第八单元 课题3 金属资源的利用和保护
第1课时 教案
教学目标
1．知道一些含常见的金属如铁、铝、铜等的矿物，了解我国矿藏资源；
2．了解从铁矿石中将铁还原出来的原理和方法；
3．能根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行简单的计算。
教学重难点
重点：从常见铁矿石中提炼铁的原理和方法。
难点：1．冶炼铁的原理；2．有关杂质问题的计算。
教学过程
【新课引入】大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提取数以亿吨计的金属用于工农业生产和其他领域。金属材料无处不在，我们处处离不开金属材料，观看视频《无处不在的金属材料》。
【过渡】下面就通过本节课的学习，来解开我们的疑惑吧！
【板书】金属资源的利用和保护
【过渡】地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中。下表为地壳中金属元素的含量。
元素名称 质量分数/%
铝 7.73
铁 4.75
钙 3.45
钠 2.74
钾 2.47
镁 2.00
锌 0.008
铜 0.007
银 0.00001
金 0.0000005
【交流讨论】目前人们生活中使用最多的金属有哪些？
【总结交流】铁、铝、铜、金、银等。
【过渡】地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其它都以化合物形式存在。含有矿物的岩石叫矿石。工业上就是从矿石中提炼金属的。
【交流讨论】阅读课本内容，说一说自然界中含铁、铝、铜的矿石主要有哪些？它们的主要成分是什么？
【交流讨论】工农业生产和生活中生活中使用最广泛的金属是铁，思考下列问题：
1．怎样把铁矿石变成铁呢？（把铁元素从铁矿石中提炼出来。）
2．我们学过哪些能得到铁的化学方程式呢？
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑
3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑
3H2+2Fe2O32Fe+3H2O↑
3．对于三种还原剂C、CO、H2来讲，我们应该选择哪种？为什么？
（一般选用碳，但在高温的条件下，碳又易生成一氧化碳，所以在实验室或工业上炼铁的原理多是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。）
【过渡】下面，我们一起来学习有关铁的冶炼的知识吧！
【实验探究】工业炼铁的原理：一氧化碳还原氧化铁
实验步骤：
①检查装置气密性；
②装入药品并固定；
③通入纯净的CO；
④给氧化铁加热；
⑤停止加热；
⑥停止通入CO。
实验现象：红色粉末（氧化铁）逐渐变成黑色，澄清的石灰水逐渐变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。
实验原理： 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
实验注意事项：
（1）用酒精灯点燃尾气的作用是什么？（防止未反应的一氧化碳污染空气。）
（2）先通CO，再加热，目的是什么？（将玻璃管中的空气排尽，避免引起爆炸。）
（3）实验完毕后，先停止加热继续通CO至冷却，目的是什么？（防止生成的铁在高温条件下再被氧化成氧化铁。）
（4）试验中有一个酒精喷灯、一个酒精灯，哪个先点燃，哪个先熄灭？
（通入一氧化碳一段时间后点燃酒精灯，然后再点燃酒精喷灯；结束后先熄灭酒精喷灯，等试管冷却后再熄灭酒精灯。）
（5）如何来验证生成产物是铁？（用磁铁吸引）
【过渡】人类使用铁器的时代早已久远，勤劳的中国人民早在春秋战国时期就知道了炼铁的方法，开始使用铁器服务于农业和社会生活。中国的现代钢铁工业蓬勃发展，涌现了一批特大钢铁企业如宝钢、首钢等。你知道它们的炼铁原理是什么？所用原料有哪些？
【总结与交流】
1．工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石。
2．炼铁高炉内发生的化学反应：
C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3.石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
CaCO3+SiO2CaSiO3 + CO2↑
【交流讨论】高炉炼铁和实验室炼铁有什么区别？其产物是纯铁吗？
【总结与交流】
（1）两者的产物不同。工业炼铁得到的是生铁，实验室得到的是纯铁。
（2）设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
（3）对环境影响不同。高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小。
（4）操作难易程度不同。高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单。……
【过渡】在实际炼铁时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。下面我们通过一个例题来学习一下吧！
【例题】用1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少？
【例题分析】在进行化学方程式的计算中，一定要用纯物质的量来进行计算。
因此，含杂质的计算一般做法如下：
第一步，将含杂质的物质质量转化成纯物质的质量。即：纯物质质量=不纯物总质量×纯度
第二步，依据化学方程式，根据已知纯物质的质量计算未知纯物质的质量。
第三步，将纯物质转化成杂质物质的质量。即：不纯物质质量=纯物总质量÷纯度
【学生练习】1. 某钢铁厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产Fe98％的生铁多少t？
2.冶炼2 000 t含杂质3%的生铁，需要含Fe3O4 90%的磁铁矿石的质量是多少？
【课堂小结】
1.金属资源的概况
2. 铁的冶炼
①炼铁的原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
②工业炼铁设备：炼铁高炉
③工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石
3.有关含杂质物质的计算
【课堂练习】略
【板书设计】
一、金属资源概况
二、铁的冶炼
冶炼原理：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe
三、有关杂质问题的计算
1第八单元 课题3 金属资源的利用和保护
第2课时 教案
教学目标
1．了解金属锈蚀的原因和条件；
2．知道防止金属锈蚀的措施和方法；
3．知道废旧金属对环境的污染；
4．认识回收废旧金属等金属资源保护的重要性。
教学重难点
重点：1．铁锈蚀的条件及其防护；2．合理利用金属资源的意识。
难点：铁钉锈蚀条件及其防护措施的探究。
教学过程
【新课引入】展示铁生锈的图片
【过渡】生活中很多的金属制品，如铁锅、铁丝、铁锁等，在使用一段时间后会出现锈蚀的现象。
【资料】人类社会为金属的腐蚀付出了巨大的代价。据不完全统计，世界各国每年因金属腐蚀所造成的经济损失占国民生产总值的2%～4%，全世界每年因金属腐蚀造成的损失超过7000亿美元，这是一个惊人的数字。
【交流讨论】金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，你知道金属锈蚀的原因是什么吗？对此应采取怎样的防护措施？
【过渡】根据图片和资料我们已感受到，钢铁锈蚀给人类带来了巨大的损失和灾难，下面我们来探究一下造成铁锈蚀的条件吧！
【探究实验】铁制品锈蚀的条件
铁钉与空气、水蒸气接触 铁钉与水接触 铁钉与空气接触
实验现象：第一支试管内铁钉生锈，且在与水面接触处生锈最严重；第二、三支试管内铁钉没有明显的生锈。
实验结论：铁生锈的条件是铁与氧气、水蒸气同时接触。（如果有盐存在的情况下，生锈更严重。）
注意：铁生锈是化学变化，属于缓慢氧化。
【讲解】铁锈
铁锈是红棕色固体，主要成分是Fe2O3 。铁锈是一种疏松多孔的物质，具有吸水性，能让空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。因此铁锈如不除去，会加速里层铁的生锈。
【知识回顾】铝制品不易生锈的原因是什么？
【交流讨论】根据铁生锈的条件，你对防止铁制品锈蚀有什么建议？
【总结与交流】参考灭火的原理是破坏燃烧的条件，那么防锈的原理可以是破坏生锈的条件，即使铁与氧气和水隔绝。
【交流讨论】自行车中的构件，分别采取了什么防锈措施？
【总结与交流】支架采用涂油漆，链条采用涂油，车圈采用镀铬等，支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其它耐腐蚀的合金材料。
【总结与交流】破坏铁生锈的条件可以防止铁生锈，具体措施有：
1．保持铁制品表面的洁净和干燥；
2．在铁制品表面形成一层保护膜，例如涂油、油漆、烤蓝、镀上其他金属；
3．改进金属结构，制成合金。
【PPT展示】防止铁制品生锈的具体措施。
【资料】矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示：（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。
【过渡】对于金属资源，除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来是金属资源得到保护呢？（启发：在社会中你见过收购废铁、废铜和易拉罐的商贩吗？）
【讲解】除了防止金属的腐蚀外，废旧金属的回收也是一种对金属资源的保护。
【学生活动】阅读教材，了解废弃金属的回收有什么意义？
【总结】
1．可节约金属资源。
2．回收利用旧金属可节约能源。
3．可降低金属制品的生产成本。
4．可减少重金属对环境的污染。
【交流讨论】你还知道保护金属资源的其它途径吗？
【视频】金属资源保护
【总结与交流】
①防止金属腐蚀；
②回收和利用废旧金属；
③合理开发矿物；
④寻找金属的替代品。
【课堂小结】
一、金属的腐蚀与防护
（1）铁的锈蚀条件：同时与水和空气接触。
（2）防止铁锈蚀的方法。
二、金属资源保护
（1）防止金属腐蚀；
（2）回收利用废旧金属；
（3）合理开采矿物；
（4）寻找金属代用品。
【课堂练习】略
【板书设计】略
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