人教版九年級化學第八單元課題3-金屬資源的利用和保護教案

第1課時鐵的冶煉知識與技能1．知道一些常見的金屬(如鐵、鋁、銅)等礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2．會根據(jù)化學方程式對反應物或生成物中含有的某些雜質(zhì)進行計算。過程與方法通過收集資料、查閱資料、討論交流等具體探究活動，培養(yǎng)學生良好的學習習慣和學習方法。情感、態(tài)度與價值觀使學生體會學習化學的價值；保持和增強對生活中化學現(xiàn)象的好奇心和探究欲，培養(yǎng)學生學習化學的興趣。重點了解從常見鐵礦石中提煉鐵的原理。難點冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純物的化學方程式的計算。多媒體課件：常見礦石的圖片；視頻：我國的鈦資源、參觀煉鐵廠、一氧化碳還原氧化鐵的實驗。一、新課導入1．在日常生活中，經(jīng)常要接觸到與鐵有關的物品，如鐵門、鐵鍋等。而一個國家的經(jīng)濟命脈——重工業(yè)，更離不開鋼鐵的使用。那么鋼鐵是如何從鐵礦石中冶煉出來的呢？2．金屬材料的使用，標志著人類的進步和發(fā)展。我國在商代就煉制了青銅器，春秋戰(zhàn)國時期就會煉鐵煉鋼。想想，如何把金屬礦石中的金屬冶煉出來。這節(jié)課我們一起來了解鐵的冶煉方法。3．地球上的金屬廣泛存在于地殼和浩瀚的海洋中，像金、銀等少數(shù)不活潑的金屬在自然界中以單質(zhì)的形式存在，因此，人們可以“沙里淘金”。其他金屬在自然界以化合物的形式存在，而以化合物形式存在的金屬在自然界又以礦物形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。工業(yè)上是從礦石中提煉金屬的。二、新課教學[板書]一、金屬資源的概況1．師：欣賞自然界中幾種金屬單質(zhì)和一些礦石圖片，并說說赤鐵礦和磁鐵礦的主要成分是什么？生：赤鐵礦主要成分：Fe2O3；磁鐵礦主要成分：Fe3O4；黃鐵礦主要成分：FeS2。2．請各小組同學思考：為什么金銀等少數(shù)金屬在自然界存在單質(zhì)，而絕大多數(shù)金屬元素只能以化合物的形式存在？生：金、銀的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被氧化。像鋁、鐵、銅等金屬相對較活潑，容易被氧化，而以化合物的形式存在。3．展示：金屬元素在地殼中的含量金屬鋁鐵鈣鈉鉀鎂…含量(%)…[分析]我國金屬礦物種類齊全，礦物儲量豐富，其中鎢、鉬、鈦、銻等的儲量居世界前列，銅、鋁、錳等的儲量在世界上占重要地位。雖然我國礦物種類比較齊全，儲量比較豐富，但由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進口量呈逐年上升趨勢。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長加快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。如果地質(zhì)勘探無重大突破，不久的將來，我國礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面短缺的局面。過渡：煉鐵的過程稱為鐵的冶煉。[板書]二、鐵的冶煉【活動一】了解將鐵從鐵礦石中還原出來的原理和方法。師：我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。那么如何才能煉成鐵呢？現(xiàn)在以赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)為例，介紹如何煉鐵。1．【活動探究】如何煉鐵？討論：如何將鐵礦石中的Fe2O3轉化成鐵單質(zhì)？[學生討論]方案一：加熱使Fe2O3發(fā)生分解。方案二：尋找一種物質(zhì)，主動使其奪走Fe2O3中的“O”。優(yōu)缺點：方案一，需要較高的溫度，在高溫條件下鐵又易與氧氣反應，因此要使分解成功，還必須在非空氣氛圍中進行，但這樣成本太高。方案二，比較切合實際，但大家考慮尋找什么物質(zhì)才能奪走其中的“O”。[學生討論]氫氣、炭和一氧化碳等都符合條件。[結論]在工業(yè)上，綜合考慮經(jīng)濟效益和安全等因素，一般選用炭或一氧化碳。師：我們也可以把煉鐵的原理呈現(xiàn)給大家。2．欣賞實驗室用一氧化碳還原鐵的氧化物的裝置。(1)該實驗的反應原理是什么？(用化學方程式表示)CO在該反應中的作用是什么？(2)為什么裝置最后要放一盞點燃的酒精燈？相關化學方程式怎么寫？還可以用什么方法代替酒精燈？師：知道了實驗裝置后，那么該實驗怎樣操作呢？3．看動畫演示，了解CO還原氧化鐵的實驗過程。(小組內(nèi)交流，找出合理答案→小組代表搶答展示→老師點評)[實驗步驟]在硬質(zhì)試管中，放入少量的氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，排出管內(nèi)的空氣后，加熱氧化鐵，當紅棕色粉末變成黑色時停止加熱。試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，停止通入一氧化碳。[討論](1)將產(chǎn)物通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明生成了什么氣體。把得到的黑色粉末放在白紙上觀察，該物質(zhì)能被磁鐵吸引，說明生成的固體是什么物質(zhì)？請寫出有關化學方程式。(2)為什么先通CO然后才能點燈？為什么先熄燈然后才能停止通CO?(3)木炭和一氧化碳有相似之處，具有還原性。能否用木炭還原氧化鐵？寫出化學方程式。(4)分別寫出一氧化碳還原四氧化三鐵和氧化銅的化學方程式。(5)為什么要用兩個酒精燈？(學生討論)[結論]反應中生成了二氧化碳和鐵單質(zhì)。先通一氧化碳氣體，熄滅酒精燈后繼續(xù)通一氧化碳是為了防止生成的鐵被空氣中的氧氣氧化。[總結]上述實驗是實驗室模擬鐵的冶煉過程，工業(yè)上鐵的冶煉原理雖然與上述實驗相同，但其規(guī)模、條件、裝置等與此差異很大。把磁鐵礦煉成鐵是一個復雜的過程。工業(yè)上煉鐵時，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用焦炭和氧氣反應生成一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來。[板書]三、有關雜質(zhì)問題的化學計算過渡：在實際生產(chǎn)中，原料的產(chǎn)品往往含有雜質(zhì)，那如何去安排原料投放的多少和估計產(chǎn)品的多少呢？我們一起來討論研究“活動二”?！净顒佣恐鸩綄W會涉及到雜質(zhì)問題的化學計算。例題冶煉2000t含雜質(zhì)3%的生鐵，理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石多少t?[4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2相對原子質(zhì)量Fe－56C－12O－16]解：設理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石的質(zhì)量為x，則：4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2232168x·80%2000t×(1－3%)eq\f(232,x×80%)＝eq\f(168,2000t×（1－3%）)解得x＝t答：理論上需要含F(xiàn)e3O480%的磁赤鐵礦石t。三、課堂小結本節(jié)課通過類比的方法，由實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的原理認識和理解了工廠煉鐵原理。通過學習，也初步掌握了有關雜質(zhì)的計算。課題3金屬資源的利用和保護第1課時鐵的冶煉一、金屬資源概況二、鐵的冶煉冶煉原理：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2三、有關雜質(zhì)問題的化學計算根據(jù)化學方程式進行計算時，要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。本課題的知識內(nèi)容學生較為熟悉，課上我用豐富的素材引導學生感知學習的對象，從生活經(jīng)驗出發(fā)，引出課題，激發(fā)了學生的學習興趣，讓學生以科學家的身份來研究金屬礦物的種類、鋼鐵的冶煉。整個教學過程體現(xiàn)了“從生活走向化學，從化學走向社會”的理念。更可貴的是學生在教學中充分發(fā)揮了主體作用，自主實驗，自主評價，無疑使他們的自信心更強、學習興趣更濃。第2課時金屬資源的保護知識與技能1．了解金屬蝕銹的條件，了解防止金屬生銹的簡單方法。2．知道廢棄金屬對環(huán)境的污染，認識回收金屬的重要性。過程與方法通過對鐵生銹條件的實驗設計進行探究，學習控制實驗條件以及對實驗現(xiàn)象進行比較、分析、概括，并得出結論。情感、態(tài)度與價值觀樹立珍惜資源、愛護環(huán)境、合理使用資源的觀念。重點了解金屬生銹的條件和金屬資源的保護方法，激發(fā)學生的探究欲。難點如何讓學生學會解決生活中金屬蝕銹的問題。教師：多媒體課件：防銹的方法(視頻)、鋼鐵的蝕銹和危害(視頻)、水俁病與廢舊電池的回收(視頻)。學生：在一周前做好的鐵釘生銹探究的對比實驗，廢舊電池的污染情況的材料。一、新課導入自然界的金屬資源很豐富，但是金屬腐蝕也是普遍存在的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤和機械性能等方面都將發(fā)生變化，造成設備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染、釀成爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，使國民經(jīng)濟受到巨大損失。因此研究金屬腐蝕原理，采取防護措施，對經(jīng)濟建設有著十分重大的意義。二、新課教學[展示投影資料]資料一：據(jù)有關資料報道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產(chǎn)量的20%～40%。資料二：礦物的儲量有限，而且不能再生。根據(jù)已探明的一些礦物的儲藏量，并根據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示(不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備量和金屬的回收利用等)。據(jù)估計一些礦物可供開采的年限金屬礦物鋁鐵銅鋅鉛金錫銀開采年限257年195年42年27年26年26年17年16年師：金屬腐蝕可給我們帶來哪些危害？生1：一、金屬大量腐蝕使冶煉金屬的成本提高；既消耗能源，又浪費礦物，還可能產(chǎn)生大量的廢氣，危害人類健康。二、使金屬制品的壽命縮短。生2：作為量器，將影響到其精確度。生3：若高科技領域所用金屬制品銹蝕，如在火箭上，將會失之毫厘，謬以千里，其帶來的損失不可估量。生4：金屬制品銹蝕，會影響其美觀程度。師：金屬資源短缺對人類社會的發(fā)展意味著什么？生：1.金屬資源短缺時，將會使好多金屬冶煉廠因缺乏原料而倒閉，工人下崗。2．人們設計好的金屬制品將會因原料短缺而無法付諸實踐，即心想事不成。3．我們現(xiàn)在的交通工具多是金屬制品。若金屬資源短缺，它們的數(shù)量將急劇減少，從而影響人們的交流和旅行等。4．要是沒有那么多的金屬起導電作用，我們勢必會經(jīng)常生活在黑暗中。5．金屬資源短缺雖會影響人類對金屬制品的使用，但它卻可以促使人們?nèi)ふ腋玫奶娲贰?師鼓勵學生暢所欲言，并對他們的奇思妙想進行評價)師：由大家剛才的討論可知，金屬腐蝕和金屬資源短缺對人類是嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，保護金屬資源也就成了目前我們所面臨的重大問題。[板書]金屬資源的保護師：防止金屬腐蝕是我們保護金屬資源的有力措施。[板書]1.金屬的腐蝕和防護師：金屬腐蝕是需要條件的，如要有能夠發(fā)生反應的物質(zhì)，反應物要能相互接觸，生成物不會對反應起阻礙作用等等。只要我們知道了金屬腐蝕的條件，就能知道如何防止金屬制品腐蝕。下面，就讓我們以生活中最常見的鐵制品為例來探究鐵制品的銹蝕條件及防銹措施。[板書](1)鐵制品銹蝕條件的探究[投影]現(xiàn)有潔凈無銹的鐵釘、試管、稀硫酸(或醋酸)、食鹽水、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設計實驗比較鐵釘在不同環(huán)境中的銹蝕速度。(注：此實驗在約一周前已給學生布置)(學生交流實驗方案和實驗結果)學生設計的方案大約有以下幾種：[步驟]取幾個潔凈無銹的鐵釘，分別放入試管中，進行下列實驗：1．在試管1中加入稀硫酸或醋酸浸沒鐵釘；2．在試管2中加入稀硫酸或醋酸浸沒鐵釘，浸沒鐵釘后，倒去溶液；3．在試管3中加入少量食鹽水，使鐵釘一部分浸在溶液中；4．在試管4中加入少量的蒸餾水，使鐵釘一部分浸在水中；5．在試管5中注滿迅速冷卻的沸水；6．在試管6中注滿迅速冷卻的沸水，再加入植物油；7．在試管7中加入少量的干燥劑(生石灰或無水氯化鈣)，再放一團干棉花，塞緊橡皮塞。[實驗結果]鐵釘銹蝕的快慢順序為1>2>3>4>5>6>7。師根據(jù)以上實驗，引導學生得出導致鐵釘銹蝕的因素，并板書：在水、氧氣同時存在的環(huán)境中鐵能銹蝕。酸和氯化鈉能使鐵在氧氣、水存在的環(huán)境中加速銹蝕。師：鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學反應生成鐵銹的過程。鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O。鋁與氧氣反應生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢？生：不能。師：鐵銹是一種疏松多孔的物質(zhì)。具有吸水性，它能讓水分和空氣中的氧氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。故鐵銹反而能加速里層鐵的生銹。為什么方案5中的鐵釘比方案4中的鐵釘銹得慢呢？生：因為煮沸過的蒸餾水中氧氣極少。師：了解了鐵制品銹蝕的條件，我們應該采取什么措施來防止鐵制品的生銹呢？[板書](2)鐵制品的防護措施生1：鐵制品放置時要遠離酸性環(huán)境，盡量放置在干燥的環(huán)境中。生2：給鐵制品外面穿一層“保護衣”，如：可涂上隔絕空氣的油脂、油漆、鍍上一層耐腐蝕的其他金屬、高溫灼燒金屬、進行“烤藍”處理等等。生3：一發(fā)現(xiàn)鐵制品有銹蝕，就馬上處理，以防止其繼續(xù)蔓延?！璠師生總結歸納，并板書]①把鐵制品放在非酸性的干燥環(huán)境中。②為其穿一層耐腐蝕的外衣。師：自行車的構件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？生：刷漆、涂油脂、鍍其他金屬等。師：上面我們討論了鐵制品的腐蝕和防護。對于金屬資源，除了采取防止金屬腐蝕的措施外，還可以通過什么途徑來使金屬資源得到保護呢？[板書]2.金屬資源的保護師：廢品收購站為什么要收購廢鐵、廢銅和易拉罐等金屬？生：回收它們是為了對它們進行再利用。師：很正確！金屬的回收和利用是保護金屬資源的又一有效途徑。廢棄金屬的回收有什么意義？生：(1)可節(jié)約金屬資源。(2)由于金屬冶煉需在高溫下進行，回收廢棄金屬并再利用可節(jié)約能源。(3)降低金屬制品的生產(chǎn)成本，可方便人們得到物美價廉的金屬制品。(4)可減少重金屬對水體和土壤的污染。師：據(jù)估算，回收一個鋁制飲料罐比制造一個新飲料罐要便宜20%，1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t鋼，跟用鐵礦石冶煉相比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg，可見回收利用廢金屬，具有巨大的社會和經(jīng)濟效益。目前世界上已有50%以上的鐵和90%以上的金屬得到了回收和利用。你還知道保護金屬資源的其他途徑嗎？生：合理開采礦物，可避免亂采礦所引起的金屬資源的浪費；尋找金屬的代用品也可使金屬資源得到保護；進一步研究金屬的結構和性質(zhì)，使各種金屬都能最大限度地得以運用……[師總結并板書](1)防止金屬腐蝕(2)回收和利用廢舊金屬(3)合理開采礦物(4)尋找金屬代用品(5)物