鲁教版九年级化学下册《常见的金属材料》第2课时示范公开课教学设计

1/5《常见的金属材料》第2课时教材分析本节课所涉及的物质铁，在工农业生产、科学技术和日常生活中都有广泛的用途，所涉及的内容与人类的生存和发展都有密切的联系。本课时在编写过程中注意与生活实际相联系，注重知识的运用，进一步让学生学习和运用探究性学习的方法。在介绍铁的冶炼时，首先让学生掌握铁在自然界中的分布，以及铁在自然界中存在的形式，从而引出常见的铁矿石：然后通过实验探究、交流讨论的方法引出铁的冶炼原理和实验室模拟工业冶铁的实验，使学生主动参与，深刻理解；随后通过对一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式的分析，来阐述还原反应和还原剂。本课时共两部分内容：第一部分是铁的冶炼。冶铁的原理和实验室冶铁的模拟实验是本节的重点。教材中首先介绍了铁矿石，利用提问的方式引出实验室模拟炼铁的反应过程，通过模拟实验来认识炼铁的原理，在教材最后展示炼铁的高炉使学生能进一步了解工业炼铁所用的设备、原理和某些工艺流程，以帮助学生认识工业炼铁的过程。这样，把化学原理和生产实际紧密地结合在一起，使学习活动成为有机的整体，有利于学生形成完整的知识体系。第二部分是还原反应。这部分内容学生理解起来比较难，教材的设置也考虑到了这一点，没有大篇幅地讲解和深人，因此在教学中应以学生了解为主。教学目标1.知道一些常见的金属(铁等)矿物；2.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；3.了解冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算；4.认识铁在生产、生活和社会发展中的重要作用。5.通过铁的冶炼过程，掌握金属的冶炼方法。6.学习从日常生活事物中发现和提出问题。7.通过我国钢铁冶炼和使用的历史介绍，培养学生的民族自豪感。8.通过对冶铁原理的分析，培养学生的安全操作意识和良好的环保意识。教学重难点【教学重点】铁的冶炼原理;工业炼铁的设备和相关的化学反应。【教学难点】冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的有关化学方程式的计算。还原反应。教学突破1.因炼铁需要用到有毒气体一氧化碳，从安全方面考虑，改用氢气还原氧化铜作为演示实验。为激发学生主动参与的热情，可让学生辅助实验。例如，进行氢气的验纯，药品的取用，仪器的装配等，这都是已经学习过的内容。教师演示时，在关键步骤处简洁提出问题引发思考，演示后再组织讨论解决问题。师生互动中归纳出实验步骤：气——灯——灯——气，一二步颠倒会引发爆炸，三四步颠倒可能使刚提炼出来的金属又被氧化。在演示实验的基础上，设计一种模拟铁冶炼过程的化学实验。教师把启发学生思路的几个问题进行多媒体展示，分小组按如下顺序讨论：金属冶炼的一般条件是什么？实验前一氧化碳是否需要像氢气一样验纯？实验步骤和氢气还原氧化铜是否一致？如何证明产物是二氧化碳和铁？-氧化碳有毒，如何对其进行处理？设计可行的处理方法。在交流评定后看一氧化碳还原氧化铁的动画模拟实验。2.还原反应的讲解应结合前面所学的氧化反应来进行，通过得氧和失氧角度的讲解来让学生了解其概念。该知识点虽是难点，但并不是重点，因此应以学生了解为主。课前准备相关资料卡片、活动卡片、图片等。教学过程导入新课【导入】在我们的日常生活中，经常接触到与铁有关的物品，如铁门、铁窗框、铁锅等等。而一个国家的经济命脉——重工业，更离不开钢铁的使用。那么钢铁是如何由矿石炼成的呢？金属材料的使用，标志着人类的进步和发展。我国古代劳动人民在商代就能制造出青铜器，春秋战国时期就会冶铁炼钢。大家一定很想知道我国古代劳动人民是如何把金属矿石中的金属冶炼出来的。这节课就让我们一起来了解铁的冶炼方法。二、讲授新课知识点一金属元素在自然界里的存在【展示】【提问】金、银为什么在自然界中以单质的形式存在？【分析】地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，像金、银这些少数不活泼金属在自然界中以单质的形式存在，因此我们可以“沙里淘金”。其他金属在自然界中是以化合物的形式存在，以化合物形式存在的金属在自然界又以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。工业上就是从矿石中来提炼金属的。【过渡】由于地球上的金属资源是有限的，故我们需对其进行合理的利用和有效的保护。知识点二金属资源概况【投影】金属元素在地壳中的含量【展示】各种矿物的图片【分析】我国的金属矿物种类齐全，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位。虽说我国矿物种类比较齐全、矿物储量比较丰富，但由于多种因素的影响，我国主要矿产品进口量呈逐年上升趋势。随着我国经济高速发展，对矿产资源需求增长很快，主要矿产资源短缺的态势日益明显。如果地质勘探无重大突破，不久的将来我国矿产资源将出现全面紧缺的局面。【过渡】炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面，我们就来学习有关铁的冶炼的知识。知识点三铁的冶炼【分析】早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产量只有15.8万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量首次突破1亿吨，居世界前茅。【展示】钢铁的用途。【介绍】我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。【思考】铁矿石是怎样炼成铁的呢？现以赤铁矿(主要成分为Fe2O3)为例，来学习研究如何实现铁的治炼。【活动探究】铁的治炼。【讨论】如何将赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼成铁？方案一：加热使Fe2O3发生分解反应方案二：找寻种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O”分析方案要使Fe2O3分解，需较高的温度；又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应，要使Fe2O3分解成功，还须在非空气氛围中进行。这样成本太高。方案二比较切实可行。但选用什么样的物质才能使Fe2O3失去“O”呢？我们可以从以前接触过的一些物质中，寻找适合这种条件的物质请大家回忆思考并讨论。【结论】H、C、CO等都符合条件。事实上，这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走。但考虑到好济效益等原因，我们一般选用C或CO。冶炼原理：【思考】请大家利用自己的智慧，设计一个模拟铁的冶炼过程的化学实验，并最好能验证其生成产物。【多媒体演示】高炉炼铁过程中的一氧化碳还原氧化铁的模拟实验实验步骤：在硬质玻璃管中，放入少量的氧化铁粉末，先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，加热氧化铁，当红棕色粉末变成黑色时停止加热。试管内物质冷却后，停止通入一氧化碳，观察。【讨论】根据上图所示的实验，回答下列问题。(1)将产物通人澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。说明生成了什么气体？(2)把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，用磁铁试验它，黑色粉末能被磁铁吸起。判断固体是什么物质。(3)请你写出有关化学反应方程式。(4)为什么实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热；反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO？(5)木炭与一氧化碳有相似之处，都有还原性。能否用木炭还原氧化铁？请推测出反应的产物，写出化学方程式。(6)一氧化碳还原氧化铁和木炭还原氧化铁，这两个化学反应的基本类型是否都是置换反应？为什么？(7)分别写出一氧化碳还原四氧化三铁氧化铜的化学方程式，分析一氧化碳是怎样变成二氧化碳的，并由此推测出一氧化碳还原金属氧化物的配平方法。(8)为什么装置的后面还要用点燃的酒精灯？【回答】(1)产生了二氧化碳气体。(2)这种固体是铁。(3)(4)若先加热再通入CO，空气和CO的混合气受热可能会发生爆炸；反应完成后，待试管内初壁冷却后再停止通CO，是为了防止生成的铁再次被氧化。(5)能，产物是铁和二氧化碳。(6)不都是。因为置换反应是一种单质与一种化合物反应，生成另种单质与另一种化合物反应。所以只有木炭还原氧化铁是置换反应。(7)；夺取了金属氧化物中的一个氧原子变成CO2，由此推断出一氧化碳还原金属氧化物的配平方法是：金属氧化物中有几个氧原子，CO的化学计量数就是几，然后观察配平。(8)使未反应的CO燃烧生成CO2，防止污染空气。【总结】上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。【过渡】分析一氧化碳还原氧化铁反应的化学方程式，从失氧、得氧的角度看，一氧化碳、氧化铁是如何变化的？【讲解】在反应中，氧化铁为一氧化碳提供了氧转变为铁，氧化铁属于氧化剂，发生了还原反应；而一氧化碳得到氧，生成了二氧化碳，发生了氧化反应，是还原剂。在化学上，把氧化物中的氧被夺去的反应叫做还原反应，夺氧的物质叫还原剂。【提问】根据多媒体展示，试分析以下问题：1.炼铁的原料是什么？2.炼铁的设备是什么？3.在高炉中炼铁，主要发生了哪些化学反应？试写出反应的化学方程式。4.炼铁为什么要用到石灰石？【学生活动】小组内进行分析、讨论、整理、总结。【小结】1.原料：铁矿石、石灰石、焦炭。2.设备：高炉3.在高炉内主要发生的反应如下：上层：中层：下层：4.加入石灰石主要是为了除去矿石中的二氧化硅。【过渡】在冶铁的实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质，故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题。知识点四有关杂质问题的计算【举例】用1000t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？【分析】本题是有关化学方程式的计算，但化学方程式表示的是纯物质之间的数量比，而不表示不纯物质之间的数量之比。所以计算时须先进行换算。纯净物的质量分数=纯净物的质量/不纯物的质量，可知纯净物的质量=不纯物的质量X纯净物的质量分数，可以计算出一定质量的铁矿石中含铁的氧化物的质量。【投影】解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t×80%=800t。设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。1602×56800tx折合为含铁96%的生铁的质量为：560t+96%=583t。答：1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁583t。或：解：设理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为x。1602×561000t×80%x×96%答：1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁583三、课堂练习1.下列有关铁的叙述中，正确的是()A.铁在氧气中燃烧生成黑色的氧化铁B.铁是地壳中含量最多的金属元素C.铁在自然界中主要以化合物形式存在D.常用水冲洗铁器表面，可以防止生锈2.若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，多少吨这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质为7%的生铁365t？答案：1.C解：设需含Fe2O3为80%的赤铁矿石的质量为x160