铁的冶炼教案.doc

京口区暨丹徒中学
一日公开课教案
课题：铁的冶炼
时间：2011年11月30日（星期三） 地点：丹徒中学 三（6）班 执教者：朱秋东
[教学目标]
1．知识与技能：   
了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2．过程与方法：
⑴学习从日常生活事物中发现和提出问题；
⑵指导学生通过各种媒体和资料收集、整理和加工信息，培养学生观察能力、分析、解决问题的能力。
3．情感态度与价值观：   
⑴了解我国钢铁工业的发展；
⑵认识金属冶炼的重要性。
[教学重点]
⑴了解生铁的冶炼原理；
⑵通过一氧化碳还原氧化铁的学习，初步培养学生对实验装置的评价、选择和设计能力。
[教学难点]
CO与Fe2O3反应的实验步骤。
[教学方法]
以问题为中心：创设问题情境——提出问题——分析问题——解决问题——形成结论——构建化学知识。
[教学媒体]
多媒体辅助教学。　
[教学过程]
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
模块一：呈现学习情景，导
入新课

[提问]
①人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么？ 　②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？为什么？
③你知道的铁矿石有哪些？我国的铁矿主要分布在哪些地区？
④就你所知的历史知识，你知道我国劳动人民早在什么时期就发明了炼铁和使用铁器了？

[阅读]材料。
[搜集]
[整理] 材料中的信息。
[得出]答案。
[交流]铁在地壳中的含量很广泛，排金属元素的第二位。但是自然界中的铁大多是以化合态形式存在的，开采得到的是各种铁矿石。我国的铁矿分布较广，辽宁、河北和四川是前三位。使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。我国劳动人民早在春秋战国时期就发明了炼铁技术和使用铁器。
　引导学生从地壳中铁的含量，自然界中铁元素的存在形式，我国铁矿的分布情况等方面进行讨论，呈现学习情景。

模块二：提出问题，探究冶铁原理

[引入]既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。对比Fe2O3与Fe 组成上的区别，请大胆假设，如何实现从Fe2O3到Fe的转变。　　
[思考]
[讨论] Fe2O3与Fe的组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe少了O元素，要使Fe2O3转变为Fe，可从下列方面入手：
①可在一定条件下，使Fe2O3直接失氧，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。
从反应的原理分析，探究金属化合物变为单质的可能方法。力求使学生主动构建化学知识，逐步掌握解决化学问题的方法。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
模块二：提出问题，探究冶铁原理

[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，可采用电解的方式直接将它们分解，引读P120“拓宽视野” 。金属Fe的活动性不是很强，一般不采用这种方式。
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？

[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、环境保护、人体健康及安全角度出发，我们一般选择C或CO。
[引导]现以CO为例，探讨铁的冶炼过程。
[提问]该反应是否属于置换反应？　

[回忆]
[思考]Mg、H2、C、CO、P、Cu等物质可实现以上变化。
Mg→MgO
H2→H2O
C→CO2
P→P2O5
Cu→CuO
CO→CO2

[尝试]写出 CO还原 Fe2O3的化学方程式（注意配平）：

逐步引导学生思路。

探索尝试之后呈现本节课的主干知识。
模块三：实验探究， CO还原 Fe2O3
[引入]为研究工业炼铁的反应原理，我们先学习CO还原 Fe2O3的实验。
[提问]设计该实验需要考虑哪些方面？
[展示] CO还原 Fe2O3的实验装置。
[启发]：你觉得需要解决哪些问题？
[整理]思考下列问题：
①实验步骤主要有哪些？
②为什么要检查装置的气密性？如何检查？
③实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？
④实验中会出现什么现象？
⑤为什么会有尾气产生？尾气为什么要进行处理？你能设计出尾气处理装置吗？　　
⑥实验完毕后，要继续通入CO直到玻璃管冷却的目的？ 
⑦澄清石灰水的作用是什么？如何验证实验中产生了铁？

[阅读] P119 “观察与思考”中CO与Fe2O3的反应。
[观看]CO与Fe2O3的反应视频。
[思考]实验现象、实验步骤、安全等问题。
[交流]
[小结]
①实验步骤有：
Ⅰ通一氧化碳，赶尽玻璃管中的空气；
Ⅱ加热；
Ⅲ停止加热；
Ⅳ继续通一氧化碳，直到玻璃管冷却。
②注意事项有：
Ⅰ先通一氧化碳，后加热：防止CO与空气混合后在加热时
告知学生学习学习素材的地位和作用，明确学习目的。
问题问题为中心，7个问题涵盖了学生必须掌握的知识点。让学生带着问题观察实验，培养搜集信息、整理信息和分析、设计和评价实验的方法。

教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
模块三：实验室模拟工业炼铁

[追问]
①实验中要先通一段时间CO，再加热Fe2O3，怎样判断空气已经排净？
②什么时候停止加热？
③实验完毕后，一定要继续通入CO直到玻璃管冷却才能保证得到纯净的铁吗？
④除了用磁铁吸引外，还有什么方法可以证明黑色粉末是铁？
发生爆炸；
Ⅱ继续通一氧化碳，直至玻璃管冷却：防止石灰水倒吸进玻璃管使试管破裂或热的铁重新生成氧化铁。
③因为一氧化碳有毒，会污染大气，因此要检查张志的气密性。用止水夹关闭导管，将导管的末端浸入水中，用手握住玻璃管，若导管口有气泡冒出，则气密性良好。
④实验现象是：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。⑤产物的证明方法是：澄清的石灰水变浑浊证明生成了二氧化碳，磁铁吸起黑色粉末证明生成了铁粉。
⑥尾气产生的原因是：反应前，铜一氧化碳赶玻璃管中的空气；反应中，部分一氧化碳未能与氧化铁发生反应；反应后，继续铜一氧化碳直到装置冷却。因为一氧化碳有毒，因此尾气必须处理。尾气处理的方
法是：燃烧法或收集法。

在所呈现的问题基础上追问，引发学生深入思考。
模块四：知识应用，工业炼铁的过程与设备

教学环节
[过渡]下面我们一起来看看工业上是怎么把这一原理用于炼铁的。　　
[提问]思考下列问题：
①工业炼铁的原料有哪些？有什么作用？
②工业炼铁的设备是什么？
③工业炼铁的原理是？高炉里发生的反应主要有哪些？
④工业炼铁的产品是？

教师活动
[观看]工业炼铁流程的视频。
[阅读]P120文字及展示炼铁高炉的图片。
[思考]
[讨论]
[归纳]
[交流]
①工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气。焦炭的作用是产生热量和一氧化碳。石灰石的作用是产生炉渣。　　
②工业炼铁的设备是高炉。
③工业炼铁的原理是：
3CO + Fe2O3==2Fe + 3CO2
4CO + Fe3O4==3Fe + 4CO2
主要反应还有：
C +O2 ==CO2
CO2 +O2 ==2CO等
④工业炼铁后的产品并不是纯铁而是生铁，生铁经过进一步冶炼就得到钢。　

学生活动
将实验室用一氧化碳还原氧化铁的知识迁移应用到工业炼铁的学习中，构建知识体系。
观看视频阅读课本，从中获取信息，并加以整理归纳。

设计意图
模块五：反思拓展，总结金属的冶炼方法

[提问]
①学习了工业上炼铁与实验室用CO与还原Fe2O3的反应，二者有什么异同？
②你已经知道的金属冶炼的方法有哪些？

[结束语]同学们，金属的冶炼改变了人类的历史，由于有了金属，人类拥有了工具、金钱和武器，他们是人类改造地球的利器，让我们开启智慧，不断探索，为人类的文明进步做出自己的贡献！
[思考]
[讨论]
[归纳]
[交流]
①反应原理相同。但原料（药品）、设备（实验装置）、生产规模、产品等不同。　　
②金属的冶炼方法有：还原法、电解法等。
比较学习，进一步理解实验设计必须依据反应原理、成本等诸多条件。
总结金属的冶炼方法形成知识体系。

[布置]作业

[板书设计]
铁的冶炼 
一、一氧化碳还原氧化铁
1．药品：CO、Fe2O3 　
2．反应原理：
3．装置：P32　
4．实验步骤：通气→点灯→熄灯→停气
5．实验现象：红棕色的氧化铁粉末变成黑色粉末，澄清石灰水变浑浊
二、工业炼铁
1．原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
2．反应原理：
3．设备：高炉
[课后反思]
“以问题为中心”教学模式是以提出问题，激发学生主动探究，是突出学生主体地位的教学策略。本节课将铁的冶炼分成五个模块，设置了20个问题，覆盖了全部知识点，并将重点问题分解成几个小问题，以问题为主线，使学生清除楚知识的线索和相互关系。首先呈现学习情景，使学生进入学习的状态，第二模块引导学生探究金属氧化物变成金属单质的思路，教会学生分析问题、解决问题的方法，是对学生化学思维的一次有效训练，并使学生理解知识产生的过程；第三模块是依据原理展开实验研究用一氧化碳还原氧化铁，模拟工业炼铁，从实验步骤、实验现象、实验结论以及实验的注意事项进行观察思考，为给学生提供更真实的情景、更直观的教学素材，采用实验视频呈现实验过程，学生带着问题观察实验，解决问题，为激发学生深入思考，在所列问题多的基础上教师追问，使学生知道是什么，还懂得为什么；第四模块是在实验室用一氧化碳还原氧化铁的基础上学习工业炼铁，为丰富学生感性认识，播放工业炼铁流程视频，学生从中搜集信息、整理信息，回答问题；第五模块是对本节课的小结，一是比较实验室还原氧化铁和工业炼铁的原料、反应原理、设备、规模、产品等，从而理解实验设计须考虑的相关因素，并由此培养学生的实验设计、评价能力；二是归纳金属的冶炼方法，即根据金属的活动性用电解法或还原法冶炼，由此学生构建了一个较为完整的金属的冶炼的知识框架。教学中学生被问题引导，学生充分发挥了自主、合作和探究的学习能动性，课堂充满生机与活力，丰富的教学素材让学生打开眼界，人类对金属的冶炼改变了人类的历史进程激发学生爱科学、学化学的热情，教学目标达成较好。
一点困惑：以问题为中心进行学习活动，“问题”由谁提出？长时间的应试教学使教师课堂直击目标教学，不给时间等待，没有思考的空间，学生已不会提问题，希望学生发现问题，但又知学生习惯接受答案，而一课时的时间有限，不能充分引导学生提出问题，因此本节课基本是教师提出问题，学生思考解决，即学生的问题意识需培养。
一点遗憾：由于课时限制，部分问题的探究时间不够充分，对能力较弱的学生而言，没有展示的机会，他们的学习能力没有得到进一步发展。