课题3 金属资源的利用和保护 教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 九年级 学期 春季
课题 金属资源的利用与保护
教学目标
1. 知道一些常见金属（铁、铝等）矿物；了解还原法冶炼铁的原理、装置及实验步骤；知道工业炼铁的原料、原理和产品；学会含杂质的计算。 2. 通过小组讨论思考出炼铁的实验步骤，并自主在仿真实验室里实验验证，锻炼学生思考能力以及语言表达能力，培养严谨的实验精神。 3.认识到金属冶炼技术水平体现了一个国家的科学技术水平。通过对目前中国钢铁产业现状的了解，激发学生的爱国热情，进而为国家繁荣富强努力学习。
教学内容
教学重点： 1. 铁的冶炼原理、实验步骤。
2. 含杂质的计算。
教学难点： 铁的冶炼实验步骤。
教学思维导图
教学过程
教学 环节教师活动学生活动设计意图情境 引入【视频】港珠澳大桥 三年前港珠澳大桥正式开通，创造了桥梁史上很多个第一，被英国《卫报》誉为“现代世界七大奇迹”之一。建造时仅钢铁就使用了42万吨，足够建60座埃菲尔铁塔。如何冶炼得到这些金属资源呢，我们今天就来学习《金属资源的利用和保护》 【板书】金属资源的利用和保护 港珠澳大桥 利用闻名世界的港珠澳大桥引入，吸引同学们的兴趣，增强民族自豪感。金属资源存在的形式 【问题】金属在自然界中都以什么形式存在呢？请同学们阅读课本58页 【问题】为什么呢？请同学们思考 【学生】除了少部分很不活泼的金属如金银等有单质形式存在，其他都以化合物形式存在 【学生】因为金属越活泼，就越易和其他物质反应，在自然界中就越难以单质形式存在。 通过分类活动，让学生充分认识常见的铝矿石和铁矿石。激发学生的学习兴趣铁的 冶炼 【过渡】很好，课本上为我们展示了一些常见的金属矿石，这都是大自然对人类的馈赠。人类每年都要提取数以亿吨计的金属，其中，提取量最大的是铁。这是四种常见铁矿石，那哪些最适合冶炼呢？从目前的信息看，哪些矿石你们一定不选？为什么？ 【教师】看来赤铁矿和磁铁矿最适合冶炼钢铁。今天我们就以赤铁矿为例，研究炼铁的原理。 从元素组成上来说，氧化铁变成铁，失去了氧元素，是谁夺走了它？就是我们的老朋友CO，在第六单元我们学过它还原氧化铜。 氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳。它和一氧化碳还原氧化铜一样，都不属于基本反应类型。但反应条件不同，它的条件为高温，而不是加热，意味着温度在800℃以上。 【过渡】由于条件是高温，所以实验装置中我们用的是酒精喷灯，而不是酒精灯。 那后面的澄清石灰水有什么用途？ 最后这只点燃的酒精灯的作用是？ 【教师】很好，我们也叫它尾气处理。除了这种方法，我们还常在装置末端套一个气球来处理尾气。 【过渡】接着我们来探讨实验步骤。我们做过很多有关气体的实验，所以我猜你们一定知道实验的前两步是什么？ 【问题】现在我们有三件事情要做，通CO，点燃酒精喷灯，点燃酒精灯。按什么顺序合适呢？请大家先思考再讨论。 【教师】两位同学一致表示先点燃酒精灯，为什么？ 【学生】因为酒精灯作用是处理尾气，所以必须最先点燃。 【教师】很棒，但后两步出现了分歧，怎么办呢？我们用仿真实验室来试一试！ 【仿真实验室】先点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯，最后通CO。现象：玻璃管爆炸！【问题】为什么玻璃管会爆炸？ 【教师】看来，正确操作是先通CO排尽管内空气，再点燃酒精喷灯。 【仿真实验室】先通CO排尽管内空气，再点燃酒精喷灯，反应顺利进行 【问题】同学们看到哪些实验现象？ 【问题】现在红棕色粉末已经变黑，反应完成，我们又面临三件事情要做，停止通CO，熄灭酒精喷灯，熄灭酒精灯。按什么顺序来呢？请大家再思考讨论 【教师】大家都认为最后一步是熄灭酒精灯，但前两步又出现了分歧，那我们再试一次。 【仿真实验室】先停止通CO，再熄灭酒精喷灯，发现石灰水倒吸。 【问题】为什么石灰水会倒吸？ 【教师】那我把左侧管子打开，让空气进去，是不是就能解决这一问题呢？ 【教师】所以应该先熄灭酒精喷灯，等硬质玻璃管冷却后再停止通CO，最后熄灭酒精灯。现在我们再看一次完整的实验。 【视频】CO还原氧化铁 【总结】现在我们来总结一下实验步骤。其中需要注意的地方有三点。 这是实验现象，你们能写出涉及的化学反应方程式吗？ 不选黄铁矿，因为含硫元素，可能会产生二氧化硫污染环境。也不选菱铁矿，因为含铁量较低。 检验产物二氧化碳 将多余的CO燃烧掉，防止污染大气。 对，第一步是检查装置气密性。第二步加药品。。 【学生1】先点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯，最后通CO。 【学生2】先点燃酒精灯，再通CO，最后点燃酒精喷灯。 装置里有空气，CO通入后混合，高温发生爆炸。 管内红棕色粉末变黑； 2、澄清石灰水变浑浊；3、尖嘴管处有蓝色火焰。 【学生1】先停止通CO，再熄灭酒精喷灯，最后熄灭酒精灯。 【学生2】先停止通CO，再熄灭酒精灯，最后熄灭酒精喷灯。 这是因为停止加热后装置内温度降低，气体体积收缩，石灰水倒吸。 不行，因为空气中有氧气，会把新生成的铁粉再次氧化。 通过自主选择矿石，理解工业生产中需要注意环境保护和成本控制。 仔细区分，加深对四大基本反应的认识 再次强调酒精喷灯和高温条件 增强实验安全意识 利用仿真实验室，避免CO毒副作用。在保证安全的基础上，尽可能让学生直观看到错误操作的后果，帮助理解CO还原氧化铁的步骤。 高炉 炼铁【过渡】工业上炼铁也是采用这一原理。 【高炉炼铁】这是炼铁高炉，由图我们可以看出原料和反应原理。我们知道焦炭也有还原性，也可以还原金属氧化物，为何要生成CO后再还原呢？这是因为焦炭是固体还原剂，和铁矿石接触面积小，而CO是气体还原剂，反应接触面积大，反应速率更快，更彻底。故而，焦炭的作用有1、燃烧提供热量，维持高温条件；2、提供还原剂CO。也正因为焦炭的存在，导致获得的产品不是纯铁，而是生铁。 石灰石的主要作用是将铁矿石中的二氧化硅转变成炉渣 【过渡】由高炉炼铁可以看出，在实际生产中，原料和产品一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑杂质问题。但化学方程式表示的是纯净物之间的数量关系，这就需要计算时先进行换算。 看例题，赤铁矿和生铁都是混合物，而化学方程式中氧化铁和铁都是纯净物，所以计算中要格外注意换算。 但有时，所给信息可能是含杂质的量，那计算时要格外注意审题。 联系实际工业生产，让学生体会到学以致用的魅力中国钢铁产业现状【过渡】我国是个钢铁产业大国，早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一。这是我国为纪念1996年钢产量突破一亿吨而发行的邮票。20年后，2016年我国粗钢产量占全球近一半。 然而，低端钢材产能过剩，白菜价倾销国外；每年消耗的铁矿石占世界总产量的一半以上，其中70%依赖高价进口，高端钢材严重短缺，个别特种钢材完全依靠进口。 如何从钢铁大国变成钢铁强国，我们正在变革。 通过对中国钢铁产业现状的分析，激发学生的爱国热情，进而为国家繁荣富强努力学习【总结】本节课围绕金属资源，了解了它在自然界中存在的形式，学习了铁的冶炼，原理、实验装置、步骤、现象、工业炼铁、杂质计算等，这是课后习题，请同学们认真完成。今天的课就上到这里，同学们再见。