课题3 金属资源的利用和保护
【教学目标】
（一）知识与技能
1、知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2、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。
3、了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
4、知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
（二）过程与方法
1、通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息。
2、运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。
3、能主动与他人进行交流与讨论，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
（三）情感态度与价值观https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/118.html
1、增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。
2、关注与化学有关的社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。
3、逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。
4、树立为社会的进步而学习化学的志向。
【教学重点】
1、铁的冶炼。
2、有关化学方程式计算中的杂质问题计算。
3、铁锈蚀的条件及其防护。
4、合理利用金属资源的意识。
【教学难点】
1、对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究。
2、有关化学方程式计算中的杂质问题计算。
【教学方法】
联系实际→进行思考→实验探究→分析讨论→得出结论→联系实际→发挥想象→提高兴趣。
【教具准备】
投影仪(或录像机、图片等)、矿物标本(或图片)。
Fe2O3、石灰水、贮有CO的贮气瓶、磁铁、铁架台、酒精喷灯、酒精灯、试管、直玻璃管、橡胶塞、导管、火柴。
【课时安排】
2课时
第一课时：金属资源概况及铁的冶炼和有关杂质问题的计算。
第二课时：铁制品锈蚀条件的探究及金属资源的保护。
【教学过程】
第一课时
一、金属资源概况
（讲解）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。含有矿物的岩石称为矿石。工业上就是从矿石中来提炼金属的。
（请学生观看课本图8—16、8—17、8—18等有关金属资源的图片。或展示矿石样本或放录像）
（过渡）不同种类的金属在地壳中的含量并不相同。它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢？
请大家看课本P15“金属元素在地壳中的含量”的资料。
（或用投影如下图展示）https://www.shimengyuan.com/nianji/1575.html
（问）人类目前普遍使用的金属有哪些？
铁、铝、铜等。
（追问）这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢？
肯定有！因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的。
（疑惑）铜的百分含量远小于铁和铝，为什么也普遍使用于我们的日常生活和工农业生产呢？
（可让学生讨论、各抒己见）
（总结）这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关。
（追问）那么，自然界含铁、铝、铜的矿石主要有哪些呢？它们的主要成分是什么？
含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)；含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是Al2O3)；含铜的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
（引导学生看课本有关内容）
我国矿物种类齐全，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位。
（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，以提取数亿吨计的金属。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）二、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。
[引导学生观看图8—19(我国古代炼铁图)]
（讲解）钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用，它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年，我国的钢产量只有15.8万吨，居世界第26位；1996年，我国的钢产量首次突破1亿吨，居世界前茅。
[引导学生观看图8—20(上海宝山钢铁公司炼铁高炉)和图8—21(为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票)]
（过渡）铁矿石是怎样炼成铁的呢？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。
（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I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?
（教师引导）我们可以从以前接触过的一些物质中，寻找适合这种条件的物质。请大家回忆、思考并讨论。
Mg、H2、C、CO等都符合条件。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。
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：
Fe2O3 3CO
3CO2 2Fe
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。
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。
（演示实验8—3一氧化碳还原氧化铁的实验）
注意：(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热；反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO。
(2)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，以判断反应中是否生成了铁。
（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。
（投影展示如下图的炼铁高炉结构。另，若有条件，最好能播放工业生产中冶炼铁的录像，或参观钢铁厂）
（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。
（板书）三、有关杂质问题的计算
（投影例题）用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？
（分析）本题是有关化学方程式的计算，但化学方程式表示的是纯净物质之间的数量比，而不表示不纯物质之间的数量关系。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量，必须先换算成纯净物质的质量，或先计算出纯净物质质量再换算成不纯物质的质量。
（学生活动）
解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为
1000t×80％=800t。
设：800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
160 2×56
800t x
=560t。
折合为含铁96％的生铁的质量为
560t÷96％=583t。
答：1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583t。
或：
解：设理论上可炼出含铁96％的生铁的质量为x。
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
160 2×56
1000t×80％ x·96％
，x=583t。
答：1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96％的生铁583t。
（总结并板书）根据化学方程式进行计算时，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。
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