学案铁铜的获取.docx

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1、学案铁铜的获取铁的性质 引言：前面几章我们已经学习了氧、氢、碳等非金属元素的一些性质，今日，我们将主要学习一种在日常生活中接触最多，用途广泛的金属铁。说到铁，我们很简单联想到钢铁这个名词，可是钢并不等于铁，钢和铁原委有什么区分和联系呢？学完这一章你就明白了，首先让我们相识一下铁。 按健，大屏幕显示一.铁的物理性质 同学们的台子上都有一根干净的铁丝，请同学们细致视察它的颜色、状态，用手弯一弯。老师略加讲解后，电脑逐行显示铁的物理性质： 1.银白色，有金属光泽、质软； 2.密度是7.86g/cm3，熔点1535，沸点2750； 3.具有良好的延性和展性； 4.是电和热的导体。 那么，铁又具有哪些化

2、学性质呢？ 按健，二.铁的化学性质 1.铁跟氧气的反应 引导学生回顾氧气的性质一节中，铁能在氧气中燃烧的试验，请一同学描述这一反应后，将试验录像投影在大屏幕上，以加深同学们的印象，同时也便于与后面试验对比。 现象：猛烈燃烧；火星四射；放出大量的热，生成黑色固体物质 反应方程式：3Fe+2O2Fe3O4 由此可见，铁在氧气中点燃，能发生猛烈的氧化反应，那么铁长期暴露在空气中又会发生什么改变呢？ 演示试验铁跟氧气反应，因试验约需一周时间，可将整个试验过程拍成录像，从第一天到第六天的试验现象逐一排列在屏幕上，便于同学们视察对比，第七天的试验现象可现场展示给同学们，引导他们视察、分析、得出结论。 按键

3、：1.在常温下，铁在干燥的空气中很难跟氧气发生化学反应； 2.在潮湿的空气中，能跟氧气发生化学反应，生成铁锈。 引导学生视察铁锈的颜色、状态，提问铁锈是不是四氧化三铁？学生一般会依据铁锈的颜色回答不是，紧接设问铁锈是什么呢？ 说明：铁生锈，事实上是铁与氧气和水等物质相互作用，发生一系列困难的化学反应，铁锈的成份很困难，主要是氧化铁。由此可见： 铁与氧气的反应，条件不同，生成物也不同。 2.铁跟酸的反应 同学们在学习试验室制取氢气时，已知道铁和锌能与酸反应制得氢气。为了巩固、加深所学学问，同时也为了培育同学们的实际动手实力，演示试验铁跟酸反应改为学生试验，并增加锌与盐酸和硫酸的反应，便于学生视察

4、、比较，得出铁能与酸反应，但没有锌活泼的结论。 按键， 现象：都有大量气泡产生，但锌的反应速率更快。 结论：铁没有锌活泼。 注：学生试验时，留意指导学生正确的操作方法，如铁钉怎样放入试管内等。并通过试验告知同学们在运用铁制品时避开与酸接触。 3.铁跟硫酸铜的反应 演示试验铁跟硫酸铜反应也采纳学生亲自动手操作的方法，便于学生视察、提问一学生，视察到了什么？说明白什么？并将学生的回答整理后，显示在屏幕上。 现象：1.铁丝表面上覆盖了一层红色的铜； 2.蓝色硫酸铜溶液渐渐变成浅绿色的FeSO4溶液。 说明：铁能与硫酸铜反应，将铜置换出来。 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu置换反应 又问：为什么铁能

5、从硫酸铜溶液中将铜置换出来，而新生成的钢不会从硫酸亚铁溶液中将铁置换出来呢？ 引导学生从离子型化合物形成的角度探讨，铁比铜更简单失去电子形成离子，当铁丝插入到硫酸铜溶液中，铁失去2个电子给铜离子，铜离子得到电子变成金属铜，而铁转变成离子后与硫酸根离子结合生成硫酸亚铁。由此可见，铁比铜更简单失去电子，说明白铁比铜活泼，也说明白在置换反应中，肯定是活泼的物质将相对不活泼的物质置换出来。 为了生动、直观地说明这一问题；便于同学们理解；用电脑将整个改变过程模拟下来。（模拟图略 小结：从上述几个试验可知，铁是一种比较活泼的金属，在不同的条件下，可以与氧气反应生成不同的产物，其化学活泼性虽不及锌，但比铜活

6、泼。 三.铁的重要性及防锈 从铁是人类生活和生产中特别重要的材料及钢铁的生产和运用是人类文明和社会进步的一个重要标记两个方面，阐述铁的重要性，并协作一些图片加以说明，尤其是在讲到铁制品简单生锈，全世界每年因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一这一惊人数字时，协作一些机器、桥梁被锈蚀得零乱不堪的画面，使同学们骇人动目，产生一种剧烈的愿望，爱护铁制品，防止它们生锈。可是如何防止铁生锈呢？老师刚好地提出问题，引导学上进行探讨，最终得出正确的方法： 防锈的原理：隔绝空气和水份。 方法：涂油、涂漆、电镀及生成氧化膜等（配录像画面） 课堂练习： 1.如图所示，在一盛有水的试管中放入一根干净的铁钉，请问

7、在a、b、c三处，哪一处最易生锈？（学生回答正确后，b点闪动几次） 2.在托盘天平两边各放一只烧杯，调整至平衡，各注入相同质量的稀硫酸，然后在左边烧杯中放入一块铁，右边烧杯中放入相同质量的锌。铁和锌全部溶解，问在溶解过程中至完全溶解后，天平的指针有何改变？为什么？ 学生探讨解答后，电脑模拟两边烧杯气泡产生的量，并模似指针渐渐向产生气泡少的一边偏移（即盛有铁的一边），最终锌反应完，铁接着反应，生成的气体的总量比锌多，指针又渐渐向放有锌的烧杯一边偏移（右边）偏移。 注释：表示每按一次键，屏幕所显示的内容。 铁的冶炼和合金 其次节铁的冶炼合金教学目标：1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；2、知道生

8、铁和钢等重要的合金，相识加入其他元素可以改善金属特性的重要作用；3、相识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。过程与方法：1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与探讨，培育学生运用学问于实际生活的实力；2、提高学生分析和解决实际问题的实力及创新思维实力。情感看法与价值观：1、通过对钢铁、青铜等合金学问的介绍，培育学生的爱国主义情感；2、通过对冶铁原理的分析，培育学生平安操作意识和良好的环保意识。重点难点：铁的冶炼原理；合金及合金的物理特性；工业炼铁的化学原理。【教学设计思路】：一、铁的冶炼 【教学过程】：1、地壳中铁的含量在金属中居于第几位？自然界中铁元素以何种形式存在？2、你知道的铁矿石有哪

9、些？我国的铁矿主要分布在哪些地区？3、就你所知的历史学问，你知道我国劳动人民早在什么时期就独创了炼铁和运用铁器了？4、人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么？引导学生从地壳中铁的含量，自然界中铁元素的存在形式，我国铁矿的类型及基地分布状况等方面进行探讨。既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和驾驭以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。【老师引导】今日我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习探讨如何实现铁的冶炼。对比Fe2O3与Fe组成上的区分，请大胆假设，如何实现从Fe2O3到Fe的转变。Fe2O3与Fe的组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe少了O

10、元素，要使Fe2O3转变为Fe，可从下列方面入手：（1）可在肯定条件下，使Fe2O3干脆失氧，转变为铁；（2）可加入某类物质，让其与Fe2O3中的O元素结合，主动夺取Fe2O3中的“O”元素，使Fe2O3转变为金属Fe。评析：（1）对于活动性比较活泼的金属（如Na、K、Mg、Al等）很难从其矿物中提取出来，为了得到它们，可采纳电解的方式干脆将它们分解，引读P120“拓宽视野”。金属Fe的活动性不是很强，一般不采纳这种方式。（2）冶炼金属铁，可选择加入其他易得氧的物质与Fe2O3反应，以夺氧的方式还原Fe2O3。引导：我们以前所学过和接触的物质中，哪些可以和“O”结合，形成新的物质？Mg、H2、

11、C、CO、P、Cu等物质可实现以上改变。MgMgOH2H2OCCO2PP2O5CuCuOCOCO2引导：从理论上讲,这些物质都可以实现所需转变,但从经济效益、环境爱护、人体健康及平安角度动身，我们一般选择C或CO。现以CO为例，探讨铁的冶炼过程。阅读P119“视察与思索”中CO与Fe2O3的反应工业炼铁的反应原理。并思索下列问题：（1）试验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？（2）澄清石灰水的作用是什么？试验中会出现什么现象？（3）点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么？（4）试验结束前应如何操作，才能保证得到较纯净的铁粉？（5）如何验证明验中产生了铁？引导：书写CO和Fe2O3反应的化

12、学方程式。Fe2O3+3COFe+3CO2引导学生阅读P120文字及展示炼铁高炉的模型。（展示实物模型及光盘上关于高炉炼铁的演示过程）归纳：工业上炼铁设备：高炉原料：铁矿石、焦炭、石灰石主要反应：2C+O22CO3CO+Fe2O32Fe+3CO2CaCO3CaO+CO2CaO+SiO2=CaSiO3（炉渣可用于制水泥）尾气主要成分：CO和CO2（需经处理后再排放）二、生铁和钢引导：生铁和钢均为铁的合金。它们在生产生活中有着广泛的用途。钢铁的生产和运用是人类文明和社会进步的一个重要标记。阅读P120-121归纳：生铁：含碳量在24.3之间的铁的合金钢：含碳量在0.032之间的铁的合金从生铁炼成钢

13、的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰三、合金引导：作为“金属材料”之一的合金在生产生活中起着越来越重要的作用，合金的出现大大拓宽了金属材料的范围和运用价值。阅读：P122有关文字。归纳：合金是一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。人类历史上运用最早的合金是青铜；世界上最常见、应用最广的合金是钢。引导学生阅读P122活动与探究：某种保险丝是用武德合金制成的，熔点约为69。其组成金属及其熔点分别为鉍（271）、铅（327）、锡（232）、镉（321）。比较武德合金和其组成金属的熔点差异，归纳出合金的优良特性。归纳：合金具有很多良好的物理、化学或机械性能；合金的硬度一般比各成分金属大

14、；多数合金的熔点低于组成它的成分金属。内容：1、在炼铁高炉里用一氧化碳与铁矿石中的氧化铁（或其他铁的氧化物）在高温下反应能生成生铁。2、生铁和钢是重要的铁合金。3、合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。如青铜是由铜、锡等元素形成的合金。世界上最常见、应用很广的钢是由铁、碳等元素形成的合金。通常所说的“金属材料”，既包括各种纯金属，也包括各种合金。4、含杂质的化学方程式的计算。本节在本章中的地位与作用：通过铁的冶炼，使学生了解工业炼铁的原理、设备、原料，从而将书本上的化学学问与工业生产相结合。知道生铁和钢等重要的合金，相识加入其它元素可以改善金属特性的重要性；相识金属

15、材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。通过含杂质的化学方程式的计算，让学生明白实际应用与理论计算之间的差异。通过学习，使学生了解我国钢铁工业的发展；相识金属冶炼的重要性。参考资料：1、古代的炼铁自然的纯铁在自然界几乎不存在，人类最早发觉和运用的铁，是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。但是，陨铁终归非常稀有，它对制造生产工具起不了什么大的作用，但通过对陨铁的利用，终归使人们初步相识到铁。原始的炼铁方法，大致是在山坡上就地挖个坑，内壁用石块堆砌，形成一个简陋的“炉膛”，然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”，依靠自然通风，空气从“炉膛”下面的孔道进入，使木炭燃烧，

16、部分矿石就被还原成铁。由于通风不足，“炉膛”又小，故炉温难以提高，生成的铁混有很多渣滓，叫毛铁。铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁，我国要比欧洲大约早1000多年。2、古代的炼铜人类最早用石器制造工具，曾称为“石器时代”。接着，人们独创了炼铜并用铜制造工具，曾称为“铜器时代”。紧接着人们又独创了炼制铜与锡的合金青铜，青铜被大量用于制造工具，曾称为“青铜时代”。青铜的运用为人类运用金属揭开了历史的新篇章。大约在5000年以前，中国已学会用孔雀石（碱式碳酸铜）冶炼出铜。冶炼时，在熔锅或熔炉内放置孔雀石和木炭，让木炭在里面燃烧，用吹管往里送风，产生高温，熔化矿石，同时产生一氧化碳使铜析出

17、。依据牢靠的文献资料和出土铜器，可以确定在殷商时期我国对青铜器的冶炼和青铜器的铸造已达到相当高的水平。在铜的冶金史和化学史上，我国还有一项重大的独创，就是湿法炼铜。早在公元前一两百年，就已经知道用铁从铜盐中置换出铜。在距今1200多年前，就用铁锅熬胆水（硫酸铜溶液）炼铜，此法炼铜到宋朝时发展到顶峰。直到今日，湿法炼铜仍旧被世界各国采纳，因为湿法炼铜相宜开采低品位贫铜矿。3、铁与人体健康铁是人们特别熟识的一种物质，且再日常生活中应用广泛。如建筑材料、工业机床、钢木家具、锅、铲、瓢、勺等等均离不开铁做原料。然而铁的用途并不仅仅是这些，更重要的是铁元素人体健康必不行少的元素，它是人体血红蛋白的一个重

18、要组成部分，血红蛋白之所以能把氧带到全身的每一个细胞中去，其主角就是铁，人体中的血是红色的，就是由于铁的存在。血红蛋白的每一个次小单位都含有一个铁原子，没有铁原子，血红蛋白就制造不出来，氧就无法被输送，这样血液就变白，进而使肤色苍白，因为血红蛋白与氧结合，才使血带上鲜红色。人们每天吃进的食物中含有一部分铁，在日常饮食中含铁的食物主要有：鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊肉及肝脏、心脏、猪肚、蛋黄、海带、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、萝卜、番茄等。当人膳食含有足够的铁时，所汲取的铁就会被储存在机体组织中，吃进的铁不足时，储存的铁就会因渐渐消耗而削减，严峻缺铁会引起缺铁性贫血。人体汲取铁一般是无机铁盐比有机铁盐简

19、单，二价铁（Fe2+）比三价铁（Fe3+）汲取率约大3倍。所以在给缺铁性贫血病人补充铁时，明显应赐予无机的二价铁如硫酸亚铁以及维生素C等酸性物质。近几年来世界卫生组织，多次提倡推广运用中国的铁锅、铁铲烹调食物，通过铁铲与铁锅而获得大量的无机二价铁，在胃酸中成离子态时被人体干脆汲取，以补充人体对铁的须要。4、炼铁的矿石及识别铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石许多，具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。识别铁矿石的方法通常是利用其颜色，光泽、密度、磁性、刻痕等性质。磁铁矿（Fe3O4）黑色，用粗瓷片在矿石上刻划时，留下的条痕是黑色的。具有磁性，密度为4.95.2

20、克/厘米3。赤铁矿（Fe2O3）颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的刻痕仍旧是红色，不具磁性。成致密块状或结晶块状（镜铁矿）产出，也有成土状产出。密度为55.3克/厘米3。褐铁矿（Fe2O33H2O）矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色，瓷片的划痕呈黄褐色。无磁性，密度为3.34克/厘米3。菱铁矿（FeCO3）有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆，无磁性，在盐酸里有气泡（CO2）冒出。密度为3.83.9克/厘米3。5、在高炉中炼铁为什么运用焦炭焦炭是把肯定品种的煤在炼焦炉中隔绝空气加强热干馏，而得到的一种坚硬多孔性固体。高炉炼铁时运用焦炭，一是用作热源，焦炭在燃烧时放大量热；二是

21、生成的二氧化碳在高温下与焦炭反应得到还原剂一氧化碳，一氧化碳使铁矿石还原成铁。焦炭硬度大、多孔、在高炉不易压碎，简单使气体通过，且发热量比煤大，所以高炉用焦炭而不用煤。6、不锈钢为什么能抗腐蚀不锈钢是能反抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。不锈钢分两大类：一类是铬不锈钢，含铬在12%以上；另一类是铬镍不锈钢，通常含铬18%，含镍8%左右。含铬不锈钢能抗一般腐蚀，镍铬不锈钢有更强的抗蚀性能。广泛用于化工、制药、食品加工、手术器械。一般来说，纯金属比不纯金属或合金难于被腐蚀，这是因为它们不简单形成电化腐蚀。而不锈钢为什么反而能抗腐蚀呢？这是因为在不锈钢中镍、铬含量相当高，足以在合金表面形成一层致

22、密的氧化膜，如氧化铬，起到爱护内部金属的作用。还有一种理论认为是铬、镍等元素使铁发生钝化，使铁原子难以失去电子，因而活泼性大大降低，因而有抗腐蚀性。 6.1铁的性质 第一节铁的性质 一学问教学点 1.铁的物理性质。 2.铁的化学性质（跟氧气、盐酸、稀硫酸和硫酸铜的反应）。 3.钢铁的生锈和防锈。 二.重、难、疑点 1.重点：铁的化学性质。 2.难点：对“铁的化学性质比较活泼”的理解。 3.疑点：建立反应条件对化学反应的结果有很大影响的观点。 三.教学步骤 提问：结合日常生活，说一说你所知道的铁的学问？ 老师活动：结合学生已有的感性材料，引导他们进行整理。这时候再出示铁的标本，让学生视察铁的“真

23、正面目”。通过老师的讲解和分析，得出铁的物理性质。 板书：一.铁的物理性质 纯铁是一种银白色固体，有金属光泽，质软，能导电，有良好的延展性，密度为7.86g/cm3，熔点为1535，沸点为2750。 提问：前面我们在哪里学习过其他物质与铁能发生化学反应？ 学生回答：（1）能与O2反应；（2）能与稀HCl，稀H2SO4反应等。 老师活动：进一步引导学生回忆铁丝在氧气中燃烧时的试验现象，以及铁丝在空气中不能燃烧。 设问：铁丝在空气中不能燃烧，假如把铁长时间放置在空气中，结果会怎么样呢？ 板书：二.铁的化学性质 1.铁跟氧气的反应 （1）铁在氧气中燃烧：3Fe+2O2Fe3O4 师生活动：铁丝在空气

24、中不能燃烧而在纯氧中却能燃烧，铁丝在干燥的空气中不易生锈而在潮湿的空气中却极易生锈等。 讲解：纯铁在干燥的空气中比较稳定，含杂质的铁在潮湿空气中会与空气中的O2、水分作用而生锈，铁锈主要成分是：Fe2O3。 板书：（2）铁在潮湿的空气中简单生锈，主要成分是：Fe2O3。 提问：依据铁生锈的条件，请同学们探讨一下，如何来防止铁生锈，以及你知道的用什么方法可以使铁不简单生锈？ 板书：a.保持铁制品表面的干净和干燥 涂油漆 （3）防止铁生锈的方法b.覆盖爱护层涂油 形成爱护膜：烤蓝、电镀 c.制成不锈钢 试验：完成试验6-1、6-2，并视察反应过程中的现象和反应前后溶液颜色的改变。最终学生在老师的指

25、导下，得出反应的化学方程式。 板书：2.铁与稀HCl、稀H2SO4的反应 Fe+2HClFeCl2+H2 Fe+H2SO4FeSO4+H2 3.铁与CuSO4溶液的反应 （1）现象：a.铁表面覆盖有红色的铜 b.溶液由蓝色渐渐变成浅绿色 （2）化学方程式：Fe+CuSO4FeSO4+Cu 老师活动：铁与CuSO4溶液的反应，讲一下我国湿法冶金的历史，并依据以上各点总结出铁的化学性质。 板书：小结：铁是一种化学性质比较活泼的金属，在肯定条件下，可跟多种非金属单质及某些化合物发生化学反应。 四、布置作业：P120课后题 第15页 共15页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页