资源简介

《铁的冶炼、利用与性质》（复习课）教学设计
一、教学目标
本节课着重体现化学学习内容的实用性，培养学生把所学的化学知识和生活实际结合起来，让学生充分体会到化学来源于生活而又时时刻刻服务于生活。具体的三维目标如下：
1、知识与技能：
（1）知道金属材料特别是钢铁在生产、生活和社会发展中的重要作用，知道什么是合金，认识到调整合金组成比例可以改善金属特性。
（2）了解铁矿石是工业炼铁的必备原料，进一步复习巩固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和设备。
（3）知道钢铁锈蚀的条件，掌握防止金属锈蚀的方法。了解生活中有一些例子也是对铁生锈的成功利用，强调回收废旧金属的重要性。
（4）利用铁的性质探究暖宝宝中有铁粉，掌握以铁为代表的常见金属的性质，学会对金属性质的实验探究。
2、过程与方法：
（1）通过对比、归纳和信息加工，知道实验室模拟炼铁是工业炼铁的一个缩影。
（2）通过暖宝宝中的铁粉对金属化学性质的探究，学会运用比较、分类、总结概括的方法进一步理解置换反应。
（3）通过小组内实验探究，帮助学生形成良好的学习习惯和思维方法。
3、情感态度与价值观：
（1）培养学生的合作意识以及严谨求实、勤于思考用于探索的科学精神。
（2）通过暖宝宝的发热原理的学习，让学生知道铁的锈蚀在某些条件下也是有贡献的，培养学生辩证唯物主义观点，激发求知欲。
（3）在小组的合作实验中获得愉悦，从而激发和增强对化学现象的好奇心和探究欲，提高学习化学的兴趣。
（4）通过高炉炼铁的学习，学生明白化学是可以创造社会价值的，但是在获得经济效益的同时还必须有社会责任感。从尾气的处理中能培养学生的环保意识和社会责任感。
4、教学重点、难点
重点：铁的冶炼原理和铁的化学性质。
难点：利用铁的性质探究暖宝宝中有铁粉。
二、教法分析
1、对比分析法：在复习高炉炼铁和实验室模拟炼铁时采用对比分析的方法。通过设备、原料、反应原理及产物的对比，能加深学生对反应原理的理解。
2、引导探究法：本节课的主要教学方法是引导探究法。中学化学课程标准提出科学课程应当通过科学探究的学习方式，让学生体验科学探究活动的过程和方法，还应当通过学生自主探究等活动来实现教育目标。九年级学生实验动手能力强，思维活跃，具有强烈的探究意识和动手欲望。因此，我通过情景图片引课，小组合作学习，展示实验结果，最后到知识的运用，这样不仅满足了学生的需求，还能使学生从被动而学中解脱出来，主动参与探究过程。
3、多媒体辅助教学法：利用多媒体技术和营造良好的课堂氛围，又能将实验探究的方案分类呈现，给学生更多的动手时间。
三、学法分析
1、实验探究法：通过实验探究得出暖宝宝中有铁粉，从而探究以铁为代表的金属的化学性质。从探究中发现问题，进而提高学生解决问题的能力。
2、合作学习法：让学生在讨论中取长补短，培养学生的合作竞争意识。
四、教学过程
【教师引入】通过图片引入，让学生知道金属材料的使用涉及衣食住行等各个领域，问学生使用最多的金属材料是哪一种？
【学生】钢铁
【教师提问】钢铁的主要成分是什么？自然界有没有现成的铁？铁是怎么得到的？
【学生】铁，炼铁
【教师】对，铁在自然界主要以化合物的形式存在于各种矿石中。炼铁要先找到含有铁元素的矿石。
投影几种铁矿石的图片：磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等。
【讨论】分析赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿这三种常见的铁矿石，从环境保护和经济效益来看，你认为哪种铁矿石最不适合于炼铁
【分组计算】氧化铁、四氧化三铁、二硫化亚铁中铁元素的质量分数并回答。
【小组展示】讨论结果是：二硫化亚铁中铁元素的质量分数最低，而且在炼铁过程中会产生有毒的气体二氧化硫，二氧化硫是大气污染物并能形成酸雨。通常选择赤铁矿和磁铁矿来炼铁。
【教师板书】氧化铁和四三氧化铁的化学式
【过渡】说到炼铁不得不佩服古人的智慧，人们在生活实践中发现，借助某种物质与铁矿石作用可以使铁矿石中铁的氧化物转变为铁。铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。这是古代起初的竖炉炼铁（投影竖炉模型），后来用高炉来大规模炼铁（投影高炉炼铁的模型），高炉炼铁我国要比欧洲大约早1000多年。
【教师提问】炼铁的化学原理是什么？有了铁矿石还要有另一种物质，这种物质通常是一氧化碳。无论是工业炼铁还是模拟炼铁，核心反应都是一氧化碳和铁的氧化物的反应。以一氧化碳与氧化铁为例来分析。从得氧和失氧的角度引导这这个反应的配平。
【教师讲解】把氧化铁看成一个整体，根据铁原子守恒，氧化铁失去氧元素，铁原子的化学计量数要配2，每个一氧化碳分子变成二氧化碳分子要夺得一个氧原子，所以一氧化碳和二氧化碳的化学计量数都配3。除了焦炭、氢气也可以与金属氧化物发生这样的反应。我们把金属氧化物跟一氧化碳、焦炭和氢气等物质发生反应，失去氧转化为金属的过程，称为金属氧化物的还原。在反应中一氧化碳，焦炭、氢气作还原剂，通过这种原理来冶炼金属的方法叫热还原法。像常见的金属铁铜就是用热还原法冶炼的。
【学生】对比思考工业炼铁和实验室模拟炼铁的不同，并回答学案上的相关问题。
【学生1】板演CO和Fe3O4的化学方程式。
【学生2】模拟炼铁中一氧化碳是制备好通入的，而工业炼铁中一氧化碳是在高炉内部生成的，这也体现了焦炭的一条作用是制备还原剂CO。
【学生3】模拟炼铁最终得到的产物是纯铁，工业炼铁得到的产物是生铁即铁的一种合金。【教师评价】表扬同学们的分析都很正确很到位。
【过渡】铁矿石冶炼得到的生铁在使用上受到一定的限制，如何从生铁得到性能更优越的铁合金呢？
【学生回答】以生铁为原料进一步炼钢。生铁和钢都是铁的合金，在生活中应用最广。
【教师提问】合金与纯金属相比有哪些优良的性能
【观看视频】有关合金用途的视频。
【学生答】合金的硬度一般比各组分金属大；多数合金的熔点低于组成它的组分金属。
【教师】其实合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节的。通过配比和条件的选择，可以得到性能各异的合金。
【资料】从“杜拉铝”到“硬铝”
德国化学家在研究镁铝合金时，发现合金的硬度和强度会在淬火后的5~7天连续增加，这就是威姆偶然发现的铝合金淬火后的自然时效现象。当时他并不知道金属内部发生了什么变化，但通过试验得出了合金的最佳成分，并取得了专利权。他把这种高强度的铝合金称为“杜拉铝”，是以最早从事这种合金生产的“杜莱思镇”命名的，后来把这种合金称为“硬铝”，因为它的硬度和强度比一般的铝合金高得多。
【过渡提问】生铁千锤百炼得到钢，继续精炼除杂可不可以得到纯铁呢？或者用氢气、一氧化碳还原纯净的四氧化三铁粉末是不是也可以得到纯铁呢？在化工生产及实验室中使用的铁粉就是用氢气在高温条件下与四氧化三铁反应而生成的。
【学生板演】氢气在高温条件下与四氧化三铁反应的化学方程式。
【转折】最近气温突然下降，好多人会用“暖宝宝”来取暖，老师发现“暖宝宝”的主要成分中有铁粉。请大家利用我们学过的知识设计实验帮我证明“暖宝宝”中有铁粉。
【合作与探究】交流方案，展示结果看哪一组设计的方案多。根据提供的用品和试剂进行实验。
【仪器和药品】井穴板、称量纸、磁铁、表面皿放暖宝宝中的物质、药匙强调用小头取用、稀盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液、胶头滴管等。
【学生实验】进行实验，把观察到的现象记录在学案上，并派代表汇报结果。
【引导】“暖宝宝”中有没有铁粉？你用哪些实验证明的？回答现象和用到的性质或原理。学生实验前拿学生的暖宝宝一起拆，引导学生观察包装并体会温度。
【学生1】部分黑色固体可以被磁铁吸引，说明有铁粉，利用铁可以被磁铁吸引这一条物理性质。
【教师】这也是物质分离的一种方法，实际操作中吸引的铁粉可能会包裹其他一些粉末，可能导致分离不彻底。
【思考】还有没有化学方法可以证明铁粉的存在？
【交流与讨论汇报】
【学生2】取少量粉末于试管中，滴加稀盐酸，有气泡生成，利用铁能与稀盐酸反应生成氢气这一条化学性质。
【学生3】取少量粉末于试管中，滴加硫酸铜溶液，有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色。利用铁的活动性比铜强，铁可以把硫酸铜溶液中的铜元素置换出来。
【教师强调】这种方法就是湿法炼铜，是我国铜的冶金史和化学史上一项重大的发明。早在公元前一两百年，就已用铁从铜的盐溶液中置换出铜，湿法炼铜开辟了湿法冶金的先驱，湿法炼铜到宋朝时发展至顶峰。直到今天湿法炼铜仍然被世界各国采用，主要因为湿法炼铜适宜开采低品位贫铜矿。
【分组实验】
【教师引导探究】暖宝宝为什么会发热呢？暖宝宝发热与什么物质有关呢？
【学生】铁粉。
【追问1】为什么有了铁粉就发热呢？
【学生】铁粉与氧气和水同时接触了，满足铁生锈的条件，铁生锈过程发生一系列复杂的化学变化，转变为铁的化合物，是铁的缓慢氧化，放出热量。铁锈的主要成分复杂，主要是氧化铁。
【追问2】暖宝宝没有拆开塑料包装之前为什么不发热？（教师展示一个没有拆封的暖宝宝）
【学生】无纺布袋外边有一层严密的不透气的胶膜，同时塑料包装袋内被抽成真空，这两个措施让铁粉不与氧气接触，所以铁粉不生锈。
【教师引导探究】铁生锈是缓慢氧化过程，为什么“暖宝宝”能快速发热？
【学生】暖宝宝中有食盐，氯化钠的存在可以加速铁的生锈，所以能快速发热。
【小结】这样的答案大家满意吗？非常正确。可以说暖宝宝就是“冬天里的一把火”，虽然没有“熊熊火焰”，却能带来贴身的小温暖。暖宝宝这项小发明就是对铁生锈原理的一个非常成功的利用。
【过渡】铁生锈是铁的缓慢氧化，我们有没有学过铁的剧烈氧化呢？哪一个反应？你能帮我们描述一下反应现象吗？
【学生】铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体。
【教师】黑色固体是什么？【学生答】四氧化三铁。
【教师】铁丝在空气中能燃烧吗？
【学生】不能，只能发红热。
【猜测】铁粉在空气中能燃烧吗？【学生答】能
【教师】能不能我们来试一下。
【教师演示实验】打开实物展台带铁圈的铁架台，蒸发皿（倒少量酒精），点燃蒸发皿里的酒精，用药匙向火焰上抖动洒落少量铁粉。注意观察现象。看到大量火星，特别像节日放烟花的现象。说明铁粉在空气中可以燃烧，产物也是四氧化三铁。
【教师】铁粉在空气中为什么又能燃烧了呢？
【学生】与氧气的接触面积变大了。
【教师归纳】接触面积也是影响燃烧现象的一个因素，把铁丝变成铁粉在空气中与氧气的接触面积变大了，就可以在空气中燃烧。无论是缓慢氧化还是剧烈氧化都是金属跟氧结合生成金属氧化物的过程称为金属的氧化。
【教师小结】铁的化学性质
【过渡】铁被锈蚀了，还有利用价值吗？怎么处置生活中的废旧钢铁？
【学生】回收再利用。
【教师小结】自然界的铁矿石毕竟有限，废钢铁回收利用的意义就非常重要了，可以代替铁矿石来炼铁重新利用。
【教师总结】梳理本节课的知识网络。
【板书设计】
章末作业 铁的冶炼、利用与性质的复习与应用
赤铁矿
（Fe2O3）
(
CO、H
2
（还原）
) (
O
2
（氧化）
)
(
CuSO
4
（置换）
) (
CO、H
2
（还原）
) (
Cu
)
(
Fe
) (
O
2
（氧化）
)磁铁矿（Fe3O4）
(
HCl、H
2
SO
4
（置换）
) (
Mg、Zn（置换）
)
(
FeCl
2
)
【教学反思】
本节课是从“铁的冶炼”到以“铁”为代表的金属材料的使用，再到利用铁的性质检验暖宝宝中是否有铁粉，从而复习了铁有关的化学性质。通过“温故知新找重点、小组合作验铁粉、联系实际评价铁、齐力合心回收铁”四个活动版块，激发学生全员参与、体验成功、不断创新，从而深化有关金属的知识和技能，提升学生的实验设计和科学探究能力。这节课最大的亮点是把“暖宝宝”带进课堂，让学生充分体验到铁的生锈在某些方面也是有用的，从而培养学生的辩证唯物主义观点。
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