人教版九年级下册化学《金属资源的利用和保护》教案
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2016-12-0615:39
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教学目标
知识与技能：
(1)知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，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。
(3)了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
(4)知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
过程与方法：
(1)通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息。
(2)运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。
(3)能主动与他人进行交流与讨论，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
情感态度与价值观：
(1)增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。
(3)逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。
(4)树立为社会的进步而学习化学的志向。
教学重难点
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。
(3)铁锈蚀的条件及其防护。
(4)合理利用金属资源的意识。
教学难点
(1)对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究。
教学工具
实验用具：Fe2O3、石灰水、贮有CO的贮气瓶、磁铁、铁架台、酒精喷灯、酒精灯、试管、直玻璃管、橡胶塞、导管、火柴。
教学过程
引言
由前面的学习我们知道，金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。由于地球上的金属资源是有限的，故我们需对其进行合理的利用和有效的保护。
课题3金属资源的利用和保护
一、金属资源概况
[讲解]地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除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。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。工业上就是从矿石中来提炼金属的。
[请学生观看课本图8—16、8—17、8—18等有关金属资源的图片。或展示矿石样本或放录像]
[过渡]不同种类的金属在地壳中的含量并不相同。它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢
请大家看课本P15“金属元素在地壳中的含量”的资料。
[问]人类目前普遍使用的金属有哪些
[答]铁、铝、铜等。
[追问]这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢
[生]肯定有!因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的。
[疑惑]铜的百分含量远小于铁和铝，为什么也普遍使用于我们的日常生活和工农业生产呢
[可让学生讨论、各抒己见]
[总结]这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关。
[追问]那么，自然界含铁、铝、铜的矿石主要有哪些呢它们的主要成分是什么liuxue86.com
[生]含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、菱铁矿(主要成分是FeCO3);含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是Al2O3);含铜的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
[承接]我国的金属矿物分布怎么样
[引导学生看课本有关内容]
答案：矿物种类齐全，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位。
[补充]虽说我国矿物种类比较齐全、矿物储量比较丰富，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。随着我国经济高速发展，对矿产资源需求增长很快，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，21世纪初，我国矿产资源将出现全面紧缺的局面。
[过渡]现在，人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源，以提取数以吨计的金属。其中，提取量最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面，我们就来学习有关铁的冶炼的知识。
二、铁的冶炼
[介绍]早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
[引导学生观看图8—19(我国古代炼铁图)]
[讲解]钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产量只有15.8万吨，居世界第26位;1996年，我国的钢产量首次突破1亿吨，居世界前茅。
[引导学生观看图8—20(上海宝山钢铁公司炼铁高炉)和图8—21(为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票)]
[介绍]我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。
[过渡]铁矿石是怎样炼成铁的呢现以赤铁矿的主要成分Fe2O3为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。
[启发]比较Fe2O3与Fe的组成差异，设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼。
[学生讨论]Fe2O3与Fe在组成上只相差一种元素，即氧元素。要使Fe2O3变为铁关键是使Fe2O3失去“O”。可能的方案有：
1.加热使Fe2O3发生分解反应。
2.找寻一种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O”。
[引导学生对以上方案评价]方案1要使Fe2O3分解，需较高的温度;又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应，要使Fe2O3分解成功，还须在非空气氛围中进行，这样成本太高。方案2比较切实可行。但选用什么样的物质才能使Fe2O3失去“O”呢
[教师引导]我们可以从以前接触过的一些物质中，寻找适合这种条件的物质。请大家回忆、思考并讨论。
[学生讨论]
[结论]Mg、H2、C、CO等都符合条件。
[教师总结]事实上，这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走。但考虑到经济效益等原因，我们一般选用C或CO。
[师]请大家写出以CO和Fe2O3为反应物冶铁的化学方程式。
冶炼原理
[学生板书]Fe2O3+3CO3CO2+2Fe
[教师引导]请大家利用自己的智慧，设计一个模拟铁的冶炼过程的化学实验，并最好能验证其生成产物。
[学生讨论]教师可引导学生从金属冶炼的一般条件、生成物的证明、尾气的处理等角度进行考虑。如根据经验学生可判断出金属冶炼的一般条件是高温;根据以前所学知识学生可想象到用澄清石灰水验证CO2;用磁铁验证铁的生成;CO有毒，尾气应处理等。
[演示实验8—3一氧化碳还原氧化铁的实验]
注意：
(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热;反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO。
(2)反应完毕后，把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，并试验它能不能被磁铁吸起，以判断反应中是否生成了铁。
[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与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。
[介绍]把铁矿石冶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，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
[可投影展示如下图的炼铁高炉结构。另，若有条件，最好能播放工业生产中冶炼铁的录像，或参观钢铁厂]
[过渡]在冶铁的实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质，故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题。
三、有关杂质问题的计算
[投影例题]用1000t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]本题是有关化学方程式的汁算，但化学方程式表示的是纯净物质之间的数量比，而不表示不纯物质之间的数量关系。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量，必须先换算成纯净物质的质量，或先计算出纯净物质质量再换算成不纯物质的质量。
[师]请大家根据以上分析，解答此题。
[学生活动]
[投影给出正确解法]如下：
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t×80%=800t。
[课堂练习]习题4
[对练习中出现的错误进行分析和纠正]
根据化学方程式进行计算时，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。
【教学目标】
1.知识与技能
(1)知道常见金属:铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
(2)会概括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。
2.过程与方法
(1)通过实验，让学生了解炼铁的原理，使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。
(2)通过对某些含有杂质的物质的计算，使学生把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，培养学生灵活运用知识的能力。
3.情感态度与价值观
(1)通过对我国古代炼铁史的介绍，让学生了解我国的悠久历史，激发学生的爱国热情。
(2)增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。
【教学重点】
1.铁的冶炼。
2.有关炼铁的杂质问题计算。
【教学难点】
有关化学方程式计算中的杂质问题的计算。
【教具准备】多媒体课件等。
【导入新课】
地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在，含矿物的岩石称为矿石。工业上
就是从矿石中来提炼金属的。
【学生活动】
请同学们阅读课本P14～P15，包括图片和资料，交流讨论。回答：
1.常见的金属矿物有哪些其主要成分是什么
2.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
3.人类目前普遍使用的金属有哪些
【交流评价】
让学生分析与交换不同意见。
【交流回答】
1.常见的金属矿产有赤铁矿(主要成分是Fe203)、磁铁矿(主要成分是Fe304)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、铝土矿(主要成分是Al203)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
2.最适宜炼铁的两种矿石是磁铁矿和赤铁矿,因为这两种矿石含铁量高(质量分数大)且含硫等“有害元素”少，冶炼时产生的污染小。
3.普遍使用的金属有铁、铝等。
【过渡】
现在,人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源，以提炼数以亿吨计的金属。其中提取量最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面，我们就来学习有关铁的冶炼的知识。
1.展示我国古代炼铁图一了解我国炼铁的悠久历史。
2.观看视频参观炼铁厂和展示P16图8─22。
3.思考工业冶炼铁的原料、原理和设备。
4.炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图。
【分析小结】
1.冶炼的原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气
2.冶炼的原理(用化学方程式表示)
3.冶铁的设备──高炉
4.产品生铁──(铁合金、混合物)
【演示实验】
利用多媒体课件展示一氧化碳还原氧化铁，分析反应原理，记录现象，分析实验注意事项。
【归纳总结】
2.实验步骤:①检查装置气密性;②装入样品并固定;③向玻璃管内通入C0气体;④给氧化铁加热;⑤停止加热;⑥停止通入一氧化碳。
3.实验现象:①红色粉末逐渐变成黑色;②澄清石灰水变浑浊;③点燃尾气时，产生蓝色火焰。
4.注意事项:①先通C0的目的：排出玻璃管内的空气，以免加热时C0与空气混合，发生爆炸;②实验完毕后继续通C0的目的：防止氧化铁还原成铁后，在较高的温度下又被氧化;③尾气处理：多余的C0要燃烧掉，防止C0污染空气;
【课件展示】
利用多媒体展示课本P17例题。
【分析】
化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系，赤铁矿石中含有纯的氧化铁的质量为:1000t×80%。若设生铁的质量为x，则其纯铁的质量为x×96%，根据化学方程式就可计算出结果。
解:设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x.
答:1000t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583t。
课后小结
【课堂小结】
本节课我们主要学习了金属资源的概况,铁的冶炼及有关杂质问题的计算等知识。难点是含杂质问题的计算，课后需要练习强化这类计算。