第八单元 课题3 金属资源的利用和保护-2024-2025学年九年级化学人教版下册

课题3　金属资源的利用和保护 第一课时　金属矿物和铁的冶炼 课标分析 内容要求 1.认识一些常见金属的存在形式以及常见的(铁、铝等)矿物。 2.了解金属的冶炼方法,特别是铁的冶炼原理。 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。 学业要求 1.知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的,并了解金属的存在形式与金属的活动性密切相关。 2.掌握常见金属的冶炼方法和原理,认真体会化学方法在金属治炼中的重要性。 3.掌握铁矿石冶炼铁的反应原理、化学反应方程式及注意事项,实际生产在计算用料和产量时,应考虑杂质问题。 教材分析 金属材料的应用无处不在,人类每年要向大自然提取数以亿吨计的金属,用于工农业生产和其他领域。金属资源的情况如何?怎样提取金属材料?这些都是本课要解决的问题,总体来看,本课既有知识、技能方面的教学内容,又有环境意识和资源意识等情感领域的教学内容。首先介绍常见金属在自然界中的存在,几种常见的金属矿物,接着阐述铁的冶炼,铁的冶炼是本课题教学的重点,主要介绍了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,以例题的方式介绍了化学反应中有关杂质问题的计算。 学情分析 学生已经初步了解金属制品及合金的知识。知道铁及其合金是人们在生产、生活中使用最广泛的金属材料。然而学生不了解铁矿石及铁矿石是怎样冶炼成钢铁的,针对学生的学习及实际情况,查阅有关资料,通过交流讨论,使其将自己初步的认知逐渐清晰、系统和深入,进而产生学习的浓厚兴趣,同时有利于激发学生的爱国热情和民族自豪感。在学习完工业炼铁的知识后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。这样,把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起,使学习和实际成为有机的整体,有利于学生主动参与学习。 素养目标 1.认识常见的金属矿物,会根据生产需要选择合适的金属矿物。 2.通过工业炼铁的实际生产过程,让学生了解炼铁的原理,使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。 3.通过对我国古代炼铁的介绍,让学生了解我国的悠久历史,激发学生的爱国热情。 4.通过对某些含有杂质的物质的计算,使学生把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起,培养学生灵活运用知识的能力。 教学重点 1.铁的冶炼。 2.有关化学方程式计算中含杂质物质的计算。 教学难点 有关化学方程式计算中含杂质物质的计算。 续表 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 [创设情境　导入新课] 教师:金属对于人类社会的发展起着不可替代的作用。军事、科技、交通等各方面都离不开金属。但地球上的金属资源中除了少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余较活泼的金属都以化合物的形式存在于矿物中。 导入:人们在日常生活和生产中需要用到大量的金属单质,这些金属单质是如何由矿物制取的呢?这就需要了解金属的冶炼原理。 过渡:金属在人类日常生活中应用广泛,人们是如何从自然界中得到金属的呢? [提出问题　进行探究] 探究点一:金属资源概况 教师:地球上金属资源概况(广泛存在于地壳和海洋中)。 元素名称 质量分数/% 铝 7.73 铁 4.75 钙 3.45 钠 2.74 钾 2.47 镁 2.00 锌 0.008 铜 0.007 银 0.000 01 金 0.000 000 5 分析金属元素在地壳中的含量。 教师:我国的矿物种类比较齐全,储量也很丰富。指导阅读教材P16有关内容。为什么金、银等少数金属在自然界中存在单质,而绝大多数金属只能以化合物的形式存在? 探究点二:铁的冶炼 过渡:如果你是炼铁厂的厂长,你会选择哪种铁矿石? 展示:教材P16图814。 讨论:我们学过的可以还原金属氧化物的常见物质有碳、一氧化碳等,我们应该选择哪一种呢? 炼铁的设备是什么?在炼铁时主要发生了哪些化学反应? 思考讨论:学生回忆已学知识,教师指定2~3名学生说出常见金属的活动性顺序。并指出金属元素的存在形式 学生回答:以单质或化合物的形式存在 分析原因:活动性强的金属易和其他物质发生化学反应,以化合物形式存在;活动性弱的金属不易与其他物质发生反应,以单质形式存在 活动:教师展示金属元素在地壳中含量的表格;学生认真观看并聆听 展示:多媒体课件展示图片,学生认识以单质形式存在的金属和几种常见的矿石。 赤铁矿(主要成分是Fe2O3) 磁铁矿(主要成分是Fe3O4) 铝土矿(主要成分是Al2O3) 赤铜矿(主要成分是Cu2O) 复习巩固已学知识 创设问题情境,实施启发式教学 过渡铺垫,不让学生感到突兀 激发学生探究大自然和学习新知识的兴趣 加强学生阅读和总结的能力 续表 1.主要原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 2.原料:赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 3.设备:高炉 4.高炉内发生的化学反应 探究点三:有关杂质问题的计算 过渡:在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。 [例1]用1 000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是多少?(计算结果保留一位小数) 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。 纯净物的质量=混合物的质量×纯净物的质量分数。 活动:学生在讨论、计算过程中老师巡视、指导。 [例2]某炼铁厂每天生产1 000 t含Fe 96%的生铁,理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨?(结果精确到0.1 t) 活动:巡视、指导学生进行计算。 学生回答:大部分金属化学性质比较活泼,易与其他物质发生反应 学生思考、讨论:选择含铁量高,容易冶炼、含杂质少的铁矿石 思考、讨论:选择碳、氢气、一氧化碳中的哪种物质还原金属氧化物 讨论:观察图片,思考、讨论高炉内发生的化学反应,并写出化学方程式 学生小结: C+O2CO2 CO2+C2CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 交流:学生思考、独立完成例题后交流。 [例1]解:Fe2O3的质量为 1 000 t×80%=800 t。 设生铁的质量为x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 800 t 96%×x =　x≈583.3 t 答:理论上可以炼出含Fe 96%的生铁的质量是583.3 t。 [例2]解:Fe的质量为1 000 t×96%=960 t。 设赤铁矿石的质量为x。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 160 112 70%×x 960 t =　x≈1 959.2 t 答:理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石1 959.2 t。 培养学生观察、阅读、交流、解决问题的能力 体会化学方程式的计算在化工生产中的作用。培养学生解决问题的能力 巩固含杂质的化学方程式的计算 课堂小结 　　本课时主要学习了铁的冶炼和含杂质物质的有关化学方程式的计算,将化学原理、计算和生产实际结合在一起,体会化学的应用价值。学完本课时需要掌握铁矿石冶炼铁的反应原理、化学反应方程式及注意事项,实际生产在计算用料和产量时,应注意杂质问题。 续表 板书设计 课题3　金属资源的利用和保护 第一课时　金属矿物和铁的冶炼 一、金属资源概况 二、铁的冶炼 1.主要原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2.原料:赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气 3.设备:高炉 三、原料或产物有关杂质问题的计算 教学反思 　　本课题的知识内容学生较为熟悉,用丰盛的素材引导学生熟悉学习的对象,从生活经验出发,引出课题,易激发学生的兴趣,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。 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。 化学方程式计算中的杂质问题的计算是一类在实际生产中具有重要意义的计算,在此引入的有关化学方程式的计算都是纯物质的计算,要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量,以加深学生对实验的定量理解和分析。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课题3　金属资源的利用和保护 第二课时　金属资源保护 课标分析 内容要求 1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属生锈的简单方法。 2.知道金属资源保护的措施和方法,培养学生珍惜身边金属资源的良好习惯。 3.知道废弃金属会对环境造成污染,认识到回收、利用废旧金属等对金属资源保护的重要性。 学业要求 1.通过实验探究,让学生了解铁锈蚀的原因,从而能根据实际情况采取适当的措施防止金属铁生锈。 2.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。 教材分析 本课时内容是在学习“金属材料”“金属的化学性质”之后安排的,在学生对金属的物理性质、化学性质都有了一定了解的基础上,来了解金属资源的利用和保护。其特点是与日常生活、生产联系紧密,体现了化学课程生活化的理念。课标要求学生了解铁生锈的条件及防止其生锈的方法,重视学生能力的培养。由于金属材料给人类的生活带来了极大的便利的同时,人们在应用的过程中存在着金属资源的腐蚀和浪费等问题。所以通过保护金属资源的措施教育学生金属资源是不可再生资源,人类应合理开发和利用金属资源。 学情分析 学生对于日常生活中铁制品易生锈的现象有一定的经验和认识,并且结合前面已经学习过金属材料的物理性质、化学性质以及矿石的冶炼等知识框架,为探究铁生锈的条件提供了实际经验,并打下了坚实的理论基础通过实验探究让学生自己去发现金属铁锈蚀的原因,从而能为防止铁生锈采用正确的措施,在探究活动中培养学生的动手能力、归纳和总结能力。 素养目标 1.认识金属锈蚀的原因,知道金属的锈蚀一般都与空气中的成分有关。 2.会根据实际情况采取适当方法来达到防止铁生锈的目的。 3.了解保护金属资源的措施,能使学生逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。 续表 教学重点 1.铁锈蚀的条件。 2.防止铁制品锈蚀的方法。 教学难点 对铁锈蚀条件的探究。 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 [创设情境　导入新课] 导入:食品包装袋中常用到的铁粉“脱氧剂”图片。 食品包装袋中常会见到一小袋的铁粉“脱氧剂”,这种脱氧剂可以起到减少包装物内氧气含量,防止食品氧化变质的作用。 过渡:铁粉“脱氧剂”是如何减少包装袋内氧气含量的?真的能够防止食品等氧化变质吗?我们以生活中最常见的铁制品为例来探究铁制品的锈蚀条件及防锈措施。 [提出问题　进行探究] 探究点:金属资源的保护 一、金属的锈蚀与防护 演示:铁生锈条件的探究(学生提前一周准备实验)。现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油。试设计实验以证明铁制品锈蚀的条件。(如图,教材P19图818) 与学生探讨设计的目的并对学生的设计给予评价。 [小结](1)在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀, (2)铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。 问题: (1)试管2中为什么要用煮沸过的蒸馏水,且要加入植物油? (2)试管3中为什么要将空气干燥? 教师展示实验: 倾听、思考 交流: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: 试管1:生锈 试管2:不生锈 试管3:不生锈 回答: (1)为了防止蒸馏水中溶有氧气。 (2)为了除去空气中原有的水蒸气。 培养学生归纳、总结和观察、思考的能力 续表 注意:试管②需要事先用酒精灯进行加热。 (1)在试管①中加入稀硫酸或醋酸溶液,浸没铁钉后,倒去溶液。 (2)在试管②中加入少量的氯化钠溶液,使铁钉的一半浸没在溶液中。 (3)在试管③中把铁钉放在一团湿棉球上。 (4)在试管④中注满迅速冷却的沸水,塞紧橡胶塞。 (5)在试管⑤中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙),再放一团干棉球,把铁钉放在干棉球上,塞紧橡胶塞。 提问: (1)通过探究,使铁制品发生锈蚀的主要因素有哪些? (2)通过探究,加速铁制品锈蚀的主要因素有哪些? (3)铝与氧气反应生成的氧化铝能起保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢? 过渡:了解铁制品锈蚀的条件才能知道防止铁制品锈蚀的方法,因为破坏铁制品锈蚀的条件就能防止铁制品的锈蚀。 思考: (1)你对防止铁制品的锈蚀有什么建议? (2)防止铁生锈的原理是什么? 提问:在实际生活和生产中我们应该采取哪些具体方法来防止铁制品生锈呢? 讨论: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? 过渡:上面讨论了铁制品的腐蚀和防护,对于金属资源,除了采取防止金属腐蚀的措施外,还可以通过什么途径来使其得到保护呢? 二、保护金属资源 提供两份材料和相应图片,指出金属资源的宝贵性。 资料一:一些矿物可供开采的年限(不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等)。 小结: (1)导致铁制品锈蚀的因素:水和氧气同时存在。 (2)加速铁制品锈蚀的因素:酸或者氯化钠。 (3)不能保护里层的铁。铁锈具有疏松多孔的结构,易吸水和氧气,从而加速铁的锈蚀。而铝表面有一层致密的氧化膜,保护铝不与氧气接触 思考、讨论:防止铁制品锈蚀的方法。防止铁生锈的原理是破坏铁生锈的条件:①隔绝空气;②隔绝水 讨论、交流: (1)保持铁制品表面干燥和洁净。 (2)在铁制品表面涂一层保护膜,如刷油漆,涂油,搪瓷,镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属铬,高温灼烧金属,进行“烤蓝”等。 (3)制成合金,如不锈钢 回答:刷漆、涂油、镀铬 阅读资料、思考 人类需要保护金属资源 学生实验有利于学生把握实验的关键,培养学生认真、细致、严谨的实验态度 让学生明确铁生锈的必要因素和其他因素的区别 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 联系日常生活事件和经验,培养学生学习化学的兴趣 通过具体数字,让学生清楚地认识到金属资源保护的重要性 续表 资料二:根据有关报导,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。 提问:金属资源短缺对人类社会发展意味着什么? 展示:回收利用废旧金属的图片。 提问:请同学们阅读教材P20~21,总结如何有效保护金属资源? 思考与讨论: 查阅资料,了解我国的稀土储量、稀土生产量,以及我国稀土资源的合理利用与保护,并与同学交流。 阅读、回答: (1)防止金属腐蚀。 (2)回收和利用废旧金属。 (3)有计划、合理地开采金属矿物。 (4)寻找金属的代用品 阅读教材P21科学·技术·社会——稀土资源的利用和保护 培养学生阅读和自主学习的能力 培养学生珍惜金属资源的意识 课堂小结 　　本课时主要学习了金属的腐蚀和防护、金属资源的保护等,掌握铁生锈的条件以及防止铁生锈的方法,还有保护金属资源的有效途径等。既有知识、技能方面的教学内容,又有环境保护意识和资源保护意识等情感教育内容。在探究铁的锈蚀的实验中要指导学生注意控制变量,也就是对比实验中变量只能为一个,否则会对实验产生干扰。 板书设计 课题3　金属资源的利用和保护 第二课时　金属资源保护 一、金属的锈蚀与防护 1.铁制品锈蚀的条件:与空气中的氧气和水蒸气接触 2.防锈方法 (1)保持铁制品表面干燥和洁净 (2)在铁制品表面涂一层保护膜 (3)制成合金 二、保护金属资源 1.防止金属腐蚀 2.回收利用废旧金属 3.有计划、合理地开采金属矿物 4.寻找金属的代用品 教学反思 本节课的主要教学目标是掌握铁生锈的原因和防止铁生锈的方法、废金属的回收和利用,认识到金属生锈给国家带来的损失,树立爱国热情,让学生明白学习化学的实用性和重要性,并自觉养成环保习惯,从我做起,从身边事做起。“金属资源的利用和保护”是在学生掌握金属冶炼的基础上,对金属如何广泛应用在生产、生活中作进一步的说明,学生对该题材的内容相对比较熟悉而且容易产生兴趣,例如教室的铁门、风扇的外壳、走廊的护栏、学生的桌椅脚、自行车、公交车车身涂漆等,都涉及金属的利用和保护,利用这些很容易把学生从上一节过渡到这一节。学生已经知道铁生锈是跟氧气有关,对生活中的防锈做法也明白一些,但实际上又并不理解其中的化学原理(处在似懂非懂的状态),这正好给了该课题一个很好的切入点。从一周前布置实验的响应度和热度来看,正好符合这一设想。 学科网（北京）股份有限公司 $$