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课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　铁的冶炼
化学观念：知道大多数金属在自然界中是以金属矿物的形式存在的，了解从铁矿物中将铁还原出来的方法。
科学思维：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，把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，培养灵活运用知识的能力。
科学探究与实践：通过工业炼铁的实际生产过程，了解炼铁的原理，认识化学原理对实际生产的指导作用。
科学态度与责任：通过对我国炼铁史和炼铁方法的了解，体会化学方法在金属冶炼中的重要作用。
教学重点：铁的冶炼。
教学难点：根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行计算。
［引言］青铜文化的起源可以追溯到公元前3000年左右，随着冶金技术的进步，古代人类开始掌握铜的冶炼与铸造工艺。请同学们观看中国青铜器博物院的介绍视频，了解中国古代生产工具发展历程。
［演示］中国青铜器博物院介绍视频。
［过渡］青铜时代持续了相当长的时间，直到春秋时期人类发现了一种更优秀的金属——铁。铁的发现和应用是人类冶炼技术的一次革命，也是人类历史的一个转折点。这节课我们一起来探索“钢铁是怎样炼成的”。
［提问］除了金、银等有单质形式存在，大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。同学们知道怎么从金属矿物中得到我们所需的金属吗？
　任务一　铁从何而来
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［温故］请同学们回顾第六单元课题1、课题2中碳单质、一氧化碳还原氧化铜的反应相关知识，写出相关反应的化学方程式。 ［引导分析］以“铜”为例，可以初步认识冶炼金属的方法。春秋时期，我国已经生产和使用铁器。战国时期已经大量使用铁制工具。那么铁从何而来呢？ ［引导分析］地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，金属多以化合物的形式存在，这是为什么呢？ ［介绍］大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。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。 常见的金属矿石： 名称赤铁矿磁铁矿赤铜矿铝土矿金红石软锰矿主要成分Fe2O3Fe3O4Cu2OAl2O3TiO2MnO2
［展示］赤铁矿、磁铁矿、赤铜矿、铝土矿、金红石、软锰矿图片。 ［总结］“万物皆有源”，要得到单质铁，要从铁矿石入手，最常用的铁矿石是赤铁矿和磁铁矿。 ［思考交流］ 碳单质、一氧化碳能使氧化铜还原为铜。 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ CO＋CuOCu＋CO2 ［思考交流］ 铁从铁矿石中冶炼而来。 ［思考交流］ 大部分金属化学性质比较活泼，易与其他物质发生反应。
　任务二　钢铁是怎样炼成的
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［过渡］展示史料，自春秋以来，我国就设有专门“炼铁”的“铁官”，也有专门炼铁的“铁商”。到了汉朝，我国开始铸造高炉来炼铁。到了宋朝，铁的年产量达三千万斤以上。明朝，铁的年产量则高达九千万斤以上。明末宋应星著的《天工开物》一书，不仅对古代的炼铁技术做了详细介绍，而且还画成了插图。 ［展示］《天工开物》记载我国古代炼铁示意图。 ［引导分析］我国使用铸铁的时间比欧洲早1600年，我国古代劳动人民对世界冶金技术有着伟大贡献，中华民族的古老智慧至今仍光芒闪烁。 ［视频］播放炼铁厂图片或视频，了解炼铁厂。 ［引导分析］高炉炼铁凭借其技术成熟、效率卓越的综合优势，在全球生铁产量中占据着主导地位。 倾听、感受古人的智慧。 ［思考交流］通过视频了解工业炼铁最常用方法是高炉炼铁法。
［提问］请同学们归纳高炉炼铁的原料有哪些？ ［讲解］把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。 1.原料及其作用：焦炭（提供热量、生成CO）、赤铁矿石（提供铁元素）、石灰石（将矿石中的二氧化硅转变为炉渣）。 2.原理：在高温下，利用炉内反应生成的CO把Fe从Fe2O3里还原出来。 ［引导］请同学们写出高炉内发生的主要反应的化学方程式。 ［展示］炼铁高炉及炉内主要化学反应示意图。 ［引导分析］类比之前学习过的一氧化碳还原氧化铜，理解一氧化碳还原氧化铁来炼铁。炼铁得到的高温熔融物铁水并不是最终产品，还需要进一步处理，制得各种性能的钢材。铁、生铁、钢的区别是什么？说说你知道的钢的种类。 ［思考交流］工业炼铁的原料有焦炭、赤铁矿石、石灰石。 ［思考交流］观察图片，思考、讨论高炉内发生的化学反应，并写出化学方程式。 C＋O2CO2　CO2＋C2CO Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 ［思考交流］ 铁、生铁、钢的区别主要是含碳量不同。铁的含碳量＜0.02%，生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。 生活中常见的钢有不锈钢、锰钢、硅钢等。
　任务三　含杂质物质的有关化学方程式的计算
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［过渡］在实际生产时炼铁所用的原料或所得产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑杂质问题。 ［例1］用1 000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？（计算结果保留一位小数） ［总结］（1）纯净物质量=混合物质量×纯度； （2）化学方程式必须配平，计算关系量别忘了化学计量数与相对分子质量的乘积； （3）列式计算切莫漏掉单位。 由理论到实际，复杂工业化生产离不开基础知识的积累，请同学们逐步学会用所学知识解决现实生活中的问题。 ［动手解答］ 解：1000t赤铁矿石中含Fe2O3的质量为1000t×80%=800t。 设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是x。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 160　　　　　　112 800t　　96%×x =　x≈583.3t 答：理论上可以炼出含Fe 96%的生铁的质量是583.3t。
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［发布任务］请以思维导图形式，总结本节课的知识。 ［总结］本节课中，同学们围绕“钢铁是怎样炼成的”，组内合作，化整为零，系统、深入地掌握了工业炼铁相关内容。“百炼成钢”记录了中国领先世界的冶金成就。同学们，你现在的每一份努力，都在把自己从“生铁”锻造成“钢”! ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。
课题3　金属资源的利用和保护
第1课时　金属矿物和铁的冶炼
　　
　　
　　
　　
　　

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