8.3 金属资源的利用和保护教学设计-2023-2024学年九年级化学人教版下册

教学设计 课 题 金属资源的利用和保护 课时安排 2课时 课前准备 相关实验仪器 教材内容 分 析 本课题涉及面很广，包括地球上及我国的金属资源情况、铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算、金属的腐蚀和防护，以及金属资源的保护等既有知识、技能方面的内容，又有环境意识和资源意识等情感领域的内容。本课题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。 课时内容分为两部分，第一课时为铁的冶炼原理以及工业炼铁，是本课时的重点。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引入，以例题的方式介绍了化学方程式计算中有关杂质问题的计算的内容。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。第二课时主要是铁生锈实验的探究，以及金属的防锈，防腐蚀方法的探究和金属资源的保护和利用。 设计理念 随着科技的飞速发展，信息技术与教育教学的深度融合已成为教育改革的必然趋势。设计以“技术融合创新”为核心思路，旨在探索信息技术在化学学科中的创新应用，尤其是在教学教研、课堂应用、学生评价和有效反馈等方面的突破。将信息技术融入课堂教学，能够打破传统教学模式，增强课堂的互动性和学生的参与度，激发学生的学习兴趣。同时利用信息技术进行学生过程性评价，全面、客观地反映学生的学习情况，帮助学生认识自我、调整学习策略。也可以通过信息技术及时、准确地收集和分析教与学的数据，为师生提供针对性的反馈，优化教学过程。 学情分析 通过前面本单元前面两个课题的学习，以及学生在生活中对常见金属的了解，这就使得学生对本课只是有了一定的基础，教材先以矿石的图片导入教师顺势引入一氧化碳还原氧化铁的实验这一教学重点，再加上实验视频和工业炼铁的视频能帮助学生较好地理解这一问题。在计算用料和产量时就必须要考虑杂质的问题。在有关杂质的计算时先讲解纯净物、混合物以及纯度之间的关系，再与以前的化学计算联系起来就容易的多了，但产率的计算这个地方学生可能会出现一些困难，需要勤加练习。 教学目标 1、知道常见的金属如铁、铝、铜等矿物；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 2、知道钢铁锈蚀的条件，了解防止金属锈蚀的简单方法。 3、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。 4、通过对常见金属矿物的照片以及资料“金属资源在地壳中的含量”引入，介绍地球上及我国金属资源情况。通过实验，让学生了解炼铁的原理，使学生认识化学原理对实际生产生活中的指导作用。 5、通过废弃金属对环境的污染，让学生树立环保意识、回收、利用废旧金属等，认识到金属资源保护的重要性。 教学重难点 1、铁的冶炼实验中的相关问题(主要是酒精灯和一氧化碳的先后顺序)。 2、化学方程式中有关杂质问题的计算。 3、对铁的锈蚀防护的 “活动与探究”的结论的辨析归纳从而得出铁生锈的条件，以及防锈的方法。 教学过程 教学环节（一） 师生活动 课程导入： 多媒体投放图片，发现金、银等主要以单质形式存在自然界，其余金属大多都以化合物形式存在。 师：追问”金银为什么可以以单质的形式存在？ 生：因为金银的活动性非常弱,不易与其他物质反应。然后让学生回忆并齐背“金属活动性顺序”。投放金属活动性顺序表 师：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?投放“金属元素在地壳中的含量”的柱状图。 师：人类目前普遍使用的金属有哪些? 生：铁、铝、铜等。 师：这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢? 生：肯定有!因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的。 师：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?让学生讨论、各抒已见。 总结：这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关。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? 投放有关矿石的图片,让学生认识各类金属矿石。含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe20)、磁铁矿(主要成分Fe304)、黄铁矿(主要成分是FeS)、菱铁矿(主要成分是FeC03);含铜的矿石主要是黄铜矿主要成分是CuFeS,)和辉铜矿(主要成分是CuS);含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是 A1203;)。我们不能直接使用矿石，需要从矿石中冶炼出金属单质以满足各种需要，随后给出几种铁矿石资料，选出最合适炼铁的铁矿石进行炼铁。 设计意图 利用信息技术创新教学方式，提高学生学习兴趣和参与度。通过大量的图片，让学生们更直观的看到各种金属的特性，以及在自然界中的呈现方式。也能够很大程度的提高学生的积极性，参与到课堂活动中，用生活常识回答化学中的问题，也将化学与生活联系起来。学生也可以更好地记忆和应用基础知识 教学环节（二） 师生活动 探究实验室用一氧化碳还原氧化铁： 让学生阅读课本中我国炼铁的高炉图以及涉及的相关化学方程式。 展示中国古代的治炼金属的步骤方法同时展示新中国成立后钢铁工业的发展。 师：那人们是如何把铁矿石炼制成铁的呢 演示实验：一氧化碳还原氧化铁的实验。展示实验仪器装置图片，让学生们回忆仪器名称及各类仪器使用方法。 步骤：把部分装置连接好，然后取5mL浓硫酸倒入，再加入5mL的甲酸，3g Fe2O3塞紧橡皮塞，浓硫酸和甲酸混合会放热，反应开始。如果反应过程中温度不够再用酒精灯加热。看到石灰水中的气泡连续均匀时，把尖嘴管的点燃，再给反就物加热。反应2~3分钟，红色粉未变黑时，用磁铁靠近试管底部。效果比较明显。 一氧化碳还原氧化铁的步骤：气—灯—灯—气。 小结：分析实验中的每一个步骤和出现的现象，完成反应方程式。 炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石，空气（分析原料的作用） 炼铁原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 学生：观察实验，描述现象，思考原理，完成化学方程式 设计意图 通过观看模拟实验，帮助学生直观理解化学反应原理，增强学习效果。虚拟现实技术能够真实地模拟化学反应的过程和现象，让学生在虚拟环境中进行观察和实践，降低了实验的危险性，同时提高了学生对实验的理解深度。 同时，也可以让个别学生上台进行展示实验，亲自动手，提升学生实验操作技能。学生在现实实验环境中进行操作训练，熟悉实验步骤和注意事项，减少实际操作中的错误和风险。 教学环节 （三） 师生活动 探究铁生绣的条件： 师：人类每年要向自然界索取数以亿吨计金属。然而，每年因腐蚀而报废的相当于年产量的百分之20--40！，据估计每年全世界因生锈而损失的铁就约占世界年产量的四分之一！！所以防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域的重大问题。 生：提前一星期设计准备铁的锈蚀条件的“活动与探究”，完成实验报告。在课堂上回顾实验步骤，汇报实验结果： 师：与学生探讨设计的目的并对学生的设计给予评价。 汇总实验如下——取4枚洁净无锈的铁钉，分别放入4支试管中进行下面实验： 在试管1中加入少量氯化钠溶液，使铁钉一半浸没在溶液里。 在试管2中把铁钉放在一团湿棉球上。 在试管3中注满煮沸迅速冷却的蒸馏水，塞紧橡皮塞。 在试管4中加入少量干燥剂（碱石灰），再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞。 （注意）试管4需要事先用酒精灯进行加热。 师提问：通过探究小结使铁制品发生锈蚀的主要因素有哪些？ 生小结：1.导致铁制品锈蚀的因素是：水和氧气同时存在；2.加速铁制品锈蚀的因素是：酸或者氯化钠。 师：了解铁制品锈蚀的条件才能知道如何防止铁制品锈蚀的方法，因为如果破坏铁制品锈蚀的条件就能防止铁制品的锈蚀。 生：讨论得出防止铁制品锈蚀的建议：保持干燥，隔绝氧气。 设计意图 防锈方法的确定，可以结合第七单元学过的灭火的原理和方法，引导学生形成基本的运用知识的思路：了解反应的条件——促进或破坏反应的条件——达到某一目的。这里也可以给学生提供进行探究实验的方法，通过对比实验将可能影响物质的条件分别控制，最终探究出实验结果。 教学环节 （四） 师生活动 讨论生活中的防锈措施以及金属资源的保护措施： 师：举出日常生活中的例子让学生进行集体讨论。 生：讨论分析：自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？ 师：简单介绍一些防止金属腐蚀的方法 1.“穿外衣”——加一层保护膜。 如：刷漆、涂油、电镀、烤蓝 2.“增强体质”——改变其自身的内部结构（合金）。 如：不锈钢、不锈铁 3.改变腐蚀环境 师：金属的防腐可以有效保护金属资源。 生讨论：既然金属资源这么多，为什么还要保护金属资源呢？ 师：课件展示一些矿物可供开采的年限。和我国金属资源概况。 生：阅读课本总结：有效保护金属资源的途径： 1、防止金属的腐蚀2、金属的回收利用； 3、有计划合理的开采矿物4、寻找金属的代替品。 师：让学生汇报自己收集的有关金属回收利用的一些资料，如废金属回收、电子垃圾的回收、废电池回收等等。 生：汇报交流，积极探讨金属的回收利用。 设计意图 让学生学会用辨证的观点看待金属资源：丰富与有限。提高学生的资源意识。同时利用金属资源的回收来提高学生的环保意识，使学生积极地投入到金属回收的活动中去。这里也可以让学生在家中自行进行金属腐蚀条件的探究，除了铁生锈实验的探究，也可以进行铜生锈实验的探究。 板书设计 一．铁的冶炼 原料：铁矿石、焦炭、石灰石，空气 设备：高炉 原理：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 现象：固体粉末由红色变为黑色，澄清石灰水变浑浊。 二、金属资源的保护 （一）金属的腐蚀和防护 1.实验相关数据 2.铁制品锈蚀的条件：水和氧气 3.防止铁制品锈蚀的方法：保持干燥，隔绝氧气 （二）金属资源保护 有效保护金属资源的途径： 1. 防止金属的腐蚀；2.金属的回收利用； 3.有计划合理的开采矿物；4.寻找金属的代替品； 教学反思 金属资源的利用与保护这一课题涉及面很广，包括地球上及我国的金属资源情况、铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算，以及金属资源的保护等，既有知识、技能方面的内容，又有环境意识和资源意识等情感领域的内容。本课题内容与生活、生产联系密切，教学时需要注意从多方面对学生进行引导，一引导学生从熟悉的生活现象中发现问题，通过寻找解决问题的方法，将课本上学到的知识与实际结合起来，体现化学的应用价值。二是发挥学生的主体作用，多设计学生的活动，通过对采集资料的处理和在实验探究活动中的观察与分析，获得新的感悟，让他们亲自动手实验，然后总结。三采用多媒体手段辅助教学后，学生的接受程度明显提高，同时学生能过更加直观的观察到实验现象。按照课本上的方法讲解完以后，顺势引导学生用其他方法考虑。 最后自主评价，学生小组之间、学生自己进行评价，谈谈收获和看法，最后教师总评。及时评价，激励学习信心。 学科网（北京）股份有限公司 $$