魯教版九年級化學下冊《常見的金屬材料》第2課時示范公開課教學設(shè)計

1/5《常見的金屬材料》第2課時教材分析本節(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。本課時在編寫過程中注意與生活實際相聯(lián)系，注重知識的運用，進一步讓學生學習和運用探究性學習的方法。在介紹鐵的冶煉時，首先讓學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，從而引出常見的鐵礦石：然后通過實驗探究、交流討論的方法引出鐵的冶煉原理和實驗室模擬工業(yè)冶鐵的實驗，使學生主動參與，深刻理解；隨后通過對一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學方程式的分析，來闡述還原反應(yīng)和還原劑。本課時共兩部分內(nèi)容：第一部分是鐵的冶煉。冶鐵的原理和實驗室冶鐵的模擬實驗是本節(jié)的重點。教材中首先介紹了鐵礦石，利用提問的方式引出實驗室模擬煉鐵的反應(yīng)過程，通過模擬實驗來認識煉鐵的原理，在教材最后展示煉鐵的高爐使學生能進一步了解工業(yè)煉鐵所用的設(shè)備、原理和某些工藝流程，以幫助學生認識工業(yè)煉鐵的過程。這樣，把化學原理和生產(chǎn)實際緊密地結(jié)合在一起，使學習活動成為有機的整體，有利于學生形成完整的知識體系。第二部分是還原反應(yīng)。這部分內(nèi)容學生理解起來比較難，教材的設(shè)置也考慮到了這一點，沒有大篇幅地講解和深人，因此在教學中應(yīng)以學生了解為主。教學目標1.知道一些常見的金屬(鐵等)礦物；2.了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法；3.了解冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純量的化學方程式的計算；4.認識鐵在生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展中的重要作用。5.通過鐵的冶煉過程，掌握金屬的冶煉方法。6.學習從日常生活事物中發(fā)現(xiàn)和提出問題。7.通過我國鋼鐵冶煉和使用的歷史介紹，培養(yǎng)學生的民族自豪感。8.通過對冶鐵原理的分析，培養(yǎng)學生的安全操作意識和良好的環(huán)保意識。教學重難點【教學重點】鐵的冶煉原理;工業(yè)煉鐵的設(shè)備和相關(guān)的化學反應(yīng)?！窘虒W難點】冶煉鐵的原理和含雜質(zhì)等不純量的有關(guān)化學方程式的計算。還原反應(yīng)。教學突破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驗。為激發(fā)學生主動參與的熱情，可讓學生輔助實驗。例如，進行氫氣的驗純，藥品的取用，儀器的裝配等，這都是已經(jīng)學習過的內(nèi)容。教師演示時，在關(guān)鍵步驟處簡潔提出問題引發(fā)思考，演示后再組織討論解決問題。師生互動中歸納出實驗步驟：氣——燈——燈——氣，一二步顛倒會引發(fā)爆炸，三四步顛倒可能使剛提煉出來的金屬又被氧化。在演示實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種模擬鐵冶煉過程的化學實驗。教師把啟發(fā)學生思路的幾個問題進行多媒體展示，分小組按如下順序討論：金屬冶煉的一般條件是什么？實驗前一氧化碳是否需要像氫氣一樣驗純？實驗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，如何對其進行處理？設(shè)計可行的處理方法。在交流評定后看一氧化碳還原氧化鐵的動畫模擬實驗。2.還原反應(yīng)的講解應(yīng)結(jié)合前面所學的氧化反應(yīng)來進行，通過得氧和失氧角度的講解來讓學生了解其概念。該知識點雖是難點，但并不是重點，因此應(yīng)以學生了解為主。課前準備相關(guān)資料卡片、活動卡片、圖片等。教學過程導入新課【導入】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。那么鋼鐵是如何由礦石煉成的呢？金屬材料的使用，標志著人類的進步和發(fā)展。我國古代勞動人民在商代就能制造出青銅器，春秋戰(zhàn)國時期就會冶鐵煉鋼。大家一定很想知道我國古代勞動人民是如何把金屬礦石中的金屬冶煉出來的。這節(jié)課就讓我們一起來了解鐵的冶煉方法。二、講授新課知識點一金屬元素在自然界里的存在【展示】【提問】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)上就是從礦石中來提煉金屬的?！具^渡】由于地球上的金屬資源是有限的，故我們需對其進行合理的利用和有效的保護。知識點二金屬資源概況【投影】金屬元素在地殼中的含量【展示】各種礦物的圖片【分析】我國的金屬礦物種類齊全，礦物儲量豐富，其中鎢、鉬、鈦、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上占有重要地位。雖說我國礦物種類比較齊全、礦物儲量比較豐富，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)濟高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長很快，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)全面緊缺的局面。【過渡】煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。下面，我們就來學習有關(guān)鐵的冶煉的知識。知識點三鐵的冶煉【分析】早在春秋戰(zhàn)國時期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元1世紀起，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，它們在某種程度上代表了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國成立后，我國的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國的鋼產(chǎn)量只有15.8萬噸，居世界第26位；1996年，我國的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，居世界前茅?！菊故尽夸撹F的用途?！窘榻B】我國遼寧鞍山、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，來學習研究如何實現(xiàn)鐵的治煉?！净顒犹骄俊胯F的治煉?！居懻摗咳绾螌⒊噼F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)使其主動奪去Fe2O3中的“O”分析方案要使Fe2O3分解，需較高的溫度；又因為鐵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行。這樣成本太高。方案二比較切實可行。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的一些物質(zhì)中，尋找適合這種條件的物質(zhì)請大家回憶思考并討論?！窘Y(jié)論】H、C、CO等都符合條件。事實上，這些物質(zhì)都可把Fe2O3中的“O”奪走。但考慮到好濟效益等原因，我們一般選用C或CO。冶煉原理：【思考】請大家利用自己的智慧，設(shè)計一個模擬鐵的冶煉過程的化學實驗，并最好能驗證其生成產(chǎn)物?！径嗝襟w演示】高爐煉鐵過程中的一氧化碳還原氧化鐵的模擬實驗實驗步驟：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，觀察?！居懻摗扛鶕?jù)上圖所示的實驗，回答下列問題。(1)將產(chǎn)物通人澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁。說明生成了什么氣體？(2)把得到的黑色粉末倒在白紙上觀察，用磁鐵試驗它，黑色粉末能被磁鐵吸起。判斷固體是什么物質(zhì)。(3)請你寫出有關(guān)化學反應(yīng)方程式。(4)為什么實驗前應(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？請推測出反應(yīng)的產(chǎn)物，寫出化學方程式。(6)一氧化碳還原氧化鐵和木炭還原氧化鐵，這兩個化學反應(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方程式，分析一氧化碳是怎樣變成二氧化碳的，并由此推測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燃的酒精燈？【回答】(1)產(chǎn)生了二氧化碳氣體。(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。因為置換反應(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氧原子，CO的化學計量數(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)】上述實驗是實驗室模擬鐵的冶煉過程，工業(yè)上鐵的冶煉原理雖與上述實驗相同，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，利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來?！具^渡】分析一氧化碳還原氧化鐵反應(yīng)的化學方程式，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】根據(jù)多媒體展示，試分析以下問題：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)生了哪些化學反應(yīng)？試寫出反應(yīng)的化學方程式。4.煉鐵為什么要用到石灰石？【學生活動】小組內(nèi)進行分析、討論、整理、總結(jié)?！拘〗Y(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^渡】在冶鐵的實際生產(chǎn)過程中，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，故在計算用料和產(chǎn)量時就不可能不考慮雜質(zhì)問題。知識點四有關(guān)雜質(zhì)問題的計算【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)化學方程式的計算，但化學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。所以計算時須先進行換算。純凈物的質(zhì)量分數(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)量分數(shù)，可以計算出一定質(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)量分數(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