課題3　金屬資源的利用和保護 (教案)2023-2024學(xué)年九年級化學(xué)人教版下冊

課題3金屬資源的利用和保護第一課時鐵的冶煉教學(xué)目標【知識與技能】(1)知道常見的金屬礦物；了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。(2)會根據(jù)化學(xué)方程式對含有雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進行有關(guān)計算?！具^程與方法】(1)通過實驗，讓學(xué)生了解煉鐵的原理，使學(xué)生認識化學(xué)原理對實際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。(2)通過對某些含有雜質(zhì)的物質(zhì)的計算，使學(xué)生把化學(xué)原理、計算和生產(chǎn)實際結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識的能力?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】通過化學(xué)知識與生產(chǎn)、生活相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的化學(xué)，增強社會責任感。教學(xué)重難點【重點】鐵的冶煉和化學(xué)方程式中有關(guān)雜質(zhì)問題的計算。【難點】化學(xué)方程式中有關(guān)雜質(zhì)問題的計算。教學(xué)過程知識點一金屬資源的概況【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第14～15頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列填空：1．地球上的金屬資源除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。2．金屬元素在地殼中含量最多的是鋁，其次是鐵。3．常見的礦石有：赤鐵礦，主要成分的化學(xué)式為Fe2O3；磁鐵礦，主要成分的化學(xué)式為Fe3O4；菱鐵礦，主要成分的化學(xué)式為FeCO3；鋁土礦，主要成分的化學(xué)式為Al2O3。【合作探究】鐵礦石有多種，在煉鐵時常用磁鐵礦或赤鐵礦，而很少用黃鐵礦或菱鐵礦，為什么？答：黃鐵礦含鐵量低，并且含有對環(huán)境有害的元素硫，在冶煉過程中會產(chǎn)生有毒氣體二氧化硫，污染環(huán)境，因此黃鐵礦不宜煉鐵；菱鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)小于磁鐵礦和赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，所以工業(yè)煉鐵最好選擇磁鐵礦或赤鐵礦。【跟進訓(xùn)練】1．用下列礦石冶煉金屬時，排放的廢氣容易引起酸雨的是(A)A．輝銅礦(主要成分Cu2S)B．赤鐵礦(主要成分Fe2O3)C．磁鐵礦(主要成分Fe3O4)D．鋁土礦(主要成分Al2O3)2．常見的鐵礦石有：磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、褐鐵礦(主要成分是Fe2O3·3H2O)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)、黃鐵礦(主要成分是FeS2)。其中理論上最適宜煉鐵的兩種礦石為磁鐵礦、赤鐵礦。理由為含鐵量較大，礦石中不含硫，冶煉過程中不易產(chǎn)生有害的SO2氣體。知識點二鐵的冶煉【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第15～16頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列填空：1．煉鐵的原理：利用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)。2．實驗室煉鐵的步驟：要先點燃酒精燈的目的是除尾氣防止污染空氣；然后再通入CO的目的是除掉裝置中的空氣；過一會再點燃酒精噴燈(溫度可達到1000℃)，反應(yīng)條件是高溫；加熱一會兒看到玻璃管中的現(xiàn)象是紅色物質(zhì)變成黑色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2，看到澄清的石灰水變渾濁，化學(xué)反應(yīng)方程式為CO2＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7())CaCO3↓＋H2O。3．工業(yè)煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石。石灰石的作用將二氧化硅變?yōu)闋t渣；焦炭的作用：作為燃料、產(chǎn)生高溫、與氧氣反應(yīng)生成一氧化碳；焦炭在高爐中發(fā)生的兩個化學(xué)反應(yīng)的方程式：C＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2、C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO；高爐煉鐵的原理的化學(xué)反應(yīng)方程式：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2?！竞献魈骄俊吭诟郀t煉鐵的反應(yīng)中，還原劑是焦炭還是一氧化碳？答：高爐煉鐵是利用焦炭燃燒產(chǎn)生的一氧化碳將鐵從鐵礦石中還原出來的過程，故還原劑是一氧化碳。【教師點撥】在實驗室模擬煉鐵的實驗中，需要注意的事項：(1)實驗開始先通純凈的CO，再加熱氧化鐵。防止CO與空氣混合加熱發(fā)生爆炸。(2)實驗結(jié)束時要先停止加熱，繼續(xù)通CO直到玻璃管冷卻。其目的是防止高溫下的鐵與氧氣接觸重新被氧化，同時還可以防止石灰水倒吸。(3)CO有劇毒，應(yīng)將尾氣點燃或收集處理，防止污染空氣。【跟進訓(xùn)練】1．下列有關(guān)工業(yè)煉鐵的敘述中，不正確的是(D)A．煉鐵用的設(shè)備是高爐B．煉鐵的原料是焦炭、石灰石、鐵礦石C．煉鐵得到的生鐵仍為混合物D．煉鐵是用空氣中的氧氣將鐵礦石中的雜質(zhì)氧化除去2．用“W”型玻璃管進行微型實驗(如圖所示)。下列說法正確的是(B)A．a(chǎn)處的化學(xué)方程式為：3CO＋Fe2O3=2Fe＋3CO2B．b處澄清的石灰水變渾濁C．尾氣可以不經(jīng)處理就直接排放D．使用該微型裝置進行實驗優(yōu)點只有節(jié)約藥品3．下圖為教材中實驗室模擬煉鐵的實驗改進裝置(部分夾持儀器略去)。實驗步驟如下：Ⅰ.連接好裝置，并檢查裝置的氣密性；Ⅱ.裝好藥品，先通一會兒CO，再點燃酒精噴燈；Ⅲ.實驗結(jié)束，先撤去酒精噴燈，繼續(xù)通CO直至玻璃管冷卻?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中可看到A處玻璃管里的粉末由紅色逐漸變黑，說明Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe(填化學(xué)式)，B瓶中澄清石灰水變渾濁，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O。(2)步驟Ⅲ中先撤去酒精噴燈，繼續(xù)通CO直至玻璃管冷卻的目的是防止生成的鐵被空氣中的氧氣氧化。(3)盛滿澄清石灰水的B裝置在此實驗中的作用有下列說法：①收集多余的CO；②檢驗并吸收反應(yīng)生成的CO2。上述說法中正確的C(填字母序號)。A．①B．②C.①和②知識點三含雜質(zhì)物質(zhì)的計算【合作探究】前面我們學(xué)過利用化學(xué)方程式進行計算，但化學(xué)方程式表示的是純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系，而不表示不純物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。故計算時若涉及含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量，我們應(yīng)該怎么辦？答：化學(xué)方程式表示的是純物質(zhì)之間的質(zhì)量比，故計算時須先進行換算：純物質(zhì)的質(zhì)量＝不純物質(zhì)的質(zhì)量×純凈物的質(zhì)量分數(shù)?！窘處燑c撥】進行含雜質(zhì)物質(zhì)的計算時，要看清題中所給的質(zhì)量分數(shù)是雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)還是純物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，計算時一般都假定雜質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)；換算后的純物質(zhì)的質(zhì)量在代入化學(xué)方程式時要找準對應(yīng)的位置。【跟進訓(xùn)練】1．用1000t含有氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵97%的生鐵的質(zhì)量約是(C)A．560t B．571tC．577t D．583t2．鋼鐵的使用是人類文明和進步的重要標志。某鋼鐵公司用500噸含氧化鐵(Fe2O3)64%的赤鐵礦石進行煉鐵，高爐煉鐵的原理為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。計算：(1)鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量為320噸。(2)這些礦石理論上能煉得鐵多少噸？(寫出簡明的計算過程)解：設(shè)這些礦石理論上能煉得鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2160112320txeq\f(160,112)＝eq\f(320t,x)x＝224t答：這些礦石理論上能煉得鐵的質(zhì)量為224噸。練習(xí)設(shè)計完成本課相應(yīng)練習(xí)部分，并預(yù)習(xí)下一課的內(nèi)容。第二課時金屬資源的保護教學(xué)目標【知識與技能】(1)了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。(2)知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認識回收利用廢舊金屬的重要性。(3)知道保護金屬資源的主要途徑?！具^程與方法】通過金屬銹蝕條件的探究，學(xué)習(xí)設(shè)計和進行對比實驗的方法，在探究過程中培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納的能力?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】(1)通過對廢棄金屬對環(huán)境的污染介紹，讓學(xué)生樹立環(huán)保意識。(2)通過對礦物可開采年限的介紹，教育學(xué)生要懂得保護金屬資源。教學(xué)重難點【重點】鐵銹蝕的條件及其防護和合理利用金屬資源的意識?！倦y點】對鐵銹蝕條件及其防護措施的初步探究。教學(xué)過程知識點一鐵制品銹蝕條件的探究和鐵制品的防護措施【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第17～18頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列填空：根據(jù)生活經(jīng)驗知道鐵制品在干燥的空氣中不易生銹，但在潮濕的空氣中容易生銹。下面我們就來探究鐵制品銹蝕的條件：分別向A、B、C三支試管中各放入一根潔凈無銹的鐵釘，然后再向A試管中加入經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水至鐵釘一半處并敞口放在空氣中；向B試管中加入蒸餾水直至浸沒鐵釘并在水的上方滴加植物油；在C試管的上方放入用棉花包裹的干燥劑并用膠塞塞緊。(實驗前一周可以做)1．做實驗時，采用經(jīng)煮沸后迅速冷卻的蒸餾水的目的是除去水中溶解的空氣。2．在B實驗中，加入植物油的目的是隔絕空氣，防止空氣再溶解在水中。3．在C實驗中，干燥劑的作用是吸收空氣中的水蒸氣。4．由這三個實驗我們可以得出鐵銹蝕的條件是與空氣中的氧氣、水蒸氣接觸。5．鐵銹為紅色，主要成分為Fe2O3·xH2O，鐵銹疏松多孔，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水等反應(yīng)，因此鐵制品可以全部銹蝕。【合作探究】鐵制品的銹蝕是需要具備一定條件的。如果破壞鐵制品銹蝕的條件，使它們不再具備銹蝕的基礎(chǔ)，就能防止鐵制品銹蝕。那如何防止鐵制品銹蝕呢？答：防止鐵制品生銹的方法：保持鐵制品的表面干燥和潔凈；在其表面涂一層保護膜(刷油漆、涂油、電鍍或烤藍)；改變鐵的組織結(jié)構(gòu)(制成合金等)?！窘處燑c撥】鐵生銹的條件：鐵與空氣中的氧氣和水同時接觸才會銹蝕。氧氣和水的含量越高，銹蝕越快，另外酸和氯化鈉能使鐵在氧氣、水存在的環(huán)境中加速銹蝕?！靖M訓(xùn)練】1．下列環(huán)境中，鐵釘表面最容易產(chǎn)生鐵銹的是(B)A．在稀鹽酸中 B．在潮濕的空氣中C．在干燥的空氣中 D．浸沒在植物油中2．某同學(xué)根據(jù)銅綠的成分——Cu2(OH)2CO3作出猜想：金屬銅銹蝕的條件除有氧氣和水外，還必須有二氧化碳。為證明“必須有二氧化碳”，需要進行如圖所示實驗中的(B)甲乙丙丁A．甲和乙 B．甲和丁C．乙和丁 D．丙和丁知識點二金屬資源的保護【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第18～20頁的有關(guān)內(nèi)容，完成下列填空：礦物的儲量有限，而且不能再生。保護金屬資源的途徑有：防止金屬的腐蝕；金屬的回收利用；有計劃、合理地開采礦物；尋找金屬的代用品。【合作探究】回收利用廢舊金屬的意義是什么？答：回收利用廢舊金屬不僅可以節(jié)約金屬資源和能源，還可以減少對環(huán)境的污染。【跟進訓(xùn)練】1．下列關(guān)于金屬資源的說法你認為不準確的是(D)A．地球上除少數(shù)極不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)的形式存在外，其余都以化合物的形式存在