《鐵、銅的獲取及應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計

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1、【設(shè)計理念】 1、精心設(shè)計演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)及家庭實(shí)驗(yàn)，搭建探究學(xué)習(xí)的良好平臺，引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的愛好，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 2、創(chuàng)設(shè)和諧、民主、平等的教學(xué)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)。新課程的核心理念—— 一切為了每一位學(xué)生的發(fā)展。我們要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情感體驗(yàn)，使教學(xué)過程成為學(xué)生的一種愉悅的情緒生活和積極的情感體驗(yàn)，最大化的體現(xiàn)學(xué)生的主體性。 3、遵循科學(xué)的認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程應(yīng)符合由感性到理性、進(jìn)而上升到實(shí)踐的一般規(guī)律。本節(jié)設(shè)計讓學(xué)生通過平常生活的體驗(yàn)以及探究實(shí)驗(yàn)，對鐵、銅的性質(zhì)和應(yīng)用形成感性結(jié)識；在此基本上通過思考、討論、交流、歸納上升為理性結(jié)識，從

2、而形成知識體系。 【教學(xué)目的】 一、 知識與技能 1.理解鐵和銅在自然界的存在，理解鐵和銅的冶煉原理。 2.學(xué)習(xí)鐵、二價鐵、三價鐵三者之間的互相轉(zhuǎn)化關(guān)系，能運(yùn)用有關(guān)的氧化還原反映知識分析轉(zhuǎn)化過程，掌握鐵離子及亞鐵離子的檢查措施。 3.理解鋼鐵腐蝕的原理，理解防護(hù)措施。 二、過程與措施 1.增強(qiáng)學(xué)生新舊知識聯(lián)系的能力，在新知識的學(xué)習(xí)過程中將已有的氧化還原知識作充足的運(yùn)用和擴(kuò)展。 2. 通過思考、討論、交流、歸納，形成解決問題的措施。 三、情感態(tài)度價值觀 1.通過國內(nèi)煉鐵、煉銅的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和求知激情。 2.通過對二價鐵和三價鐵的互相轉(zhuǎn)化和多種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測，增強(qiáng)

3、學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和愛好。 【教學(xué)難點(diǎn)】 鐵及其化合物的性質(zhì)（“鐵三角”） 【學(xué)時分派】 共四學(xué)時 從自然界中獲得鐵和銅 一學(xué)時 鐵、銅及其化合物的應(yīng)用 二學(xué)時 鋼鐵的腐蝕 一學(xué)時 【教學(xué)過程設(shè)計】 〖引入〗通過一段視頻展示：鐵和銅的多種生活用品，國內(nèi)古代和現(xiàn)代在煉銅和煉鐵方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和求知激情。 鐵和銅在我們的平常生活以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。那么鐵和銅在自然界中如何存在？如何從自然界中獲得鐵和銅呢？ 一、從自然界中獲得鐵和銅 〖閱讀〗教材P69，總結(jié)得出 （一）自然界中鐵和

4、銅的存在 游離態(tài) 化合態(tài) 鐵的存在 天然鐵（隕鐵） 磁鐵礦（Fe3O4） 赤鐵礦（Fe2O3） 銅的存在 天然銅（少量） 黃銅礦（CuFeS2） 孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2） 〖交流與討論〗如何將化合態(tài)的鐵和銅轉(zhuǎn)化為游離態(tài)？ 〖解說〗 （二）煉鐵 原 料 鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石 化學(xué)原理 運(yùn)用氧化還原反映 在高溫下用還原劑把鐵礦石里的鐵還原出來 重要化學(xué) 反映 （1）???????? 還原劑的生成: C+O2CO2 CO2+C2CO （2）???????? 鐵的還原: Fe2O3 +3CO2Fe+3CO2 （3）爐渣的生成

5、 CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3 重要設(shè)備 高爐 〖闡明〗 用這種措施冶煉得到的鐵是含碳2%--4.5%的生鐵，將生鐵進(jìn)一步煉制，就可以得到鋼（含碳0.03%--2%）。 （三）煉銅 1. 粗銅的制備： （1）原料：黃銅礦（CuFeS2） （2）重要反映： A. 2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2 或 2CuFeS2 + 4O2 = Cu2S + 3SO2 + 2FeO B. 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 C. 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 2.銅

6、的精煉 將高溫冶煉得到的粗銅通過電解精煉就可以得到含銅量99.95%以上的銅。（在化學(xué)原理中具體簡介） 〖拓寬視野〗生物煉銅簡介 〖引入〗由故事引入主題：秦始皇統(tǒng)一六國之后,在陜西咸陽建造一座很大的宮殿,叫做阿房宮。據(jù)說秦始皇很緊張有人會謀害她，因此阿房宮的北門門洞用磁石砌成，這樣若有人帶刀劍或穿盔甲走過此門，就會被發(fā)現(xiàn)，以此來避免刺客。 提問： 1、為什么刀劍會被磁石門阻擋在宮殿之外呢？可以看出古人的兵器原材料是什么？ 2、這種材料具有如何的物理性質(zhì)才被古人廣泛用于制作兵器呢？ 〖學(xué)生回答〗 學(xué)生甲：古人用鐵制作兵器，鐵可以被磁石吸引，因此可以保護(hù)秦始皇。 學(xué)生乙：鐵有堅硬

7、的特點(diǎn)，并且有延展性。 〖小結(jié)〗 二、鐵、銅及其化合物的應(yīng)用 （一）鐵的物理性質(zhì) 色 態(tài)：銀白色固體，金屬光澤 硬 度：較硬（比鐵合金軟） 延 展 性：良好 電熱導(dǎo)性：良好 密 度：>4.5 g/cm3 熔 沸 點(diǎn)：較高（比鐵合金高） 抗腐蝕性：較強(qiáng)（比鐵合金強(qiáng)） 注意強(qiáng)調(diào)鐵的特性（可被磁化）和鐵的分屬類別。 〖過渡〗繼續(xù)回到故事：千年之后，兵器出土，當(dāng)年削鐵如泥的寶刀也光彩不再。這中間究竟發(fā)生了什么？讓我們來著重研究鐵及其化合物的化學(xué)性質(zhì)。 〖實(shí)驗(yàn)活動〗 活動第一階段：請學(xué)生根據(jù)已有氧化還原知識分析鐵的多種價態(tài)化合物的氧化還原性。 成果：0價鐵

8、單質(zhì)僅具有還原性，+2價亞鐵離子具有氧化性和還原性，+3價鐵離子具有氧化性。 活動第二階段：請學(xué)生嘗試將某些試劑按照氧化還原性分類。 形式：提供告示板標(biāo)簽，讓學(xué)生在黑板上分氧化劑、還原劑粘貼。 活動第三階段：明確研究目的——這些氧化劑和還原劑究竟與否可以使得亞鐵離子和鐵離子之間實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)化。如何通過實(shí)驗(yàn)加以鑒別？ 〖總結(jié)〗 鑒別Fe2+、Fe3+的離子的措施 1、直接觀測溶液顏色 2、加入氫氧化鈉溶液，觀測沉淀顏色 3、加入硫氰化鉀溶液，觀測溶液顏色 〖實(shí)驗(yàn)活動〗 活動第四階段：將部分試劑提供出來加入硫酸亞鐵和氯化鐵中，證明學(xué)生對氧化還原的預(yù)測。 活動第五階段：引導(dǎo)分析將

9、鐵和氧化劑反映，何時會生成+3價鐵，何時會生成+2價鐵。 活動第六階段：總結(jié)出“鐵三角”。 （二）鐵的化合物的互相轉(zhuǎn)化（“鐵三角”） 〖實(shí)驗(yàn)活動〗鐵的兩種氫氧化物形成及性質(zhì)比較 學(xué)生討論、總結(jié)，得出下表： （三）鐵的氫氧化物的性質(zhì)及其互相轉(zhuǎn)化 化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 顏色、狀態(tài) ? ? 水溶性 ? ? 穩(wěn)定性 ? ? 與H+反映 ? ? 轉(zhuǎn)化關(guān)系 ? 〖實(shí)驗(yàn)探究〗 銅、FeCl3溶液、AgNO3溶液、稀硫酸、雙氧水和二氧化錳等 學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、討論、分析得出銅及其化合物的性質(zhì) （四）銅及其化合物的性質(zhì) 1.與O

10、2反映： 2Cu + O2 = 2CuO 2Cu + O2 +H2O + CO2 = Cu(OH)2·CuCO3（潮濕空氣中形成銅綠） 2.與非氧化性酸反映，一般不生成H2： 2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O （環(huán)保，經(jīng)濟(jì)） 3.與鹽溶液反映：Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+ 〖家庭實(shí)驗(yàn)〗 一根光亮的鐵釘、食鹽水、玻璃杯、棉線等，在玻璃杯中裝上三分之一的食鹽水，將鐵

11、釘用棉線懸掛在食鹽水中，使其一半浸在水中，兩天后觀測記錄現(xiàn)象。 〖引入〗 通過視頻和圖片展示，理解鋼鐵的腐蝕現(xiàn)象十分嚴(yán)重。 〖展示〗家庭實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)、報告 鐵釘生銹，并且在液面處生銹最嚴(yán)重。 〖問題探究〗 光亮的鐵釘生銹與哪些因素有關(guān)？ 三、鋼鐵的腐蝕 1、鋼鐵的腐蝕：指鋼鐵與周邊的物質(zhì)接觸，發(fā)生化學(xué)反映而被腐蝕損耗的過程。 鋼鐵常用的腐蝕是吸氧腐蝕，與水( 電解質(zhì)溶液)、氧氣等因素密切有關(guān)。 2、鋼鐵的吸氧腐蝕 2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 Fe(OH)3發(fā)生脫水反映生成紅色的

12、鐵銹（重要成分Fe2O3·x H2O） 〖交流與討論〗 結(jié)合課本內(nèi)容，討論防護(hù)措施。分小組推薦代表發(fā)言。 〖總結(jié)〗 3.金屬的防護(hù) （1）加保護(hù)層：如涂油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化等（如：白鐵：鍍鋅鐵；馬口鐵：鍍錫鐵（罐頭包裝）；鉻洛米：鍍鉻和鎳） （2）變化金屬內(nèi)部構(gòu)造：如制成不銹合金 （3）在鋼鐵的表面上鑲嵌比鐵活潑的金屬 （4）外加電流的保護(hù)法 【板書設(shè)計】 第二單元 鐵、銅的獲取及應(yīng)用 一、從自然界中獲得鐵和銅 （一）自然界中鐵和銅的存在 （二）煉鐵 原 料 鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石 化學(xué)原理 運(yùn)用氧化還原反映 在高溫下用還原劑把鐵礦石里的鐵還原出

13、來 重要化學(xué) 反映 （1）還原劑的生成: C+O2 CO2 CO2+C 2CO （2）鐵的還原: Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2 （3）爐渣的生成 CaCO3 CaO+CO2↑ CaO+SiO2 CaSiO3 重要設(shè)備 高爐 （三）煉銅 1. 粗銅的制備： 2.銅的精煉 二、鐵、銅及其化合物的應(yīng)用 （一）鐵的物理性質(zhì) （二）鐵的化合物的互相轉(zhuǎn)化（“鐵三角”） 鑒別Fe2+、Fe3+的離子的措施 （三）鐵的氫氧化物的性質(zhì)及其互相轉(zhuǎn)化 （四）銅及其化合物的性質(zhì) 1.與O2反映： 2.與非氧化性酸反映，一般不生成H2： 3.與鹽溶液反

14、映 三、鋼鐵的腐蝕 1、鋼鐵的腐蝕 2、鋼鐵的吸氧腐蝕 3.金屬的防護(hù) （1）加保護(hù)層：（2）變化金屬內(nèi)部構(gòu)造：如制成不銹合金 （3）在鋼鐵的表面上鑲嵌比鐵活潑的金屬 （4）外加電流的保護(hù)法 【及時反饋】 1.在氯化鐵、氯化銅和鹽酸混合溶液中加人鐵粉，待反映結(jié)束，所剩余的固體濾出后能被磁鐵吸引，則反映后溶液中存在較多的陽離子是（　　） A．Cu2+ B．Fe3+ C．Fe2+ D．H+ 2.在一定條件下用一般鐵粉和水蒸氣反映,可以得到鐵的氧化物.該氧化物又可以通過此反映的逆反映,生成顆粒很細(xì)的鐵粉.這種鐵粉具有很高的反映活性,在空氣中受撞擊或受熱時會燃燒,

15、因此俗稱"引火鐵".請分別用下圖中示意的兩套儀器裝置,制取上述鐵的氧化物和"引火鐵".實(shí)驗(yàn)中必須使用一般鐵粉和6摩/升鹽酸,其她試劑自選(裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去). 填寫下列空白: (1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時試管A中應(yīng)加入的試劑是 ;燒瓶B的作用是 ;燒瓶C的作用是 ;在試管D中收集得到的是 . (2)實(shí)驗(yàn)時,U型管G中應(yīng)加入的試劑是 ;長頸漏斗H中應(yīng)加入 . (3)兩套裝置中,在實(shí)驗(yàn)時需要加熱的儀器是(填該儀器相應(yīng)的字母)

16、 . (4)燒瓶I中發(fā)生的反映有時要加入少量硫酸銅溶液,其目的是 . (5)試管E中發(fā)生反映的化學(xué)方程式是 . (6)為了安全,在E管中的反映發(fā)生前,在F出口處必須 ;E管中的反映開始后,在F出口處應(yīng) . 3. 在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下圖所示物質(zhì)之間的變化： 請?zhí)顚懭缦驴瞻祝? (1)孔雀石的重要成分是CuCO3·Cu(OH)2(堿式碳酸銅)，受熱易分解，上圖中的F是_________。 (2)寫出明礬溶液與過量的NaOH溶液反映的離子方程式

17、(3)圖中所得G和D都是固體，混合后在高溫下可發(fā)生反映，寫出該反映的化學(xué)方程式：_______。 (4)每生成1 mol D，同步生成______mol E。 4.用20 mL FeCl3溶液腐蝕3．2 g Cu片，將Cu片完全腐蝕后，加入鐵粉2．8 g，反映后溶液中存在不溶物1．6 g(設(shè)反映前后溶液體積變化忽視不計)。計算： (1)20 mL這種溶液中的FeCl3與多少mL 5 mol·L-1的FeCl3溶液中所含F(xiàn)eCl3的物質(zhì)的量相等? (2)反映后溶液中Fe2+的物質(zhì)的量濃度為多少? 【及時反饋參照答案】 1、C 2、 (1)一般鐵粉(或鐵粉),作為水蒸氣發(fā)

18、生器(或用來產(chǎn)生水蒸氣);避免水倒吸(或用作安全瓶);氫氣 (2)固體NaOH(或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑);6摩/升HCl (3)A、B、E (4)加快氫氣產(chǎn)生的速度 (6)檢查氫氣的純度，點(diǎn)燃?xì)錃? 3、根據(jù)不活潑金屬碳酸鹽受熱易分解成金屬氧化物和 CO2，以及不活潑金屬的氫氧化物受熱易分解成金屬氧化物和H2O的規(guī)律，可推知孔雀石的分解產(chǎn)物為CuO、CO2和H2O，由題意知G為固體即CuO，則F為氣體CO2。根據(jù)明礬的構(gòu)成以及Al的性質(zhì)可知A為具有NaAlO2的溶液。根據(jù)電解冶煉鋁可以得到金屬鋁，推知D為Al，E為O2，用 Al作還原劑可以還原CuO。 4、在該反映中Fe、Cu都是還原劑，被腐蝕的Cu為0．05 mol，投入的Fe粉也為0．05 mol，因此鐵粉只也許正好完全反映或局限性，最后剩余的1．6 g不溶物一定為銅。由于Fe3+得電子數(shù)等于Fe和Cu的失電子總數(shù)。 則：n(Fe3+)=2×n(Fe)+2×n (Cu) n(Fe3+)==0.15mol 答案：(1)V(FeCl3)=30ml (2)c(FeCl2)=10mol?L-1 【作業(yè)與實(shí)踐】 課本77-78頁