教案金属的冶炼和利用

同学个性化教学设计

年级：初三教师: 陈强科目：化学

班主任：日期: 时段:

课题金属的性质及冶炼

教学目标 1.掌握合金的性质及和利用

2.掌握金属矿物的冶炼

重难点透视金属矿物的冶炼和合金的利用

考点铁矿物的冶炼金属活动性

知识点剖析

序号知识点预估时间掌握情况

1 金属及其合金知识点60min

2 金属矿物的冶炼60min

3

4

5

教学内容

金属的冶炼和应用

一、金属材料

1.金属材料包括纯金属以及它们的合金。合金属于金属材料；

2．合金与组成它的纯金属相比：硬度增大、熔点降低合金的抗腐蚀性能增强（合金具有更广泛的用途）。

3.金属大规模开发和利用的先后顺序与金属的活动性有关。铁、铝、铜被人类利用的先后顺序是：铜＞铁＞铝，铝的利用比铜和铁晚。

4．金属的物理性质：有金属光泽，大多数金属都是电和热的良导体，有延展性；

金属在物理性质上的差异：①颜色差异：大多数金属呈银白色，铜为紫红色、金呈黄色；②常温下，大多数金属都是固体，汞是液体；③金属在导电导热性、密度、熔点、硬度、延展性等方面均有较大差异。

5．金属之最：目前世界年产量最多的金属是铁；导电性最好的金属是银；熔点最高的金属是钨；硬度最大的金属是铬；熔点最低的金属是汞；铝是地壳中含量最多的金属元素；钙是人体中含量最多的金属元素。

6.合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，属于混合物。

7．常见的合金：

①生铁和钢都是铁的合金，其主要成分是铁，生铁和钢的主要区别在于含碳量不同，生铁的含碳量是2%~4.3%，钢的含碳量是0.03%~2%；

②钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。

8．物质性质与用途的关系：物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但性质不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。二、金属的化学性质

1．与氧气的反应：大多数金属能与氧气反应生成金属氧化物（金、银、铂除外），但反应的难易和剧烈程度不同，一般金属越活泼，反应越剧烈；

（1）镁、铝等较活泼金属在常温下就能与氧气反应。铝与空气中氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，因此，铝具有较好的抗腐蚀性能；

（2）铁与氧气反应：铁在干燥空气中很难与氧气发生反应；铁在潮湿的空气中，能发生锈蚀，生成铁锈(主要成分Fe2O3)；铁在纯氧中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4

（3）铜在加强热的情况下，铜与氧气反应，表面逐渐变成黑色。化学方程式为：2Cu + O22CuO；

铜在潮湿的空气中生成铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜【化学式为Cu2(OH)2CO3】，铜生锈是铜与氧气、水、二氧化碳共同作用的结果；

2．与稀盐酸、稀硫酸的反应：金属与酸反应速率的快慢与金属的活动性有关，活动性强的金属与酸反应的速率快。（1）反应规律：金属+酸→盐+ H2↑

（2）反应条件：酸一般指盐酸或稀硫酸，不能是强氧化性酸，如浓硫酸、硝酸等；金属一般指较活泼金属：Mg、Al、Zn、Fe。（在金属活动性顺序中，排在氢（H）前面的金属，能与酸发生置换反应生成氢气）；

（3）应用示例：

①锌粒和稀硫酸反应的化学方程式：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑【常用于实验室制取H2】

②铁钉与稀盐酸反应的化学方程式：Fe+2 HCl＝FeCl2+H2↑ 【溶液由无色变成浅绿色，铁与酸或盐溶液反应置换反应时，生成物中铁元素的化合价为+2价，而不是+3价】

③铝丝和稀盐酸反应的化学方程式：2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑

3．与某些盐溶液反应

（1）反应规律：金属+盐溶液→新盐+ 新金属

（2）反应条件：盐必须可溶；在金属活动性顺序中排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。（3）应用示例：

①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 【现象：铁钉表面有红色物质析出】

【注】古代“湿法炼铜”原理（西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁化为铜”的记载）；利用此反应可以解释为什么不能用铁制容器配置农药波尔多液。

②Cu+2AgNO3= Cu( NO3 )2 +2Ag 【现象：铜丝表面有银白色物质生成】

【注】金属与盐（溶液）发生置换反应，如果某盐溶液中含有几种金属离子，向其中加入某一金属且加入的金属活动性最强，最先发生的反应的是金属和活动性最弱的那一种金属的阳离子。

三、金属活动性顺序及其应用

1．金属活动性顺序的应用

（1）在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；

（2）在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；

（3）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。2．金属活动性顺序的判断方法：

①根据金属能否与酸反应或根据与酸反应产生H2速率的大小来判断，产生H2速率大的金属越活泼。

②根据金属与另一金属的盐溶液是否反应来判断；

3．探究金属活动性顺序（以活动性居中的金属为标尺，前后的两种金属跟其比较，一种比它强，另一种比它弱）。以Fe 、Cu、Ag三种金属的活动性顺序探究为例，常见方案有：

方案一：可以选中间金属两边盐溶液；如：Cu、FeSO4溶液、AgNO3 溶液

方案二：可以选中间盐溶液两边金属；如：Fe、Ag和CuSO4溶液

方案三：可以先选前两种金属与酸反应，再用较不活泼金属与盐溶液反应；如：Fe、Cu和稀硫酸、AgNO3溶液四、金属资源的保护

1．铁的锈蚀和防护

（1）铁锈蚀条件：铁与空气中的氧气和水接触共同作用生成铁锈（主要成分是Fe2O3）；

（2）防止金属制品锈蚀的方法是破坏铁锈蚀的条件，原理就是隔绝氧气和水。

（3）防护措施有：①保持金属制品表面的洁净和干燥。②在金属制品表面设置一层保护膜。如刷漆，涂油，镀金属等。③改变金属制品的内部结构，将其制成合金。

【注】铁生锈的两个条件缺一不可。如果铁表面沾有其他物质时，往往会加快生锈。如铁制品上沾有食盐水或灰尘等则生锈更快，所以防止铁制品生锈首先要保持铁制品的干燥与洁净。

2．金属资源的保护途径：（1）防止金属锈蚀；（2）回收废旧金属(意义有节约金属资源，节约能源，减少对环境污染)；

（3）合理开采金属矿物；（4）寻找金属替代品等。

五、铁的冶炼

1．炼铁主要原料：铁矿石、焦炭(主要作用是提供热量，提供还原剂CO )、石灰石（主要作用是制造炉渣）。2．炼铁设备：炼铁高炉 3．反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2