《从自然界里获取铁和铜》设计2

《从自然界里获取铁和铜》教学设计●教学目标根据生产中的应用实例，了解铁、铜的主要性质。●教学重难点1．了解从自然界中提取铁、铜的方法和原理。2．了解铁、铜的主要基本性质及应用。3．了解常见金属的冶炼方法。●教学地位钢铁、铜是生产、生活中必不可少的金属，如何从矿石中获取是任何国家面对的问题，矿石中炼铁、炼铜反应原理和流程是非常重要的，每年的高考试题也有涉及。●新课导入建议人体中含铜量比含铁量要少得多，可是缺了它，人体的造血功能就会受到影响。铜也是人类最早使用的金属之一。考古资料证实，一万年前，在西亚就用铜来制作装饰品。古埃及人在象形文字中，用带圈的十字架表示铜，含义是“永恒的生命”，盛赞它经久耐用和可以重复再生的特性。你知道铁、铜的性质吗？铁、铜如何获取，有什么重要应用吗？要解决上述问题，我们学习本课时——从自然界中获取铁、铜，铁铜的性质。●教学流程设计【课前预习安排】：建议课前用12分钟预习完成【课前自主导学】和“思考交流”。⇒步骤1：新课导入，教学地位分析⇒步骤2：对“思考交流1”中焦炭作用要特别强调。对“思考交流2”要指出反应原理同时不能引入新离子。⇒步骤3：对“探究1”建议让学生了解常见的金属冶炼方法及其原理，并让学生知道选择冶炼方法的依据，让学生完成“例1”和“变式训练1”，教师给予点评和纠错。⇓步骤6：6分钟完成“当堂双基达标”，最后教师明确答案，点评较难题目。⇐步骤5：回顾本堂内容，点评，归纳“课堂小结”⇐步骤4：对“探究2”建议教师结合初中Fe、Cu知识，归纳出Fe、Cu的基本性质和应用，并结合“例2”熟悉Fe、Cu性质和反应原理。并指出Fe与一般氧化剂反应只生成Fe2＋。最后学生完成“变式训练2”。课标解读重点难点1.了解从矿石中获取铁、铜的方法和原理。2.了解铁、铜的性质及其应用。1.高炉炼铁的原料和反应原理。(重点)2.铁铜的化学性质及其应用。(重难点)从自然界中获取铁和铜1.铁、铜在自然界中的存在存在金属自然界中的存在形态常见矿石及主要成分铁①主要以化合态形式存在②铁单质只存在于陨铁中①磁铁矿Fe3O4②赤铁矿Fe2O3铜①主要以化合态形式存在②少量单质①黄铜矿CuFeS2②孔雀石CuCO3·Cu(OH)22.铁的冶炼(1)高炉炼铁放出大量热的反应为C＋O2eq\o(=,\s\up15(燃烧))CO2原料为铁矿石、焦炭、空气、石灰石等CO还原Fe2O3的反应为3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋3CO2石灰石选渣反应为：①CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑，②CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高温))CaSiO3产品：高炉冶炼得到的铁是含碳2%～%的生铁，将生铁进一步炼制，可得到用途更广泛的含碳%～2%的钢生成CO的反应为CO2＋Ceq\o(=,\s\up15(高温))2CO(2)铝热反应炼铁2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up15(高温),\s\do15())2Fe＋Al2O33．铜的冶炼(1)工业炼铜流程黄铜矿(主要成分CuFeS2)eq\o(→,\s\up15(高温),\s\do15(灼烧))粗铜(含Ag、Au、Fe、Zn等)eq\o(→,\s\up15(电解),\s\do15(精炼))精铜(纯度99．95%～99．98%)(2)生物炼铜(矿堆浸铜法)①原理：CuSeq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15(细菌))CuSO4eq\o(→,\s\up15(Fe))Cu②特点：成本低、污染小、反应条件简单等。(3)湿法炼铜：Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO41．高炉炼铁的原料中焦炭和石灰石的作用是什么？【提示】焦炭的作用是燃烧产生热量，同时C与生成的CO2反应生成炼铁的还原剂CO。石灰石作用是作熔剂，高温下生成的CaO与SiO2形成炉渣。铁、铜的基本性质1.铁、铜的物理性质物理性质铁能被磁铁吸引的银白色金属，良好延展性和导热性铜紫红色金属，导电性和导热性仅次于银2.铁、铜的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)(1)Feeq\o(→,\s\up15(Cu2＋),\s\do15())Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋eq\o(→,\s\up15(H＋),\s\do15())Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑eq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15(点燃))3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up15(点燃),\s\do15())Fe3O4eq\o(→,\s\up15(Cl2),\s\do15(点燃))2Fe＋3Cl2点燃,2FeCl3eq\o(→,\s\up15(浓H2SO4),\s\do15(或浓HNO3))钝化(2)Cueq\o(→,\s\up15(O2),\s\do15(△))2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△),\s\do15())2CuOeq\o(→,\s\up15(Ag＋),\s\do15())Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋eq\o(→,\s\up15(CO2＋H2O＋O2))2Cu＋CO2＋H2O＋O2=Cu2(OH)2CO32．如何除去FeSO4溶液中的CuSO4?【提示】加入过量的Fe粉，然后过滤。金属的冶炼方法【问题导思】①钠、铝一般用什么方法进行冶炼？【提示】钠、铝的还原性很强，一般用电解法。②铁的高炉冶炼原理是什么？【提示】利用还原剂CO高温还原铁矿石。1．电解法适用于冶炼金属活动性很强的金属(如K、Ca、Na、Mg、Al等)，常采用电解它们的熔融盐或氧化物的方法。如：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(通电))Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up15(通电))4Al＋3O2↑2．热还原法用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属活泼性介于Zn～Cu之间的金属氧化物。如：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋3CO22CuO＋Ceq\o(=,\s\up15(高温))2Cu＋CO2↑WO3＋3H2eq\o(=,\s\up15(高温))W＋3H2OCr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up15(高温))2Cr＋Al2O33．热分解法用于冶炼不活泼的金属(如Hg、Ag)。如：2HgOeq\o(=,\s\up15(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up15(△))4Ag＋O2↑选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。电解法是最强的氧化还原方法。冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④【解析】对于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是：(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up15(△))2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuOeq\o(=,\s\up15(高温))2Cu＋CO2↑，符合①。(Ⅱ)Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，符合③。(Ⅲ)2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up15(高温))Al2O3＋2Cr，符合③。(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，MgCl2eq\o(=,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑，符合④。【答案】B1．下列说法错误的是()A．金属越活泼，冶炼难度越大B．可采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝C．可采用H2还原MgO制取MgD．可采用热还原法冶炼铁、铜【解析】Mg的还原性较强不能用H2还原法制取Mg。【答案】C铁、铜的主要化学性质及应用【问题导思】①铁、铜在湿潮的空气中长时间放置，最终生成什么物质？什么颜色？【提示】铁在湿潮空气中生成红色的铁锈(Fe2O3·xH2O)，铜在湿潮空气中生成绿色的铜绿[Cu2(OH)2CO3]②铁、铝常温下遇到浓H2SO4、浓HNO3有什么变化？【提示】钝化Fe、Cu的化学性质及其转化下列说法或方程式正确的是()A．Fe、Cu均能在潮湿的空气中生成氧化物B．Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式为2Fe＋3Cu2＋=3Cu＋2Fe3＋C．Fe、Cu与Cl2反应均生成高价氯化物D．Fe、Cu均可稀与H2SO4反应生成H2【解析】A项，Cu在潮湿的空气中生成Cu2(OH)2CO3不是氧化物，错误；B项，Fe被Cu2＋氧化生成Fe2＋不是Fe3＋，错误；C项，Fe、Cu与Cl2反应均生成＋3价铁和＋2价铜，正确；D项，Cu与稀H2SO4不反应，错误。【答案】CFe与一般氧化剂(如H＋、Cu2＋、Hg2＋)反应生成Fe2＋。2．下列物质中，在一定条件下能将铁元素从0价转变为＋3价的是()A．氯气 B．稀盐酸C．CuCl2溶液 D．ZnCl2溶液【解析】B、C中的H＋、Cu2＋只能将Fe从0价转变为＋2价；D项中ZnCl2与Fe不反应。【答案】A【教师备课资源】铜及其化合物的颜色(1)色彩缤纷的铜世界eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(黑色——CuO氧化物,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(白色——CuSO4,蓝色——CuSO4·5H2O,绿色——Cu2OH2CO3))盐,蓝色——CuOH2碱)),紫红色——Cu单质))化合物(2)溶液中的Cu2＋常显蓝色(浓CuCl2显绿色，稀CuCl2显蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO4溶液呈蓝色。(3)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，也是鉴定Cu2＋的依据之一。白色的无水CuSO4遇水变成蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。1．了解Fe的2种冶炼eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高炉炼铁：Fe2O3＋3CO,\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋3CO2,铝热反应炼铁：Fe2O3＋2Al,\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋Al2O3))2．了解Cu的3