资源简介

课题3 金属资源的利用和保护
本课题涉及面广，包括地球上及我国的金属资源概况、铁的冶炼、化学反应中有关杂质问题的计算、金属的腐蚀及防护、金属资源的保护等，既有知识、技能方面的内容，又有环境意识和资源意识等情感领域的内容。
第一部分“铁的冶炼”是本课题教学的重点，教案设计时，从大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的延伸到铁的冶炼原理，然后由矿物之中存在杂质引申到化学反应中有关杂质问题的计算，以便学生主动参与，深刻理解，对金属资源概况这部分内容的学习，也特意的精心设计，一是对学生的视野进行了拓展，二是为他们将来高中的学习作铺垫。
第二部分“金属资源的保护”重点是铁钉生锈的条件探究活动以及铁生锈的防护措施。此部分内容全由学生通过实验、讨论、应用等环节来完成。关于金属资源的保护，也由学生通过联系实际，发挥想象，进行讨论等方式来认识和学习。
总之，本课题教案的设计，充分体现了学生为主、探究为主，教师引导这一特点。
第1课时 金属矿物 铁的冶炼
课题 金属矿物 铁的冶炼 课型 新授课
素养目标 1.知道常见金属：铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿物中将铁还原出来的方法。2.会利用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.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。4.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。5.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。6.增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。7.关注与化学有关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。8.树立为社会的进步而学习化学的志向。
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。
备课笔记
课前预习 1.地球上的金属资源除金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物形式存在。
2.炼铁的主要原理：。
3.工业炼铁：（1）设备：高炉，（2）原料：铁矿物、焦炭、石灰石，
新课导入 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在，其余金属都以化合物形式存在。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿物中提炼大量的金属，用于工农业生产和其他领域。这节课我们就来学一下金属矿物，以及金属的冶炼相关内容。
进行新课 知识点1 金属矿物［阅读］请同学们阅读课本P16~P17，金属矿物相关图片和资料。［思考］1.常见的金属矿物有哪些？其主要成分是什么？2.人类目前普遍使用的金属有哪些？［回答］1.常见的金属矿产有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、铝土矿（主要成分是Al2O3）、赤铜矿（主要成分是Cu2O）、金红石（主要成分是TiO2）、软锰矿（主要成分是MnO2）。2.目前年产量最高的金属是铁。［追问］黄铁矿（主要成分是FeS2）一般不用于炼铁，为什么呢？［回答］因为这种矿物含硫等元素，冶炼时易产生的大气污染。［过渡］我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。把金属矿物变成金属的过程，叫作金属的冶炼。。下面，我们就来学习有关铁的冶炼。知识点2 铁的冶炼［展示］多媒体展示我国古代炼铁图、《天工开物》中记载的我国古代炼铁示意图，讲解我国炼铁的悠久历史。［讲解］早在春秋时期，我国已生产和使用铁器。战国时期，铁制工具的大量使用提高了生产力水平。随后，铁逐渐成为最主要的金属材料。目前，我国提炼量最大的金属是铁。［展示］观看视频——参观炼铁厂。［讲解］把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上把赤铁矿石、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温下利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从氧化铁里还原出来。
备课笔记
铁矿物的种类很多，最重要的铁矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。铁矿物常按其含铁量的高低分为富矿(含铁量高于50%以上)和贫矿(含铁量在45%～50%以下)。在评定铁矿物的品位和质量时，除看这种铁矿物里的含铁量以外，还要看它的脉石的成分和有害杂质(硫、磷)的含量的多少。
课外拓展：
由于铁矿物里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石（主要成分一般为SiO2）。因此，炼铁时还要加入助熔剂（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高温下分解出的生石灰（CaO）与脉石反应生成熔点较低的硅酸钙，这样将脉石从矿物里分离出来。CaCO3高温CaO+CO2↑，CaO+SiO2高温CaSiO3，在冶炼过程中，混在铁矿物里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来，少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。这也是炼铁时不能得到纯铁的原因。
进行新课 ［布置任务］阅读课本P17炼铁高炉及炉内主要化学反应示意图，讨论、总结工业炼铁的相关信息。［小结］1.炼铁的原料：赤铁矿物、焦炭、石灰石和空气2.炼铁的原理（用化学方程式表示）：①C+O2高温CO2 ②CO2+C高温2CO ③Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO23.炼铁的设备：高炉4.产品：生铁（铁合金、混合物）［拓展实验］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］1.实验原理：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO22.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CO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CO的目的：排出玻璃管内的空气，以免加热时CO与空气混合，发生爆炸；②实验完毕后继续通CO的目的：防止铁粉在较高的温度下接触氧气被氧化；③尾气处理：多余的CO要燃烧掉，防止CO污染空气；④涉及的其他反应：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、2CO+O2点燃2CO2。知识点3 有关含杂质化学反应的计算［过渡］在实际生产时，炼铁所用的原料或所得的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。［课件展示］利用多媒体展示课本P18例题。［分析］化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系，赤铁矿物中含有纯的氧化铁的质量为：1 000t×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：1 000t含氧化铁80%的赤铁矿物，理论上可炼出含铁96%的生铁583t。
备课笔记
归纳总结：
在一氧化碳还原氧化铁的实验中，规律可用口诀法巧记为：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。
方法点拨：
（1）1000t赤铁矿物是一个干扰因素，它不是纯氧化铁的质量，所以应把混合物变为纯净物； 纯物质质量=混合物质量×纯度。
（2）化学方程式必须配平，计算关系量别忘了计量数与相对分子质量的乘积。
（3）列式计算切莫漏掉单位。
(4)如何将纯净物的量转化成混合物的量？混合物的质量=纯净物的质量÷纯度。
(5)写出简答，切莫略或写“……”。
课堂板书 课题3 金属资源的利用和保护第1课时 金属矿物 铁的冶炼 1. 金属矿物常见金属矿物：赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、铝土矿（主要成分是Al2O3）、赤铜矿（主要成分是Cu2O）、金红石（主要成分是TiO2）、软锰矿（主要成分是MnO2）。铁的冶炼工业炼铁（1）原料：铁矿物、焦炭、石灰石和空气（2）原理：①C+O2高温CO2 ②CO2+C高温2CO ③Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（3）设备——高炉（4）产品——生铁（铁合金、混合物）拓展实验：实验室炼铁原理：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2有关杂质问题的计算根据化学方程式计算时，要把含杂质的物质的质量换算成纯物质的质量。
课堂小结 本节课先从一些资料出发引出金属资源在自然界中大多以金属矿物的形式存在，再通过实验让学生了解炼铁的原理，正确认识到化学知识在实际生产中的作用，最后再进行关于含杂质物质的计算，培养学生灵活解决问题的能力。整个过程层层深人，让学生体会到学习不仅仅是学会知识，也要学会分析问题解决问题。
教材习题解答 练习与应用（P22）1.D4.C5.（1）Fe3O4 （2）Cu2O （3）Al2O37.ZnCO3高温ZnO+CO2↑，2ZnO+C高温2Zn+CO2↑，2Cu2O+C高温4Cu+CO2↑。 [解析] ZnCO3 在高温条件下分解生成ZnO和CO2，ZnO和Cu2O分别与木炭在高温条件下发生反应，生成金属Zn和Cu及CO2，CO2 逸散到空气中，Zn和Cu形成合金。8.解：设该厂理论上可日产Fe 98 %的生铁中Fe的质量为x。Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2160 1125000 t × 76% x
备课笔记
。
教材习题解答 该厂理论上可日产Fe 98 %的生铁的质量为。答：该厂理论上可日产Fe 98 %的生铁的质量为2714.3t。
难题解答 ［例1］一地质勘探队经过勘探发现某地有四处铁矿，贮量相当丰富，经分析发现它们分别是磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)和黄铁矿（主要成分是FeS2）。测得四种铁矿中杂质含量相同。则四种铁矿中最具有开采价值的是（ ）A.磁铁矿 B.赤铁矿 C.菱铁矿 D.硫铁矿［解析］根据化学式的计算，Fe2O3 、Fe3O4、FeCO3、FeS2中含铁的质量分数分别为70%、72.4%、48.3%、46.7%，黄铁矿及菱铁矿中铁的质量分数都较小，并且黄铁矿中含有硫元素，在炼铁的过程中，很有可能形成二氧化硫气体，排放到空气中引起空气污染，所以上述黄铁矿及菱铁矿不适合用来炼铁。所以最适宜炼铁的两种矿物是磁铁矿和赤铁矿，“最优选择”则应是磁铁矿。［答案］A［例2］下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（ ）①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳②高炉中焦炭的作用是供热③高炉中把铁矿物冶炼成铁的主要反应原理是：④高炉中把铁矿物冶炼成铁的主要反应原理是：A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④［解析］焦炭在炼铁过程中的主要作用是转化为一氧化碳，然后再还原铁矿物。故焦炭可提供热量和得到还原剂一氧化碳。［答案］D［例3］用2000t含氧化铁80%的赤铁矿矿物理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？［解析］纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯物质的质量分数。含有杂质的物质质量不能直接代入化学方程式中计算，因为杂质没有参加化学反应。本题也可以根据铁元素的质量在化学反应前后不变，利用化学式进行计算。
备课笔记
方法点拨：
解答该类题应从以下几个方面入手： ①反应条件； ②成本高低； ③有效成分的质量分数； ④对环境的影响。
归纳总结：
（1）含杂质问题的计算，一般都假定杂质不参加化学反应，只能把纯净物的质量代入化学式中计算。混合物中某物质的质量分数（纯度）＝ ＝1－杂质的质量分数
（2）该物质的质量＝不纯物质的总质量×该物质的质量分数（纯度）
（3）不纯物质的总质量＝
难题解答 ［答案］解：2000t矿物中含氧化铁的质量为2000t×80%＝1600t设1600t氧化铁理论上可炼出铁的质量为x。折合为含铁96%的生铁的质量：1120t÷96%≈1166.7t答：理论上可炼出含铁96%的生铁1166.7t。
布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
教学反思 本课教师通过展示我们生活中常见的一些金属材质的物品，让学生切身感受到金属的性质与用途，辅以教科书提供的信息，让学生在阅读讨论中自由发挥、自我表现、获取知识，这种教学方式对于常识性较强的教学内容，是完全适宜的。
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：
备课笔记
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3第2课时 金属资源保护
课题 金属资源保护 课型 新授课
素养目标 1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。2.知道一些废弃金属对环境会造成污染，认识回收利用废旧金属的重要性。3.通过观察、实验、阅读资料，联系实际等方法获取信息。4.运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。5.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。6.通过学习废弃金属对环境的污染，让学生树立环保意识，认识回收利用废旧金属的重要性。7.让学生懂得要保护金属资源。
教学重点 1.铁的锈蚀条件及其防护。2.金属资源的保护。
教学难点 对铁的锈蚀防护的“活动探究”的结论的辨析归纳，从而得出铁生锈的条件，以及防锈的方法。
教具准备 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和氯化钙(干燥剂)、多媒体课件、在一周前做好的铁钉锈蚀条件探究的对比实验等。
课前预习 1.（1）铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水等发生化学反应的过程。（2）铁锈主要成分是Fe2O3，铁锈很疏松，易吸水，如不及时除去，会加快铁的锈蚀。
2.防锈的方法：（1）隔绝空气和水，如在铁制品表面刷油漆、涂油、电镀等。（2）改变铁的组织结构，可制成耐腐蚀的合金，如不锈钢。
3.保护金属资源的途径：（1）防止金属腐蚀；（2）回收利用废旧金属；（3）合理开采金属矿物；（4）寻找金属的代用品。
新课导入 大家知道吗？人类每年要从自然界获取大量的金属矿物资源以提炼金属;另-方面，世界上每年又有大量的金属设备和材料因腐蚀而报废。如何防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。今天就让我们一起来探究金属的锈蚀和保护。
备课笔记
进行新课 知识点1 探究铁生锈的条件[课件展示]多媒体播放视频——钢铁的锈蚀和危害和合金。[活动与探究]分法实验用品，让学生分组按课本P19进行探究铁钉生锈的条件的实验（教师可将一周前做的铁钉生锈的实验结果给学生观察）。实验要点：第一支试管中铁钉一半在空气中，一半在水中；第二支试管中铁钉完全浸没在刚煮过的蒸馏水中，上面盖一层植物油；第三支试管中，铁钉放在干燥的空气中。现象：一周后第一支试管中铁钉生锈，且在水与空气的交接面处生锈最严重；第二支和第三支试管中铁钉均没有生锈。结论：铁生锈实质是铁、水、氧气共同作用的结果。[思考]上述实验设计是如何控制变量的？[答]第一、二支试管中铁钉控制是否接触空气；第一、三支试管控制是否接触水，均保持其他变量不变。[讲解]以上探究中铁钉生锈的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。铁生锈需要条件。例如，要有能够与铁发生反应的物质（水、氧气），反应物要能相互接触，生成物不会对反应起阻碍作用，等等。[拓展]回归前两节的内容，比较铁和铝的耐腐蚀性的区别。[讲解]铁锈（主要成分是Fe2O3·xH2O）很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀；而铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气等反应，所以铝制品比铁制品耐腐蚀。知识点2 防止铁生锈的方法[提问]根据铁生锈的条件请你提出可以用什么方法或思路来防止铁生锈？[答]铁生锈的主要条件是铁与空气和水(或水蒸气)直接接触，如果隔绝了空气或水，就能在一定程度上防止铁生锈。[讨论]讨论自行车各部件分别采用什么防锈方法？并说明其中的道理？[归纳]铁制品的防锈方法：①在铁制品表面涂油、刷漆；②镀耐磨和耐腐蚀的铬；③制造耐腐蚀的合金[过渡]上面我们讨论分析了铁制品的锈蚀和防护，对金属资源，除了采取防止金属锈蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？知识点3 金属资源的保护[阅读]请同学们阅读课本P18~P19相关内容[讨论]分组讨论，并回答下列问题。1.为什么要保护金属资源？2.保护金属资源的途径有哪些？3.回收金属，有哪些现实意义？
备课笔记
规律总结：
防止钢铁生锈的方法为：使钢铁制品隔绝空气或隔绝水。只要消除其中的任意一个条件就可以防止钢铁锈蚀。
规律总结：
矿物的储量有限，而且不能再生。因此，人们应当重视金属资源的保护，合理开采金属矿物。
进行新课 [归纳总结]1.金属矿物的储量有限，而且不能再生。2.保护金属资源的途径有：（1）防止金属的腐蚀；（2）回收利用废旧金属；（3）合理开采金属矿物；（4）寻找金属的代用品。3.回收金属不仅可以节约金属资源，而且可以减少对环境的污染。
教学板书 第2课时 金属资源保护知识点1 金属的腐蚀和防护1.铁制品锈蚀条件的探究实验要点：第一支试管中铁钉一半在空气中，一半在水中；第二支试管中铁钉完全浸没在刚煮过的蒸馏水中，上面盖一层植物油；第三支试管中，铁钉放在干燥的空气中。现象：一周后第一支试管中铁钉生锈，且在水与空气的交接面处生锈最严重；第二支和第三支试管中铁钉均没有生锈。结论：铁生锈实质是铁、水、氧气共同作用的结果。2.铁制品的防护措施①在铁制品表面涂油、刷漆；②镀耐磨和耐腐蚀的铬；③制造耐腐蚀的合金知识点2 金属资源的保护途径①防止金属的腐蚀。②回收和利用废旧金属。③合理开采矿物。④寻找金属的代用品。
课堂小结 本节课我们主要探究了铁制品的腐蚀和防护，同时讨论了金属资源的保护问题。金属资源不可再生，随着我国经济的不断发展，金属资源呈日益短缺之势，故保护金属资源人人有责。希望大家能从身边做起，从自己做起，也希望大家能够好好学习，将来能利用你的智慧找出更多的金属代用品，从而使我们不再为金属资源的匮乏而发愁。
教材习题解答 练习与应用（P22-23）2.D 3.A 6.（1）铁生锈是铁与水、氧气共同作用的结果，沙漠地区气候干燥，空气中水分含量低，所以沙漠地区的铁制品锈蚀较慢。（2）以单质形式存在，如金、银等；以化合物的形式存在，如铜、铝、锰等。 9.略
备课笔记
易错提醒：
铁燃烧与铁生锈的实质相同，发生的都是氧化反应。但也有区别：铁燃烧是剧烈的氧化反应，条件是铁丝在氧气（并非空气）中燃烧，其产物是Fe3O4，呈黑色；而铁生锈则属于缓慢氧化，条件是铁与氧气、水同时接触，其产物是铁锈，主要成分是Fe2O3·xH2O，呈红褐色。
教材习题解答 整理与提升（P24）二、三、1.Fe2O3+3CO2Fe+3CO22.铁生锈的主要条件是铁与空气和水（或水蒸气）直接接触，如果隔绝了空气或水，就能在一定程度上防止铁生锈。在铁制品表面涂油、刷漆、镀耐磨和耐腐蚀的铬，以及制造耐腐蚀的合金等，都能防止铁制品锈蚀。3.保护金属资源的有效途径是防止金属腐蚀、回收利用废旧金属、合理开采金属矿物，以及寻找金属的代用品等。复习与提高（P25-26）C 2.B 3.B 4.C 5.C
6.（1）延展性 （2）硬度大、耐腐蚀性好 （3）密度 强度和硬度 7.（1）2Al2O3（熔融）2Al+3O2↑ （2）FeSO4 （3）TiCl3 有 8.【猜想】猜想二：Fe>Ni>Cu【实验】①向试管中加入适量稀硫酸，将用砂纸打磨过的铁片浸入稀硫酸中 三 ②附着一层银白色固体 Fe+NiSO4==Ni+FeSO4。【结论】Fe>Ni>Cu。
难题解答 [例1]下图是探究铁锈蚀条件的装置。调节L端与R端的液面高度一致，塞紧木塞，一周后观察。下列推断错误的是（ ）A.b试管中铁钉不会锈蚀B.L端与R端液面高度仍然保持一致
备课笔记
方法点拨：
利用控制变量法进行探究实验，关键是在对比实验中，要研究某一变量对实验结果的影响时，其他条件必须相同。
课外拓展：
许多金属都易生“锈”，但“锈”的结构不同，成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”，“铜锈”即铜绿，其主要成分为碱式碳酸铜
［Cu2（OH）2CO3］，是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的结果。金属铝也易生锈，“铝锈”是一层致密的氧化铝薄膜，覆盖在金属铝的表面，能防止内部的铝继续与氧气反应。
方法点拨：
金属资源的储量有限，不可再生。不保护会导致金属资源浪费和无端减少。
难题解答 C.该实验说明铁锈蚀与空气、水有关D.若将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀[解析]b试管中缺少水，铁钉不会锈蚀。故选项A正确；因为a中的氧气减少，压强也减小，从而导致L端比R端液面高。故选项B错误；a试管中铁钉生锈，b试管中铁钉没有生锈，说明铁锈蚀与空气、水有关。故选项C正确；铁在有盐和酸存在时锈蚀速度会加快，所以将a管中的水改为食盐水能加快铁的锈蚀。故选项D正确。[答案]B[例2]矿产资源的储量是有限的，而且是不能再生的，下列不符合金属资源保护的有效途径的是（ ）A.合理开采矿物资源，回收利用废旧金属B.寻找、研制金属的代用品C.有矿物就开采，并加快开采进度D.对金属制品采用有效的防护措施，防止金属腐蚀[解析]合理开采矿物就是贫矿和富矿都要开采，回收利用废旧金属既减少了金属对环境的污染，又可以节约金属资源，故A正确;用其他的材料来代替钢和其他的合金制管道和汽车外壳，既节约金属，又可以改变车和管道的性能，故B正确；要有计划合理地开采矿物，否则既浪费了资源，又损坏了国家利益，故C错误；现在世界上每年因腐蚀而浪费的金属占到了年产量的20%～40%，防止金属腐蚀可以保护金属资源，故D正确。[答案]C
布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
教学反思 在讲解金属的锈蚀条件时，教师可结合我们身边的事例，并结合课本铁钉锈蚀条件的探究实验，让学生理解金属锈蚀的条件及怎样防止金属腐蚀，利用这些思路组织好讨论，从而引出金属资源的保护，教师可利用多媒体、现实案例，让学生感受矿物资源是有限的及保护金属资源的重要性。
教学反思 教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：
备课笔记
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