課題3金屬資源的利用和保護本課題涉及面廣，包括地球上及我國的金屬資源概況、鐵的冶煉、化學反應中有關雜質問題的計算、金屬的腐蝕及防護、金屬資源的保護等，既有知識、技能方面的內容，又有環境意識和資源意識等情感領域的內容。第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學的重點，教案設計時，從大多數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引申到化學反應中有關雜質問題的計算，以便學生主動參與，深刻理解，對金屬資源概況這部分內容的學習，也特意的精心設計，一是對學生的視野進行了拓展，二是為他們將來高中的學習作鋪墊。第二部分“金屬資源的保護”重點是鐵釘生銹的條件探究活動以及鐵生銹的防護措施。此部分內容全由學生通過實驗、討論、應用等環節來完成。關于金屬資源的保護，也由學生通過聯系實際，發揮想象，進行討論等方式來認識和學習。總之，本課題教案的設計，充分體現了學生為主、探究為主，教師引導這一特點。第1課時金屬礦物鐵的冶煉【素養目標】1.知道常見金屬：鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦物中將鐵還原出來的方法。2.會利用化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關計算。3.通過實驗，讓學生了解煉鐵的原理，使學生認識化學原理對實際生產的指導作用。4.通過對某些含有雜質的物質的計算，使學生把化學原理、計算和生產實際緊密地結合在一起，培養學生靈活運用知識的能力。5.通過對我國古代煉鐵史的介紹，讓學生了解我國的悠久歷史，激發學生的愛國熱情。6.增強對生活和自然界中化學現象的好奇心和探究欲。7.關注與化學有關的社會問題，初步形成主動參與社會決策的意識。8.樹立為社會的進步而學習化學的志向。【教學重點】1.鐵的冶煉。2.有關煉鐵的雜質問題計算。【教學難點】有關化學方程式計算中的雜質問題的計算。【教具準備】多媒體課件等。【教學過程】一、課前預習1.地球上的金屬資源除金、銀等有單質形式存在，其余金屬都以化合物形式存在。2.煉鐵的主要原理：。3.工業煉鐵：（1）設備：高爐，（2）原料：鐵礦物、焦炭、石灰石，二、新課導入地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，除少數很不活潑的金屬如金、銀等以單質形式存在，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，人類每年要從有開采價值的金屬礦物中提煉大量的金屬，用于工農業生產和其他領域。這節課我們就來學一下金屬礦物，以及金屬的冶煉相關內容。三、進行新課知識點1金屬礦物［閱讀］請同學們閱讀課本P16~P17，金屬礦物相關圖片和資料。［思考］1.常見的金屬礦物有哪些？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.常見的金屬礦產有赤鐵礦（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.目前年產量最高的金屬是鐵。［追問］黃鐵礦（主要成分是FeS2）一般不用于煉鐵，為什么呢？［回答］因為這種礦物含硫等元素，冶煉時易產生的大氣污染。［過渡］我國是世界上為數不多的已知金屬礦物種類比較齊全的國家之一，礦物儲量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界上也占有重要地位。把金屬礦物變成金屬的過程，叫作金屬的冶煉。。下面，我們就來學習有關鐵的冶煉。知識點2鐵的冶煉［展示］多媒體展示我國古代煉鐵圖、《天工開物》中記載的我國古代煉鐵示意圖，講解我國煉鐵的悠久歷史。［講解］早在春秋時期，我國已生產和使用鐵器。戰國時期，鐵制工具的大量使用提高了生產力水平。隨后，鐵逐漸成為最主要的金屬材料。目前，我國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復雜的過程。工業上把赤鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下利用爐內反應生成的一氧化碳把鐵從氧化鐵里還原出來。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)。在評定鐵礦物的品位和質量時，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(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）與脈石反應生成熔點較低的硅酸鈣，這樣將脈石從礦物里分離出來。CaCO3高溫CaO+CO2↑，CaO+SiO2高溫CaSiO3，在冶煉過程中，混在鐵礦物里的錳、硅、硫、磷等元素也會被碳或一氧化碳從它們的化合物中還原出來，少量的碳、錳、硅、硫、磷等在高溫下熔合在鐵里，成為生鐵。這也是煉鐵時不能得到純鐵的原因。［布置任務］閱讀課本P17煉鐵高爐及爐內主要化學反應示意圖，討論、總結工業煉鐵的相關信息。［小結］1.煉鐵的原料：赤鐵礦物、焦炭、石灰石和空氣2.煉鐵的原理（用化學方程式表示）：①C+O2高溫CO2②CO2+C高溫2CO③Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO23.煉鐵的設備：高爐4.產品：生鐵（鐵合金、混合物）［拓展實驗］利用多媒體課件展示——一氧化碳還原氧化鐵，分析反應原理，記錄現象，分析實驗注意事項。［歸納總結］1.實驗原理：Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO22.實驗步驟：①檢查裝置氣密性；②裝入樣品并固定；③向玻璃管內通入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.實驗現象：①紅色粉末逐漸變成黑色；②澄清石灰水變渾濁；③點燃尾氣時，產生藍色火焰。4.注意事項：①先通CO的目的：排出玻璃管內的空氣，以免加熱時CO與空氣混合，發生爆炸；②實驗完畢后繼續通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：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、2CO+O2點燃2CO2。知識點3有關含雜質化學反應的計算［過渡］在實際生產時，煉鐵所用的原料或所得的產物一般都含有雜質，在計算用料和產量時，應考慮到雜質問題。［課件展示］利用多媒體展示課本P18例題。［分析］化學方程式表示的是純凈物之間的質量關系，赤鐵礦物中含有純的氧化鐵的質量為：1000t×80%。若設生鐵的質量為x，則其純鐵的質量為x×96%，根據化學方程式就可計算出結果。解：設理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質量為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：在一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，規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。方法點撥：（1）1000t赤鐵礦物是一個干擾因素，它不是純氧化鐵的質量，所以應把混合物變為純凈物；純物質質量=混合物質量×純度。（2）化學方程式必須配平，計算關系量別忘了計量數與相對分子質量的乘積。（3）列式計算切莫漏掉單位。(4)如何將純凈物的量轉化成混合物的量？混合物的質量=純凈物的質量÷純度。(5)寫出簡答，切莫略或寫“……”。課堂板書 課題3金屬資源的利用和保護第1課時金屬礦物鐵的冶煉1.金屬礦物常見金屬礦物：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）設備——高爐（4）產品——生鐵（鐵合金、混合物）拓展實驗：實驗室煉鐵原理：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO23.有關雜質問題的計算根據化學方程式計算時，要把含雜質的物質的質量換算成純物質的質量。五、課堂小結本節課先從一些資料出發引出金屬資源在自然界中大多以金屬礦物的形式存在，再通過實驗讓學生了解煉鐵的原理，正確認識到化學知識在實際生產中的作用，最后再進行關于含雜質物質的計算，培養學生靈活解決問題的能力。整個過程層層深人，讓學生體會到學習不僅僅是學會知識，也要學會分析問題解決問題。第2課時金屬資源保護【素養目標】1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。2.知道一些廢棄金屬對環境會造成污染，認識回收利用廢舊金屬的重要性。3.通過觀察、實驗、閱讀資料，聯系實際等方法獲取信息。4.運用比較、分析、聯想、分類等方法對所獲取的信息進行加工。5.能主動與他人進行交流與討論，逐步形成良好的學習習慣和學習方法。6.通過學習廢棄金屬對環境的污染，讓學生樹立環保意識，認識回收利用廢舊金屬的重要性。7.讓學生懂得要保護金屬資源。【教學重點】1.鐵的銹蝕條件及其防護。2.金屬資源的保護。【教學難點】對鐵的銹蝕防護的“活動探究”的結論的辨析歸納，從而得出鐵生銹的條件，以及防銹的方法。【教具準備】現有潔凈無銹的鐵釘、試管、經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比實驗等。【教學過程】一、課前預習1.（1）鐵制品銹蝕的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水等發生化學反應的過程。（2）鐵銹主要成分是Fe2O3，鐵銹很疏松，易吸水，如不及時除去，會加快鐵的銹蝕。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）改變鐵的組織結構，可制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼。3.保護金屬資源的途徑：（1）防止金屬腐蝕；（2）回收利用廢舊金屬；（3）合理開采金屬礦物；（4）尋找金屬的代用品。二、新課導入大家知道嗎？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備和材料因腐蝕而報廢。如何防止金屬腐蝕已成為科學研究和技術領域中的重大問題。今天就讓我們一起來探究金屬的銹蝕和保護。三、進行新課知識點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。[活動與探究]分法實驗用品，讓學生分組按課本P19進行探究鐵釘生銹的條件的實驗（教師可將一周前做的鐵釘生銹的實驗結果給學生觀察）。實驗要點：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在剛煮過的蒸餾水中，上面蓋一層植物油；第三支試管中，鐵釘放在干燥的空氣中。現象：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重；第二支和第三支試管中鐵釘均沒有生銹。結論：鐵生銹實質是鐵、水、氧氣共同作用的結果。[思考]上述實驗設計是如何控制變量的？[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程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發生化學反應的過程。鐵生銹需要條件。例如，要有能夠與鐵發生反應的物質（水、氧氣），反應物要能相互接觸，生成物不會對反應起阻礙作用，等等。[拓展]回歸前兩節的內容，比較鐵和鋁的耐腐蝕性的區別。[講解]鐵銹（主要成分是Fe2O3·xH2O）很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續與氧氣、水等反應，因此鐵制品可以全部銹蝕；而鋁與氧氣反應生成的致密的氧化鋁薄膜能覆蓋在鋁表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣等反應，所以鋁制品比鐵制品耐腐蝕。知識點2防止鐵生銹的方法[提問]根據鐵生銹的條件請你提出可以用什么方法或思路來防止鐵生銹？[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[過渡]上面我們討論分析了鐵制品的銹蝕和防護，對金屬資源，除了采取防止金屬銹蝕的措施外，還可以通過什么途徑來使金屬資源得到保護呢？知識點3金屬資源的保護[閱讀]請同學們閱讀課本P18~P19相關內容[討論]分組討論，并回答下列問題。1.為什么要保護金屬資源？2.保護金屬資源的途徑有哪些？3.回收金屬，有哪些現實意義？規律總結：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條件就可以防止鋼鐵銹蝕。規律總結：礦物的儲量有限，而且不能再生。因此，人們應當重視金屬資源的保護，合理開采金屬礦物