资源简介

金属资源的利用和保护（教学设计）
一、教学目标
1、知识与技能
（1）知道一些常见金属铁、铜、铝等的矿物，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。
2、过程与方法
通过查阅我国钢铁冶炼厂的资料、科学探究铁的冶炼原理，进一步明确探究的作用。
3、情感态度与价值观
通过铁的冶炼原理和根据化学方程式有关杂质计算的学习，懂得化学原理、计算和生产实际是紧密结合的一个有机整体。
学情分析：
学生学习了金属材料和金属的化学性质，根据作业反馈，掌握的情况较好。对于本节的内容学习有一定的知识基础。
二、教学重点
了解从常见铁矿石中提炼铁的原理，激发学生的探究欲。
三、教学难点
掌握冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算。
四、课时安排：2课时
五、实验准备
教师：多媒体课件（内容为常见金属矿石及建筑物的图片、我国钢铁冶炼厂的情况、一氧化碳还原氧化铁的实验动画演示、根据化学方程式计算的例题讲解幻灯片等）；
学生：课外收集的我国钢铁冶炼厂的情况资料；赤铁矿等常见矿石的资料。
六、教学方法
查阅资料、讨论交流、视频演示、实验探究、小组展示等。
七、教学过程
第一课时
【问题情境1】用PPT展示几幅图片(洛阳市区的“天堂遗址景点”和鸟巢体育馆两幅图片)，同学们对这几幅图片都比较熟悉，有的同学肯定去参观过，谁能说说建造它们用到了那些金属？（同学们交流展示，课堂气氛活跃）
【板书】题目：金属资源的利用和保护
【提问】请同学们认真阅读课本14—15页，结合你们查阅的资料，说一说图片上涉及的金属，它们在地球上的分布怎样？我国的金属资源储量怎样？
【板书】一、金属资源的存在形式和分布
学生交流展示，教师补充点评。（地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，只有极少数如金、银这些不活泼金属以单质的形式存在，其它金属在自然界是以化合物的形式存在。我国的矿物种类比较齐全且储量丰富（边讲解边展示金属及金属矿石的图片）。人类每年都要提取数亿吨的金属用于工农业和国防等领域，其中提取量最大的就是铁）。
请同学们观察矿石标本并熟记赤铁矿、磁铁矿和铝土矿的主要成分。
【问题情境2】用PPT展示一幅图片（古代炼铁图）。日常生活中铁的用量最大，请同学们参照图片并结合查阅的我国钢铁冶炼厂的资料，思考：人们是怎样从铁矿石中把需要的铁“拿”出来的？(以赤铁矿（主要成分：Fe2O3）为例，来学习研究铁的冶炼。根据Fe2O3 的组成“拿”出铁有两种方法。)
【板书】二、铁的冶炼
1、选矿
思考：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿
（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、
黄铁矿（FeS2）中，都含铁。
炼铁时选用那种矿石好呢？
解释：Fe2O3 中含铁70%；
Fe3O4 中含铁72.41%； FeCO3 中含铁48.27% ；FeS2 中含铁46.67% 。
结论：用赤铁矿或磁铁矿都行, 不选择FeCO3 和FeS2的原因是因为铁的含量较低，并且使
用FeS2时会产生二氧化硫，污染空气。
2、选还原剂
思考：寻找一种物质使其主动夺取Fe2O3 中的“O”
结论： C、CO、H2等都符合条件。但考虑到经济效益等原因，一般选用 C 或CO。
冶炼原理：Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2或 Fe3O4 + 4CO 高温 3Fe + 4CO2
【挑战自我】各小组同学尝试写出Fe2O3、Fe3O4和C高温反应的化学方程式。
【观看视频】教师播放实验室冶炼铁的动画视频，同学们认真观看，需要注意实验步骤、现象和结论。
实验步骤：在直行玻璃管中，放入少量红
色的氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出
装置内的空气后，加热氧化铁，当红色粉
末变黑时，停止加热。玻璃管内物质冷却后，
停止通入一氧化碳，观察。（放视频）
实验现象：红色粉末变黑色粉末；
澄清石灰水变浑浊。
相关的化学方程式：Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
CO2+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ H2O 2CO + O2点燃2CO2
【小组讨论】实验装置尾端用酒精灯点燃的作用：尾气处理，防止CO污染环境。
【过渡】以上是实验室炼铁的情况，那工业上如何冶炼铁的呢？
【观看视频】播放工业炼铁的动画视频，学生认真观看。
注意：工业炼铁时，焦炭和石灰石的作用。
【问题情境3】 在学完工业炼铁的知识之后，班里爱思考的同学就会发现：铁矿石都是混合物，含有杂质，在实际生产中，我们怎样才能计算用料和产量呢？
请同学们思考一下，如何解决实际生产中的杂质问题？
【板书】三、有关杂质问题的计算
例题. 用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁95%的生铁多少吨？
分析： （1）化学方程式表示的是纯物质之间的数量比，故计算时须先进行换算。
（2）纯物质的质量 = 不纯物质的质量 × 纯净物的质量分数
解1： 1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：1000t×80% =800t
设800 t氧化铁可炼出生铁的质量为x.
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
x = 560t
可炼含铁95%的生铁的质量为：560t÷95%=589t
答：1000t含氧化铁80%的赤铁矿石可炼出含铁95%的生铁589t.
解2：设可炼含铁95%的生铁的质量为x
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
x = 589t
答：1000t含氧化铁80%的赤铁矿石可炼出含铁95%的生铁589t.
【课堂练习】
1.下列有关铁的叙述中，正确的是（ B ）
A 铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁 B铁在自然界中主要以化合物形式存在
C 铁是地壳中含量最多的金属元素 D 常用水冲洗铁器表面，可以防止生锈
2.下列铁矿石的主要成分表达错误的是（ C ）
A黄铁矿（FeS2） B菱铁矿（FeCO3）C赤铁矿（Fe3O4） D铝土矿（Al2O3）
3.高炉炼铁主要是通过反应Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2进行的其中被还原的物质是
（ D ）A CO B CO2 C Fe D Fe2O3
4.若赤铁矿中Fe2O3 的质量分数为80%，多少吨这样的赤铁矿可炼出含碳等其它杂质为6%的生铁400吨？
解：设需含Fe2O3 为80%的赤铁矿的质量为x
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
x = 671t
答：需含Fe2O3 为80%的赤铁矿的质量为671t .
【课堂总结】：请各小组总结今日所学，教师点评补充。
【教学反思】：
160 2×56
800t x
160 2×56
800t x
=
160 2×56
1000t×80% 95%·x
160 2×56
1000t×80% 95%·x
=
160 2×56
80%·x 400t(1-6%)
160 2×56
80%·x 400t (1-6%)
=

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