第六章 金属 6.3 金属矿物与冶炼 课件+教案+素材

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第六章 金属6.3 金属矿物与冶炼本节由常见金属矿物的照片以及资料“金属元素在地壳中的含量”表引入，简单介绍了地球上及我国的金属资源情况。人类对地球上金属矿物资源的利用主要是用来冶炼金属，而其中冶炼量最大的是铁。因此，教材很自然地转入到对铁的冶炼的讨论中。“铁的冶炼”是本节教学的重点。教材除简要地介绍了我国冶炼铁的历史外，主要是通过实验，说明从铁矿石中将铁还原出来的化学反应原理，并结合炼铁的实际情况，以习题的方式学习化学方程式计算中有关杂质问题的计算。这样，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，有利于学生主动参与学习。【教学目标】1.知识与技能（1）知道一些常见的金属矿物。（2）了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。（3）会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。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性活动，从而获得良好学习习惯和学习方法。3.情感、态度与价值观通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。【教学重点】一氧化碳还原氧化铁的实验装置、现象和操作。【教学难点】炼铁高炉中的有关化学反应，关于混合物的化学方程式计算。【教学准备】教学设备（投影仪，计算机），一氧化碳还原氧化铁视频。一、导入新课地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。为人类社会做出许多贡献的金属是从哪里来的呢？有本文学名著叫《钢铁是怎样炼成的》，我们来看看实际生产中钢铁是怎样炼成的。二、推进新课活动1  了解几种金属矿物［引言］昨天我看到一条广告词“电话一响，黄金万两”，黄金和白银的单质在自然界中有吗？（稍停顿，学生说出之后），自然界真的有，有事实例证。（教材P176第一自然段）但大部分的金属是以化合物形式存在的，那么我们在生产、生活中用到最多的金属——铁，它是怎样炼成的吗？（学生倾听、思考并回答。炼铁需要铁矿石、需要还原剂。）［板书］6.3金属矿物与冶炼一、几种重要的矿物［展示图片］欣赏自然界中几种矿石图片，教材第176页图6-9。［展示实物样品］学生出示课外收集到的矿石样品（重晶石、赤铁矿石等），朗读有关矿石的产地、产量、钢铁厂的名称等背景资料。［设问］如果你是炼铁厂的厂长，你会选择哪种铁矿石？［投影］金属矿物（阅读课本，解读插图，讨论炼铁时铁矿石选取的方案，使学生弄清楚为什么选取这种矿石,理解化学与社会、技术的相互关系。）活动2  探究铁冶炼的原理（在高温条件用一氧化碳还原氧化铁）［过渡］我们学过的还原剂有碳、氧气、一氧化碳，选择哪种还原剂呢？（思考、讨论选择碳、氢气、一氧化碳中的哪种物质做还原剂。）［板书］二、钢铁是怎样炼成的1.一氧化碳还原氧化铁［展示］展示一氧化碳还原氧化铁的图片，播放视频《一氧化碳还原氧化铁》。（学生观看图片和视频）［记录］实验现象玻璃管中的现象：红色的氧化铁粉末逐渐变为黑色。试管中的现象：澄清石灰水变浑浊。玻璃管出口处现象：时而有蓝色火焰产生。［讨论］在实验过程中应注意哪些安全事项？［交流］（1）先通CO，再加热，目的是将玻璃管中的空气排尽。（2）实验完毕后，先停止加热，继续通CO至冷却，目的是防止石灰水倒吸。（3）用酒精灯点燃尾气的作用是：防止一氧化碳污染空气。［提问］在实验过程中发生了几个化学反应，写出化学方程式。［投影］学生书写化学方程式。活动3  了解工业炼铁［过渡］上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。［介绍］把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。［板书］2.工业炼铁［投影］展示炼铁高炉结构（教材P178图6-11）。［讨论］工业炼铁和实验室炼铁有什么不同。［交流］学生讨论后回答：（1）产物不同。工业炼铁得到的是生铁，实验室得到的是纯铁。（2）设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。（3）温度不同。高炉内温度高，玻璃管内温度较低。（4）对环境影响不同。高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小。（5）操作难易程度不同。高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单。［讲解］（1）炼铁时，分别把焦炭、铁矿石和石灰石等原料，按一定数量比送到炉顶的自动装料设备，然后装进高炉里（加料后，开炉第一次先将下层的焦炭点燃），并鼓入热空气，焦炭就被氧化，生成二氧化碳，并放出大量热；C+O2燃烧CO2+热。二氧化碳从炉底上升，与烧红的焦炭相遇，被还原成一氧化碳，CO2+C高温2CO。一氧化碳继续上升，遇到炽热的铁矿石，就把铁逐步还原出来，3Fe2O3+CO高温2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO高温3FeO+CO2，FeO+CO高温Fe+CO2。由于铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石（主要成分一般为SiO2）。因此，炼铁时还要加入助熔剂（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高温下分解出的生石灰（CaO）与脉石反应生成熔点较低的硅酸钙，这样将脉石从矿石里分离出来，CaCO3高温CaO+CO2↑。CaO+SiO2高温CaSiO3。在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来，少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。这就是炼铁时不能得到纯铁的原因。（2）生铁的出口比炉渣的出口低，这因为生铁（铁水）的密度大于炉渣的密度。（3）炼铁高炉气中的主要成分是CO、CO2、N2等。（4）从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰。［设问］生铁和钢有什么不同？［交流］学生阅读教材第178页表后回答。［投影］生铁和钢的区别活动4  学会有关杂质问题的计算［过渡］在炼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。［板书］3.有关杂质问题的计算［投影］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Fe98%的生铁多少吨？［指导］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。学生思考、独立完成例题后交流。解：Fe2O3质量为5000t×76%＝3800t设生铁质量为x，则纯铁质量为98%·x。答：理论上可日产含铁98%的生铁2714.3吨。［投影］例2某炼铁厂每天生产1000t含Fe96%的生铁理论上需消耗含Fe2O370%的赤铁矿石多少吨？巡视、指导学生进行计算。解：Fe质量为1000t×96%＝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1959.2吨。［练习］教材P179“检查站1、2题”［对练习中出现的错误进行分析和纠正］三、典例剖析例 实验室里用如图所示装置还原氧化铁，关于该实验下列说法错误的是（ ）A．玻璃管中发生的反应属于置换反应B．该实验说明了一氧化碳既可以燃烧又有还原性C．实验观察到的现象为红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊D．实验时，先通入纯净的一氧化碳，再点燃酒精喷灯给玻璃管加热【解析】A．在玻璃管中发生的反应是一氧化碳与氧化铁在加热时反应生成了二氧化碳和铁，在该反应中反应物是两种化合物，不属于置换反应.故A说法错误。B．在该实验中，一氧化碳将氧化铁还原成铁，又能被点燃，说明了一氧化碳既有可燃性又有还原性，故B说法正确。C．在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成了铁和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。所以反应的现象是:红棕色固体变黑，澄清石灰水变浑浊，故C说法正确。D．由于一氧化碳与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸，所以实验开始时的操作是：先通入纯净的一氧化碳，再点燃酒精灯给玻璃管加热，故D说法正确。【答案】A四、课堂检测教师引导学生做《状元导练》P7“当堂训练”中的题目，并有针对性地讲解。五、课堂小结［提问］学完本课后，你了解了什么？知道了什么？［小结］1.炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石2.炼铁的原理：在高温下用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来。3.炼铁的设备：高炉4.炼铁时发生的反应5.关于含杂质的化学方程式计算六、布置作业1.《状元导练》P8“课后作业”练习，并提醒学生预习下节的内容，试着做《状元导练》P8“课前预习”。2.课本P179～P180习题第1~6题。6.3金属矿物与冶炼一、几种重要的矿物二、钢铁是怎样炼成的1.一氧化碳还原氧化铁2.工业炼铁3.有关杂质问题的计算本课的知识内容学生较为陌生，但教师用丰富的素材引导学生感知熟悉学习的对象，从生活经验出发，引出课题，易激发学生的兴趣，让学生用科学家的身份来研究金属矿物的种类，从而感受到“身边处处有化学”。在教学中，注意培养学生阅读教材、查阅资料的能力，展示学生课前调查和收集样品的信息，能较好地达到资源共享的目的，有利于培养“合作”意识。而一氧化碳还原氧化铁的实验采用动画演示，既明白清晰，又节约时间，同时可避免仪器、材料短缺而不能做实验，环节紧凑。在整个教学过程中体现了学生“从生活走向化学，从化学走向社会”的理念。更可贵的是学生在课堂上充分发挥了主体作用，自主实验、自主探究、自主评价，无疑使学生自信心更强，学习兴趣更浓。