第2节 金属矿物 铁的冶炼
【知识目标】
知道一些常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要成分。
了解从铁矿石中将铁还原出来的方法，认识工业炼铁的主要原料和设备。
【情感目标】
通过对冶铁原理的分析，培养学生安全操作意识和良好的环保意识。
重点：了解一氧化碳与氧化铁反应的原理。
难点：理解、说明一氧化碳与氧化铁反应的实验操作的具体要求。
一．预习导学与交流反馈
1．炼铁的过程是（C）
A.含铁的化合物在高温下分解而得到铁
B.含有铁的化合物与碳发生置换反应
C.高温下用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来
D.高温下用一氧化碳从铁的氧化物中将铁置换出来
2．铁的化学性质比较活泼，在自然界中主要以化合物存在，常见的铁矿石有：赤铁矿（主要成分为Fe2O3）、磁铁矿（主要成分为Fe3O4）、菱铁矿和黄铁矿等。
3．工业炼铁的主要设备是高炉，主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
二．问题提出与情境创设
各种各样的金属大多数是通过冶炼金属矿物得到的。合理开发利用金属矿物资源，需要了解各类金属矿物和常见的冶炼方法。
三．精讲释疑与新知建构
1.常见的金属矿物：
在自然界中，除了铂、金、银等极少数不活泼的金属以单质形式存在以外，其余大多数金属以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。
铁的矿物主要有赤铁矿（主要成分为Fe2O3）、磁铁矿（主要成分为Fe3O4）、菱铁矿和黄铁矿等。
铜的矿物主要有黄铜矿、孔雀石、斑铜矿和赤铜矿等。
铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。
用金属矿石可以冶炼金属。
使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。
2.铁的冶炼：
铁元素在自然界中分布很广，在地壳中含量位居金属元素的第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的4.75% 。
（1）一氧化碳与氧化铁的反应：
实验现象
⑴红棕色粉末逐渐变成黑色固体，且能被磁铁吸引；
⑵产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。
化学方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 。
实验步骤
（1）向玻璃管内通入一氧化碳气体；
（2）点燃酒精喷灯，给氧化铁加热；
（3）熄灭酒精喷灯，停止加热；
（4）待玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳。
归纳：CO：“早出晚归”；酒精喷灯：“迟到早退”。
上述反应原理用于工业炼铁。
（2）工业炼铁：
①工业炼铁的主要设备是：高炉。
高炉中主要反应：① C + O2 CO2；
②CO2 + C 2CO；
③Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 。
②工业炼铁的原料及其作用：
铁矿石：提供铁元素；
a.提供热源，维持炉温；
b.产生一氧化碳。
石灰石：产生炉渣；
空 气：提供氧气。
特别提醒：通过高炉炼得的铁为生铁，仍含有少量杂质。
【拓展视野】金属的冶炼方法
四．课堂演练与拓展提升
1．下列矿石不属于铁的矿物的是（ A ）
A．孔雀石 B．磁铁矿 C．赤铁矿 D．褐铁矿
2．在CO还原Fe2O3的实验中，下列叙述中不正确的是（ C ）
A.反应中Fe2O3失去氧
B.盛石灰水的试管中出现浑浊说明反应生成CO2
C.实验时先点燃酒精灯再通CO
D.点燃气体出口处的酒精灯是防止尾气污染空气
3．高炉炼铁时，焦炭的作用是（ AC ）
A．作燃料提供热能 B．还原剂
C．生成一氧化碳作还原剂 D．作催化剂
4．下列变化过程不属于金属冶炼的是（ B ）
A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧
C．金属氧化物与焦炭在高温下反应 D．高温下CO还原CuO
五．归纳总结
一、常见的金属矿物：
二、铁的冶炼：
1．一氧化碳与氧化铁的反应：
2．工业炼铁：
六．教学反思：
②焦 炭第3节 金属防护和废金属回收
【知识目标】
1．知道钢铁锈蚀的条件，掌握防止金属锈蚀的简单方法；
2．了解废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。
【能力目标】
通过铁锈蚀条件的探究活动，进一步提高科学探究的欲望和分析、归纳能力。
【情感目标】
认识处理废金属，回收金属的价值，提高资源意识和环保意识。
铁生锈的条件探究。
一．预习导学与交流反馈
1．全世界每年因被腐蚀损耗的钢铁约占世界全年钢铁产量的1/10 。
2．铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。铁锈是混合物（填“混合物”或“纯净物”），主要成分是（写化学式）Fe2O3。它是一种疏松多孔的物质。
3.人们通常采用在钢铁表面覆盖保护层的方法来防止钢铁生锈；此外还可以在钢铁表面镀其他保护金属。
4.废金属不但造成资源浪费，还会产生镉、汞等有毒金属对环境的污染。
二．问题提出与情境创设
金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，为了减少损失，需要研究金属锈蚀的原因和防护的方法，寻求废金属回收利用的途径。
三．精讲释疑与新知建构
1、钢铁的锈蚀及其防护
【活动与探究】铁钉的锈蚀实验（提前一周完成）
取5枚洁净无锈的铁钉，分别放入5支试管中。
（1）在试管①中加入少量的干燥剂（生石灰或无水氯化钙），再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞；
（2）在试管②中注满迅速冷却的沸水，塞紧橡皮塞；
（3）在试管③中加入少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸在水中；
（4）在试管④中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸没铁钉后，倒去溶液；
（5）在试管⑤中加少量氯化钠溶液，使铁钉的一半浸没在溶液里。
① ② ③ ④ ⑤
实验现象：试管③④⑤中的铁钉生锈，且试管④⑤中的铁钉生锈更快；而试管①②中的铁钉不生锈。
【结论】铁生锈的主要条件：与氧气和水同时接触。
稀硫酸、醋酸溶液、氯化钠溶液等物质的存在能加快铁在空气里的锈蚀。
铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。
铁锈成分复杂，主要是Fe2O3。它是一种疏松多孔的物质，能让空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向里层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。
【活动与探究】切过咸菜的铁质菜刀锈蚀情况，请同学们观察菜刀三处
表面发生的变化。
湿棉球润湿处﹥干布擦干处﹥干布擦干，再涂上一层食油处
【结论】防止钢铁制品生锈的方法：
（1）保持钢铁制品表面的清洁、干燥；
（2）覆盖保护层，如喷涂油漆、涂防锈油、烧涂搪瓷等；
（3）镀其他保护金属，如镀锡、镀锌和镀铬等。
【拓展视野】铝的自我保护：
2、废金属的回收利用
废金属主要指冶金工业、金属加工业和日常生活中丢弃的金属碎屑、碎块，锈蚀和报废的金属物品等。
废金属不但造成资源浪费，还会产生镉、汞等有毒金属对环境的污染。
回收利用废金属的意义：节约资源、减少污染。
四．课堂演练与拓展提升
1．铁生锈这种变化属于 （BD）
A．物理变化 B．化学变化 C．剧烈氧化 D．缓慢氧化
2．“西气东输”的铸铁输气管道西起新疆东至上海，沿途经过各种土壤。
其中被腐蚀速度最慢的是 （B）
A．在潮湿、疏松、透气的土壤中
B．在干燥、致密、不透气的土壤中
C．在呈酸性的潮湿土壤中
D．在含沙粒较多、潮湿的土壤中
3．在面盆等铁制品表面烧制搪瓷的目的是 ( C )
A．增大硬度防止撞坏 B．增大厚度防止磨损
C．防止铁生锈且美观 D．美观和消毒杀菌
4．全世界每年因锈蚀损失的钢铁，约占世界年产量的1／10。小刚同
学想探究钢铁锈蚀的条件，他将三个干净的铁
钉分别放入A、B、C三支试管中(如图所示)，
定期观察并记录现象。请回答下列问题：
(1)试管A中的铁钉最易生锈。
(2)由此可知，钢铁锈蚀的条件是氧气
和水。
(3)铁锈的主要成份是氧化铁，特点是疏松多孔。
(4)请举出两种防止钢铁锈蚀的措施保持钢铁制品表面的清洁干燥；
制成不锈钢。
五．归纳总结
1、钢铁的锈蚀及其防护
2、废金属的回收利用
六．教学反思：
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1第五章 金属的冶炼与利用
第1节 金属的性质和利用
【知识目标】
知道金属的物理性质，能区分常见的金属与非金属；
了解常见的金属与氧气、酸、金属盐溶液的反应。
【能力目标】通过对金属性质的实验探究，了解通过实验学习物质的性质和变化的方法。
【情感目标】加深对物质的性质决定其用途的观点的认识。
重点：
认识金属的主要物理性质、化学性质；
理解置换反应的概念，并认识该类反应的基本性质。
难点：
了解金属的化学性质；
通过控制变量法研究不同金属化学性质的差异。
一．问题提出与情境创设
金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。了解金属的性质，对科学地利用金属材料是十分重要的。
二．精讲释疑与新知建构
1、金属的物理性质
（1）你知道哪些金属？见过哪些金属？回答问题，并填写下表：
你见过的金属 金属名称 铁 铜 镁 铝 金
元素符号 Fe Cu Mg Al Au
你知道的金属 金属名称 钠 钙 锌 锰 钨
元素符号 Na Ca Zn Mn W
（2）请大家说出上述金属在生活、生产中的应用；金属的这些应用是利用了金属的哪些物理性质呢？填写下表：
金属的应用 金属具有的物理性质
金属纽扣、金箔画、金银首饰 有金属光泽
钢筋、桥梁支架 机械强度大
铜导线 优良的导电性
铁锅 优良的导热性
金箔、铝箔 延展性好
灯泡中的钨丝 熔点高
【归纳总结】金属的主要物理性质：
金属都具有金属光泽，机械强度大，有良好的导电性、导热性、延
展性。密度和硬度一般较大，熔、沸点一般较高。
金属大多为银白色，但常见金属中铜为紫红色，金为金黄色。
2．常见金属的化学性质
（1）常见金属与氧气反应：
【观察与思考】镁、铁、铝、铜与氧气的反应。
实验内容 实验现象及化学方程式
镁条在空气中燃烧 发出耀眼的白光，放热，产生白烟，生成白色固体 2Mg + O2 2MgO
铁片（或铁丝）在氧气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体3Fe + 2O2 Fe3O4
铝片（或铝丝）在空气中加热 表面逐渐变暗，失去金属光泽。4Al + 3O2 2Al2O3
铜片（或铜丝）在空气中加热 表面逐渐变黑2Cu + O2 2CuO
（2）常见金属与酸反应：
【观察与思考】镁条、铁片、铜片与稀盐酸（或稀硫酸）的反应。
实验内容 实验现象及化学方程式
镁条放入稀盐酸（或稀硫酸）中 有大量气泡产生，速度较快Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
铁片放入稀盐酸（或稀硫酸）中 有气泡产生，但速度较慢，溶液由无色逐渐变为浅绿色Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
铜片放入稀盐酸（或稀硫酸）中 无明显现象
【概念】 由一种单质跟一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。
友情提醒：铁在置换反应后形成+2价的铁元素。
（3）铁单质与硫酸铜溶液的反应：
【观察与思考】铁丝与硫酸铜溶液的反应
实验现象：铁丝表面覆盖一层光亮的红色固体，
溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。
化学方程式：Fe +CuSO4 = FeSO4 + Cu
三．课堂演练与拓展提升
1．下列元素符号均表示金属元素的一组是 （ C ）
A．Al F Ca Mg He B．Na K P Hg Cu
C．Ag Cu Fe Al Zn D．Fe Cu Al Si Ca
2．写出下列反应的化学方程式，并注明基本反应类型。
（1）常温下铝跟空气中的氧气反应：4Al + 3O2 ＝2Al2O3，属于化合反应。
（2）工业上电解氧化铝制取金属铝：2Al2O3 4Al + 3O2↑，属于分解反应。
（3）“曾青得铁则化为铜”的反应：Fe +CuSO4 = FeSO4 + Cu，属于置换反应。
四．归纳总结
1、金属的物理性质
2．常见金属的化学性质
（1）常见金属与氧气反应：
（2）常见金属与酸反应：
（3）铁单质与硫酸铜溶液的反应：
五．教学反思
通电
