魯教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)《常見(jiàn)的金屬材料》第2課時(shí)示范公開課教學(xué)設(shè)計(jì)

1/5《常見(jiàn)的金屬材料》第2課時(shí)教材分析本節(jié)課所涉及的物質(zhì)鐵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)和日常生活中都有廣泛的用途，所涉及的內(nèi)容與人類的生存和發(fā)展都有密切的聯(lián)系。本課時(shí)在編寫過(guò)程中注意與生活實(shí)際相聯(lián)系，注重知識(shí)的運(yùn)用，進(jìn)一步讓學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用探究性學(xué)習(xí)的方法。在介紹鐵的冶煉時(shí)，首先讓學(xué)生掌握鐵在自然界中的分布，以及鐵在自然界中存在的形式，從而引出常見(jiàn)的鐵礦石：然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、交流討論的方法引出鐵的冶煉原理和實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)冶鐵的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生主動(dòng)參與，深刻理解；隨后通過(guò)對(duì)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式的分析，來(lái)闡述還原反應(yīng)和還原劑。本課時(shí)共兩部分內(nèi)容：第一部分是鐵的冶煉。冶鐵的原理和實(shí)驗(yàn)室冶鐵的模擬實(shí)驗(yàn)是本節(jié)的重點(diǎn)。教材中首先介紹了鐵礦石，利用提問(wèn)的方式引出實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)煉鐵的原理，在教材最后展示煉鐵的高爐使學(xué)生能進(jìn)一步了解工業(yè)煉鐵所用的設(shè)備、原理和某些工藝流程，以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)工業(yè)煉鐵的過(guò)程。這樣，把化學(xué)原理和生產(chǎn)實(shí)際緊密地結(jié)合在一起，使學(xué)習(xí)活動(dòng)成為有機(jī)的整體，有利于學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。第二部分是還原反應(yīng)。這部分內(nèi)容學(xué)生理解起來(lái)比較難，教材的設(shè)置也考慮到了這一點(diǎn)，沒(méi)有大篇幅地講解和深人，因此在教學(xué)中應(yīng)以學(xué)生了解為主。教學(xué)目標(biāo)1.知道一些常見(jiàn)的金屬(鐵等)礦物；2.了解從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的方法；3.了解冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純量的化學(xué)方程式的計(jì)算；4.認(rèn)識(shí)鐵在生產(chǎn)、生活和社會(huì)發(fā)展中的重要作用。5.通過(guò)鐵的冶煉過(guò)程，掌握金屬的冶煉方法。6.學(xué)習(xí)從日常生活事物中發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題。7.通過(guò)我國(guó)鋼鐵冶煉和使用的歷史介紹，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感。8.通過(guò)對(duì)冶鐵原理的分析，培養(yǎng)學(xué)生的安全操作意識(shí)和良好的環(huán)保意識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】鐵的冶煉原理;工業(yè)煉鐵的設(shè)備和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純量的有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算。還原反應(yīng)。教學(xué)突破1.因煉鐵需要用到有毒氣體一氧化碳，從安全方面考慮，改用氫氣還原氧化銅作為演示實(shí)驗(yàn)。為激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的熱情，可讓學(xué)生輔助實(shí)驗(yàn)。例如，進(jìn)行氫氣的驗(yàn)純，藥品的取用，儀器的裝配等，這都是已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容。教師演示時(shí)，在關(guān)鍵步驟處簡(jiǎn)潔提出問(wèn)題引發(fā)思考，演示后再組織討論解決問(wèn)題。師生互動(dòng)中歸納出實(shí)驗(yàn)步驟：氣——燈——燈——?dú)?，一二步顛倒?huì)引發(fā)爆炸，三四步顛倒可能使剛提煉出來(lái)的金屬又被氧化。在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種模擬鐵冶煉過(guò)程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師把啟發(fā)學(xué)生思路的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行多媒體展示，分小組按如下順序討論：金屬冶煉的一般條件是什么？實(shí)驗(yàn)前一氧化碳是否需要像氫氣一樣驗(yàn)純？實(shí)驗(yàn)步驟和氫氣還原氧化銅是否一致？如何證明產(chǎn)物是二氧化碳和鐵？-氧化碳有毒，如何對(duì)其進(jìn)行處理？設(shè)計(jì)可行的處理方法。在交流評(píng)定后看一氧化碳還原氧化鐵的動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)。2.還原反應(yīng)的講解應(yīng)結(jié)合前面所學(xué)的氧化反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，通過(guò)得氧和失氧角度的講解來(lái)讓學(xué)生了解其概念。該知識(shí)點(diǎn)雖是難點(diǎn)，但并不是重點(diǎn)，因此應(yīng)以學(xué)生了解為主。課前準(zhǔn)備相關(guān)資料卡片、活動(dòng)卡片、圖片等。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課【導(dǎo)入】在我們的日常生活中，經(jīng)常接觸到與鐵有關(guān)的物品，如鐵門、鐵窗框、鐵鍋等等。而一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈——重工業(yè)，更離不開鋼鐵的使用。那么鋼鐵是如何由礦石煉成的呢？金屬材料的使用，標(biāo)志著人類的進(jìn)步和發(fā)展。我國(guó)古代勞動(dòng)人民在商代就能制造出青銅器，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就會(huì)冶鐵煉鋼。大家一定很想知道我國(guó)古代勞動(dòng)人民是如何把金屬礦石中的金屬冶煉出來(lái)的。這節(jié)課就讓我們一起來(lái)了解鐵的冶煉方法。二、講授新課知識(shí)點(diǎn)一金屬元素在自然界里的存在【展示】【提問(wèn)】金、銀為什么在自然界中以單質(zhì)的形式存在？【分析】地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中，像金、銀這些少數(shù)不活潑金屬在自然界中以單質(zhì)的形式存在，因此我們可以“沙里淘金”。其他金屬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)上就是從礦石中來(lái)提煉金屬的?！具^(guò)渡】由于地球上的金屬資源是有限的，故我們需對(duì)其進(jìn)行合理的利用和有效的保護(hù)。知識(shí)點(diǎn)二金屬資源概況【投影】金屬元素在地殼中的含量【展示】各種礦物的圖片【分析】我國(guó)的金屬礦物種類齊全，礦物儲(chǔ)量豐富，其中鎢、鉬、鈦、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)量在世界上占有重要地位。雖說(shuō)我國(guó)礦物種類比較齊全、礦物儲(chǔ)量比較豐富，但由于多種因素的影響，我國(guó)主要礦產(chǎn)品進(jìn)口量呈逐年上升趨勢(shì)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源需求增長(zhǎng)很快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢(shì)日益明顯。如果地質(zhì)勘探無(wú)重大突破，不久的將來(lái)我國(guó)礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面緊缺的局面?！具^(guò)渡】煉鐵的過(guò)程稱之為鐵的冶煉。下面，我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉的知識(shí)。知識(shí)點(diǎn)三鐵的冶煉【分析】早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元1世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它們?cè)谀撤N程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國(guó)成立后，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量只有15.8萬(wàn)噸，居世界第26位；1996年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，居世界前茅。【展示】鋼鐵的用途?！窘榻B】我國(guó)遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦?！舅伎肌胯F礦石是怎樣煉成鐵的呢？現(xiàn)以赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)為例，來(lái)學(xué)習(xí)研究如何實(shí)現(xiàn)鐵的治煉。【活動(dòng)探究】鐵的治煉。【討論】如何將赤鐵礦(主要成分Fe2O3)煉成鐵？方案一：加熱使Fe2O3發(fā)生分解反應(yīng)方案二：找尋種物質(zhì)使其主動(dòng)奪去Fe2O3中的“O”分析方案要使Fe2O3分解，需較高的溫度；又因?yàn)殍F在高溫下易與空氣中的氧氣反應(yīng)，要使Fe2O3分解成功，還須在非空氣氛圍中進(jìn)行。這樣成本太高。方案二比較切實(shí)可行。但選用什么樣的物質(zhì)才能使Fe2O3失去“O”呢？我們可以從以前接觸過(guò)的一些物質(zhì)中，尋找適合這種條件的物質(zhì)請(qǐng)大家回憶思考并討論?！窘Y(jié)論】H、C、CO等都符合條件。事實(shí)上，這些物質(zhì)都可把Fe2O3中的“O”奪走。但考慮到好濟(jì)效益等原因，我們一般選用C或CO。冶煉原理：【思考】請(qǐng)大家利用自己的智慧，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬鐵的冶煉過(guò)程的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并最好能驗(yàn)證其生成產(chǎn)物?！径嗝襟w演示】高爐煉鐵過(guò)程中的一氧化碳還原氧化鐵的模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：在硬質(zhì)玻璃管中，放入少量的氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，排出裝置內(nèi)的空氣后，加熱氧化鐵，當(dāng)紅棕色粉末變成黑色時(shí)停止加熱。試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后，停止通入一氧化碳，觀察。【討論】根據(jù)上圖所示的實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題。(1)將產(chǎn)物通人澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁。說(shuō)明生成了什么氣體？(2)把得到的黑色粉末倒在白紙上觀察，用磁鐵試驗(yàn)它，黑色粉末能被磁鐵吸起。判斷固體是什么物質(zhì)。(3)請(qǐng)你寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。(4)為什么實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先通CO把裝置內(nèi)空氣排干凈，然后再加熱；反應(yīng)完成后，須待試管內(nèi)物質(zhì)冷卻后再停止通CO？(5)木炭與一氧化碳有相似之處，都有還原性。能否用木炭還原氧化鐵？請(qǐng)推測(cè)出反應(yīng)的產(chǎn)物，寫出化學(xué)方程式。(6)一氧化碳還原氧化鐵和木炭還原氧化鐵，這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)的基本類型是否都是置換反應(yīng)？為什么？(7)分別寫出一氧化碳還原四氧化三鐵氧化銅的化學(xué)方程式，分析一氧化碳是怎樣變成二氧化碳的，并由此推測(cè)出一氧化碳還原金屬氧化物的配平方法。(8)為什么裝置的后面還要用點(diǎn)燃的酒精燈？【回答】(1)產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w。(2)這種固體是鐵。(3)(4)若先加熱再通入CO，空氣和CO的混合氣受熱可能會(huì)發(fā)生爆炸；反應(yīng)完成后，待試管內(nèi)初壁冷卻后再停止通CO，是為了防止生成的鐵再次被氧化。(5)能，產(chǎn)物是鐵和二氧化碳。(6)不都是。因?yàn)橹脫Q反應(yīng)是一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另種單質(zhì)與另一種化合物反應(yīng)。所以只有木炭還原氧化鐵是置換反應(yīng)。(7)；奪取了金屬氧化物中的一個(gè)氧原子變成CO2，由此推斷出一氧化碳還原金屬氧化物的配平方法是：金屬氧化物中有幾個(gè)氧原子，CO的化學(xué)計(jì)量數(shù)就是幾，然后觀察配平。(8)使未反應(yīng)的CO燃燒生成CO2，防止污染空氣?！究偨Y(jié)】上述實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室模擬鐵的冶煉過(guò)程，工業(yè)上鐵的冶煉原理雖與上述實(shí)驗(yàn)相同，但其規(guī)模、條件、裝置與此差異很大。把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。工業(yè)上煉鐵時(shí)，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來(lái)?！具^(guò)渡】分析一氧化碳還原氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式，從失氧、得氧的角度看，一氧化碳、氧化鐵是如何變化的？【講解】在反應(yīng)中，氧化鐵為一氧化碳提供了氧轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，氧化鐵屬于氧化劑，發(fā)生了還原反應(yīng)；而一氧化碳得到氧，生成了二氧化碳，發(fā)生了氧化反應(yīng)，是還原劑。在化學(xué)上，把氧化物中的氧被奪去的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)，奪氧的物質(zhì)叫還原劑。【提問(wèn)】根據(jù)多媒體展示，試分析以下問(wèn)題：1.煉鐵的原料是什么？2.煉鐵的設(shè)備是什么？3.在高爐中煉鐵，主要發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。4.煉鐵為什么要用到石灰石？【學(xué)生活動(dòng)】小組內(nèi)進(jìn)行分析、討論、整理、總結(jié)。【小結(jié)】1.原料：鐵礦石、石灰石、焦炭。2.設(shè)備：高爐3.在高爐內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)如下：上層：中層：下層：4.加入石灰石主要是為了除去礦石中的二氧化硅?！具^(guò)渡】在冶鐵的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，故在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)就不可能不考慮雜質(zhì)問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)四有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算【舉例】用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？【分析】本題是有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算，但化學(xué)方程式表示的是純物質(zhì)之間的數(shù)量比，而不表示不純物質(zhì)之間的數(shù)量之比。所以計(jì)算時(shí)須先進(jìn)行換算。純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=純凈物的質(zhì)量/不純物的質(zhì)量，可知純凈物的質(zhì)量=不純物的質(zhì)量X純凈物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以計(jì)算出一定質(zhì)量的鐵礦石中含鐵的氧化物的質(zhì)量?！就队啊拷猓?000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%=800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。1602×56800tx折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為：560t+96%=583t。答：1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵583t?；颍航猓涸O(shè)理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。1602×561000t×80%x×96%答：1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵583三、課堂練習(xí)1.下列有關(guān)鐵的敘述中，正確的是()A.鐵在氧氣中燃燒生成黑色的氧化鐵B.鐵是地殼中含量最多的金屬元素C.鐵在自然界中主要以化合物形式存在D.常用水沖洗鐵器表面，可以防止生銹2.若赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，多少噸這樣的赤鐵礦可煉出含碳等其他雜質(zhì)為7%的生鐵365t？答案：1.C解：設(shè)需含F(xiàn)e2O3為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x160