《铁、铜的获取及应用》教学设计.doc

【设计理念】1、精心设计演示实验、学生实验及家庭实验，搭建探究学习的良好平台，引导学生积极参与探究活动，激发学生学习化学的兴趣，提高学生的科学素养。2、创设和谐、民主、平等的教学环境，引导学生主动学习。新课程的核心理念 一切为了每一位学生的发展。我们要关注学生在学习过程中的情感体验，使教学过程成为学生的一种愉悦的情绪生活和积极的情感体验，最大化的体现学生的主体性。3、遵循科学的认知规律。学生的学习过程应符合由感性到理性、进而上升到实践的一般规律。本节设计让学生通过日常生活的体验以及探究实验，对铁、铜的性质和应用形成感性认识；在此基础上通过思考、讨论、交流、归纳上升为理性认识，从而形成知识体系。【教学目标】一、 知识与技能1.了解铁和铜在自然界的存在，理解铁和铜的冶炼原理。2.学习铁、二价铁、三价铁三者之间的相互转化关系，能运用有关的氧化还原反应知识分析转化过程，掌握铁离子及亚铁离子的检验方法。3.理解钢铁腐蚀的原理，了解防护办法。二、过程与方法1.增强学生新旧知识联系的能力，在新知识的学习过程中将已有的氧化还原知识作充分的运用和扩展。2. 通过思考、讨论、交流、归纳，形成解决问题的方法。三、情感态度价值观1.通过我国炼铁、炼铜的成就，激发学生的爱国热情和求知激情。2.通过对二价铁和三价铁的相互转化和各种实验现象的预测，增强学生的学习信心和兴趣。【教学难点】铁及其化合物的性质（“铁三角”）【课时分配】共四课时从自然界中获得铁和铜 一课时铁、铜及其化合物的应用 二课时钢铁的腐蚀 一课时【教学过程设计】引入通过一段视频展示：铁和铜的各种生活用品，我国古代和现代在炼铜和炼铁方面的成就，激发学生的爱国热情和求知激情。铁和铜在我们的日常生活以及国民经济的发展中起着举足轻重的作用。那么铁和铜在自然界中如何存在？如何从自然界中获得铁和铜呢？一、从自然界中获得铁和铜阅读教材P69，总结得出（一）自然界中铁和铜的存在游离态化合态铁的存在天然铁（陨铁）磁铁矿（Fe3O4）赤铁矿（Fe2O3）铜的存在天然铜（少量）黄铜矿（CuFeS2）孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）交流与讨论如何将化合态的铁和铜转化为游离态？讲解（二）炼铁原 料铁矿石、焦炭、空气、石灰石化学原理利用氧化还原反应在高温下用还原剂把铁矿石里的铁还原出来主要化学反应（1） 还原剂的生成: C+O2CO2 CO2+C2CO（2） 铁的还原:Fe2O3 +3CO2Fe+3CO2（3）炉渣的生成CaCO3CaO+CO2CaO+SiO2CaSiO3主要设备高炉说明用这种方法冶炼得到的铁是含碳2%-4.5%的生铁，将生铁进一步炼制，就可以得到钢（含碳0.03%-2%）。（三）炼铜1. 粗铜的制备：（1）原料：黄铜矿（CuFeS2）（2）主要反应：A. 2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2 或 2CuFeS2 + 4O2 = Cu2S + 3SO2 + 2FeOB. 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2C. 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO22.铜的精炼将高温冶炼得到的粗铜通过电解精炼就可以得到含铜量99.95%以上的铜。（在化学原理中详细介绍）拓宽视野生物炼铜简介引入由故事引入主题：秦始皇统一六国之后,在陕西咸阳建造一座很大的宫殿,叫做阿房宫。据说秦始皇很担心有人会谋害他，所以阿房宫的北门门洞用磁石砌成，这样若有人带刀剑或穿盔甲走过此门，就会被发现，以此来预防刺客。提问：1、为什么刀剑会被磁石门阻挡在宫殿之外呢？可以看出古人的兵器原材料是什么？2、这种材料具有怎样的物理性质才被古人广泛用于制作兵器呢？学生回答学生甲：古人用铁制作兵器，铁可以被磁石吸引，所以能够保护秦始皇。学生乙：铁有坚硬的特点，而且有延展性。小结二、铁、铜及其化合物的应用（一）铁的物理性质色 态：银白色固体，金属光泽硬 度：较硬（比铁合金软）延 展 性：良好电热导性：良好密 度：4.5 g/cm3熔 沸 点：较高（比铁合金高）抗腐蚀性：较强（比铁合金强）注意强调铁的特性（可被磁化）和铁的分属类别。过渡继续回到故事：千年之后，兵器出土，当年削铁如泥的宝刀也光彩不再。这中间究竟发生了什么？让我们来着重研究铁及其化合物的化学性质。实验活动活动第一阶段：请学生根据已有氧化还原知识分析铁的各种价态化合物的氧化还原性。结果：0价铁单质仅具有还原性，+2价亚铁离子具有氧化性和还原性，+3价铁离子具有氧化性。活动第二阶段：请学生尝试将一些试剂按照氧化还原性分类。形式：提供告示板标签，让学生在黑板上分氧化剂、还原剂粘贴。活动第三阶段：明确研究目的这些氧化剂和还原剂究竟是否可以使得亚铁离子和铁离子之间实现相互转化。如何通过实验加以鉴别？总结鉴别Fe2+、Fe3+的离子的方法1、直接观察溶液颜色2、加入氢氧化钠溶液，观察沉淀颜色3、加入硫氰化钾溶液，观察溶液颜色实验活动活动第四阶段：将部分试剂提供出来加入硫酸亚铁和氯化铁中，证实学生对氧化还原的预测。活动第五阶段：引导分析将铁和氧化剂反应，何时会生成+3价铁，何时会生成+2价铁。活动第六阶段：总结出“铁三角”。（二）铁的化合物的相互转化（“铁三角”）实验活动铁的两种氢氧化物形成及性质比较学生讨论、总结，得出下表：（三）铁的氢氧化物的性质及其相互转化 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态 水溶性 稳定性与H+反应转化关系实验探究铜、FeCl3溶液、AgNO3溶液、稀硫酸、双氧水和二氧化锰等学生经过实验、讨论、分析得出铜及其化合物的性质（四）铜及其化合物的性质1.与O2反应： 2Cu + O2 = 2CuO 2Cu + O2 +H2O + CO2 = Cu(OH)2CuCO3（潮湿空气中形成铜绿）2.与非氧化性酸反应，一般不生成H2：2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2CuSO4 + 2H2O （环保，经济）3.与盐溶液反应：Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+家庭实验一根光亮的铁钉、食盐水、玻璃杯、棉线等，在玻璃杯中装上三分之一的食盐水，将铁钉用棉线悬挂在食盐水中，使其一半浸在水中，两天后观察记录现象。引入通过视频和图片展示，了解钢铁的腐蚀现象十分严重。展示家庭实验现象总结、汇报铁钉生锈，并且在液面处生锈最严重。问题探究光亮的铁钉生锈与哪些因素有关？三、钢铁的腐蚀1、钢铁的腐蚀：指钢铁与周围的物质接触，发生化学反应而被腐蚀损耗的过程。钢铁常见的腐蚀是吸氧腐蚀，与水( 电解质溶液)、氧气等因素密切相关。2、钢铁的吸氧腐蚀2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3发生脱水反应生成红色的铁锈（主要成分Fe2O3x H2O）交流与讨论结合课本内容，讨论防护办法。分小组推荐代表发言。总结3.金属的防护（1）加保护层：如涂油漆、涂油脂、电镀、表面钝化等（如：白铁：镀锌铁；马口铁：镀锡铁（罐头包装）；铬洛米：镀铬和镍）（2）改变金属内部结构：如制成不锈合金（3）在钢铁的表面上镶嵌比铁活泼的金属（4）外加电流的保护法【板书设计】第二单元 铁、铜的获取及应用一、从自然界中获得铁和铜（一）自然界中铁和铜的存在（二）炼铁原 料铁矿石、焦炭、空气、石灰石化学原理利用氧化还原反应在高温下用还原剂把铁矿石里的铁还原出来主要化学反应（1）还原剂的生成: C+O2 CO2 CO2+C 2CO（2）铁的还原:Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2（3）炉渣的生成CaCO3 CaO+CO2CaO+SiO2 CaSiO3主要设备高炉（三）炼铜1. 粗铜的制备：2.铜的精炼二、铁、铜及其化合物的应用（一）铁的物理性质（二）铁的化合物的相互转化（“铁三角”）鉴别Fe2+、Fe3+的离子的方法（三）铁的氢氧化物的性质及其相互转化（四）铜及其化合物的性质1.与O2反应： 2.与非氧化性酸反应，一般不生成H2：3.与盐溶液反应三、钢铁的腐蚀1、钢铁的腐蚀2、钢铁的吸氧腐蚀3.金属的防护（1）加保护层：（2）改变金属内部结构：如制成不锈合金（3）在钢铁的表面上镶嵌比铁活泼的金属（4）外加电流的保护法【及时反馈】1.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加人铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（） ACu2+ BFe3+ CFe2+ DH+2.在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称引火铁.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和引火铁.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是 ;烧瓶B的作用是 ;烧瓶C的作用是 ;在试管D中收集得到的是 .(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是 ;长颈漏斗H中应加入 .(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) .(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是 .(5)试管E中发生反应的化学方程式是 .(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须 ;E管中的反应开始后,在F出口处应 .3. 在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化： 请填写以下空白： (1)孔雀石的主要成分是CuCO3Cu(OH)2(碱式碳酸铜)，受热易分解，上图中的F是_。 (2)写出明矾溶液与过量的NaOH溶液反应的离子方程式(3)图中所得G和D都是固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式：_。(4)每生成1 mol D，同时生成_mol E。4.用20 mL FeCl3溶液腐蚀32 g Cu片，将Cu片完全腐蚀后，加入铁粉28 g，反应后溶液中存在不溶物16 g(设反应前后溶液体积变化忽略不计)。计算： (1)20 mL这种溶液中的FeCl3与多少mL 5 molL-1的FeCl3溶液中所含FeCl3的物质的量相等? (2)反应后溶液中Fe2+的物质的量浓度为多少?【及时反馈参考答案】1、C2、 (1)普通铁粉(或铁粉),作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂);6摩/升HCl(3)A、B、E(4)加快氢气产生的速度(6)检验氢气的纯度，点燃氢气3、根据不活泼金属碳酸盐受热易分解成金属氧化物和 CO2，以及不活泼金属的氢氧化物受热易分解成金属氧化物和H2O的规律，可推知孔雀石的分解产物为CuO、CO2和H2O，由题意知G为固体即CuO，则F为气体CO2。根据明矾的组成以及Al的性质可知A为含有NaAlO2的溶液。根据电解冶炼铝可以得到金属铝，推知D为Al，E为O2，用 Al作还原剂可以还原CuO。4、在该反应中Fe、Cu都是还原剂，被腐蚀的Cu为