資源簡介

常見的金屬材料
【教學內容】
常見的金屬材料——金屬礦物及其冶煉
【教學目標】
1．了解煉鐵的原理和方法。
2．知道實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的步驟及注意事項。
3．通過對鐵的冶煉原理分析，培養學生安全操作意識和良好的環保意識。
【教學重難點】
一氧化碳還原氧化鐵實驗的原理及裝置的探究。
【教學準備】
多媒體教學素材；鐵架臺、單孔橡皮塞（2個）、玻璃管、乳膠管、試管、氣球、酒精噴燈、藥匙、一氧化碳儲氣罐。
【教學過程】
教師活動 學生活動 活動意圖
【創設情境，問題引入】展示2008年北京奧運會主體育場——“鳥巢”的圖片，提出問題：鳥巢外觀的主要材料是什么？[過渡]在眾多的金屬材料中，鐵及其合金一直在生產、生活中占據著主導地位，鋼鐵工業的發展狀況也是世界各國工業化水平的重要標志。【展示】鋼鐵在日常生活中生產和使用的圖片及資料。既然鐵在日常生活和國民生產中的地位如此重要，那么，我們有必要了解和掌握以鐵礦石為原料冶煉出鐵的原理及過程。[提出問題]1．出土的文物中為何鐵器很不多見？2．日常生活中常見的鐵制品是純凈的嗎？〔旅途一〕自然界中的鐵大多以什么形式存在？這說明鐵有什么性質？請同學們閱讀課本第三自然段的有關內容，回答問題：自然界中，鐵礦石主要有哪些？它們的主要成分是什么？ 赤鐵礦（Fe2O3） 磁鐵礦（Fe3O4） 菱鐵礦（FeCO3） 黃鐵礦（FeS2）〔旅途深思〕1．常見的鐵礦石有那么多種，從另一個方面也說明了鐵的化學性質_________（比較活潑、不活潑）。2．我國的礦產資源怎樣呢？請同學們課下做一個科學調查，查閱有關資料，認識我國的礦產資源及分布。〔講述〕地殼中，鐵主要以化合物的形式存在，這些化合物主要存在于礦石中。冶鐵就是把富含鐵的化合物的礦石加以冶煉，得到單質鐵的過程。今天我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例，來學習研究如何實現鐵的冶煉。〔旅途二〕人類是如何從鐵礦石中得到鐵的呢？對比Fe2O3和Fe組成上的區別，請同學們大膽假設，如何實現從Fe2O3到Fe的轉變？[講解]冶煉鐵的過程一般加入其他易得氧的物質與氧化鐵反應，以奪氧的方式還原氧化鐵。但從經濟效益、環境保護及安全角度出發，我們一般選擇C或CO。現以CO為例，探究鐵的冶煉過程。下面請同學們帶著問題觀看實驗：實驗步驟是什么？看到了哪些現象？說明生成了什么物質？【實驗】一氧化碳還原氧化鐵實驗〔旅途反思〕觀看實驗后引導學生思考回答下列問題：（1）你能歸納出該實驗的步驟嗎？（2）實驗現象有哪些？說明產物是什么？（3）該實驗的原理是什么？你會用化學方程式表示嗎？（4）如何驗證實驗中產生了鐵？（5）實驗中為什么要先通一段時間CO，再加熱Fe2O3？目的是什么？（6）實驗結束前，為什么要先停止加熱而繼續通入一氧化碳到試管冷卻？目的是什么？（7）收集從尖嘴管口排出氣體的目的是什么？還有什么辦法？（8）考慮到CO有毒的特點，以試管為反應容器，設計出實驗室冶煉鐵的模擬實驗圖，并能證明生成物。請你畫出裝置圖，并能說出操作步驟。〔旅途拾貝〕仔細觀察上述反應，在氧化鐵變成鐵、一氧化碳變成二氧化碳的過程當中，氧元素是如何轉移的？請同學們閱讀課本的有關內容，然后快速回答出下面的問題：什么是還原反應？上述反應中的還原劑是什么？你還記得什么是氧化反應嗎？（師總結：一氧化碳和氧發生反應，也就是得到氧的過程，氧化鐵變成鐵是失去氧的過程。因此我們可以簡單地描述上面兩個反應為：物質得氧被氧化，發生氧化反應；失氧被還原，發生還原反應。其中一氧化碳奪取了氧化鐵中的氧，使氧化鐵發生了還原反應，是還原劑，具有還原性。）〔開眼界〕在工業上是否也像我們剛才那樣進行煉鐵呢？〔投影〕高爐煉鐵的示意圖（配文字說明）〔旅途反思〕1．工業上煉鐵與我們剛才的反應，原理上一樣嗎？得到的鐵在組成上有什么不同？2．工業上冶煉鋁和冶煉鐵的原理一樣嗎？〔講解〕對于活動性比較強的金屬（如：K、Ca、Na、Mg、Al等），它們與氧結合很牢固，很難找到一種物質來奪取它們氧化物中的“O”從而獲得該金屬。為了得到它們，可采用電解的方式直接將它們分解。 觀看圖片，思考回答：鳥巢外觀的主要材料是金屬材料——鋼展示課前收集的有關鋼鐵制品的材料：鐵鍋、鐵锨、小刀等。思考回答問題：1．鐵的化學性質比較活潑，在自然界當中易發生化學反應，轉化成鐵的化合物。2．不是。自然界中沒有純凈的鐵，因為鐵的化學性質比較活潑，它在自然界中大多以化合物的形式存在于礦石中。如：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、黃鐵礦（FeS2）、菱鐵礦（FeCO3）等。分小組討論（1）可在一定條件下，讓Fe2O3直接失“O”，轉變為Fe；（2）加入一種易與“O”元素結合的物質，主動奪取Fe2O3中的“O”，實現Fe2O3→Fe。學生帶著問題觀看實驗。結合裝置圖思考回答：（1）先通氣再點燈；先撤燈再停氣。（2）紅棕色粉末變成黑色粉末，澄清石灰水變渾濁；證明有鐵和二氧化碳的生成。（3）一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，方程式：Fe2O3＋3CO2Fe+3CO2（4）用磁鐵來吸。（5）為了排盡試管中的空氣以免加熱時發生爆炸。（6）防止生成的鐵重新被氧化。（7）防止未反應的一氧化碳污染環境，可以收集或點燃等。（8）交流討論，畫出裝置圖。并對實驗裝置進行評價。帶著問題閱讀課本。含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應；CO是還原劑；物質和氧發生反應屬于氧化反應。聽講理解應用。通過觀看知道工業煉鐵的原料及反應的方程式。思考回答：一樣；但工業上煉得的鐵含有雜質碳，是混合物。聽講，看書。 創設情境，調動起學生的思維，激發興趣；同時培養學生的科學精神和民族自豪感。培養學生收集材料的能力。回顧了鐵的化學性質，同時引出下文——單質鐵需從化合物中提取。培養學生的自主學習能力。讓學生知道冶鐵的道理。創設幾個問題情境，激發學生主動學習的積極性，培養學生分析問題和解決問題的能力。 培養學生的分析問題的能力。讓學生在交流中學習，不同層次的學生都有所提高。且學生的探究能力、畫圖能力及學生團隊協作精神都得到鍛煉。并培養學生樹立自己的觀點和節能意識。培養學生的閱讀、理解能力。明確工業生產和實驗室煉鐵的不同之處。
通過這節課的學習，你收獲了哪些知識與技能？ 鞏固課本內容，交流本節課的收獲（自主建構知識體系）。 培養學生分析歸納問題的能力。
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