资源简介

6.3 金属矿物与金属冶炼
素养目标
1．化学观念：了解炼铁的主要原理，认识物质及其变化，知道在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化。
2．科学思维：通过实验及对某些含杂质物质的计算，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．科学探究与实践：通过高炉炼铁的生产及应用，学会综合运用化学等学科的知识和方法，培养解决真实情境问题和完成综合实践活动中展现的能力与品格。
4．科学态度与责任：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，树立为社会的进步而学习化学的志向。
教学重难点
1．教学重点：了解从常见矿石中提炼铁的原理。
2．教学难点：冶炼铁的原理；有关化学方程式计算中杂质问题的计算。
教学过程
【情境导入】
提出问题：1.为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大？
2.为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属？
合作探究
探究点一 几种金属矿物
提出问题
为人类社会做出许多贡献的金属是从哪里来的呢？
金属资源在自然界中是以什么形式存在的呢？
讨论交流 阅读教材归纳总结，了解金属资源的概况。
归纳总结
金属在地壳中的含量
元素名称 铝 铁 钙 钠 钾 镁 其余60余种金属元素
质量分数/% 7.73 4.75 3.45 2.74 2.47 2.00 ＜1
总结：地壳中含量最高的金属元素是铝！
2.金属在自然界存在的形式：地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。
3.常见的金属矿石
名称 赤铁矿 磁铁矿 黄铁矿 孔雀石 赤铜矿 铝土矿
主要成分 Fe2O3 Fe3O4 FeS2 Cu2(OH)2CO3 Cu2O Al2O3·nH2O
探究点二 钢铁的冶炼
1.实验室中铁的冶炼
实验6-6 一氧化碳与氧化铁反应
实验装置
实验步骤 a.检查装置的气密性；b.装入药品并固定装置；c.向玻璃管中通入一氧化碳气体；d.点燃酒精灯；e.点燃酒精喷灯给氧化铁加热；f.熄灭酒精喷灯；g.继续通入一氧化碳至玻璃管冷却；h.熄灭酒精灯
实验现象 ①红棕色的物质变为黑色；②澄清的石灰水变浑浊；③尾气燃烧并产生蓝色火焰。
实验结论 Fe2O3被CO还原为铁，同时生成CO2：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
课堂讨论
(1)为什么通入一氧化碳要等待片刻？
(排尽装置内的空气，以免加热时一氧化碳和空气混合引起爆炸。)
(2)为什么停止加热后要通一氧化碳至硬质玻璃管冷却？
(防止生成的铁被空气中的氧气氧化。)
工业炼铁
提出问题 人们如何把铁矿石炼制成铁呢？
讨论交流 阅读教材，讨论归纳。
讨论总结
（1）原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
①石灰石的作用是把铁矿石中不能被利用的矿物（如二氧化硅）转变为炉渣而除去。
②焦炭的主要作用是提供热量和产生一氧化碳。
（3）设备——高炉（如图）。
（4）产物：生铁。
提出问题 生铁和我们生活中常说的钢有什么区别？
讨论交流 结合生活经验，阅读教材讨论归纳。
归纳总结
生铁和钢的区别
类别 含碳量/% 含杂质（硫、磷等） 机械性能 机械加工
生铁 2~4.3 多 硬而脆 可铸不可锻
钢 0.03~2 少 硬而韧，有弹性 可铸可锻
多媒体图片分别展示生铁和钢的用途。
思考与交流 铁矿石与氧化铁，铁与生铁之间有什么的关系？
铁矿石 → Fe2O3 → Fe → 生铁（主要含铁）
混合物 化合物 单质 合金
（纯净物） （纯净物） （混合物）
有关含杂质物质的计算
提出问题 如何根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算呢？
讨论交流 阅读教材归纳总结。
归纳总结 以投影形式展现。
【例题】用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁95%的生铁的质量是多少？
解：2000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为：2000t×80%=1600t。
设1600t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
160 2×56
1600t x
= x=1120t
折合为含铁95%的生铁的质量为：1120t÷95%≈1179t
答：理论上可以炼出含铁95%的生铁的质量是1179t。
小结
在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应注意杂质问题。
不纯物质的质量 纯物质的质量
纯度=×100%
知识视窗
冶炼金属的常用方法
金属类别 冶炼方法（举例）
活泼金属(如K、 Ca、 Na 、Mg 、Al) 电解法:2Al2O34Al+3O2↑
一般金属(如Zn、 Fe、 Sn、 Pb、 Cu) 热还原法:C+2CuO2Cu+CO2↑
较稳定金属(如Hg 、Ag) 热分解法:2HgO2Hg+O2↑
稳定金属(如Pt 、Au) 用物理方法提取
思考与交流
为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大？
（金属利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关，与金属的活动性顺序有关，越不活泼的金属越早被利用。）
为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属？
（铁之所以成为世界上产量最大、应用最广的金属，是因为它在资源丰富、生产成本低、机械性能优良、应用广泛、技术成熟、可回收性强和经济性高等方面的综合优势。）
【板书设计】
6.3 金属矿物与金属冶炼
一、几种金属矿物
二、钢铁的冶炼
1.原理：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
2.原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
3.设备：高炉
4.产物：生铁
三、有关含杂质物质的计算
作业布置 请完成作业。
【教学反思】
成功之处 通过介绍金属冶炼的历史和发展，让学生了解到人类在利用自然资源方面的智慧和创造力，增强了学生对科学技术的热爱和对人类文明的自豪感。同时，在教学中强调了环境保护和资源节约的重要性，培养了学生的环保意识
不足之处 部分学生对金属冶炼的知识掌握得较好，而部分学生则存在一定的困难。教学中要更加关注学生的个体差异，采取分层教学和个别辅导的方式，满足不同学生的学习需求

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