2020-2021学年人教版九年级化学下册教案-8.3 金属资源的利用和保护

学科
化学
年级/册
九年级下册
教材版本
人教版
课题名称
金属资源的利用和保护
教学目标
一氧化碳还原氧化铁的计算题
重难点分析
重点分析
该知识点主要是关于化学方程式计算中有关杂质问题的计算，这个问题的解决，需要掌握化学反应原理，并能够找出问题情境的间接定量规则，建立、整合多个数量关系进行计算，具有一定的难度。
难点分析
该知识点是把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，使学习活动成为有机的整体，虽有利于学生主动参与学习，但对学生能力要求较高，如果学生存在化学反应原理不熟悉、不会审题和分析题意、不善于用数学手段解决化学问题的一点甚至是几点时就会无法准确的解决该问题；且利用化学反应方程式进行简单计算的课题是九年级上册第五单元课题3学习的内容，部分学生可能前期就未掌握完全，而本节课的知识点又在此基础上加入了有关杂质的计算，对于学生来说要求更高，这对学生来说是有一定难度的。
教学方法
利用新华社对“手撕钢”探索的短视频的引入及相关情景的创设，体会到化学定量计算的重要性。
对学生已有的知识即利用化学反应方程式进行简单计算进行回顾并以动画形式对高炉炼铁过程进行分析，基于上述得到磁铁矿、三氧化二铁、铁、生铁间的关系，再分析题目，解决问题。
教学环节
教学过程
导入
播放新华社对“手撕钢”探索的短视频，展示手撕钢及太钢炼铁高炉图片，指明手撕钢的产生离不开太钢研究人员700多次的失败后的再战、离不开175个设备难题、452个工艺难题的一步步攻克，同时也离不开炼铁厂对原材料的生产。
创设情境计算题：近日太钢集团接到一批手撕钢订单，工程师想知道厂里原材料生铁够不够，经清点后发现厂房内现有1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，你能帮他计算一下理论上可以炼出含铁96%的生铁质量是多少吗？
知识讲解
（难点突破）
知识回顾
（1）800t的氧化铁理论上可以炼出纯铁多少吨？（学生在练习本上练习，教师在幻灯片展示完整计算过程。）
1200785107950高温
高温
解：设理论上可以炼出的纯铁质量为x
124841011938012579351479553CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
160 2×56
800t X
81026019177016389351917701372235191770160 800t
1372235222252×56 X
1381760717551381760109855X 560t
答：800t的氧化铁理论上可以炼出纯铁560t。
（2）动画简要分析高炉炼铁过程，初步建立起磁铁矿、三氧化二铁、铁、生铁间的关系。
【讲解】从这里投入原料，包括了赤铁矿、焦炭、石灰石，还有一个重要的原料空气从这里进入，当焦炭进入高炉，与空气中的氧气在高温条件下生成二氧化碳，二氧化碳与焦炭进一步发生反应生成一氧化碳，一氧化碳具有还原性，能将赤铁矿中主要成分三氧化二铁还原为铁，同时产生二氧化碳气体，二氧化碳和其他炉内气体一起从这里出去，由于炉能内温度高，得到的是熔融状态的铁水，又由于炉内有大量焦炭存在，所以最终得到了含碳量高的铁合金即生铁，石灰石与赤铁矿里的杂质反应生成了密度较轻的炉渣，从这里出去。通过此分析我们可以知道磁铁矿、三氧化二铁、铁、生铁四者间的关系，磁铁矿里含有三氧化二铁、三氧化二铁可以与一氧化碳反应的到纯铁，熔融的纯铁中掺杂了一定量焦炭得到了生铁。
【过渡】有了这些知识作为基础，现在我们再来一起看看刚才的那道计算题。
知识讲解
太钢集团近日接到一批手撕钢订单，工程师想知道厂里原材料生铁够不够，经清点后发现厂房内现有1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，你能帮他计算一下理论上可以炼出含铁96%的生铁质量是多少吗？
【讲解】在这道题中涉及了四种物质，氧化铁、赤铁矿、纯铁、生铁，这四种物质的关系我们已经建立，赤铁矿→三氧化二铁→铁→生铁，从物质分类的角度来看，三氧化二铁、铁是纯净物，这二者的质量关系可以利用化学反应方程式的计算进行建立，赤铁矿、生铁属于混合物即不纯物，我们需要建立起不纯物与纯净物质量间的关系，这里有个80%的数据，该数据成为物质的纯度，物质的纯度等于纯净物的质量除以不纯物的总质量再乘以100%，利用这个式子就可以建立起不纯物与纯净物质量间的关系。这道题可以先利用纯净物质量等于不纯物总质量乘以纯度计算出三氧化二铁的质量，再利用一氧化碳还原三氧化二铁的反应方程式计算出纯铁的质量，最后利用化学不纯物质量等于纯净物质量除以纯度这个关系计算出生铁的质量。接下来我们一起看一看完整的解题过程。
【幻灯片展示】
解：1000t赤铁矿中含氧化铁的质量为:
1000t×80％=800t ——(1)求纯净物的质量
1715135113030高温
高温
设理论上可以炼出的纯铁质量为x ——(2)设未知数
17627601435101753235114935 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 ——(3)写出化学方程式
271526062230
160 2×56 ——(4)找出已知量与未知量
800t X 的关系
27247858890
212471019177018675351917701353185191770160 800t
1867535222252×56 X ——(5)列出比例式，求解
1877060109855187706071755X 560t
折合成生铁的质量:560t÷ 96%=583t ——(6)把纯净物质量转化为不纯物质的质量
答：理论上可以炼出生铁质量是583t。 ——(7)简明地写出答案
课堂小结
在解答利用化学反应方程式计算中有关杂质问题的计算题时，要注意以下要点：
1.带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量；
2.利用化学反应方程式进行计算时，要找准物质间的相互关系，尤其是找到纯净物质的质量、不纯物质的质量、物质的纯度的对应关系；
3. 纯净物的质量
113411049530物质的纯度= ×100%；纯物质的质量=不纯物的总质量×物质的纯度
不纯物的总质量
学好化学定量计算，对我们解释、解决社会生活中实际问题的具有着重要的现实意义，
且化学计算也是中考化学试卷的重要组成部分，我们课后一定要按照今天学习的的方法多加练习，相信大家一定会做的很好。
课后练习
（难点巩固）
1.太钢集团厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98％的生铁多少t?（计算结果保留到小数点后一位）
2.太钢集团需要冶炼2000t含杂质3％的生铁，你能帮采购员计算一下需要含90% Fe3O4的磁铁矿石多少吨?
附1：
练习放在小结后的意图：本知识点考验学生的能力较多，如对化学反应原理要熟悉、会审题和分析题意并获取相关信息、要善于用数学手段解决化学问题、具有一定的逻辑思维等，学生解答一道题需要一定的时间，鉴于此知识点讲解是以微课的形式进行的，时间有限，所以练习放在课后，作为家庭作业独立思考完成，也是对自己学习成果的检验。
附2：
学生学习任务单
-86804537465（ ）
物质的纯度= （ ） ×100%
纯净物的质量=（ ）×（ ）
不纯物的质量=
4.太钢集团厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98％的生铁多少t?（计算结果保留到小数点后一位）
物质关系分析：
物质纯度对应关系：
解答：
5.太钢集团需要冶炼2000t含杂质3％的生铁，你能帮采购员计算一下需要含90% Fe3O4的磁铁矿石多少吨?
物质关系分析：
物质纯度对应关系：
解答：
（ ）
物质的纯度= （ ） ×100%
纯净物的质量=（ ）×（ ）
不纯物的质量=
4.太钢集团厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98％的生铁多少t?（计算结果保留到小数点后一位）
物质关系分析：
物质纯度对应关系：
解答：
5.太钢集团需要冶炼2000t含杂质3％的生铁，你能帮采购员计算一下需要含90% Fe3O4的磁铁矿石多少吨?
物质关系分析：
物质纯度对应关系：
解答：
78930583820
附件3
学习任务单答案
1.太钢集团厂每天需消耗5000t含氧化铁76％的赤铁矿石，该厂理论上可以日产含铁98％的生铁多少t?（计算结果保留到小数点后一位）
703580115570高温
高温
解：设可炼出纯铁的质量为X
760730136525770255117475Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
160 112
5000t╳76% X
505460191770743585191770-18415191770160 3800t
50546022225112 X
52451010985550546090805X 2660t
折合成生铁的质量:2660t÷ 98%=2714.3t
答：可炼出生铁的质量为2714.3 t
2.太钢集团需要冶炼2000t含杂质3％的生铁，你能帮采购员计算一下需要含90% Fe3O4的磁铁矿石多少吨?
703580106045高温
高温
解：设需要磁铁矿的质量为X
760730136525770255117475Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
232 168
X 90% 2000t ×（I-3%）
505460191770743585168910-18415191770232 X 90%
50546022225168 2000t ×（I-3%）
52451010985550546090805X 2976.7t
答：需含Fe3O4质量分数为90%的磁铁矿2976.7 t