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铁铜的获取及应用教案
资料简介
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第2单元 铁、铜的获取及应用
第2单元 课时1 从自然界获取铁和铜
一、学习目标
（1）了解自然界中铁、铜的存在形式，掌握高炉炼铁的化学原理，简单了解湿法炼铜的过程。
（2）通过介绍我国悠久的铜、铁冶炼史，对学生进行爱国主义教育，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
（3）通过介绍铁和铜的使用情况，使学生认识到化学与生活的紧密联系，培养学生的社会责任感。
二、教学重点与难点
重点：工业炼铁的原料、原理、设备、工艺流程与产物
三、设计思路
从学生熟悉的铜、铁及其化合物在生产、生活中的应用事例着手，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，通过图片、视频等媒体帮助学生掌握铁和铜的冶炼的内容，同时让学生感受化学为生活服务的意识。
四．教学过程
【创设情境】多媒体演示漂亮的流星雨。（ppt2）
【讲述】流星雨落下的有的是陨石，有的是陨铁。
【展示】新疆大陨铁(ppt3)
【讲述】
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古代的人们就用陨铁制作工具，如种植时所用的铁锹、镰刀、斧头等，这就是人类最早利用的铁。人类最早利用的铜，是来自于地球上自然存在的少量单质铜。但是，陨石是稀有之物，比黄金和钻石还稀有。单质铜也很稀少，是绝对满足不了人类对铁和铜的巨大需求的。所以，简易的冶炼的方法也就慢慢地应运而生了。我们先来看下自然界中存在的铁和铜的矿石。
【创设情景】 展示自然界存在的各种铁、铜矿石的实物。（ppt4、5）
【提问】它们在自然界如何存在？
【板书】一.铁、铜存在形式（ppt6）
主要以化合态形式存在于自然界。
【设疑1】 为什么地球上只存在少量单质铜，而铁单质只存在于陨铁中?
【设问】铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属，它们在日常生活中的应用十分广泛，请同学举例常见的铁制品和铜制品有那些？铁和铜的用途有那些？
【设疑2】1．你们知道如何将铁从化合态转化为游离态吗？(ppt7)
2．选用哪些还原剂？
【学生活动】: 通过教材了解炼铜、炼铁的方法和工艺。通过收集到的资料,小组交流讨论更多其他的炼铜、炼铁的方法。
【学生反馈】从铁、铜的化合物中提取铁、铜的其他可能途径:
制铁：
Al2O3+2Fe 2Al+Fe2O3
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3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O
制铜：
H2+CuO Cu+H2O CO+CuOCu+CO2 Fe+CuCl2Cu+FeCl2
【板书】二．铁的冶炼
【展示】古代铁的冶炼图（ppt8）
【展示】请下面在座的同学们想一想，古代炼铁方法中所包含的化学原理和化学反应分别是什么呢？
【过渡】即使科技水平发展到现在，目前所用的冶炼方法基本还是此法，只不过设备已先进许多，生产已形成规模化，冶炼的水平已大幅度提高，所冶炼出来的铁的纯度已提高，生产工艺也得到了改进，对空气的污染也已减少。
【创设情景】播放视频:高炉炼铁（ppt9）
【设疑3】 根据炼铁中化学反应的原理,思考并回答下列问题:
（1）CO是怎样形成的?
（2）铁矿石是如何被还原的?
（3）石灰石的作用是什么?
【学生活动】看视频,然后讨论回答上述问题
【学习反馈】学生讨论。
【板书】（ppt10、11）
（1）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气
（2）基本反应原理：3CO+ Fe2O32Fe+3CO2
（3）设备：高炉
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（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂： C+O2 CO2 CO2+C 2CO
②还原铁矿石： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
③造渣（除脉石）： CaCO3 CO2+CaO
CaO+SiO2 CaSiO3
（5）炼铁产品：生铁
【情境】我国纪念1996年钢铁产量超亿吨而发行的邮票。(ppt12)
【讲述】用热还原法冶炼出来的不是纯铁，是生铁。生铁的含碳量在2％—4.3％之间，将生铁进一步炼制，降低其中杂质的含量，得到的物质含碳量在0.03％—2％之间，就是钢，钢的用途更广泛。
【过渡】那么人类又是如何从自然界获取铜？
【提问】1．“青铜时代”人类是怎样炼铜的？
【板书】(ppt13)
二．铜的冶炼
1.湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
【提问】现在的冶炼方法？
（99.95%~99.98%）
（99.5%~99.7%）
黄铜矿 粗铜 精铜
电解
【板书】
2.火法炼铜:
3、生物炼铜的原理是什么？
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【提问】生物炼铜有什么优点？
【巩固练习】（ppt14）
1．铁和铜在自然界中主要以化合物的形式存在.工业上铁的冶炼是在炼铁高炉中进行的，原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。冶炼的过程 将氧化铁还原为单质铁的方程式为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 。
2．在高温下可还原氧化铁的化合物是 ( D )
A．焦炭 B．氢气 C．二氧化碳 D．一氧化碳
【结束语】通过这节课,大家都对金属铁和铜在自然界的存在方式及冶炼方法有了一个较为详尽的了解。我们知道科学技术是处在不断的发展变化之中的，新的技术、新的冶炼方法也会被逐渐地被发现。
【作业】 1．完成“练习与实践”：第4题
2．上网查资料
①随着科技的发展，新的炼铁方法是否已应运而生？新的炼铁方法的优势何在？
②我国细菌冶金的研究和应用情况。
第2单元 课时2铁、铜及其化合物的应用
一、学习目标
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（1）复习巩固已学的铁、铜的物理及化学性质；学习铁、铜的新的化学性质；学会用图示方法自主构建铁的不同价态相互转化的关系。
（2）采用实验探究的方法，掌握Fe3+、Fe2+的性质及相互转化条件，体验自主实验探究过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。
（3）认识化学与人类生产、生活的密切关系。体会铁、铜及其化合物的使用对人类生产、生活及人类身体健康的重要作用。
二、教学重点与难点
教学重点：铁、铜及其化合物的性质，Fe3+与Fe2+的相互转化。
教学难点：Fe3+与Fe2+的相互转化。
三、设计思路
主要采用师生共同讨论、归纳知识与学生实验探究相结合的教学模式，通过回顾前面学习的知识来比较铜与铁性质上的异同，找出铁、铜反应后产物的不同与氧化剂强弱的规律，并通过实验探究Fe2+、Fe3+的性质以及Fe2+、Fe3+的相互转化关系，从而帮助学生构建“铁三角”关系。
四、教学过程
【播放】古代的铁和铜制品。(ppt2、3)
【设问】古代的时候，人们已经知道利用铁和铜制作各种物品了。提起“铁”，大家对它的第一感觉是什么？
【引导】虽然铁外表看起来是黑色的，其实，纯铁是银白色的，质软的。
【展示】一块铜片、一块铁片（用砂纸打磨过）、一小瓶铁粉。
【提问】
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根据实物和我们生活中铁、铜的应用，归纳下铁铜的物理性质。
【讨论投影】一．单质的物理性质：（ppt4）
共同点
不同点
铁
具有金属光泽，密度较大，熔点较高，易导电、导热
纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化
铜
铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体
【提问】在前面的学习中，我们已经了解了铁、铜与其他物质发生的一些反应，请你归纳一下这些反应。
【投影】（ppt5）
二．单质的化学性质：
铁
铜
与非金属
反应
2Fe+3Cl22FeCl3
3Fe+2O2Fe3O4
Cu+Cl2CuCl2
Cu+O2 2CuO
与盐酸反应
Fe+2HCl====FeCl2+H2↑
不反应
与盐溶液
反应
Fe+CuSO4====CuSO4+Fe
Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag
【设问】分析铁和铜分别与盐酸、氯气等反应的实验现象和产物，你有何发现? 【引导】请同学们从氧化还原反应的角度去思考：铁反应产物的化合价与什么因素有关？
【小结】（ppt6）
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1．Fe、Cu在一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等发生反应，在反应中充当还原剂。铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁在反应中可以转化为+2和+3价的铁离子。
2．反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关，铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁的化合物，铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气、浓硝酸、稀硝酸溶液等）反应转化为铁的化合物。
【讲述】铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素，虽然人体中通常只含有3～5g铁元素，但铁元素在人体中却发挥着重要作用。目前缺铁性贫血的发生率很高，患者吃什么药呢？
【图片展示】市售补血剂。（ppt7）
【提问】补血剂补充的是Fe2+还是Fe3+呢？怎么来检验呢？要回答这个问题，我们要先要解决这个问题：Fe2+和Fe3+之间互相可以转化，怎样设计实验来证实？ (ppt8)
【讲述】提供下列试剂：铁粉、0.1mol·L-1 FeCl3溶液、0.1mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水、其它试剂和仪器
【信息提示】Fe3+的检验：在含有Fe3+的溶液中加入硫氰化钾(KSCN)溶液，溶液变成血红色，而在含有Fe2+的溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液不变色。化学上常用硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在Fe3+ 。 反应方程式：Fe3+ + 3SCN-＝Fe(SCN)3
【要求】请大家自己设计探究步骤并进行实验探究。
【学生活动】 (ppt 9、10)
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探究步骤
具体方案
1.提出Fe2+和Fe3+转化条件的猜想
Fe2+→Fe3+：加入氧化剂
Fe3+→Fe2+：加入还原剂
2.设计实验方案验证自己的猜想
Fe2+→Fe3+：加入新制的氯水
Fe3+→Fe2+：加入铁粉
3.由学生完成自己设计的实验，观察并记录实验现象
实验
现象
Fe2+→Fe3+：取2支试管，各加入1 mL 0.1 mol·L-1的FeCl2溶液，向其中一支试管中加入3滴KSCN溶液，向另一支试管中，先加入几滴新制的氯水，振荡试管，再向试管中加入3滴KSCN溶液。
Fe3+→Fe2+：取2支试管，各加入1 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液，向其中一支试管中加入3滴KSCN溶液，向另一支试管中先加入少量铁粉，振荡试管，放置，再向试管中加入3滴KSCN溶液。
4.形成结论
【板书】三、Fe2+和Fe3+的相互转化：（ppt11）
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Fe2+→Fe3+：化合价升高，加入氧化剂, 例如：Cl2、Br2、HNO3、O2等
Fe3+→Fe2+：化合价降低，加入还原剂，例如：Zn、Fe、Cu等
【过渡】学习了铁的不同价态的相互转化, 现在我们来解决刚才提出的问题，补铁性药品中含什么离子?先来看下药品介绍。怎么检验？（ppt12）
【演示实验】把药品碾碎，加水溶解，滴加一滴KSCN溶液，再加入氯水。
【追问】 1．为什么与维生素C同服，会增加本品的吸收？
2．补铁性药品为什么要密封？
【提问】实验室在配制Fe2+溶液时，为防止Fe2+被氧化，可加入什么？
【讲述】在工业上用FeCl3溶液与铜反应可制作印刷电路板。
【演示实验】用毛笔蘸取少量30％的FeCl3溶液，在铜片上画一个“+”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。
【引导】 为什么会出现这样的结果？请写出发生的反应方程式。
【设问】在Fe2+和Fe3+的转化关系中，如果再加入铁这种物质，形成一个“铁三角”。请设计这个三角转化关系。
【师生活动】整理与归纳“铁三角”的转化关系。
【小结】“铁三角”(ppt13)
【过渡】铁与铜的化合物不仅在生产中的应用十分广泛，而且，铁与铜的化合物与人体的健康也有着密不可分的关系。下面，请大家来阅读教材P76的“铁及铜的化合物的应用”
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。归纳铁和铜的化合物有哪些用途呢？
【板书】四．铁及铜的化合物的应用(ppt14)
① Fe2O3作颜料
②氯化铁、硫酸亚铁可作净水剂
1．铁的化合物 ③作磁性材料
④维持生命的微量元素
2．铜的化合物：铜盐可杀菌，CuSO4溶液杀灭寄生虫，治疗皮肤病
【设问】既然铜与人体健康的关系如此密切，那么，在民用建筑上，铺设水管时，最好应采用怎样的金属材料做水管呢？
【巩固练习】（ppt15、16）
1．能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是: ( D )
A. NaOH B. KSCN C. FeCl2 D. Fe
2．某溶液中加入KSCN溶液无明显现象，再滴加氯水,溶液立即变为红色，说明原溶液中一定含有（ B ）
A.Fe3+ B. Fe2＋ C. Cu2+ D. Zn2+
3．要证明某溶液中不含Fe3+，而可能含有Fe2+ ，进行如下实验操作时最佳顺序为（ C ）
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4 ③加入少量KSCN溶液
A. ①③ B. ③② C. ③① D. ①②③
【结束语】铁和铜是两种古老的材料，通过两节课的学习，我们对它们的性质有了基本的认识，它们在我们的生活和生产中仍将起着举足轻重的作用。
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【作业】完成“练习与实践”：第2、3、5、6、7、8、9题
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