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視頻標簽：從自然界獲取,鐵和銅
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：高中化學蘇教版必修1專題3第二單元《從自然界獲取鐵和銅》浙江省優課
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《從自然界獲取鐵和銅》教學設計
一、教學設計思路
本課的設計打破了以往元素化合物知識學習中的“結構—性質—制備—用途”的傳統模式，而是從人們熟悉的這些元素及其化合物在生產生活中的應用實例著手，引發學生對“它們在自然界如何存在？”“人類如何獲取這些物質？”的思考，進而產生探究的欲望，通過學生自主查找資料，合作、討論、探究得出一定的結論，在不斷提出問題、解決問題的過程中將探索引向深入。同時不斷在內容中穿插學科德育的理念，感受先人及現代人的智慧，激發學生無盡的學習欲望！這樣編排有利于使學生在更廣闊的視野下，認識在生產生活中有廣泛應用的元素及其化合物的相關知識，從而了解化學在資源利用和保護中所起的作用，認識到化學學科與人類生活的緊密聯系，培養學生運用化學知識解決與化學相關的社會問題的能力。
二、學習任務分析
本節課選自蘇教版化學必修1專題3第二單元第一課時，教材主要介紹了鐵、銅在自然界的主要存在形式，以及高爐煉鐵的原理、設備、原料、反應過程與產物，最后簡單介紹了幾種工業煉銅的方法。
本節課編排在鋁的學習之后，是對金屬元素學習的延伸，并且繼鋁土礦中鋁的提取之后，從鐵、銅的存在和提取著手，介紹了它們的冶煉方法，能加深學習者對本專題的“從礦物到基礎材料”的理解，通過對這些元素的制備、性質等的探究，學生能進一步體驗化學研究方法和途徑，同時也在鞏固鐵、銅相關的性質和化學反應的基礎上獲得新的知識建構。其中銅的冶煉方法中初步涉及銅的冶煉方法，這為必修2中粗銅精煉的學習打下基礎。 教學重點：高爐煉鐵的原理和過程。 教學難點：對高爐煉鐵流程的探究。 三、學習者分析
學習者在初中已經學習過金屬活動性順序表，能判斷鐵、銅元素的活潑性，并且已經有了一定的鐵、銅化合物如何轉化為單質鐵、銅的知識，在前一專題的學習中，學生剛接觸了氧化還原反應的內容，能判斷要從化合態的鐵、銅轉化為游離態需要還原劑來還原，這些都有利于本節課自主探究學習的展開。但是學習者是高一新生，對知識的遷移、運用能力相對較弱，將已有知識框架與新知識結合起來的能力還不足。
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四、教學目標 1、知識與技能：
（1）知道自然界鐵、銅的存在形式及常見的冶煉方法。
（2）掌握高爐煉鐵的原理，知道其工藝流程和原料、設備、與產物。
（3）初步知道工業煉銅的方法，復習古代濕法煉銅的方法，知道生物煉銅的方法。 2、過程與方法：
（1）在對工業煉鐵的原料、原理、設備、工藝流程與產物的探討中提高用所學化學知識解決實際問題的能力。 3、情感態度與價值觀：
（1）體會鐵、銅的冶煉對人類文明的影響。
（2）通過高鋁煉鐵、生物煉銅的學習，建立環保節能意識。 六、教學過程
【創設情景，導入新課】 [多媒體展示]獅子座流星雨
[教師]多媒體上展示的是2015年獅子座流星雨的圖片，并解說：相信很多同學都跟老師一樣對這美麗的流星雨總有一種安奈不住的喜愛。那么同學們知道，流星體墜落到地面的殘留部分是什么嗎？
[學生]隕石（隕鐵）
[教師]沒錯，流星體墜落到地面的殘留部分就是隕石，隕鐵是隕石的一種，含鐵80%以上。這隕鐵在古代的貢獻可不小，人類最早利用的單質鐵就是這個從天而降的隕鐵中得來，所以古人稱鐵為“天石”。那么眾所周知，鐵是一種應用非常廣泛的金屬，除了鐵之外還有一種金屬就是銅。
[ppt]鐵銅在生活中應用的照片
[教師]：鐵銅不知在現代社會應用廣泛，其實早在古代鐵銅的使用已經十分普遍了，在我們人類歷史上分別有以鐵和銅命名的青銅器時代和鐵器時代。
[ppt]：青銅器時代和鐵器時代的代表作品，如司母戊大方鼎、越王寶劍等
[教師]：那么今天我們今天學習的主要內容就是如何從自然界中獲取鐵和銅，請大家跟我一起，隨著時間的轉軸來一場化學和歷史的碰撞吧！ 【自主探究，合作求知】
知識點1——鐵銅在自然界的存在形態
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[教師]請同學們回憶金屬活動性順序——鐵排在鋅之后，是一種比較活潑的金屬，所以自然界中幾乎不存在單質鐵，古人就只能利用這天外來物——隕鐵來獲得單質鐵。但是銅在金屬活動性順序表中列于鐵之后，比鐵穩定，屬于不太活潑的金屬，古人利用的銅來自于地球上存在的少量單質銅。
[教師]但畢竟在自然界中鐵和銅以游離態的形式存在的很少，他們在自然界中的主要存在形式是什么呢？ [學生]化合態
[教師]沒錯，鐵、銅在自然界中主要以化合態形式存在，因此，我們來看看常見的鐵礦和銅礦有哪些。（課本71頁圖3-11） [多媒體展示]自然界存在的鐵礦、銅礦
[教師]除了天然存在的單質鐵、銅外，常見的鐵礦有磁鐵礦，主要成分是Fe3O4，赤鐵礦，主要成分是Fe2O3；常見的銅礦有黃銅礦，主要成分是CuFeS2（硫化亞鐵銅），孔雀石主要成分是CuCO3·Cu(OH)2 [Cu2(OH)2CO3]（堿式碳酸銅，銅綠主要成分也是堿式碳酸銅，它是銅在空氣中生成銅銹的主要的成分） 知識點2——煉銅（以培養學生思考能力） [教師]接下來讓我們一起走進青銅器時代吧
[信息——古法煉銅]：1.考古學家和史學家考證我國在公元前2500~2000年已懂得用孔雀石與木炭一起煅燒制銅.2.我國西漢時的煉丹家劉安所著《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵，則化為銅。”意思是說銅鹽遇到鐵時，就有銅生成。
[教師]請同學們閱讀文字，盡可能的用化學方程式來解釋以上原理 [學生]小組討論，交流。
[教師]以上就是古人智慧的結晶。那么現代煉銅就是在此基礎上進行改進，采用熱還原法將氧化銅中的銅還原出粗銅在經過電解電解出精銅。 這種方法主要采用高溫下冶煉黃銅礦的方法
CuFeS2 粗銅但這種方法只能得到粗銅，含銅量為99.5%-99.7%。要得到純度更高的銅，必須還要經過電解精煉。 3、粗銅精煉
[教師]電解精煉得到的銅含銅量可高達99.95%-99.98%，關于粗銅的精煉我們在以后的課程中還會學習。很多時候，我們需要將自然界存在的不溶性銅礦轉化為可溶的銅鹽從而進行冶煉，幾百年來人們一直沿用“礦堆浸銅法”這種生物煉銅方法，直到最近現代生物學家認識到這是一種微生物來幫助我們從礦石中提取銅的方法。請同學們花1分鐘的時間快速閱讀教材73頁資料卡中內容，思考：生物煉銅的原理是什么？有哪些優點？ [學生]閱讀，歸納。
[總結]生物煉銅的成本遠遠低于其他冶煉法，具有污染小、反應條件簡單、即使含量（品味）很低的礦石也可以被利用等優點，所以引起了人們極大關注。 [提問]那么古人是如何煉鐵的呢？現在讓我們走進鐵器時代
[演示實驗]燃紙成鐵：將一張浸過氯化鐵后烘干的濾紙放在酒精燈上燃燒，并用磁鐵吸引燃燒后的粉末，發現其能被磁鐵吸引
[師生互動]同學們知道為什么會有這個現象呢？提示信息，氯化鐵在烘干的過程中生成了氫氧化鐵，在灼燒的過程中又生成了氧化鐵。 [提問]用化學方程式表示 [學生]合作探究
[教師]：2Fe2O3＋3C錯誤！未找到引用源。4Fe＋3CO2 Fe2O3＋3CO錯誤！未找到引用源。2Fe＋3CO2
[教師]這就是古代煉鐵的方法。那么現代人們是怎樣煉鐵的呢？ 知識點3——高爐煉鐵
我們有那么多方法可以從化合態的鐵銅來獲得單質金屬，而實際工業上則需要從多方面因素考慮來選擇還原劑，下面我們就以高爐煉鐵為例學習工業上是如何煉鐵的。
[展示]高爐煉鐵，顧名思義，其主要設備是高爐。這高爐長啥樣呢？請大家看大屏幕，這就是高爐煉鐵所用的高爐。（課本72頁） [視頻]高爐煉鐵視頻
[提問]從生產成本、安全、環保、節能等多方面考慮，請同學們選擇工業煉鐵的還原劑。 [小結]1、活潑金屬比較貴，由于比鐵活潑，在自然界也是以化合態存在，作為還原劑成本太高。
2、H2成本高，作為可燃性氣體安全系數不高。
3、C雖然成本低，但是用它作還原試劑生產出的生鐵質量低，由于其是固態在生產中反應不充分。
4、CO雖然在自然界存在很少，卻可以用廉價的焦碳制取。所以是最佳的。
[教師]所以工業煉鐵的原理就是在高溫下，用還原劑——主要是CO把鐵從鐵礦石還原出來。
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[過渡]知道了反應原理之后，我們再來探究工業煉鐵的流程到底是怎么實現的？請大家看高爐的簡易裝置圖，圖中有很多出口、入口，它們分別有什么用途呢？首先我們要看進入高爐的都有哪些原料。
[提示]工業煉鐵的原料有鐵礦石、焦炭、空氣等。（在高爐圖中分別注出）。有了這樣的一些原料，大家能不能想到還原劑：一氧化碳是怎樣形成的？
[教師]在冶煉過程中，從爐頂不斷將鐵礦石、焦炭等送入高爐，從高爐下部的風口吹進1000~1300℃的熱空氣，在這樣的高溫下，焦炭和空氣中的氧氣發生反應就可以實現從焦炭到一氧化碳的轉換，請同學寫出反應方程式。
[教師]在冶煉過程中，焦炭先與熱空氣中的氧氣反應生成CO2，CO2 再與灼熱的焦炭反應，生成CO。
[教師]有了還原劑CO，鐵礦石就可以被還原成單質Fe了，鐵礦石的主要成分我們知道，是Fe2O3，所以這個反應就是——Fe2O3＋3CO錯誤！未找到引用源。2Fe＋3CO2
[過渡]工業煉鐵過程到這里就結束了嗎？我們已經得到了想要的鐵了嗎？事實上，工業煉鐵往高爐里加入的原料里除了鐵礦石和焦炭以外還有石灰石，那么這個石灰石的作用是什么呢?
[學生]用來除雜
[教師]沒錯，要得到最后的產物，我們還有很重要的一步——除雜，石灰石的作用就是為了用來除去鐵礦石中的二氧化硅等雜質。這個除雜過程是怎樣實現的？首先，石灰石在高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與二氧化硅等反應生成爐渣。這樣產生的爐渣就從高爐底部出來了，而在這樣的高溫下鐵還是液態的，所以鐵水就從另一邊流出來了，從而實現固液分離。
[過渡]在這里，石灰石是作為助熔劑參加除雜反應的。我們再來看這個反應的廢氣，有哪些？ [學生]CO、CO2、N2
[教師]高爐煉鐵產生的這種含有大量一氧化碳的混合氣體，就是高爐煤氣，是一種低熱值的氣體燃料，可用于冶金企業，也可供給民用。所以工業煉鐵的過程不僅不會產生污染尾氣，生成的廢氣還能再利用，是一種環保節能的生產方式。這也是選擇CO作為還原劑還原鐵礦石的另一個原因。
[過渡]這樣冶煉得到的鐵是含碳2%-4.5%的生鐵，將生鐵進一步煉制就可以得到用途更廣泛的鋼。
知識點3——金屬冶煉的方法總結
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[提問]目前為止我們學習過的金屬冶煉的方法有哪些，請寫出相應的方程式 [學生]書寫化學方程式
[總結]2NaCl===2Na+Cl2↑ MgCl2====Mg+Cl2↑
[教師]根據金屬活潑性將金屬的冶煉方法分為以下幾種：電解法、熱還原法、熱分解法和濕法，比如較活潑的鈉和鎂等用電解法，鐵銅等中等活潑用熱還原法，銀汞等不活潑的用熱分解法。
【聯系生活，展望未來】
[ppt] 鳥巢和杭州灣跨海大橋宏偉照片展示
[教師] 鐵和銅直至今日使用量都非常大，北京奧運會電纜用銅7000噸，上海世博會鋼用量15萬噸。但是材料網報道，鐵的開采時間為132年，銅的開采量為45年，所以說我們的資源并不是取之不盡用之不竭的，所以作為新時代的我們肩負著重要的責任。我們可以做哪些事情呢？
[學生]節約能源，垃圾分類，尋找新能源
[垃圾分類]2015年10月開始我縣開展了垃圾分類工作，小有成效，各學校各單位都積極響應，這是人類文明的新進展！今天我們學習了從自然界中獲取鐵和銅的工業方法，都是綜合了生產成本、安全、環保、節能等多方面綜合考慮的，在提倡低碳環保的今天，我們尤其在追求經濟利益的同時不能忽略環境保護。 [新能源] 鈦——21世紀的金屬，未來的鋼鐵! 七、課后作業
1、下列物質中，不屬于合金的是 （ ） A．硬鋁 B．黃銅 C．鋼鐵 D．水銀
2、下列物質混合時，鐵能溶解但無氣體產生的是 （ ） A．鐵粉與鹽酸 B．鐵屑與濃硫酸 C．鐵粉與硫酸銅溶液 D．鐵釘浸入水中
3、在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入適量鋅粉，首先置換出的是（ ） A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
4、在化學反應：3Fe＋4H2O錯誤！未找到引用源。Fe3O4＋4H2↑中，H2O作 （ ）
A．還原劑 B．氧化劑 C．催化劑 D．溶劑
5、鐵、銅在自然界中主要以 的形式存在。常見的有磁鐵礦 、赤鐵 7
礦 ，常見的銅礦有黃銅礦（CuFeS2）、孔雀石等。工業上鐵的冶煉是在 中進行的。原料有 、 、 、和 等。在冶煉過程中，鐵元素被還原，還原劑是 ，產生還原劑的化學方程式 。銅的冶煉在我國具有很悠久的歷史，最早約在 時期就能用高溫冶煉黃銅礦得到銅，通過 法精煉銅，銅的純度可以達到99.95%~99.98%。 八、板書設計
§3.2.1 從自然界獲取鐵和銅 一. 鐵、銅的性質 鐵 銅 化學性質 較活潑 比鐵穩定 主要存在形態 （化合態） 磁鐵礦：Fe3O4 赤鐵礦：Fe2O3
黃銅礦：CuFeS2
孔雀石：CuCO3·Cu(OH)2
二. 工業煉鐵 1、設備：高爐
2、原理：鐵礦石 鐵
3、主要反應
①CO的生成：C＋O2錯誤！未找到引用源。CO2 CO2＋C錯誤！未找到引用源。2CO ②礦石還原：Fe2O3＋3CO錯誤！未找到引用源。2Fe＋3CO2 ③除雜：CaCO3錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。CaO＋CO2↑
CaO＋SiO2錯誤！未找到引用源。CaSiO3
4、尾氣：CO、CO2、N2
《從自然界中獲取鐵和銅》教學反思
本課以明晰的“以我國鐵和銅的發展歷史”為主線的教學思路，通過青銅時
還原劑（主要是CO）
高溫
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代和鐵器時代的文物圖片的展示，引發學生對“人類如何獲取這些物質”“它們在自然界如何存在”等問題的思考，進而產生探究的欲望；引導學生在了解古代冶煉鐵、銅的基礎上，抓住初中學過的濕法煉銅原理，用C,CO,H，還原氧化銅，CO還原氧化鐵等相關知識，運用基本化學原理歸納總結從自然界中獲鐵、銅的氧化還原反應原理。通過教材的閱讀和圖片的展示、演示實驗以及視頻的播放等，幫助學生掌握鐵和銅的冶煉的內容，在不斷地提出問題、解決問題的過程中將探索引向深人。在課堂上不斷引導學生將語言文字改寫成化學符號，用生活情境、實驗情境，使知識問題化，問題情景化，這樣的設計，不僅讓學生了解了從自然界中提取鐵、銅的發展歷程，使學生對提供的鮮活素材和問題饒有興致，產生求知欲，從而深人探究；而且有利于使學生在更廣闊的視野下，認識在生產生活中有廣泛應用的元素及其化合物的相關知識，從而了解化學在資源利用和保護中所起的作用，認識到化學學科與人類生活、社會發展的緊密聯系，培養學生運用化學知識解決與化學相關的社會問題的能力。
這節課作為化學德育內容深化的典型課，一定要注意教學目標中情感態度與價值觀這一維度的體現。本文是化學和歷史的碰撞，由教師帶領學生走進歷史，去感受古代人的智慧，從中激發學生對國家的熱愛，并由此展望未來，鼓勵他們努力學習，為祖國的未來獻出自己的力量，而在課后也深深感受到了學生這一份愛國情懷，這樣將化學德育教育融入化學教學中有利于學生化學素養的養成，也更有利于激發他們學習化學的興趣，所以在一定程度上這一節課還是比較成功的，聽課老師也認同了這一點。
但是，作為年輕教師，還是存在一定的不足之處，有老師提出上課語速過快，留給學生思考的時間過少，同時學生反饋，對實驗十分感興趣，能否讓他們親自體驗，面對以上方面我將積極改進，爭取更高的進步！
“從自然界中獲取鐵和銅”學案
【學習目標】
1、了解自然界中鐵、銅的存在形式及常見的冶煉方法。2、掌握高爐煉鐵、濕法煉銅的化學原理。3、體會鐵、銅的冶煉對人類文明的重要影響。
【自主學習】
閱讀書本71頁的相關內容，總結鐵銅在自然界中的存在形態。
Fe: Cu:
【探究學習】
用化學方程式表示下列信息當涉及的化學原理
1.古代煉銅
【信息1】考古學家和史學家考證我國在公元前2500~2000年已懂得用孔雀石與木炭一起煅燒制銅
【信息2】我國西漢時的煉丹家劉安所著《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵，則化為銅。”意思是說銅鹽遇到鐵時，就有銅生成。
【信息3】生物煉銅：利用某種能耐受銅鹽毒性的細菌，它利用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，將其轉換成可溶性銅鹽。
2.燃紙成鐵的原理
3.古法煉鐵
【重點學習】：高爐煉鐵
（1）原料：
（2）設備：
（3）煉鐵的主要反應過程：（方程式）
① 產生還原劑：
② 還原鐵礦石：
③ 造渣（除脈石）：
（4）高爐煤氣：
（5）產品：
【拓展學習】：金屬冶煉的方法
寫出已經學習過的金屬冶煉的方法，并總結金屬冶煉方法與金屬活動性的關系
【課后習題】
1.下列有關金屬的工業制法中，正確的是（ ）
A.制鈉:用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液
B.制鎂：以海水為原料，經一系列過程，制得氯化鎂固體，氫氣還原得鎂
C.制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵
D.制鈦：鈉置換得鈦，將鈉放入四氯化鈦的溶液中還原得鈦
2.有氧化鐵和氧化銅混合物ag,加入2mol/L的硫酸溶液50mL時，恰好完全溶解。若將2ag這種混合物在氫氣的氣流中加熱并充分反應，冷卻后剩余固體質量為
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