教学设计《从自然界获取铁和铜》

学习好资料 欢迎下载《铁、铜的获取及应用》教学设计——第一课时

从自然界中获取铁和铜【教材分析】“从自然界中获取铁和铜”是《化学 1（苏教版）》中专题 3第二单元铁和铜的获取及应用第一课时的教学内容。 自浙江省高考改革以来， 专题3中第一单元有关Al的部分作为选考内容，该课时内容就成为学生首次系统的接触到的从矿石中冶炼单质的知识。专题二中涉及到的活泼金属的获取方法、氧化还原反应、离子反应以及初中阶段对于氧化铁和氧化铜的还原的学习为该课时提供了知识的保障。人类社会的进步离不开对于铁和铜及其化合物的应用， 而对于金属的冶炼、是应用金属的基础和前提。【学情分析】学生在初中已经学习了铁和铜的冶炼过程中涉及到的几个主要的方程式， 而在专题2的学习中已经了解了如何从自然界中提取钠、 镁这类活泼金属的基本方法，为铁和铜的获取提供了一定基础的理论指导。并且在专题 2中学习了氧化还原反应和离子反应的相关知识， 为铁和铜的冶炼提供了知识的保障。【教学目标】1、知识与技能1）了解自然界中铁元素与铜元素的存在形式以及其矿石的主要成分；2）掌握铁与铜的冶炼方法以及涉及的主要反应；3）了解铁与铜的合金的组成及特点。2、过程与方法1）通过分析金属冶炼与应用的相关历史学习铁与铜的冶炼；2）运用氧化还原反应原理归纳总结冶炼铁与铜的方法。3、情感态度与价值观1）通过学习中国金属冶炼的历史，感受化学在社会发展过程中的重要地位；2）通过学习金属冶炼方法的选择，体会生产中所蕴含的“绿色化学”原理。3）通过学习铁与铜的提炼，体会运用化学知识解决实际问题。【教学重难点】教学重点：自然界中铁元素以及铜元素的主要存在形式以及铁和铜的冶炼。教学难点：高炉炼铁的原理。【教学过程】时间 教师活动创设 【引入】从中华人民共和国的综合国力情境

（航

学生活动倾听、感受古今中国的强

设计意图空母舰、鸟巢等）强盛到中国古代璀璨的盛。从国家的强盛引文明（司母戊鼎、三星堆等），金属冶炼能出课时中涉及的化学知识，使学生力与技术的无论是在古代还是在现代，都感受化学在不同对于一个国家，乃至是整个人类社会的进阶段对于社会进

步与生产力的提高有着划时代的意义。【提问】图片中的这些物体中的主要元素是什么？【讲述】铁与铜对于我们人类社会具有的地位并没有随着科学技术进步的脚而降低。那么铁元素与铜元素在自然界中的主要存在形式是什么呢？【投影】铁元素在地球上主要是以化合态的存在形式，自然界中的主要矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（ Fe3O4）、黄铁矿FeS2）。自然界中还存在着少量的自然贴（陨铁）。

步 以 及 社 会 繁 荣铜。思 考 铁 和 铜在 自 然 界 中 的 主 要 存 在 开 展 的 教 学 内 容 引 出 第 一 个 教 学

【讲述】Fe2O3名称为氧化铁，是一种红褐色无磁性的物质，其中铁元素的化合价倾听，了解并掌握主要的是+3。Fe3O4名称为四氧化三铁，是一种铁矿石的主要成分以及黑色有磁性的物质，其中铁元素是+2和+3，对应化合物的先关知识。Fe 3 O 4 从 化 合 价 的 角 度 可 以 看 成 是FeOi Fe 2 O 3 。

【投影】铜元自然铜、黄铜矿（CuFeS2铜矿（Cu3(CO3)2(OH)2）、孔雀石

掌 握 主 要 的铜 矿 石 的 主要 成 分 以 及对 应 化 合 物

CuCO3iCu(OH)2）等。我国主要开采的是黄铜矿（ CuFeS2）。【过渡】想要获得达到我们生产生活所要求的铁单质与铜单质，需要我们对于这些

搭建课堂过渡的桥梁，给学生一个学习好资料 欢迎下载知识展开

矿石进行进一步的冶炼。这节课就将跟随历史的脚步，一起来学习一下铁与铜的冶炼。【提问】请同学们思考一下，我们想要从矿石中冶炼出金属单质需要借助什么物质？提示：考虑矿石中的金属元素和单质金属元素化合价上发生的变化。【提问】首先，让我们一起回到商周时期，大家对于这个时代应该是比较熟悉的，同时，这个时期的一类文物也一直收到现代收藏家的追捧，那就是？【讲述】青铜器对于我们来说具有极高的历史价值、科学价值、艺术价值，而对于当时的人们来讲，它在人们的生产、生活、军事领域发挥着极为重要的作用，他可以作为酒器、水器、兵器、礼器、农具等。【提问】那么请问大家青铜器的主要成为是什么？【讲述】青铜器中的铜元素的含量在 60%以上，而剩余成分为锡和铅。所以古时候

思考的空间，提醒学生课堂的重难点内容。思考并回答问题。 把历史作为课堂的明线，联系社会发展同化学发展的关系，同时也是激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂注意力。倾听，了解青铜器的相关 从历史中寻找化化学知识。 学的身影，从生活中发下化学的价值，从而让学生体会到化学对于社会的意义。的人们想要铸造青铜器首先等获取纯度较帮助学生串联已经掌握的知识，斌高的铜单质。思考并书写企鹅在原有的基【讲述】古人刚开始的时候是利用自然界涉及到的化础上进行展开，帮学方程式。助学生构建一个中的铜单质，但是铜单质毕竟是有限的，完整的知识框架。劳动人民通过总结生活生产经验，发现铜矿石和木炭在一同高温加热的情况下可以得到铜单质，请大家书写其中涉及的化学利用多媒体辅助CuFeS2）、热还学习好资料 欢迎下载方程式。【放映】到了汉朝，人们有了新的生产方式来获取铜单质。下面我们就来看看我们的这些先辈们是怎么来提炼铜单质的，请大家注意他们使用的原料和涉及的化学知识。【提问】这就是古时候的主要冶炼铜矿石的方法——湿法炼铜，伟大的中国人民比欧洲早几百年运用这个方法。同学们观看了视频后，请问当时的人们是从什么中反应得到铜单质？涉及到化学反应是什么？运用了铁的什么性质？【讲述】在古时候，人们把铜矿石处理成硫酸铜溶液的形式，然后在利用金属活泼性质的差异置换出铜单质。【实验】这是老师在课前模拟的湿法炼铜的过程，铜单质附着在插入硫酸铜溶液的铁钉表面。【讲述】除了我们学习的湿法炼铜外，随着科技的进步，我们还寻找到了其他的冶炼铜的方法：火法炼铜（原法、生物炼铜。并且，我们得到的铜单质有时候并没有达到我们的实际生产要求的纯度，需要对它进行进一步的精炼，现在工业上常用的方法是电解精炼。【讲述】了解了青铜器，我们来到了战国时期，战国时期群雄并起，在一定程度上是铁器的推广使用导致的。铁器的诸多优

仔细观看“湿 教学工具，弥补在法炼铜”的视 课堂上无法真实频，提炼有关 进行的教学实验信息。 过程。同时也是为了培养学生的提炼信息的能力以根据提示书 及主动思考习惯。写化学方程从而进一步提高式与离子方学生的化学素养。程式。实际实验展示有观察湿法炼利于极高学生的铜的模拟实课堂注意力。验。倾听，了解其他的铜矿石的冶炼技术与精炼技术。学习好资料 欢迎下载点逐步取代了青铜器，引发了一场技术革命。【提问】不管是在古代还是现代，我们主要是以氧化铁作为冶炼的原料，请同学们思考一下以氧化铁作为原料怎么获取铁单质。【讲述】我们将利用 C、CO等还原剂来冶炼铁矿石的方法叫做热还原法，在春秋战国时期冶炼铁矿石的方法——块炼法以及现代冶炼铁矿石的方法——高炉炼铁实质上就是一种热还原法。【提问】下面，请大家从高炉炼铁的介绍中总结高炉炼铁需要哪些原料、涉及到哪些化学反应？【总结】 高炉炼铁需要的原料主要有三个：铁矿石（ Fe2O3）、碳酸钙（CaCO3）、焦炭（C）。碳酸钙受热分解成氧化钙和二氧化碳：;氧化碳与二氧化硅反应生成硅酸钙：；焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳：；一氧化碳与氧化铁生成铁与二氧化碳：。【讲述】在现代工业上利用高炉炼铁的方法冶炼得到的铁其实是碳 2%~4.5%的生铁，生铁硬度大但是比较脆，所以我们需

从氧化还原通过引导，设置有的角度思考一定难度的问题，从矿石中获 培养学生独立分取铁单质需 析的能力。同时也要的其他物 是为了培养学生质。 对于学习的知识的应用能力，在学习过程中建构完善自己的知识框架。仔细观看“湿法炼铜”的视 利用多媒体辅助频，提炼有关 教学工具，弥补在信息。 课堂上无法真实进行的教学实验过程。同时也是为回答相关问 了培养学生的提题。 炼信息的能力以及主动思考习惯。从而进一步提高学生的化学素养。倾听，了解钢 尊重实际情况，提的先关知识。 高学生的化学素养，利用拓展性的知识激发学生学习化学的兴趣。学习好资料 欢迎下载要将生铁进一步炼制，降低它的碳含量得到适合我们实际生产生活需要的熟铁（小于0.0218%）。【提问】除了利用 C和CO可以用来还原氧化铁以外，还有那些物质可以作为还原剂还原氧化铁得到铁单质？【讲述】氧化铁作为一种电解质在熔融状态下可以电离铁离子，活泼金属能够把它还原成铁单质，根据金属活动性顺序表，在铁元素前的活泼金属包括 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn。在实际的生产生活中，我们也有应用到的地方，用 Al来还原氧化铁中的铁，主要应用于铁轨的焊接。【总结】在这节课中，我们学习到的内容有：（1）自然界中铁元素与铜元素的存在形式以及其矿石的主要成分；（2）铁与铜的冶炼方法以及涉及的主要反应；其中要掌握的是的是高炉炼铁过程中所需要的原料以及涉及到的化学方程式。

从之前总结 根据实际的教学的结果中进 计划做出的调整。一步思考铁 把原本作为必修矿石冶炼技 内容的知识（铝热术