的计算，一定要先将不纯量转化成纯量后再根据方程式计算．

［1］若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，600t这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？

解：

设可炼出含杂质质量分数为7%的生铁的质量为x

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

160　　　　　　112

600t×80%　　　x·（1－7%）

x＝

＝365t

答案：

可炼出含碳等杂质质量为7%的生铁365t．

点拨：

这类题很容易出错，错误原因主要在于没有理解哪些是不纯物的质量，哪些是纯净物的质量．赤铁矿和生铁都是混合物，而在化学方程式的计算中，所涉及到的都是纯净物的质量，只要牢牢把握住这一点，所有含杂质的计算都可迎刃而解．

[2]．某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石，该厂理论上可日产含Fe98%的生铁多少吨？

指导建议：

首先将不纯物的量转化成纯物质量

Fe2O3质量＝5000t×76%＝3800t

设生铁质量为x，则纯铁质量＝98%·x

然后再根据方程式进行计算．

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

160　　　　　　112

3800t　　　　　98%·x

160∶3800t＝112∶98%·x　　　　x＝

≈2714.3t

[3]冶炼2000t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨？

指导建议：

纯铁质量＝2000t×（1－3%）＝1940t

设磁铁矿石质量为x，则Fe3O4质量为90%·x

反应原理：

　Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2

　　　　　　232　　　　　　168

　　　　　　90%·x　　　　1940t

232∶90%·x＝168∶1940t

x＝

＝2976.7t

所以磁铁矿质量为2976.7t．

【学生活动】

进行课堂练习，巩固所学内容

五、知识点的归纳和总结

本节课共有4个知识点

1、矿石的概念和种类

2、一氧化碳还原氧化铁的实验

3、工业炼铁

4、含有杂质的物质计算

【学生活动】

对四个知识点进行深入的剖析理解，总结整理

六、课后作业

1、总结本节课的知识点

2、完成习题

教学反思

课程主要特色和创新之处

结合实际，每个问题进行详细的归纳总结，各个知识点都有拓展问题，融合在教学中，学生不仅学到教材知识，还能了解到很多近似的的问题。

课程存在的

问题与不足

日期

教学主管签字