《金属资源的利用和保护》
第一课时
一、教学目标
1．了解金属资源概况，知道一些常见的金属如铁、铝、铜等的矿石。
2．了解实验室炼铁和工业炼铁的原理。
3．会根据化学方程式对含有含杂质的反应物或生成物进行有关计算。
二、教学重难点
教学重点：工业炼铁原理，根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。
教学难点：根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。
三、教学用具
教学课件。
四、相关资源
《一氧化碳还原氧化铁》视频资源、《高炉炼铁》视频资源、《赤铁矿》图片资源、《黄铁矿》图片资源、《黄铜矿》图片资源、《我国古代先进的冶金技术》图片资源等。
五、教学过程
【课堂引入】
【展示】教师播放图片：金属材料在衣、食、住、行等方面的应用。
金属材料与我们的生活和生产密不可分，那么，大家是否想过我们使用的金属材料是怎么来的？它们都可以从自然界中直接获得吗？为了更好的回答这个问题，今天，我们就来共同学习金属资源的利用和保护相关的内容。
【新知讲解】
（一）铁的冶炼
【过渡】在学习如何制备金属材料之前，我们先来了解金属资源概况。
【讨论】根据教材内容，讨论下列问题：
1．人类所利用的金属资源在地球上主要存在于哪些地方？
2．金属在自然界的存在方式是怎样的？
3．常见的金属铁、铝、铜在自然界中是以化合物还是以单质存在的？
4．我国矿物的种类和储量情况是怎样的？
【总结】地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。只有少数化学性质很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在，其他金属以化合物形式存在。常见的金属铁、铝、铜都是以化合物形式存在于金属矿石中。矿物种类比较齐全，储量比较丰富，其中钨、钼、钛、锡等储量居世界前列。
【过渡】工业上从含有金属元素并有开采价值的矿山中提炼金属，我们来看几种常见的金属。
【展示】教师播放图片《赤铁矿》《黄铁矿》《黄铜矿》。
（插入图片《赤铁矿》） （插入图片《黄铁矿》）
（插入图片《黄铜矿》）
【过渡】人类每年都要从自然界提取数以亿计的金属，其中，提取量最大的是铁，那么，我们如何从铁矿石中得到铁单质呢？
【知识回顾】你还记得上册我们学过什么物质可以将赤铁矿中的氧化铁（Fe2O3）还原为铁单质吗？
【过渡】下面，我们通过视频来了解实验室中是怎样冶炼铁的。
【展示】教师播放视频《一氧化碳还原氧化铁》。
（插入视频《一氧化碳还原氧化铁》）
【总结】红色粉末逐渐变为黑色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生蓝色的火焰。3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
【注意事项】①先通入CO，后加热。②先停止加热，后停止通CO。③一氧化碳有毒，一定要进行尾气处理。
【过渡】我们已经学习了实验室炼铁的相关内容，下面再来了解工业炼铁的过程。
【展示】教师播放视频《高炉炼铁》。
（插入视频《高炉炼铁》）
【讨论】1．炼铁高炉内发生的化学反应是什么？
2．炼铁原料是什么？
3．焦炭、石灰石的作用分别是什么？
【拓展】古代炼铁的炼铁技术。
【展示】教师播放知识卡片《我国古代先进的冶金技术》。
（插入知识卡片《我国古代先进的冶金技术》）
【过渡】在实际生产时，所用的原料和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。
【展示】教师课件展示课本例题。
分析：化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系，赤铁矿石中含有纯的氧化铁的质量为：1000 t×80%。若设生铁的质量为x，则其纯铁的质量为x×96%，根据化学方程式就可计算出结果。
解：1000 t赤铁矿石含氧化铁的质量为：1000 t×80%=800 t
设800 t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
160 112
800t x
160/112=800t/ x x=560 t
折合为含铁96％的生铁质量为：560t÷96%=583 t
答：1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁583 t。
【总结】化学方程式表示的是纯物质之间的质量关系，因此，如果物质中含有杂质，要把杂质的质量除去，代入纯物质的质量进行计算。
纯净物的质量=混合物的质量×纯度
混合物的质量=纯净物的质量÷纯度
纯度=1－含杂率
典型例题
例1．下列关于工业炼铁的方法，错误的是（ ）
A．工业炼铁得到生铁
B．石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣
C．工业炼铁还原铁矿石中，作还原剂的是焦炭
D．工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气
解析：工业炼铁得到生铁，含有碳等杂质，不是纯铁，A正确；石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣，B正确；工业炼铁中，利用焦炭的可燃性，提供热量，又利用起还原性，与二氧化碳反应生成一氧化碳气体，然后利用一氧化碳和氧化铁反应生成铁，C错误；工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气，D正确。
答案：C
例2．如图实验是模拟炼铁的实验装置，下列说法不正确的是（ ）
A．该实验能观察到红色粉末变黑，澄清的石灰水变浑浊
B．一氧化碳还原氧化铁的反应不属于置换反应
C．该实验的三个反应中，碳元素的化合价都发生了变化
D．导管末端的酒精灯是进行尾气处理，防止污染空气
解析：一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，该实验能观察到红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊，A正确；一氧化碳与氧化铁的反应生成铁和二氧化碳，该反应物均为化合物，不属于置换反应，B正确；该实验的三个反应是一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水；一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，其中碳元素的化合价不变，C错误；导管末端的酒精灯是进行尾气处理，是为了点燃一氧化碳，防止污染空气，D正确。
答案：C
例3．某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000 t，试计算：
（1）该3000 t生铁中含纯铁多少吨？
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）
解析：赤铁矿与生铁的关系为生铁中的铁即为赤铁矿中的铁，赤铁矿石中的铁全部以氧化铁的形式存在，所以氧化铁中铁的质量也就是生铁中铁的质量。
答案：（1）2850 t（2）4790 t
六、课堂总结
金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大部分金属以化合物形式存在。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，主要反应原理是在高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。在实际的冶铁生产过程中，所用的原料或所得的产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应注意杂质问题。
七、板书设计
第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
第一课时
一、铁的冶炼
1．金属资源概况
2．炼铁
（1）CO还原Fe2O3的实验
实验现象：红色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊，导管口有蓝色火焰。
（2）工业炼铁
设备：高炉
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3．有关杂质问题的计算
课件25张PPT。课题2 金属资源的利用和保护第一课时第八单元 金属和金属材料一、新课导入金属材料在衣、食、住、行等方面的应用一、新课导入金属材料在衣、食、住、行等方面的应用二、铁的冶炼1．人类所利用的金属资源在地球上主要存在于哪些地方？讨论2．金属在自然界的存在方式是怎样的？3．常见的金属铁、铝、铜在自然界中是以化合物还是以单质存在的？4．我国矿物的种类和储量情况是怎样的？二、铁的冶炼总结1．地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中。2．只有少数化学性质很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在，其他金属以化合物形式存在。3．常见的金属铁、铝、铜都是以化合物形式存在于金属矿石中。4．矿物种类比较齐全，储量比较丰富，其中钨、钼、钛、锡等储量居世界前列。二、铁的冶炼赤铁矿黄铁矿二、铁的冶炼《黄铜矿》二、铁的冶炼人类每年都要从自然界提取数以亿计的金属，其中，提取量最大的是铁。二、铁的冶炼？二、铁的冶炼二、铁的冶炼此处是视频资源《一氧化碳还原氧化铁》二、铁的冶炼实验现象：①红色粉末逐渐变为黑色①②③②生成的气体使澄清的石灰水变浑浊③尾气燃烧并产生蓝色的火焰二、铁的冶炼炼铁原理：二、铁的冶炼①先通入CO，后加热①②③②先停止加热，后停止通CO③一氧化碳有毒，一定要进行尾气处理二、铁的冶炼此处是视频资源《高炉炼铁》截图，如使用，请下载。二、铁的冶炼1．炼铁高炉内发生的化学反应是什么？讨论2．炼铁原料是什么？3．焦炭、石灰石的作用分别是什么？我国古代先进的冶金技术中国古代铜、钢铁、金、银、锡、铅、锌、汞等金属的冶炼技术在当时均居于世界的前列。中国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术及其产品，不断向外输出，对亚洲各国产生很大影响。中国生铁(铸铁)的发明，大约比欧洲早1000多年。英国学者李约瑟认为，欧洲的铸铁技术是在11或12世纪由中国传去的。
据《天工开物》记载，古代把铅与含银的矿物(Ag2S)混合加热后，铅使硫化银还原成银，形成熔融矿团。因银的密度比较小，浮于上层，再把铅、银分离，即可得到纯银。此法称为“沉铅结银”。二、铁的冶炼例题：用1000 t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？解: 1000 t赤铁矿石含氧化铁的质量为：1000 t×80%=800 t?160 112 ??折合为含铁96％的生铁质量为 560t÷96%=583 t答：1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁583 t。二、铁的冶炼总结纯净物的质量=混合物的质量×纯度混合物的质量=纯净物的质量÷纯度纯度=1﹣含杂率三、典型例题例1．下列关于工业炼铁的方法，错误的是（ ）
A．工业炼铁得到生铁
B．石灰石的作用是除去二氧化硅，形成炉渣
C．工业炼铁还原铁矿石中，作还原剂的是焦炭
D．工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气C三、典型例题例2．如图实验是模拟炼铁的实验装置，下列说法不正确的是（ ）CA．该实验能观察到红色粉末变黑，澄清的石灰水变浑浊
B．一氧化碳还原氧化铁的反应不属于置换反应
C．该实验的三个反应中，碳元素的化合价都发生了变化
D．导管末端的酒精灯是进行尾气处理，防止污染空气三、典型例题例3．某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000 t，试计算：
（1）该3000 t生铁中含纯铁多少吨？
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）（1）生铁中含纯铁：3000 t×（1﹣5%）=2850 t三、典型例题??答：（1）该3000 t生铁中含纯铁2850 t。
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790 t。四、课堂总结金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大部分金属以化合物形式存在。铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，主要反应原理是在高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。在实际的冶铁生产过程中，所用的原料或所得的产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应注意杂质问题。再 见
