专题3 第二单元  铁、铜的获取及应用

第一课时  从自然界获取铁和铜

[学习目标]

1、了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。

2、掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。

3、体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。

[开心辞典]

1、你在日常生活中见到过哪些铁制品和铜制品？

2、中国古代何时能够制造出精美的青铜器?何时会冶铁炼钢?

3、人类首先发现并应用的是铜，其后是铁，为什么？

[交流讨论]

1、铁和铜主要以                 形式存在于自然界。你知道如何将铁、铜从化合态转化为游离态吗？请你回忆已学过的知识尽可能多地写出实现上述转化的化学方程式，并与同学交流讨论。将讨论结果填在表格中。

生成铁的化学方程式	生成铜的化学方程式
………	………

2、上述得到铁的反应中，在工业上实际应用的是哪种？

[从实验室走向化学工业]

一 工业炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）

「问题探究」：1、工业炼铁的主要原理是什么?

2、主要设备和原料有哪些？

3、CO是怎样形成的？铁矿石是如何被还原的？

4、石灰石的作用是什么？

5、高炉煤气的主要成分是什么？如何处理？

「交流小结」：

（1）原料：                                         

（2）基本反应原理：                                

 

利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。

（3）设备：            

 

（4）炼铁的主要反应过程：（方程式）

①     产生还原剂：                                   

                                                     

 

② 还原铁矿石：                                        

③ 造渣（除脉石）：                                      

（5）产品：                                         

二、铜的冶炼

（1）古老的冶炼技术

①火烧孔雀石

②湿法炼铜

「阅读归纳」: 阅读课本P73归纳现代炼铜的主要方法

（2）新型冶炼技术

①                                          

②                                         

[课堂小结]  这节课，你学到了什么？

[拓展练习]

写出已经学过的，在产物中含有金属单质（如Na、Mg、Hg、Ti等 ）的化学方程式：

金属冶炼方法比较:

金属	存在形式	冶炼方法
Na
Mg
Al	铝土矿中的Al2O3	电解
Fe
Cu

[展望未来]                        

未来的钢铁   21世纪的金属

有人将铜、铁、铝分别称为第一、二、三代金属，它们的接班人，即第四代金属，就是后起之秀——钛了。钛的拉丁文名称“Tanium”是希腊神话中的大力神“泰但”之意。

钛具有不寻常的综合优点。在航空工业中称霸已久的铝，面对钛只能是自愧不如了。钛比铝重一些，比钢轻一倍，而强度和硬度可与钢媲美，同时又具有良好的可塑性、超凡的韧性、惊人的抗腐蚀性，并能在-253 ℃～500 ℃的温度范围内保持高强度，可以说是性能极其优越。当飞机的速度超过音速的2.2倍时，飞机和空气的剧烈摩擦产生的温度会超过300 ℃，铝合金的强度会急剧下降，而钛却泰然自若。难怪在美国的新式战斗机中钛用量达全机重量的90%以上。从20世纪60年代起，钛就成了卫星、火箭、宇宙飞船的重要材料。目前每年用于航天工业的钛已超过千吨。

钛除有“空间金属”的美称外，同时又兼有“深海金属”的美名。因为，一般舰船是用钢铁制成的，会因海水腐蚀而锈损。虽然人们想了许多诸如涂上防腐漆之类的办法，还是不能从根本上解决问题，使得舰船要定期大修，而钛有惊人的抗腐蚀性能。另一方面，海水中深度每增加10 m，压力就会增加一个大气压，因此潜水艇的船体材料就要求高强度、耐腐蚀，钛恰好可以从容胜任。钛不仅强度高，且表面有致密的氧化膜，长期在海水中也不会被腐蚀。

1977年，前苏联用3 500多吨钛建造了当时世界上航行速度最快的核潜艇。美国海军也制成了以钛合金为材料的深海潜艇，能在4 500 m的深海中航行。

钛还有一个奇特的性能，即是一种“亲生物金属”。植入人体后不会引起过敏反应，加之它与骨骼密度相仿，因此可用来制造人造骨。

总之，在原来使用钢材、铝材的地方，几乎都能用钛取而代之。而一些钢材、铝材难以胜任的地方，钛也能应付自如。故人们称钛为“未来的钢铁，21世纪的金属”。

钛，在地壳中的含量并不太少。钛矿分布很广，仅次于铝、铁、钙、钠钾、镁，而比铜、锡、锰、锌多得多，约占地壳重的0.6%。

1910年人们首次得到纯钛。1947年才开始在工厂里炼钛，当年产量仅2吨。到1972年，钛的年产量即达20万吨。直到目前，大规模生产高纯度的钛，仍是冶金工业追求的目标。相信随着这一目标的实现，钛将很快脱颖而出，成为金属材料界居于统治地位的金属。

[课后反思]                        

本节课安排在专题2中镁铝的提取及冶炼之后，是一个可以类比的内容，但在实际教学过程中没有设计相关的对比内容，这是一个可以改进的地方；

这节课的任务是使学生在更广阔的视野下，认识在生产生活中有广泛应用的元素及其化合物的相关知识，从而了解化学在资源利用和保护中所起的作用，认识到化学学科与人类生活、社会发展的密切联系，培养学生运用化学知识解决与化学相关的社会问题的能力。这一任务基本达到、

新课改要求学习过程中教师引导，学生为主体，在本节课的教学过程中学生参与课堂的机会有：总结化合态铁铜转化为单质的方法，观看高炉炼铁的视频，找出炼铁的原理、工艺流程、原理等，思考教师提出的3个问题等等，有参与但是感觉学生的参与主动性不够。可以改为课前教师即布置学生分小组调查收集生活中铁和铜的实际应用状况以及工业冶铁的一些相关知识，这样的话学生对课堂内容的兴趣会更浓，课程进行过程中的参与度也会更高。