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1、第2课时 金属矿物及其冶炼1.知识与技能(1)知道一些常见的金属(铁)等矿物,了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。(2)认识还原反应及物质的还原性。(3)会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。2.过程与方法通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动培养学生的良好学习习惯和学习方法。3.情感、态度与价值观增强热爱祖国的情感,树立为民族振兴、社会进步学习化学的志向,使学生体会学习化学的价值;保持和增强对生活中化学现象的好奇心和探究欲,培养学习化学的兴趣,树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。【教学重点】常见铁矿石中提炼铁的原理。【教学难点】“一氧化碳与氧化铁反应”
2、的实验。【教学准备】(1)金属矿物样品。(2)仪器:铁架台、硬质玻璃管、单孔橡皮塞、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮塞、导气管。(3)药品:氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体。一、导入新课你知道哪些与钢铁有关的成语?“恨铁不成钢”,对铁而言,钢具有哪些更优良的性能?“百炼成钢”,为什么生铁百炼可以成钢?那么,你知道“钢铁是怎样炼成的”吗?二、推进新课活动1: 知道一些常见的金属矿物【引入】或许你已经知道一些金属矿物,如果你是炼铁厂的厂长,你会选择哪种铁矿石?【板书】三、金属矿物及其冶炼1金属矿物【投影】几种金属的矿石标本1观察几种金属的矿石标本,了解矿石的主要成分。2几种常见的金属矿物。【讲
3、解】地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中,除金、银等少数很不活泼的金属有单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。【学生活动】几种常见的金属矿物的名称和主要成分。见下表。活动2:了解铁的冶炼方法【过渡】现在,人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源,以提取数以吨计的金属。其中,提取量最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程,叫做金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面,我们就来学习有关铁的冶炼的知识。【板书】2铁的冶炼【介绍】早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器,从公元1世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料。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。【过渡】铁矿石是怎样
4、炼成铁的呢?现以赤铁矿的主要成分Fe2O3为例,来学习研究如何实现铁的冶炼。【启发】比较Fe2O3与Fe的组成差异,设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼。【学生讨论】Fe2O3与Fe在组成上只相差一种元素,即氧元素。要使Fe2O3变为铁关键是使Fe2O3失去“O”。可能的方案有:1加热使Fe2O3发生分解反应。2找寻一种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O”。【引导学生对以上方案评价】方案1要使Fe2O3分解,需较高的温度;又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应,要使Fe2O3分解成功,还须在非空气氛围中进行,这样成本太高。方案2比较切实可行。但选用什么样的物质才能使Fe2O3失去“O”呢?【结论】
5、Mg、H2、C、CO等都符合条件。【教师总结】事实上,这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走。但考虑到经济效益等原因,我们一般选用C或CO。【设问】请大家写出以CO和Fe2O3为反应物冶铁的化学方程式。【板书】冶炼原理:【教师引导】请大家利用自己的智慧,设计一个模拟铁的冶炼过程的化学实验,并最好能验证其生成产物。【学生讨论】教师可引导学生从金属冶炼的一般条件、生成物的证明、尾气的处理等角度进行考虑。如根据经验学生可判断出金属冶炼的一般条件是高温;根据以前所学知识学生可想象到用澄清石灰水验证CO2;用磁铁验证铁的生成;CO有毒,尾气应处理等。【观察与思考】进行课本59页的实验探究91,实验过程中
6、注意安全(一氧化碳有毒),注意观察实验现象并记录。(注意实验步骤)实验后观察2实验现象:红色粉末变成黑色,石灰水变浑浊。3操作步骤:先通气体(排尽空气)再加热,目的防止爆炸。先停止加热(待试管冷却)再停止通气体,目的是防止铁再次变成氧化铁。【深化讨论】1该反应是否属于置换反应?(反应物没有单质。)2如何证明有铁生成?(反应完毕后,把得到的黑色粉末倒在白纸上观察,并试验它能不能被磁铁吸起或加入稀盐酸看是否有气泡产生,以判断反应中是否生成了铁。)3石灰水的作用是什么?(检验生成物二氧化碳和判断玻璃管中反应的发生。)4你还能设计出其他尾气处理装置吗?(将气球换为酒精灯或用排水法收集等。)5什么叫还原
7、反应?除了一氧化碳,还有什么物质也具有还原性?(含氧化物中的氧被夺去的反应属于还原反应,氢气、碳都具有还原性。)6工业上用什么方法炼铝,写出反应的化学方程式。(电解法炼铝,)活动3:体验含杂质的计算【过渡】在冶铁的实际生产过程中,所用的原料或产物一般都含有杂质,故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题。【展示例题】例1 某炼铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,理论上可生产含Fe 98%的生铁多少吨?提示学生在根据化学方程式计算时,代入的数据都是纯净物的质量,所以需要求出铁矿石中氧化铁的质量,然后再进行计算。学生在讨论、计算过程中老师巡视、指导。.答:理论上可日产含铁98%的
8、生铁2714.3t。例2 某炼铁厂每天生产1000t含Fe96%的生铁理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨?巡视、指导学生进行计算。解:Fe质量为1000t96%960t设:铁矿石质量为x,则氧化铁质量为70%x答:需消耗含氧化铁70%的赤铁矿1959.2t。三、典例剖析例 早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究,请按要求填空:【解析】(1)一氧化碳和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳,氧化铁是红色固体,铁粉是黑色固体,所以玻璃管内的红色粉末变为黑色;CO和Fe2O3在高温条件下生成铁和二氧化碳。
9、(2)生成的二氧化碳通入B中的澄清石灰水中,二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙沉淀,使石灰水变浑浊。(3)由于一氧化碳有毒,如果直接排放到空气中,会造成污染,可用点燃的方法将一氧化碳燃烧掉,防止污染空气。(4)反应前,先通一段时间一氧化碳,然后再加热(目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气,防止一氧化碳与其中的空气混合后,被点燃发生爆炸)。由于还原出的铁温度较高,易与空气中的氧气反应重新生成铁的氧化物。所以,实验后先停止加热再停止通入CO,直到玻璃管冷却为止。【答案】(1)红色粉末逐渐变成黑色Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2(2)澄清的石灰水变浑浊(3)除掉尾气中的CO,防止污染空气(4)先通
10、入CO再开始加热;先停止加热再停止通入CO四、课堂小结【提问】这一节课你学到了哪些知识?【小结】1工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。常见矿石有铁矿石:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3);铝矿石:铝土矿(Al2O3)等。2铁的冶炼是在高温条件下,一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。3冶炼金属的常用方法有热还原法,如炼铁,电解法,如炼铝,还有直接加热法,如炼汞。4金属冶炼过程中有关从混合物中提炼单质的计算:纯物质的质量=含杂质物质质量纯度;含杂质的物质质量=纯物质质量纯度。五、布置作业1.完成本课时对应练习。2.课本P60挑战自我3、4题。教材习题解答今天我们认识几种金属矿物,知道了只有极不活泼的金、铂、银才能以单质形态游离存在于自然界中,大多数金属元素都以化合态存在。通过实验,我们知道了钢铁是怎样炼成的,什么叫还原反应和还原性,体验了如何鉴别孔雀石受热分解产物的探究过程和方法。在这节课的实施过程中,我能够很好地完成了复习与归纳、体验生活与化学、活动与探究、知识规律与应用四大板块的教学设计,补充根据化学方程式计算,代入的量必须是纯净物,使学生能够从中获得知识并加以应用。