2024-2025學(xué)年九年級化學(xué)下冊第八單元金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)教案新版新人教版

第八單元課題3金屬資源的利用和愛護(hù)（參考課時(shí)：2課時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)1.1學(xué)問與技能：（1）知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。（2）會(huì)依據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。（3）了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡潔方法。（4）知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，相識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源愛護(hù)的重要性。1.2過程與方法：（1）通過視察、試驗(yàn)、閱讀資料、聯(lián)系實(shí)際等方法獲得信息。（2）運(yùn)用比較、分析、聯(lián)想、分類等方法對所獲得的信息進(jìn)行加工。（3）能主動(dòng)與他人進(jìn)行溝通與探討，逐步形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。1.3情感看法與價(jià)值觀：（1）增加對生活和自然界中化學(xué)現(xiàn)象的新奇心和探究欲。（2）關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題，初步形成主動(dòng)參加社會(huì)決策的意識(shí)。（3）逐步樹立珍惜資源、愛惜環(huán)境、合理運(yùn)用化學(xué)物質(zhì)的觀念。（4）樹立為社會(huì)的進(jìn)步而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)/易考點(diǎn)2.1教學(xué)重點(diǎn)（1）鐵的冶煉。（2）有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算。（3）鐵銹蝕的條件及其防護(hù)。（4）合理利用金屬資源的意識(shí)。2.2教學(xué)難點(diǎn)（1）對鐵銹蝕條件及其防護(hù)措施的初步探究。（2）有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算。3.專家建議本課題涉及面很廣，包括地球上及我國的金屬資源狀況、鐵的冶煉、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算、金屬的腐蝕和防護(hù)，以及金屬資源的愛護(hù)等，既有學(xué)問、技能方面的內(nèi)容，又有環(huán)境意識(shí)和資源意識(shí)等情感領(lǐng)域的內(nèi)容。本課學(xué)問對學(xué)生來說是比較熟識(shí)的，生活中也有很多學(xué)生感愛好的學(xué)習(xí)素材，在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對金屬材料和金屬的化學(xué)性質(zhì)等學(xué)問已經(jīng)有了確定的了解，合理引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)已有學(xué)問，利用舊學(xué)問學(xué)習(xí)新學(xué)問，使學(xué)生構(gòu)建補(bǔ)充完整的學(xué)問框架。本節(jié)課由常見金屬礦物的照片以及資料“金屬元素在地殼中的含量”表引入，簡潔介紹了地球上及我國的金屬資源狀況。從組織教學(xué)的角度動(dòng)身，本課通過學(xué)生用自己收集的材料，親自設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行探究活動(dòng)，極大地滿意了學(xué)生的探究欲望，調(diào)動(dòng)了他們的創(chuàng)新潛能，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)愛好。動(dòng)員學(xué)生利用多種途徑收集資料，培育學(xué)生的資料收集實(shí)力。展示成果，不僅可以培育學(xué)生的愛好，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱。同時(shí)設(shè)置了一個(gè)懸念：鋼鐵是怎樣煉成的？激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。由設(shè)問把學(xué)生心中所思明朗化，給了學(xué)生一個(gè)明確的求知方向。通過例題的方式，把化學(xué)原理、計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際緊密地結(jié)合在一起，使學(xué)生活動(dòng)成為有機(jī)的整體，有利于學(xué)生主動(dòng)參加學(xué)習(xí)。由一個(gè)簡潔的設(shè)問和一個(gè)詳細(xì)的數(shù)字，將學(xué)生的思維帶入了金屬資源的愛護(hù)中來。讓學(xué)生清晰地相識(shí)到金屬資源的愛護(hù)的重要性。學(xué)完本課題，讓學(xué)生有時(shí)間再整理本課題內(nèi)容，使學(xué)問形成脈絡(luò)。在完成作業(yè)的過程中，讓學(xué)生用辯證的觀點(diǎn)看待金屬資源：提高學(xué)生的資源意識(shí)。同時(shí)利用金屬資源的回收提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，使學(xué)生主動(dòng)投入到金屬回收的活動(dòng)中去。從防銹方法的確定，引導(dǎo)學(xué)生形成基本的運(yùn)用學(xué)問的思路：了解反應(yīng)的條件—促進(jìn)或破壞反應(yīng)的條件—達(dá)到某一目的。但由于本節(jié)課內(nèi)容較多，時(shí)間有限，導(dǎo)致一些學(xué)生不能真正理解，對某些學(xué)問存在懷疑，還有由于學(xué)生自己做的鐵生銹的探究試驗(yàn)，由于缺乏正確的引導(dǎo)，材料的選擇，時(shí)間的把握等方面存在不同的差異，導(dǎo)致試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果不同，給學(xué)生帶來不一樣的相識(shí)，教學(xué)中要著重留意這些。4.教學(xué)方法聯(lián)系實(shí)際→進(jìn)行思索→試驗(yàn)探究→分析探討→得出結(jié)論→聯(lián)系實(shí)際→發(fā)揮想象→提高愛好。5.教學(xué)用具試驗(yàn)用具：Fe2O3、石灰水、貯有CO的貯氣瓶、磁鐵、鐵架臺(tái)、酒精噴燈、酒精燈、試管、直玻璃管、橡膠塞、導(dǎo)管、火柴。6.教學(xué)過程6.1第一課時(shí)[引言]由前面的學(xué)習(xí)我們知道，金屬是一類重要的材料，人類的生活和生產(chǎn)都離不開金屬。由于地球上的金屬資源是有限的，故我們需對其進(jìn)行合理的利用和有效的愛護(hù)。[板書]課題3金屬資源的利用和愛護(hù)一、金屬資源概況[講解]地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金屬在自然界中以礦物形式存在。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。[請學(xué)生觀看課本圖8—16、8—17、8—18等有關(guān)金屬資源的圖片或展示礦石樣本或放錄像][過渡]不同種類的金屬在地殼中的含量并不相同。它們在地殼中呈怎樣的分布趨勢呢？請大家看課本P14“金屬元素在地殼中的含量”的資料。[問]人類目前普遍運(yùn)用的金屬有哪些？[答]鐵、鋁、銅等。[追問]這是否和它們在地殼中的含量有確定的關(guān)系呢？[生]確定有。因?yàn)殇X、鐵在地殼中的含量是全部金屬中最多的。[懷疑]銅的百分含量遠(yuǎn)小于鐵和鋁，為什么也普遍運(yùn)用于我們的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)呢？[可讓學(xué)生探討、各抒己見][總結(jié)]這主要與銅的性質(zhì)和銅的提煉成本有關(guān)。[追問]那么，自然界含鐵、鋁、銅的礦石主要有哪些呢?它們的主要成分是什么？[生]含鐵的礦石主要有赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、黃鐵礦(主要成分是FeS2)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)；含鋁的礦石主要是鋁土礦(主要成分是Al2O3)；含銅的礦石主要是黃銅礦(主要成分是CuFeS2)和輝銅礦(主要成分是Cu2S)。[承接]我國的金屬礦物分布怎么樣？[引導(dǎo)學(xué)生看課本有關(guān)內(nèi)容]答案：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。[補(bǔ)充]雖說我國礦物種類比較齊全、礦物儲(chǔ)量比較豐富，但由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進(jìn)口量呈逐年上升趨勢。隨著我國經(jīng)濟(jì)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。假如地質(zhì)勘探無重大突破，2l世紀(jì)初，我國礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面緊缺的局面。[過渡]現(xiàn)在，人類每年都要向地殼和海洋索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以噸計(jì)的金屬。其中，提取量最大的是鐵。把金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。下面，我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉的學(xué)問。[板書]二、鐵的冶煉[介紹]早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，我國就起先生產(chǎn)和運(yùn)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。[引導(dǎo)學(xué)生觀看圖8—19(我國古代煉鐵圖)][講解]鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著特別廣泛和重要的應(yīng)用，它們在某種程度上代表了一個(gè)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。[引導(dǎo)學(xué)生觀看圖8—20(上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐)和圖8—21(為紀(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票)][介紹]我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。[過渡]鐵礦石是怎樣煉成鐵的呢?現(xiàn)以赤鐵礦的主要成分Fe2O3為例，來學(xué)習(xí)探討如何實(shí)現(xiàn)鐵的冶煉。[啟發(fā)]比較Fe2O3與Fe的組成差異，設(shè)想用什么方法或試劑去完成鐵的冶煉。[學(xué)生探討]Fe2O3與Fe在組成上只相差一種元素，即氧元素。要使Fe2O3變?yōu)殍F關(guān)鍵是使Fe2O3失去“O”?？赡艿姆桨赣校?.加熱使Fe2O3發(fā)生分解反應(yīng)。2.找尋一種物質(zhì)使其主動(dòng)奪去Fe2O3中的“O”。[引導(dǎo)學(xué)生對以上方案評價(jià)]方案1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分解勝利，還須在非空氣氛圍中進(jìn)行，這樣成本太高。方案2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?[老師引導(dǎo)]我們可以從以前接觸過的一些物質(zhì)中，找尋適合這種條件的物質(zhì)。請大家回憶、思索并探討。[學(xué)生探討][結(jié)論]Mg、H2、C、CO等都符合條件。[老師總結(jié)]事實(shí)上，這些物質(zhì)都可把Fe2O3中的“O”奪走。但考慮到經(jīng)濟(jì)效益等緣由，我們一般選用C或CO。[師]請大家寫出以CO和Fe2O3為反應(yīng)物冶鐵的化學(xué)方程式。[板書]冶煉原理：[學(xué)生板書]Fe2O3+3CO3CO2+2Fe[老師引導(dǎo)]請大家利用自己的才智，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬鐵的冶煉過程的化學(xué)試驗(yàn)，并最好能驗(yàn)證其生成產(chǎn)物。[學(xué)生探討]老師可引導(dǎo)學(xué)生從金屬冶煉的一般條件、生成物的證明、尾氣的處理等角度進(jìn)行考慮。如依據(jù)閱歷學(xué)生可推斷出金屬冶煉的一般條件是高溫；依據(jù)以前所學(xué)學(xué)問學(xué)生可想象到用澄清石灰水驗(yàn)證CO2；用磁鐵驗(yàn)證鐵的生成；CO有毒，尾氣應(yīng)處理等。[演示試驗(yàn)8—3一氧化碳還原氧化鐵的試驗(yàn)]留意：（1）試驗(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。（2）反應(yīng)完畢后，把得到的黑色粉末倒在白紙上視察，并試驗(yàn)它能不能被磁鐵吸起，以推斷反應(yīng)中是否生成了鐵。[總結(jié)]上述試驗(yàn)是試驗(yàn)室模擬鐵的冶煉過程，工業(yè)上鐵的冶煉原理雖與上述試驗(yàn)相同，但其規(guī)模、條件、裝置與此差異很大。[介紹]把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)困難的過程。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，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。[可投影展示如下圖的煉鐵高爐結(jié)構(gòu)。另，若有條件，最好能播放工業(yè)生產(chǎn)中冶煉鐵的錄像，或參觀鋼鐵廠][過渡]在冶鐵的實(shí)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(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)就不行能不考慮雜質(zhì)問題。[板書]三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算[投影例題]用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸?[分析]本題是有關(guān)化學(xué)方程式的汁算，但化學(xué)方程式表示的是純凈物質(zhì)之間的數(shù)量比，而不表示不純物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系。故計(jì)算時(shí)須先進(jìn)行換算。假如題目給出或要求算出不純物質(zhì)的質(zhì)量，必需先換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量，或先計(jì)算出純凈物質(zhì)質(zhì)量再換算成不純物質(zhì)的質(zhì)量。[師]請大家依據(jù)以上分析，解答此題。[學(xué)生活動(dòng)][投影給出正確解法]如下：解：1000t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。Fe2O3+3CO2Fe+3CO21602×56800txx=＝560t。折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%=583t。答：1000t含氧化鐵80％的亦鐵礦石，理論上可煉出含鐵96％的生鐵583t。或：解：設(shè)理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO2Fe+3CO21602×561000t×80%x·96％=,x=583t。答：1OOOt含氧化鐵80%的亦鐵礦石，理論上可煉出含鐵96％的生鐵583t。[課堂練習(xí)]P21習(xí)題4。[對練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行分析和訂正][總結(jié)并板書]依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。[小結(jié)]本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了金屬資源概況、鐵的冶煉及有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算等學(xué)問。[布置作業(yè)]P21習(xí)題3、5。6.2其次課時(shí)[展示資料引入新課]資料一：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20％～40％。資料二：礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。依據(jù)已探明的一些礦物的貯存量，并依據(jù)目前這些金屬的消耗速度，有人估計(jì)一些礦物可供開采的年限如下圖所示(不包括今后新控要明的礦物儲(chǔ)量、一些國家的金屬儲(chǔ)備量和金屬的回收利用等)。[議一議]1.金屬腐蝕可給我們帶來哪些危害?2.金屬資源短缺對人類社會(huì)的發(fā)展意味著什么?[學(xué)生分組探討，并溝通探討結(jié)果)第1題可能的回答有：（1）金屬大量腐蝕使冶煉金屬的成本提高。比如說既消耗能源，又奢侈礦物，還可能產(chǎn)生大量的廢氣危害人類健康。（2）使金屬制品的壽命縮短。（3）作為量器，將影響到其精確度。（4）若高科技領(lǐng)域所用金屬制品銹蝕，如在火箭上，將會(huì)失之毫厘，謬以千里，其帶來的損失不行估量。（5）金屬制品銹蝕，會(huì)影響其美觀程度?！?題可能的回答有：（1）金屬資源短缺時(shí)，將會(huì)使好多金屬冶煉廠因缺乏原料而倒閉，工人下崗。（2）人們設(shè)計(jì)好的金屬制品將會(huì)因原料短缺而無法付諸實(shí)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)量將急劇削減，從而影響人們的溝通和旅行等。（4）要是沒有那么多的金屬起導(dǎo)電作用，我們勢必會(huì)常常生活在黑暗中。（5）金屬資源短缺雖會(huì)影響人類對金屬制品的運(yùn)用，但它卻可以促使人們?nèi)フ覍じ玫奶娲贰老師激勵(lì)學(xué)生暢所欲言，并對他們的奇思妙想進(jìn)行評價(jià)][總結(jié)]由大家剛才的探討可知，金屬腐蝕和金屬資源短缺對人類是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。[引入]因此，愛護(hù)金屬資源也就成了目前我們所面臨的重大問題。[板書]四、金屬資源愛護(hù)[過渡]防止金屬腐蝕是我們愛護(hù)金屬資源的有力措施。[板書]1.金屑的腐蝕和防護(hù)[講解]金屑腐蝕是須要條件的，如要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，反應(yīng)物要能相互接觸、生成物不會(huì)對反應(yīng)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。[過渡]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)有干凈無銹的鐵釘、試管、稀硫酸(或醋酸)、食鹽水、經(jīng)煮沸快速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。試設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較鐵釘在不同環(huán)境中的銹蝕速度。注：此試驗(yàn)在約一周前已給學(xué)生布置。[學(xué)生溝通試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果]學(xué)生設(shè)計(jì)的方案大約有以下幾種：試驗(yàn)結(jié)果：鐵釘銹蝕的快慢依次為1>2>3>4>5>6>7。[依據(jù)以上試驗(yàn)，老師引導(dǎo)學(xué)生得出導(dǎo)致鐵釘銹蝕的因素，并板書]在水、氧氣同時(shí)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。[講解]鐵制品銹蝕的過程，事實(shí)上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O。[設(shè)問]鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到愛護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能愛護(hù)里層的鐵呢？[學(xué)生看書后回答]不能。[講解]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，接著跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。故鐵銹反而能加速里層鐵的生銹。[問]為什么方案5中的鐵釘比方案4中的鐵釘銹得慢呢？[答]因?yàn)橹蠓羞^的蒸溜水中氧氣極少。[過渡]了解了鐵制品銹蝕的條件，我們應(yīng)當(dāng)實(shí)行什么措施來防止鐵制品的生銹呢？[板書]（2）鐵制品的防護(hù)措施[學(xué)生探討][老師啟發(fā)]鐵制品的銹蝕是須要具備確定條件的。假如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。[學(xué)生溝通探討結(jié)果]如：1.鐵制品放置時(shí)要遠(yuǎn)離酸性環(huán)境，盡量放置在干燥的環(huán)境中。2.在鐵制品外面穿一層愛護(hù)衣，如可涂上隔絕空氣的油脂、涂油漆、鍍上一層耐腐蝕的其他金屬、高溫灼燒金屬，進(jìn)行“烤藍(lán)”處理等等。3.一發(fā)覺鐵制品有銹蝕，就立刻處理，以防止其接著擴(kuò)散?！璠老師總結(jié)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。[探討]自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別實(shí)行了什么防銹措施?[學(xué)生探討并回答]刷漆、涂油脂、鍍其他金屬等。[過渡]上面我們探討了鐵制品的腐蝕和防護(hù)。對于金屬資源，除了實(shí)行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愛護(hù)呢？[板書]2.金屬資源愛護(hù)[啟發(fā)]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(jìn)行再利用。[師]很正確!金屬的回收和利用是愛護(hù)金屬資源的又一有效途徑。[探討]廢棄金屬的回收有什么意義?[學(xué)生探討，并各抒己見]可能的觀點(diǎn)有：1.可節(jié)約金屬資源。2.由于金屬冶煉需在高溫下進(jìn)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，可便利人們得到物美價(jià)廉的金屬制品。4.可削減重金屬對水體和土壤的污染。……[講解]據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20％，1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t鋼