《铁及其化合物》教学设计

1、人民教育出版社普通高中课程标准实验教材书 必修 1第三章 第二节金属及其化合物 铁及其化合物宜宾学院 化学与化工院 康敏【教材分析 】铁及其化合物选自普通高中课程标准实验教材书必修 1，本节内容安排在第三章第二节几种重要的金属化合物中，内容主要包括：金属的化学 性质、几种重要的金属化合物、 用途广泛的金属材料三个知识点。 本节内容从“石 器、青铜到铁器” 引出迄今为止人类使用最为广泛的金属铁， 并结合所学过 的用铁的冶炼、 几种常见金属的性质、 氧化还原反应、 金属活泼顺序等相关知识 为基础，学习化学与社会、 生活的联系， 体现铁及其化合物的历史地位和生活价 值。【教学目标 】<知识与技

2、能 >< 过程与方法 > 通过金属冶炼的三种方法的学习，培养学生归纳、总结规律的能力 由整个教学过程培养学生自主学习、探究，分析问题、解决问题的能力<情感 ?态度 ?价值观> 围绕古代金属冶炼史的讲解，使学生更能体会古代人类的智慧，并能体会化 学课程的人文内涵 由金属冶炼的相关知识与生活、社会工业发展的结合学习，激发学生对化学 的学习兴趣 通过金属回收、资源保护相关知识培养学生环保意识、资源观【教学重点】金属冶炼的实质：氧化还原反应工业冶炼金属的三种方法：热分解法、热还原法、电解法，及不同金属其冶 炼方法的选择【教学难点】三种冶炼方法原理的掌握不同金属冶炼方法的选

3、择【学情分析】本课程主要以扩展学生对于金属冶炼的相关知识面， 加深学生对于金属冶炼 的深度了解，加强学生对化学与社会生活紧密联系的认识为根本目的。学生在初中已学过用碳还原氧化铜、 铁的冶炼等相关知识， 为此课程的学习 打下一定的基础；在选修 1 的教材中已经对氧化还原反应的相关知识进行了较详 细的学习，对于氧化还原反应的相关知识已经掌握， 对金属冶炼的原理不难理解， 经引导就可得出其知识点， 易于掌握；且在选修 1 中，已经学习了常见几种金属 （钠、铝、铁）的相关性质，以及金属活泼顺序，对金属的性质并不陌生；在学 习金属冶炼的三种方法过程中， 学生可运用已掌握的知识进行问题探究， 知识归 纳；

4、此时的学生与化学学科已经有了一定的接触， 基本上已经熟悉了化学学习的 思维方式，更应注重学生自主思考、解决问题的化学思维方式培养。 【教法分析】以金属冶炼史为中心，以金属活动顺序表为依托 , 以氧化还原反应为根据， 以由“文”到“理”的教学方式，探究金属冶炼相关内容。探索过程中，分别用 史实结合教学法、分类对比教学法、人文知识讲解法、问题探究法、自主思考归 纳法、对比法、动画演示法、实验演示法、视频演示法，联系现代与历史，理论 与实际，激发学生的学习兴趣及思维能动性， 在学习理科课程的同时， 展现化学 学科魅力，培养学生人文精神。知识 ? 过程? 情感 示意图】|解电思 L维10迁智能比讲解思

5、维引导热分厶 解法丄金属原态热还 原法原理概括/知识扩展问题探究 曲 命人A % >“文专丽 灶W/【教学媒体】电脑媒体投影设备、黑板【教学过程】教学 过程教师活动学生活动设计意图活动 时间课 题 引 入【图片展示】 多媒体展示有关人类历史的图 片，人类从古至今经历的时期“ 石器时代-黄 金时代-青铜时代-铁器时代-工业时代”飞速 的发展。学生回顾 人类历史 进程，对 比古代与约2分钟教学过程活动时间教师活动学生活动设计意图探讨问题现代，感 慨人类社 会的发展从人类历 史的发展 引入课题联系人类 历史上， 与金属有 关的内容诱导学生 思维，培思考其原养自主思因并得出考、自主结论解决问题

6、的能力【引入】五千年对宇宙来说只是一瞬间，可对 我们人类来说，却是非常遥远而又古老的进 程。五千年来，人类经历了石器时代 -黄金 时代-青铜时代-铁器时代-工业时代， 从茹毛饮血到基因工程，从刀耕火种到电子信 息，从爬山涉水到遨游太空亿万人类智 慧的沉积凝聚，创造出我们五千年来的辉煌。“历史使人聪明”-历史学家如是说，今天 我们从金属冶炼史来看历史是如何使人聪明 的。【板书】金属冶炼【设问】人类经历了石器时代-黄金时代 -青铜时代-铁器时代-工业时代，而在 黄金、青铜、铁器这三个时代，金属开始开发 并进入鼎盛的应用，那么在自然界中存在许 多种类的金属，为何古人却是按金、铜、铁 的顺序发现并进入

7、使用的鼎盛时代？【思维引导】 引导学生回忆 金属活动顺序教师活动学生活动设计意图活动时间IC Ca IJo Mg Al Zn Fe Sn Pb|Hj Cu Hg Ag Pt Au 金 A .;S it w 55探讨结论：越不活泼的金属越被先发现先应 用。【设问】为何越不活泼的金属越被先发现先 应用呢？【图片展示】展示古人对金银淋淋尽致的应用【讲解】金银是最早被使用的金属，讲解金银 应用的起源及古人类对其辉煌的应用，详见材深思其原 因联系到金 银在古人 手中的出 色应用连续发 问，引出 第一个知 识点，进 入问题的 探索学 习，并激 发思维能 动性问题的提出与解决扩展学生 知识面， 使学生更 能

8、体会古 人的智慧料一【图片展示】展示“沙里淘金”的图片【讲解】金在自然界中主要存在于石英砂中， 最古老的提取方法就是“沙里淘金”。【设问】为何单质的金可以直接从沙子里淘 出来呢？【图片展示】 展示现代人们对金的使用 图片（通用货币）、有关铁锈铜锈的图片思考连续 提出的问 题由典故引入问题连续发 问，加强 其逻辑性教学过程活动时间教师活动学生活动设计意图知识占八、解惑问题 了解到金 属在自然 界中的两 种存在形 式解惑知识占八、【设问】现代社会，金是全球通用货币，其 原因？【讲解】作为通用货币不仅仅是因为金在自然 界中的含量少，其最重要原因是金的化学性质 特别稳定，很难同其它元素反应，做通用货币

9、 易储存。金以游离态存在于自然界，这也就是 金属被发现先后顺序的原因。而我们身边常见 的铁锈铜锈能说明铁、铜的化学性质比较活 泼，不能以单质的形态稳定存在，而要制造出 铁、铜单质，就必须用化学的方法将单质还原 出来。这也就是人类历史上对金属的使用有先 后的原因。越不活泼的金属 越难发生化学作 用，常以游离态存在；越活泼的金属越易发生 化学反应，常以化合态存在。V【图片展示】"沙里淘金"具体过程【讲解】对于以游离态存在的金属 （Au、Pt） 古人知道用物理提取的方法，如金的“沙里 淘金”：从沙粒中分离出金粒，实质上是从混 和物中得到纯净物。根据沙和金的比重不同，学习知识，知道

10、以游离态形式存在的金属的提取方法由典故引 入知识， 加深学生 学习兴趣【板书】一、金属在自然界中存在形态：化合态化合态游翡态游离态 *K Co Na Mg Al Zn Fe Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au金子的密度比沙子的密度大得多，人们把含有 金屑的沙粒在水中荡洗，使其一圈一圈地旋 转，沙子比较轻，随水流去，金子重，留在底 部，这就是常说的淘金。中国古代的采金技术 基本上使用原始而简单的淘洗法，即用木盘或 淘床，将含有金子的河砂放在木盘或淘床里， 放入水中不断反复淘洗，比重较大的砂金就会 沉淀在木盘底部，再一粒一粒地用手挑拣。经思维引导，知道以化合态形式存在金属的冶炼原理引导学生思

11、维发散，培养知识迁移应用能力【过渡】那么对于化合态存在的金属，该如 何将单质的金属从矿石中提炼出来呢？ 引导学生得出：对于化合态形式存在的金 属，将其提取的原理是将金属离子还原为金引 导 探 究n属单质：M ne M【板书】二、金属冶炼定义：将金属从矿石中提炼出来 实质：用还原的方法，使金属化合物中的 金属阳离子的电子变成金属单质： nM ng M金 属 冶 炼 史铜【过渡】在青铜时代、铁器时代，常用的金 属已有锌、金、银、铅、锡、铜合金、铁， 回顾金属冶炼史，看古人们是使用何种方法 将化合态的金属提炼出来的呢？【图片展示】展示有关中国古代炼金术相关 图片，青铜时代-铜的广泛应用展示铜在自然界

12、中存在的化合物回顾所学 历史课中 有关古人 对金属使 用的知 识，如： 夏商周的 青铜，商 代的司母 戊鼎以及 古人所用 的兵器， 炼丹术等由金属冶 炼史引入 知识，加 深学生学 习兴趣、 探索兴趣V【讲解】首先看看青铜时代，古人是如何冶教学过程活动时间教师活动学生活动设计意图金 属 冶 炼 史铁V炼铜铜在自然界中以化合态形式存在， 自然 界中含铜的矿物比较多，大多有鲜艳的颜色，如：金黄色的黄铜矿I :，鲜绿色的孔雀石二©:次深蓝色的石青厲妣;. 在青铜时代，古人将这些矿石在空气中焙 烧，形成了氧化铜：，再用木炭还原，就得 到金属铜。这就是金属冶炼的方法之一：热还原法 引导学生根据所

13、讲人文知识归纳出古人炼铜 的化学方程式：2CuO+C 些生 2Cu+C02 f【图片展示】展示“湿法冶铜”相关图片【讲解】在我国古代，同样是利用氧化还原的 原理，最为出名的冶铜方法“湿法冶铜”，详 见材料二引导学生书写出相应化学方程式：CuSO4+Fa FeSO4 +Cu【过渡】在青铜时代 之后，人类进入 铁器时代，人们开始使用铁来制造工具和武器。 图片：展示陨铁、铁的化合物等相关图片【讲解】地球上天然的铁很少见，人类对铁的看古人是 如何冶铜 的热 还原法热还原法 的学习思考并书培养学生 写出化学分析能力 方程式看古人是1同样以由如何冶铁文到理的的热形式，使还原法理科学习不至于太枯燥对比现代

14、冶铁工 艺，了解 到现代工 业的先进 性对比古代 与现代， 更能感知 人类的聪 明才智知识整合【总结】对于化合态形式存在的金属，古代的 热还原法大多采用木炭还原的方法，随着冶炼 金属的发展，如今工业上不仅仅改进了冶金设 备， 择， 属：也综合考虑各种因素，改进了 还原剂的选 常用H2、CO活泼金属做还原剂还原出金2CuO+C 兰-2Cu+CO24整合知识增强学生 思维的条 理性最早认识来源于从太空降下来的陨铁，当时人 们称它为“天铁”，人们发现铁的硬度要比铜 或青铜都大得多，于是，借助人们在炼铜中 所积累起来的炼炉设计和高温技术，古代人 类开始从铁矿物中冶炼出铁。早期的冶铁技术也大多是采用固体

15、还原 法，将铁矿石：赤铁矿"、磁铁矿- >褐铁矿（含结晶水的- ）、菱铁矿-!等铁矿石在木炭燃烧所产生一氧化碳的作用 下，在高温下还原出铁金属。引导学生书写出相应化学方程式：Fg2O3+3CO 2Fg+3CO2【引入】随着冶铁技术的发展，在 现代社会， 工业炼铁采用了更先进的冶炼设备【图片展示】高温炉设备CuO+H2 Cu+H2o观看实验理论与实【视频展示】“铝热反应”实验lligw ，二操作及现 象际结合， 使学生更 能理解理 论知识的 可操作 性，并激 发学生学 习兴趣【板书】方法：1、热还原法：Fe20a+3C0 2Fe+3C(hCuS()4+Fe = FeS04+Cu

16、2Cu(C 翼 2Cu+C(ht CuO+H2 醴 Cu+F20Fe2032AI =2Fe+AI2O3古 文 化炼 丹 术【过渡】在铁器时代之后，我国进入了秦汉、 魏晋三国南北朝、隋唐、宋元等时期，在这些 时期渐渐出现了富中国古国特色的古文化 - 炼丹术。【图片展示】：展示古代炼丹术相关图片V【讲解】炼丹术相关内容，详见 材料三。 可见，金属汞在炼丹术中的地位极其重 要，而汞在自然界中主要以氧化物、硫化物 形态存在，金属汞的冶炼以高温直接加热就 可制得。【板书】2、热分解法：2HgO=: 2Hg+Q2f【讲解】炼丹术的影响，详见材料三由古人的 炼丹术引 入热 分解法联系我国 古代的炼 丹术学习

17、 知识由我国古 文化引 入，激发 兴趣热分解法 的学习教学过程活动时间教师活动V知识占八、博一电【视频展示】工业冶铝的实际过程（选自法国 科普节目“ discovery ”：铝材好通用）【板书】3、电解法2tJaCl2Ha+Cl2|分 类 归 纳 总 结【引入故事】 拿破仑三世的铝王冠、铝质餐具 门捷列夫的铝质奖杯详见材料四【提问】这故事说明什么？为什么铝制品在当 时是那样昂贵的“稀有金属”，而在地壳中最 丰富的金属就是铝？【讲解】电解冶铝的起源，详见材料五电解法成为制取铝的主要方法，而电解法 对化学性质活泼的其他金属（K、Ca Na Mg 也同样适用，金属性活泼的金属的冶炼大都采 用电解法【

18、图片展示】电解Al 203装置图【视频展示】综合播放三种冶炼金属方法的模 拟动画学生活动设计意图听故事，由故事引思考问题入问题， 加强学生 的思维活 动性，进 入下一个 知识的探 索由铝的冶 炼史学习J索电解法及引导学生其应用范的思维迁围移能力电解法的 学习，并 为以后学 习电化学 打下一定 基础联系社联系工业会，进行应用，体知识的学现化学学习科魅力观看动由动画直画，整理、观的分类对比三种对比，力卩冶炼法的强知识的原理及其可理解应用范围对、性 性比12分 钟5 分 钟【讲解】随着人类智慧的沉积，随着社会的发 展，人们利用千年来古人探索而得的冶炼原理 将以改进，使金属的冶炼达到了炉火纯青的地 步

19、。在冶炼金属三种方法的基础上，将冶金技 术发展的更科学化。这也验证了极富哲理性的教学 过程教师活动学生活动设计意图活动 时间“历史使人聪明”。归纳出不针对不同的金属，米取不同的方法，有的同金属其金属既可以用热还原法，又可以用电解法，在冶炼方法热还原法中，也可以米用不同的还原剂。对于 一种金属的冶炼采用什么样的方法，选用什么 样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的 用途等多种因素综合确定。根据金属活泼顺的选择序，不同金属米取的冶炼方法。 【板书】冶炼方法的选择：化肯几社-K Cd Na Mg Al Zh F« Sn Pb(H) Cu Hq Ap Pt Au【引入】小故事美国第三十一届

20、总统胡佛发迹听故事，培养学生的秘密得道理金属回详见材料六收、资源【讲解】由胡佛的故事知道回收利用的金属是保护，强很大一笔财富，金属回收利用的很重要性化知识应故回收的废旧金属，大部分可以重新制成金用意识事属或它们的化合物再用，节约矿物资源，节约能源、减少环境污染。【图片展示】展示以下相关内容4分钟a、从电解精炼铜的阳极泥中，可回收金联系生活（Au）、银（Ag）等贵金属与社会Vb、从电影业、相片业、科研单位和医院 X知识扩展知光室回收的定影液中回收金属银（Ag）识点贰股 i【总结】本堂课的重点：一起回顾加深学生2分钟总1、金属在自然界中的存在形式本堂课重对知识体结2、金属冶炼原理点内容系的系统3、

21、金属冶炼方法掌握【板书设计】金属冶炼金属冶炼方法冶炼方法的选择氓分解法也理提取法定义：将金属从矿石中提炼出来K 匸灯 No Mg Al Zn Fm Sn PtH) Cu Hg Ag Pt Aul_p2NaCl (熔融2Na+Cl电解法 2A12O3（ iff融】兰 3LL+30屏热分解法；2HgO 2Hg+O2fCuO4-H2 Cu+H2O自然界中存在形态游离态'不活泼金属（金、钳）I化合态：较活泼金屈（钠.镁、铝）优合总芍麻态游离态实质：用还原的方法，是金属化合物中的阳离 子得电子蚕成金属单质Mn+ne M【教学设计后记】“金属的冶炼”是化学学科知识在社会生产、工业上的具体应用，综合

22、性和 跨学科性较强，该课时内容中并未涉全新的知识，而是利用学生已学相关理论知 识，在学生回忆、整理、巩固知识的基础上，注重知识的迁移应用能力、分析问 题、解决问题能力的培养，围绕化学学科魅力的体现为中心教学， 激发学生对化 学学科学习兴趣。课堂教学从新课程标准的基本理念为出发点，在人类文化背景下构建该课程 体系，以金属冶炼史实为中心内容创设化学史情境，体现化学课程人文内涵的 同时，发挥了化学课程对培养学生人文精神的积极作用。由“文”到“理”的思维发散模式将人类历史进程顺序与金属的相关性引入课题教学，并以金属活泼顺序为主线，从金属冶炼史的人文角度构建理科课程知识， 从而衔接整个课程内容， 逐步解

23、决课程目标。课程实施过程中，注重人文材料导入的语言渲染能力， 给学 生创设一个与众不同的理科教学氛围，以较轻松的人文环境吸收理科课程知识。该课时教学目标还 注重构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度 与价值观”课程目标的达成。从“知识与技能”出发，教学过程注重各知识间的 逻辑衔接的引入外，更注重旧知识的巩固、新知识建立的逻辑性、新知识的社会 应用扩展；在教学过程中充分利用学生已学的氧化还原反应、金属活泼顺序、化学方程式等相关知识，结合学生人文常识、生活常识，基于引导教学、问题探究 的方式，使学生亲自动手动脑，建立金属冶炼原理、人文知识中剖析的金属冶炼 方法、与金属活泼顺序联系密切的金属

24、冶炼方法选择等新知识，巩固化学方程式 的书写技能，促进学生思维能动性、知识汲取灵活性的同时，加强学生知识迁移 和应用能力，从而贯彻“过程与方法”课程目标；由于考虑到部分知识对于学生 较生疏，各新知识建立过程中以工业设备介绍、实验视频演绎、工业应用视频、 动画演绎不同冶炼方法的区别等多媒体教学手段加以巩固，在巩固新知识的同 时，完成“情感态度与价值观”课程目标，增加学生情感体验，感受人类智慧的 发展，充分展现化学学科的魅力，激发学生对化学学科学习兴趣。在学生新知识 巩固的基础上，引导学生根据生活经验，从社会生活实际出发，强化学生对知识 的应用意识，回归于金属资源的回收利用，再次将“知识与技能”、

25、“过程与方法”、“情感态度与价值观”课程目标融合。【材料参考】材料一：人类历史上最早的金银制品出现于古地中海区域， 在两河流域的高拉遗址欧 贝德末期（约公元前 4000 年）墓葬中出土了大量金片制成的环、花饰和新月形 饰物。在公元前（29002370）年前的萨尔贡时代的麦斯卡拉木都墓中出土用娴熟 的细线刻镂的假发金盔，公元前 1352 年埃及新王国时代的图坦卡蒙王陵黄 金之墓的随葬品，标志着古地中海金银工艺发展的最高峰。古代美洲亦是传说中的黄金之国，在秘鲁境内的一些公元前 5000 年左右的 早期工场遗址内， 就已经发现了锤打过的碎金片和精致的锻接金制品。 而继起的 玛雅文化、印加文化更是创造

26、了相互关联而又各具风格的金杯、金刀、金面具、 金手套、人像等黄金制品，其种类与成就堪与地中海区域相媲美。在世界范围内， 银器的出现要比金器晚。 迄今所见最早的银制品仍然发现于 古地中海区域，即美索不达米亚的拉格什（伊拉克）出土的制作于公元前 3650 年的银壸，银壸腹部浅刻狮子头纹。中国古代金银器的起步比地中海区域和美洲要晚， 在距今 3000 年前的商代， 就已经出现了小型的黄金装饰品。而金银器皿出现于春秋战国时期，两汉时期， 金银制品数量增多，品种增加，工艺也日趋成熟，走上了独立发展的道路，但金 银器皿仍较少见。 唐代是中国金银器发展的繁荣鼎盛阶段， 这一时期不仅金银器 皿数量剧增， 而且

27、品种丰富多彩， 其造型与纹饰风格都发生了很大变化。 唐朝以 后，中国金银器的发展总势趋于保守，但夹层技法、浮雕凸花、镂雕等工艺的创 制，则前所未见，堪称宋代金银器工艺的新特点。材料二：湿法冶铜：胆水制铜法是中国古代的一种湿法冶铜方法，古有记 载：白青得铁即化为铜。白青即为胆水，也就是天然的含硫酸铜的泉 水（硫酸铜水溶液），其方法将铁放在胆水中，铜离子即被铁所取代而使 铜沉淀。此法在宋代蓬勃发展，在元代，由于铁杂质较多衰退。 材料三：炼丹术是古代用人工的方法， 炼制既可长生不老又能点石成金的方术， 炼丹 术士们希望能够用廉价的金属为原料， 得到贵重的金属金和银， 也希望炼制出长 生不老的仙丹，炼

28、丹术在我国最早可追溯到秦始皇时期。炼丹术常用来炼制的矿物原料很多，有 60 十多种，东汉时期，魏伯阳编著 了一部炼丹术的著作参同契 ，这是世界公认现存的最古老的炼丹书，书中记 载了铅、汞、硫等的化合和分解的知识，如：河上姹女，灵而最神，得火则飞， 不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存，将欲制之，黄芽为根” 。实际上，河上姹女是 水银，水银加热就会蒸发 （ 飞） 不见了。要想固定水银，就要加入黄芽，黄芽就是 硫黄，这时加热后就会生成红色的硫化汞， “望之类白，造之则朱” 。古代方士认为，人若能长生不老，居于仙山仙岛，自然不为凡人作仙人了， 可以“与天地相毕，与日月同光，坐见万里，役使鬼神，举家升虚，无翼

29、而飞， 乘云驾龙，上下太清，周游八极”想要白日飞升，那些见火易飞，去质轻化之物 就是一种有灵性的仙丹或仙丹原料了， 用现代科学语言解释， 就是这一类有灵性 的仙丹材料都是蒸汽压高， 易于升华的物质。 在这些原料中， 作为上品第一药丹 砂（硫化汞） 和升汞（水银）以及硫磺等易挥发的物质， 就成了炼丹的首选原料， 升炼也就成了炼丹术的主要方式。 升炼银珠（丹砂） 可能是人类最早从其相中生 长晶体的过程，利用天然存在的金石矿物按方士的经验和设想给出配方配置原 料，研磨，混合均匀，按一定设置，将原料放入生长容器中加热，可制得丹砂。 在古文中有关丹砂的记载 “丹砂烧之成水银， 积变之又还原成丹砂” ，也就是说， 方士们将丹砂（即硫化汞）在空气中烧得汞：HgS + 02> Hg + S02，而水银也是炼丹术中经常用到的原料， 而水银是易于挥发而易于收集的， 通常可用蒸 馏法来提取。在炼丹术中，用“抽炼水银”的方法提炼水银，在宋代 丹房须知 中绘有抽炼水银的“飞汞图” ，点火烧皿，水银就会