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视频标签：从自然界获取,铁和铜
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视频课题：高中化学苏教版必修1专题3第二单元《从自然界获取铁和铜》浙江省优课
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《从自然界获取铁和铜》教学设计
一、教学设计思路
本课的设计打破了以往元素化合物知识学习中的“结构—性质—制备—用途”的传统模式，而是从人们熟悉的这些元素及其化合物在生产生活中的应用实例着手，引发学生对“它们在自然界如何存在？”“人类如何获取这些物质？”的思考，进而产生探究的欲望，通过学生自主查找资料，合作、讨论、探究得出一定的结论，在不断提出问题、解决问题的过程中将探索引向深入。同时不断在内容中穿插学科德育的理念，感受先人及现代人的智慧，激发学生无尽的学习欲望！这样编排有利于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的紧密联系，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。
二、学习任务分析
本节课选自苏教版化学必修1专题3第二单元第一课时，教材主要介绍了铁、铜在自然界的主要存在形式，以及高炉炼铁的原理、设备、原料、反应过程与产物，最后简单介绍了几种工业炼铜的方法。
本节课编排在铝的学习之后，是对金属元素学习的延伸，并且继铝土矿中铝的提取之后，从铁、铜的存在和提取着手，介绍了它们的冶炼方法，能加深学习者对本专题的“从矿物到基础材料”的理解，通过对这些元素的制备、性质等的探究，学生能进一步体验化学研究方法和途径，同时也在巩固铁、铜相关的性质和化学反应的基础上获得新的知识建构。其中铜的冶炼方法中初步涉及铜的冶炼方法，这为必修2中粗铜精炼的学习打下基础。 教学重点：高炉炼铁的原理和过程。 教学难点：对高炉炼铁流程的探究。 三、学习者分析
学习者在初中已经学习过金属活动性顺序表，能判断铁、铜元素的活泼性，并且已经有了一定的铁、铜化合物如何转化为单质铁、铜的知识，在前一专题的学习中，学生刚接触了氧化还原反应的内容，能判断要从化合态的铁、铜转化为游离态需要还原剂来还原，这些都有利于本节课自主探究学习的展开。但是学习者是高一新生，对知识的迁移、运用能力相对较弱，将已有知识框架与新知识结合起来的能力还不足。
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四、教学目标 1、知识与技能：
（1）知道自然界铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。
（2）掌握高炉炼铁的原理，知道其工艺流程和原料、设备、与产物。
（3）初步知道工业炼铜的方法，复习古代湿法炼铜的方法，知道生物炼铜的方法。 2、过程与方法：
（1）在对工业炼铁的原料、原理、设备、工艺流程与产物的探讨中提高用所学化学知识解决实际问题的能力。 3、情感态度与价值观：
（1）体会铁、铜的冶炼对人类文明的影响。
（2）通过高铝炼铁、生物炼铜的学习，建立环保节能意识。 六、教学过程
【创设情景，导入新课】 [多媒体展示]狮子座流星雨
[教师]多媒体上展示的是2015年狮子座流星雨的图片，并解说：相信很多同学都跟老师一样对这美丽的流星雨总有一种安奈不住的喜爱。那么同学们知道，流星体坠落到地面的残留部分是什么吗？
[学生]陨石（陨铁）
[教师]没错，流星体坠落到地面的残留部分就是陨石，陨铁是陨石的一种，含铁80%以上。这陨铁在古代的贡献可不小，人类最早利用的单质铁就是这个从天而降的陨铁中得来，所以古人称铁为“天石”。那么众所周知，铁是一种应用非常广泛的金属，除了铁之外还有一种金属就是铜。
[ppt]铁铜在生活中应用的照片
[教师]：铁铜不知在现代社会应用广泛，其实早在古代铁铜的使用已经十分普遍了，在我们人类历史上分别有以铁和铜命名的青铜器时代和铁器时代。
[ppt]：青铜器时代和铁器时代的代表作品，如司母戊大方鼎、越王宝剑等
[教师]：那么今天我们今天学习的主要内容就是如何从自然界中获取铁和铜，请大家跟我一起，随着时间的转轴来一场化学和历史的碰撞吧！ 【自主探究，合作求知】
知识点1——铁铜在自然界的存在形态
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[教师]请同学们回忆金属活动性顺序——铁排在锌之后，是一种比较活泼的金属，所以自然界中几乎不存在单质铁，古人就只能利用这天外来物——陨铁来获得单质铁。但是铜在金属活动性顺序表中列于铁之后，比铁稳定，属于不太活泼的金属，古人利用的铜来自于地球上存在的少量单质铜。
[教师]但毕竟在自然界中铁和铜以游离态的形式存在的很少，他们在自然界中的主要存在形式是什么呢？ [学生]化合态
[教师]没错，铁、铜在自然界中主要以化合态形式存在，因此，我们来看看常见的铁矿和铜矿有哪些。（课本71页图3-11） [多媒体展示]自然界存在的铁矿、铜矿
[教师]除了天然存在的单质铁、铜外，常见的铁矿有磁铁矿，主要成分是Fe3O4，赤铁矿，主要成分是Fe2O3；常见的铜矿有黄铜矿，主要成分是CuFeS2（硫化亚铁铜），孔雀石主要成分是CuCO3·Cu(OH)2 [Cu2(OH)2CO3]（碱式碳酸铜，铜绿主要成分也是碱式碳酸铜，它是铜在空气中生成铜锈的主要的成分） 知识点2——炼铜（以培养学生思考能力） [教师]接下来让我们一起走进青铜器时代吧
[信息——古法炼铜]：1.考古学家和史学家考证我国在公元前2500~2000年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧制铜.2.我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁，则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时，就有铜生成。
[教师]请同学们阅读文字，尽可能的用化学方程式来解释以上原理 [学生]小组讨论，交流。
[教师]以上就是古人智慧的结晶。那么现代炼铜就是在此基础上进行改进，采用热还原法将氧化铜中的铜还原出粗铜在经过电解电解出精铜。 这种方法主要采用高温下冶炼黄铜矿的方法
CuFeS2 粗铜但这种方法只能得到粗铜，含铜量为99.5%-99.7%。要得到纯度更高的铜，必须还要经过电解精炼。 3、粗铜精炼
[教师]电解精炼得到的铜含铜量可高达99.95%-99.98%，关于粗铜的精炼我们在以后的课程中还会学习。很多时候，我们需要将自然界存在的不溶性铜矿转化为可溶的铜盐从而进行冶炼，几百年来人们一直沿用“矿堆浸铜法”这种生物炼铜方法，直到最近现代生物学家认识到这是一种微生物来帮助我们从矿石中提取铜的方法。请同学们花1分钟的时间快速阅读教材73页资料卡中内容，思考：生物炼铜的原理是什么？有哪些优点？ [学生]阅读，归纳。
[总结]生物炼铜的成本远远低于其他冶炼法，具有污染小、反应条件简单、即使含量（品味）很低的矿石也可以被利用等优点，所以引起了人们极大关注。 [提问]那么古人是如何炼铁的呢？现在让我们走进铁器时代
[演示实验]燃纸成铁：将一张浸过氯化铁后烘干的滤纸放在酒精灯上燃烧，并用磁铁吸引燃烧后的粉末，发现其能被磁铁吸引
[师生互动]同学们知道为什么会有这个现象呢？提示信息，氯化铁在烘干的过程中生成了氢氧化铁，在灼烧的过程中又生成了氧化铁。 [提问]用化学方程式表示 [学生]合作探究
[教师]：2Fe2O3＋3C错误！未找到引用源。4Fe＋3CO2 Fe2O3＋3CO错误！未找到引用源。2Fe＋3CO2
[教师]这就是古代炼铁的方法。那么现代人们是怎样炼铁的呢？ 知识点3——高炉炼铁
我们有那么多方法可以从化合态的铁铜来获得单质金属，而实际工业上则需要从多方面因素考虑来选择还原剂，下面我们就以高炉炼铁为例学习工业上是如何炼铁的。
[展示]高炉炼铁，顾名思义，其主要设备是高炉。这高炉长啥样呢？请大家看大屏幕，这就是高炉炼铁所用的高炉。（课本72页） [视频]高炉炼铁视频
[提问]从生产成本、安全、环保、节能等多方面考虑，请同学们选择工业炼铁的还原剂。 [小结]1、活泼金属比较贵，由于比铁活泼，在自然界也是以化合态存在，作为还原剂成本太高。
2、H2成本高，作为可燃性气体安全系数不高。
3、C虽然成本低，但是用它作还原试剂生产出的生铁质量低，由于其是固态在生产中反应不充分。
4、CO虽然在自然界存在很少，却可以用廉价的焦碳制取。所以是最佳的。
[教师]所以工业炼铁的原理就是在高温下，用还原剂——主要是CO把铁从铁矿石还原出来。
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[过渡]知道了反应原理之后，我们再来探究工业炼铁的流程到底是怎么实现的？请大家看高炉的简易装置图，图中有很多出口、入口，它们分别有什么用途呢？首先我们要看进入高炉的都有哪些原料。
[提示]工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、空气等。（在高炉图中分别注出）。有了这样的一些原料，大家能不能想到还原剂：一氧化碳是怎样形成的？
[教师]在冶炼过程中，从炉顶不断将铁矿石、焦炭等送入高炉，从高炉下部的风口吹进1000~1300℃的热空气，在这样的高温下，焦炭和空气中的氧气发生反应就可以实现从焦炭到一氧化碳的转换，请同学写出反应方程式。
[教师]在冶炼过程中，焦炭先与热空气中的氧气反应生成CO2，CO2 再与灼热的焦炭反应，生成CO。
[教师]有了还原剂CO，铁矿石就可以被还原成单质Fe了，铁矿石的主要成分我们知道，是Fe2O3，所以这个反应就是——Fe2O3＋3CO错误！未找到引用源。2Fe＋3CO2
[过渡]工业炼铁过程到这里就结束了吗？我们已经得到了想要的铁了吗？事实上，工业炼铁往高炉里加入的原料里除了铁矿石和焦炭以外还有石灰石，那么这个石灰石的作用是什么呢?
[学生]用来除杂
[教师]没错，要得到最后的产物，我们还有很重要的一步——除杂，石灰石的作用就是为了用来除去铁矿石中的二氧化硅等杂质。这个除杂过程是怎样实现的？首先，石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与二氧化硅等反应生成炉渣。这样产生的炉渣就从高炉底部出来了，而在这样的高温下铁还是液态的，所以铁水就从另一边流出来了，从而实现固液分离。
[过渡]在这里，石灰石是作为助熔剂参加除杂反应的。我们再来看这个反应的废气，有哪些？ [学生]CO、CO2、N2
[教师]高炉炼铁产生的这种含有大量一氧化碳的混合气体，就是高炉煤气，是一种低热值的气体燃料，可用于冶金企业，也可供给民用。所以工业炼铁的过程不仅不会产生污染尾气，生成的废气还能再利用，是一种环保节能的生产方式。这也是选择CO作为还原剂还原铁矿石的另一个原因。
[过渡]这样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用途更广泛的钢。
知识点3——金属冶炼的方法总结
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[提问]目前为止我们学习过的金属冶炼的方法有哪些，请写出相应的方程式 [学生]书写化学方程式
[总结]2NaCl===2Na+Cl2↑ MgCl2====Mg+Cl2↑
[教师]根据金属活泼性将金属的冶炼方法分为以下几种：电解法、热还原法、热分解法和湿法，比如较活泼的钠和镁等用电解法，铁铜等中等活泼用热还原法，银汞等不活泼的用热分解法。
【联系生活，展望未来】
[ppt] 鸟巢和杭州湾跨海大桥宏伟照片展示
[教师] 铁和铜直至今日使用量都非常大，北京奥运会电缆用铜7000吨，上海世博会钢用量15万吨。但是材料网报道，铁的开采时间为132年，铜的开采量为45年，所以说我们的资源并不是取之不尽用之不竭的，所以作为新时代的我们肩负着重要的责任。我们可以做哪些事情呢？
[学生]节约能源，垃圾分类，寻找新能源
[垃圾分类]2015年10月开始我县开展了垃圾分类工作，小有成效，各学校各单位都积极响应，这是人类文明的新进展！今天我们学习了从自然界中获取铁和铜的工业方法，都是综合了生产成本、安全、环保、节能等多方面综合考虑的，在提倡低碳环保的今天，我们尤其在追求经济利益的同时不能忽略环境保护。 [新能源] 钛——21世纪的金属，未来的钢铁! 七、课后作业
1、下列物质中，不属于合金的是 （ ） A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
2、下列物质混合时，铁能溶解但无气体产生的是 （ ） A．铁粉与盐酸 B．铁屑与浓硫酸 C．铁粉与硫酸铜溶液 D．铁钉浸入水中
3、在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是（ ） A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
4、在化学反应：3Fe＋4H2O错误！未找到引用源。Fe3O4＋4H2↑中，H2O作 （ ）
A．还原剂 B．氧化剂 C．催化剂 D．溶剂
5、铁、铜在自然界中主要以 的形式存在。常见的有磁铁矿 、赤铁 7
矿 ，常见的铜矿有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石等。工业上铁的冶炼是在 中进行的。原料有 、 、 、和 等。在冶炼过程中，铁元素被还原，还原剂是 ，产生还原剂的化学方程式 。铜的冶炼在我国具有很悠久的历史，最早约在 时期就能用高温冶炼黄铜矿得到铜，通过 法精炼铜，铜的纯度可以达到99.95%~99.98%。 八、板书设计
§3.2.1 从自然界获取铁和铜 一. 铁、铜的性质 铁 铜 化学性质 较活泼 比铁稳定 主要存在形态 （化合态） 磁铁矿：Fe3O4 赤铁矿：Fe2O3
黄铜矿：CuFeS2
孔雀石：CuCO3·Cu(OH)2
二. 工业炼铁 1、设备：高炉
2、原理：铁矿石 铁
3、主要反应
①CO的生成：C＋O2错误！未找到引用源。CO2 CO2＋C错误！未找到引用源。2CO ②矿石还原：Fe2O3＋3CO错误！未找到引用源。2Fe＋3CO2 ③除杂：CaCO3错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。CaO＋CO2↑
CaO＋SiO2错误！未找到引用源。CaSiO3
4、尾气：CO、CO2、N2
《从自然界中获取铁和铜》教学反思
本课以明晰的“以我国铁和铜的发展历史”为主线的教学思路，通过青铜时
还原剂（主要是CO）
高温
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代和铁器时代的文物图片的展示，引发学生对“人类如何获取这些物质”“它们在自然界如何存在”等问题的思考，进而产生探究的欲望；引导学生在了解古代冶炼铁、铜的基础上，抓住初中学过的湿法炼铜原理，用C,CO,H，还原氧化铜，CO还原氧化铁等相关知识，运用基本化学原理归纳总结从自然界中获铁、铜的氧化还原反应原理。通过教材的阅读和图片的展示、演示实验以及视频的播放等，帮助学生掌握铁和铜的冶炼的内容，在不断地提出问题、解决问题的过程中将探索引向深人。在课堂上不断引导学生将语言文字改写成化学符号，用生活情境、实验情境，使知识问题化，问题情景化，这样的设计，不仅让学生了解了从自然界中提取铁、铜的发展历程，使学生对提供的鲜活素材和问题饶有兴致，产生求知欲，从而深人探究；而且有利于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、社会发展的紧密联系，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。
这节课作为化学德育内容深化的典型课，一定要注意教学目标中情感态度与价值观这一维度的体现。本文是化学和历史的碰撞，由教师带领学生走进历史，去感受古代人的智慧，从中激发学生对国家的热爱，并由此展望未来，鼓励他们努力学习，为祖国的未来献出自己的力量，而在课后也深深感受到了学生这一份爱国情怀，这样将化学德育教育融入化学教学中有利于学生化学素养的养成，也更有利于激发他们学习化学的兴趣，所以在一定程度上这一节课还是比较成功的，听课老师也认同了这一点。
但是，作为年轻教师，还是存在一定的不足之处，有老师提出上课语速过快，留给学生思考的时间过少，同时学生反馈，对实验十分感兴趣，能否让他们亲自体验，面对以上方面我将积极改进，争取更高的进步！
“从自然界中获取铁和铜”学案
【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。
【自主学习】
阅读书本71页的相关内容，总结铁铜在自然界中的存在形态。
Fe: Cu:
【探究学习】
用化学方程式表示下列信息当涉及的化学原理
1.古代炼铜
【信息1】考古学家和史学家考证我国在公元前2500~2000年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧制铜
【信息2】我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁，则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时，就有铜生成。
【信息3】生物炼铜：利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，它利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，将其转换成可溶性铜盐。
2.燃纸成铁的原理
3.古法炼铁
【重点学习】：高炉炼铁
（1）原料：
（2）设备：
（3）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）：
（4）高炉煤气：
（5）产品：
【拓展学习】：金属冶炼的方法
写出已经学习过的金属冶炼的方法，并总结金属冶炼方法与金属活动性的关系
【课后习题】
1.下列有关金属的工业制法中，正确的是（ ）
A.制钠:用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
B.制镁：以海水为原料，经一系列过程，制得氯化镁固体，氢气还原得镁
C.制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁
D.制钛：钠置换得钛，将钠放入四氯化钛的溶液中还原得钛
2.有氧化铁和氧化铜混合物ag,加入2mol/L的硫酸溶液50mL时，恰好完全溶解。若将2ag这种混合物在氢气的气流中加热并充分反应，冷却后剩余固体质量为
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