第八單元課題3金屬資源的利用和保護(hù)教案-九年級(jí)化學(xué)人教版（2024）下冊(cè)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)本課題涉及面廣，包括地球上及我國(guó)的金屬資源概況、鐵的冶煉、化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算、金屬的腐蝕及防護(hù)、金屬資源的保護(hù)等，既有知識(shí)、技能方面的內(nèi)容，又有環(huán)境意識(shí)和資源意識(shí)等情感領(lǐng)域的內(nèi)容。第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學(xué)的重點(diǎn)，教案設(shè)計(jì)時(shí)，從大多數(shù)金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的延伸到鐵的冶煉原理，然后由礦物之中存在雜質(zhì)引申到化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算，以便學(xué)生主動(dòng)參與，深刻理解，對(duì)金屬資源概況這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也特意的精心設(shè)計(jì)，一是對(duì)學(xué)生的視野進(jìn)行了拓展，二是為他們將來(lái)高中的學(xué)習(xí)作鋪墊。第二部分“金屬資源的保護(hù)”重點(diǎn)是鐵釘生銹的條件探究活動(dòng)以及鐵生銹的防護(hù)措施。此部分內(nèi)容全由學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)、討論、應(yīng)用等環(huán)節(jié)來(lái)完成。關(guān)于金屬資源的保護(hù)，也由學(xué)生通過(guò)聯(lián)系實(shí)際，發(fā)揮想象，進(jìn)行討論等方式來(lái)認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。總之，本課題教案的設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了學(xué)生為主、探究為主，教師引導(dǎo)這一特點(diǎn)。第1課時(shí)金屬礦物鐵的冶煉【素養(yǎng)目標(biāo)】1.知道常見(jiàn)金屬：鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦物中將鐵還原出來(lái)的方法。2.會(huì)利用化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解煉鐵的原理，使學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)原理對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。4.通過(guò)對(duì)某些含有雜質(zhì)的物質(zhì)的計(jì)算，使學(xué)生把化學(xué)原理、計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際緊密地結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。5.通過(guò)對(duì)我國(guó)古代煉鐵史的介紹，讓學(xué)生了解我國(guó)的悠久歷史，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。6.增強(qiáng)對(duì)生活和自然界中化學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探究欲。7.關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，初步形成主動(dòng)參與社會(huì)決策的意識(shí)。8.樹(shù)立為社會(huì)的進(jìn)步而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1.鐵的冶煉。2.有關(guān)煉鐵的雜質(zhì)問(wèn)題計(jì)算。【教學(xué)難點(diǎn)】有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算。【教具準(zhǔn)備】多媒體課件等。【教學(xué)過(guò)程】一、課前預(yù)習(xí)1.地球上的金屬資源除金、銀等有單質(zhì)形式存在，其余金屬都以化合物形式存在。2.煉鐵的主要原理：。3.工業(yè)煉鐵：（1）設(shè)備：高爐，（2）原料：鐵礦物、焦炭、石灰石，二、新課導(dǎo)入地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在，其余金屬都以化合物形式存在。大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要從有開(kāi)采價(jià)值的金屬礦物中提煉大量的金屬，用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)一下金屬礦物，以及金屬的冶煉相關(guān)內(nèi)容。三、進(jìn)行新課知識(shí)點(diǎn)1金屬礦物［閱讀］請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P16~P17，金屬礦物相關(guān)圖片和資料。［思考］1.常見(jiàn)的金屬礦物有哪些？其主要成分是什么？2.人類目前普遍使用的金屬有哪些？［回答］1.常見(jiàn)的金屬礦產(chǎn)有赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、鋁土礦（主要成分是Al2O3）、赤銅礦（主要成分是Cu2O）、金紅石（主要成分是TiO2）、軟錳礦（主要成分是MnO2）。2.目前年產(chǎn)量最高的金屬是鐵。［追問(wèn)］黃鐵礦（主要成分是FeS2）一般不用于煉鐵，為什么呢？［回答］因?yàn)檫@種礦物含硫等元素，冶煉時(shí)易產(chǎn)生的大氣污染。［過(guò)渡］我國(guó)是世界上為數(shù)不多的已知金屬礦物種類比較齊全的國(guó)家之一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)量在世界上也占有重要地位。把金屬礦物變成金屬的過(guò)程，叫作金屬的冶煉。。下面，我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉。知識(shí)點(diǎn)2鐵的冶煉［展示］多媒體展示我國(guó)古代煉鐵圖、《天工開(kāi)物》中記載的我國(guó)古代煉鐵示意圖，講解我國(guó)煉鐵的悠久歷史。［講解］早在春秋時(shí)期，我國(guó)已生產(chǎn)和使用鐵器。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，鐵制工具的大量使用提高了生產(chǎn)力水平。隨后，鐵逐漸成為最主要的金屬材料。目前，我國(guó)提煉量最大的金屬是鐵。［展示］觀看視頻——參觀煉鐵廠。［講解］把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。工業(yè)上把赤鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從氧化鐵里還原出來(lái)。鐵礦物的種類很多，最重要的鐵礦物有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦物常按其含鐵量的高低分為富礦(含鐵量高于50%以上)和貧礦(含鐵量在45%～50%以下)。在評(píng)定鐵礦物的品位和質(zhì)量時(shí)，除看這種鐵礦物里的含鐵量以外，還要看它的脈石的成分和有害雜質(zhì)(硫、磷)的含量的多少。四、課外拓展由于鐵礦物里除了鐵的氧化物外，還含有難熔化的脈石（主要成分一般為SiO2）。因此，煉鐵時(shí)還要加入助熔劑（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高溫下分解出的生石灰（CaO）與脈石反應(yīng)生成熔點(diǎn)較低的硅酸鈣，這樣將脈石從礦物里分離出來(lái)。CaCO3高溫CaO+CO2↑，CaO+SiO2高溫CaSiO3，在冶煉過(guò)程中，混在鐵礦物里的錳、硅、硫、磷等元素也會(huì)被碳或一氧化碳從它們的化合物中還原出來(lái)，少量的碳、錳、硅、硫、磷等在高溫下熔合在鐵里，成為生鐵。這也是煉鐵時(shí)不能得到純鐵的原因。［布置任務(wù)］閱讀課本P17煉鐵高爐及爐內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)示意圖，討論、總結(jié)工業(yè)煉鐵的相關(guān)信息。［小結(jié)］1.煉鐵的原料：赤鐵礦物、焦炭、石灰石和空氣2.煉鐵的原理（用化學(xué)方程式表示）：①C+O2高溫CO2②CO2+C高溫2CO③Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO23.煉鐵的設(shè)備：高爐4.產(chǎn)品：生鐵（鐵合金、混合物）［拓展實(shí)驗(yàn)］利用多媒體課件展示——一氧化碳還原氧化鐵，分析反應(yīng)原理，記錄現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。［歸納總結(jié)］1.實(shí)驗(yàn)原理：Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO22.實(shí)驗(yàn)步驟：①檢查裝置氣密性；②裝入樣品并固定；③向玻璃管內(nèi)通入CO氣體；④給氧化鐵加熱；⑤停止加熱；⑥停止通入一氧化碳。3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①紅色粉末逐漸變成黑色；②澄清石灰水變渾濁；③點(diǎn)燃尾氣時(shí)，產(chǎn)生藍(lán)色火焰。4.注意事項(xiàng)：①先通CO的目的：排出玻璃管內(nèi)的空氣，以免加熱時(shí)CO與空氣混合，發(fā)生爆炸；②實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通CO的目的：防止鐵粉在較高的溫度下接觸氧氣被氧化；③尾氣處理：多余的CO要燃燒掉，防止CO污染空氣；④涉及的其他反應(yīng)：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、2CO+O2點(diǎn)燃2CO2。知識(shí)點(diǎn)3有關(guān)含雜質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算［過(guò)渡］在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，煉鐵所用的原料或所得的產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。［課件展示］利用多媒體展示課本P18例題。［分析］化學(xué)方程式表示的是純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系，赤鐵礦物中含有純的氧化鐵的質(zhì)量為：1000t×80%。若設(shè)生鐵的質(zhì)量為x，則其純鐵的質(zhì)量為x×96%，根據(jù)化學(xué)方程式就可計(jì)算出結(jié)果。解：設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。答：1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦物，理論上可煉出含鐵96%的生鐵583t。歸納總結(jié)：在一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中，規(guī)律可用口訣法巧記為：一氧化碳早出晚歸，酒精噴燈遲到早退。方法點(diǎn)撥：（1）1000t赤鐵礦物是一個(gè)干擾因素，它不是純氧化鐵的質(zhì)量，所以應(yīng)把混合物變?yōu)榧儍粑?；純物質(zhì)質(zhì)量=混合物質(zhì)量×純度。（2）化學(xué)方程式必須配平，計(jì)算關(guān)系量別忘了計(jì)量數(shù)與相對(duì)分子質(zhì)量的乘積。（3）列式計(jì)算切莫漏掉單位。(4)如何將純凈物的量轉(zhuǎn)化成混合物的量？混合物的質(zhì)量=純凈物的質(zhì)量÷純度。(5)寫出簡(jiǎn)答，切莫略或?qū)憽啊薄Ｕn堂板書(shū) 課題3金屬資源的利用和保護(hù)第1課時(shí)金屬礦物鐵的冶煉1.金屬礦物常見(jiàn)金屬礦物：赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、鋁土礦（主要成分是Al2O3）、赤銅礦（主要成分是Cu2O）、金紅石（主要成分是TiO2）、軟錳礦（主要成分是MnO2）。2.鐵的冶煉工業(yè)煉鐵（1）原料：鐵礦物、焦炭、石灰石和空氣（2）原理：①C+O2高溫CO2②CO2+C高溫2CO③Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2（3）設(shè)備——高爐（4）產(chǎn)品——生鐵（鐵合金、混合物）拓展實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)室煉鐵原理：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO23.有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)，要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。五、課堂小結(jié)本節(jié)課先從一些資料出發(fā)引出金屬資源在自然界中大多以金屬礦物的形式存在，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解煉鐵的原理，正確認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的作用，最后再進(jìn)行關(guān)于含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生靈活解決問(wèn)題的能力。整個(gè)過(guò)程層層深人，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)不僅僅是學(xué)會(huì)知識(shí)，也要學(xué)會(huì)分析問(wèn)題解決問(wèn)題。第2課時(shí)金屬資源保護(hù)【素養(yǎng)目標(biāo)】1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡(jiǎn)單方法。2.知道一些廢棄金屬對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬的重要性。3.通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀資料，聯(lián)系實(shí)際等方法獲取信息。4.運(yùn)用比較、分析、聯(lián)想、分類等方法對(duì)所獲取的信息進(jìn)行加工。5.能主動(dòng)與他人進(jìn)行交流與討論，逐步形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。6.通過(guò)學(xué)習(xí)廢棄金屬對(duì)環(huán)境的污染，讓學(xué)生樹(shù)立環(huán)保意識(shí)，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬的重要性。7.讓學(xué)生懂得要保護(hù)金屬資源?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1.鐵的銹蝕條件及其防護(hù)。2.金屬資源的保護(hù)。【教學(xué)難點(diǎn)】對(duì)鐵的銹蝕防護(hù)的“活動(dòng)探究”的結(jié)論的辨析歸納，從而得出鐵生銹的條件，以及防銹的方法。【教具準(zhǔn)備】現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和氯化鈣(干燥劑)、多媒體課件、在一周前做好的鐵釘銹蝕條件探究的對(duì)比實(shí)驗(yàn)等。【教學(xué)過(guò)程】一、課前預(yù)習(xí)1.（1）鐵制品銹蝕的過(guò)程，實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。（2）鐵銹主要成分是Fe2O3，鐵銹很疏松，易吸水，如不及時(shí)除去，會(huì)加快鐵的銹蝕。2.防銹的方法：（1）隔絕空氣和水，如在鐵制品表面刷油漆、涂油、電鍍等。（2）改變鐵的組織結(jié)構(gòu)，可制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼。3.保護(hù)金屬資源的途徑：（1）防止金屬腐蝕；（2）回收利用廢舊金屬；（3）合理開(kāi)采金屬礦物；（4）尋找金屬的代用品。二、新課導(dǎo)入大家知道嗎？人類每年要從自然界獲取大量的金屬礦物資源以提煉金屬;另方面，世界上每年又有大量的金屬設(shè)備和材料因腐蝕而報(bào)廢。如何防止金屬腐蝕已成為科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域中的重大問(wèn)題。今天就讓我們一起來(lái)探究金屬的銹蝕和保護(hù)。三、進(jìn)行新課知識(shí)點(diǎn)1探究鐵生銹的條件[課件展示]多媒體播放視頻——鋼鐵的銹蝕和危害和合金。[活動(dòng)與探究]分法實(shí)驗(yàn)用品，讓學(xué)生分組按課本P19進(jìn)行探究鐵釘生銹的條件的實(shí)驗(yàn)（教師可將一周前做的鐵釘生銹的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給學(xué)生觀察）。實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：第一支試管中鐵釘一半在空氣中，一半在水中；第二支試管中鐵釘完全浸沒(méi)在剛煮過(guò)的蒸餾水中，上面蓋一層植物油；第三支試管中，鐵釘放在干燥的空氣中?，F(xiàn)象：一周后第一支試管中鐵釘生銹，且在水與空氣的交接面處生銹最嚴(yán)重；第二支和第三支試管中鐵釘均沒(méi)有生銹。結(jié)論：鐵生銹實(shí)質(zhì)是鐵、水、氧氣共同作用的結(jié)果。[思考]上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是如何控制變量的？[答]第一、二支試管中鐵釘控制是否接觸空氣；第一、三支試管控制是否接觸水，均保持其他變量不變。[講解]以上探究中鐵釘生銹的過(guò)程，實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。鐵生銹需要條件。例如，要有能夠與鐵發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)（水、氧氣），反應(yīng)物要能相互接觸，生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)起阻礙作用，等等。[拓展]回歸前兩節(jié)的內(nèi)容，比較鐵和鋁的耐腐蝕性的區(qū)別。[講解]鐵銹（主要成分是Fe2O3·xH2O）很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水等反應(yīng)，因此鐵制品可以全部銹蝕；而鋁與氧氣反應(yīng)生成的致密的氧化鋁薄膜能覆蓋在鋁表面，從而保護(hù)里層的鋁不再與氧氣等反應(yīng)，所以鋁制品比鐵制品耐腐蝕。知識(shí)點(diǎn)2防止鐵生銹的方法[提問(wèn)]根據(jù)鐵生銹的條件請(qǐng)你提出可以用什么方法或思路來(lái)防止鐵生銹？[答]鐵生銹的主要條件是鐵與空氣和水(或水蒸氣)直接接觸，如果隔絕了空氣或水，就能在一定程度上防止鐵生銹。[討論]討論自行車各部件分別采用什么防銹方法？并說(shuō)明其中的道理？[歸納]鐵制品的防銹方法：①在鐵制品表面涂油、刷漆；②鍍耐磨和耐腐蝕的鉻；③制造耐腐蝕的合金[過(guò)渡]上面我們討論分析了鐵制品的銹蝕和防護(hù)，對(duì)金屬資源，除了采取防止金屬銹蝕的措施外，還可以通過(guò)什么途徑來(lái)使金屬資源得到保護(hù)呢？知識(shí)點(diǎn)3金屬資源的保護(hù)[閱讀]請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P18~P19相關(guān)內(nèi)容[討論]分組討論，并回答下列問(wèn)題。1.為什么要保護(hù)金屬資源？2.保護(hù)金屬資源的途徑有哪些？3.回收金屬，有哪些現(xiàn)實(shí)意義？規(guī)律總結(jié)：防止鋼鐵生銹的方法為：使鋼鐵制品隔絕空氣或隔絕水。只要消除其中的任意一個(gè)條件就可以防止鋼鐵銹蝕。規(guī)律總結(jié)：礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。因此，人們應(yīng)當(dāng)重視金屬資源的保護(hù)，合理開(kāi)采金屬礦物