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人民教育出版社《普通高中课程标准实验教材书必修1》第三章第二节《金属及其化合物》《铁及其化合物》宜宾学院化学与化工院康敏【教材分析】《铁及其化合物》选自《普通高中课程标准实验教材书必修1》，本节内容安排在第三章第二节《几种重要的金属化合物》中，内容主要包括：金属的化学性质、几种重要的金属化合物、用途广泛的金属材料三个知识点。本节内容从“石器、青铜到铁器”引出迄今为止人类使用最为广泛的金属——铁，并结合所学过的用铁的冶炼、几种常见金属的性质、氧化还原反应、金属活泼顺序等相关知识为基础，学习化学与社会、生活的联系，体现铁及其化合物的历史地位和生活价值。【教学目标】知识与技能过程与方法通过金属冶炼的三种方法的学习，培养学生归纳、总结规律的能力由整个教学过程培养学生自主学习、探究，分析问题、解决问题的能力情感•态度•价值观围绕古代金属冶炼史的讲解，使学生更能体会古代人类的智慧，并能体会化学课程的人文内涵由金属冶炼的相关知识与生活、社会工业发展的结合学习，激发学生对化学的学习兴趣通过金属回收、资源保护相关知识培养学生环保意识、资源观【教学重点】金属冶炼的实质：氧化还原反应工业冶炼金属的三种方法：热分解法、热还原法、电解法，及不同金属其冶炼方法的选择【教学难点】三种冶炼方法原理的掌握不同金属冶炼方法的选择【学情分析】本课程主要以扩展学生对于金属冶炼的相关知识面，加深学生对于金属冶炼的深度了解，加强学生对化学与社会生活紧密联系的认识为根本目的。学生在初中已学过用碳还原氧化铜、铁的冶炼等相关知识，为此课程的学习打下一定的基础；在选修1的教材中已经对氧化还原反应的相关知识进行了较详细的学习，对于氧化还原反应的相关知识已经掌握，对金属冶炼的原理不难理解，经引导就可得出其知识点，易于掌握；且在选修1中，已经学习了常见几种金属（钠、铝、铁）的相关性质，以及金属活泼顺序，对金属的性质并不陌生；在学习金属冶炼的三种方法过程中，学生可运用已掌握的知识进行问题探究，知识归纳；此时的学生与化学学科已经有了一定的接触，基本上已经熟悉了化学学习的思维方式，更应注重学生自主思考、解决问题的化学思维方式培养。【教法分析】以金属冶炼史为中心，以金属活动顺序表为依托,以氧化还原反应为根据，以由“文”到“理”的教学方式，探究金属冶炼相关内容。探索过程中，分别用史实结合教学法、分类对比教学法、人文知识讲解法、问题探究法、自主思考归纳法、对比法、动画演示法、实验演示法、视频演示法，联系现代与历史，理论与实际，激发学生的学习兴趣及思维能动性，在学习理科课程的同时，展现化学学科魅力，培养学生人文精神。【知识•过程•情感示意图】【教学媒体】电脑媒体投影设备、黑板【教学过程】教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间课题引入【图片展示】多媒体展示有关人类历史的图片，人类从古至今经历的时期“石器时代-黄金时代-青铜时代-铁器时代-工业时代”飞速的发展。学生回顾人类历史进程，对比古代与约2分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间【引入】五千年对宇宙来说只是一瞬间，可对我们人类来说，却是非常遥远而又古老的进程。五千年来，人类经历了石器时代---黄金时代---青铜时代---铁器时代---工业时代，从茹毛饮血到基因工程，从刀耕火种到电子信息，从爬山涉水到遨游太空......亿万人类智慧的沉积凝聚，创造出我们五千年来的辉煌。“历史使人聪明”---历史学家如是说，今天我们从金属冶炼史来看历史是如何使人聪明的。【板书】金属冶炼现代，感慨人类社会的发展联系人类历史上，与金属有关的内容从人类历史的发展引入课题探讨问题①【设问①】人类经历了石器时代---黄金时代---青铜时代---铁器时代---工业时代，而在黄金、青铜、铁器这三个时代，金属开始开发并进入鼎盛的应用，那么在自然界中存在许多种类的金属，为何古人却是按金、铜、铁的顺序发现并进入使用的鼎盛时代？【思维引导】引导学生回忆金属活动顺序思考其原因并得出结论诱导学生思维，培养自主思考、自主解决问题的能力2分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间探讨结论：越不活泼的金属越被先发现先应用。问题②③④的提出与解决【设问②】为何越不活泼的金属越被先发现先应用呢？【图片展示】展示古人对金银淋淋尽致的应用【讲解】金银是最早被使用的金属，讲解金银应用的起源及古人类对其辉煌的应用，详见材料一【图片展示】展示“沙里淘金”的图片【讲解】金在自然界中主要存在于石英砂中，最古老的提取方法就是“沙里淘金”。【设问③】为何单质的金可以直接从沙子里淘出来呢？【图片展示】展示现代人们对金的使用图片（通用货币）、有关铁锈铜锈的图片深思其原因联系到金银在古人手中的出色应用思考连续提出的问题③④连续发问，引出第一个知识点，进入问题的探索学习，并激发思维能动性扩展学生知识面，使学生更能体会古人的智慧由典故引入问题连续发问，加强其逻辑性6分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间【设问④】现代社会，金是全球通用货币，其原因？【讲解】作为通用货币不仅仅是因为金在自然界中的含量少，其最重要原因是金的化学性质特别稳定，很难同其它元素反应，做通用货币易储存。金以游离态存在于自然界，这也就是金属被发现先后顺序的原因。而我们身边常见的铁锈铜锈能说明铁、铜的化学性质比较活泼，不能以单质的形态稳定存在，而要制造出铁、铜单质，就必须用化学的方法将单质还原出来。这也就是人类历史上对金属的使用有先后的原因。越不活泼的金属越难发生化学作用，常以游离态存在；越活泼的金属越易发生化学反应，常以化合态存在。【板书】一、金属在自然界中存在形态：解惑问题②③④了解到金属在自然界中的两种存在形式解惑知识点典故知识点【图片展示】沙里淘金具体过程【讲解】对于以游离态存在的金属（Au、Pt）古人知道用物理提取的方法，如金的“沙里淘金”：从沙粒中分离出金粒，实质上是从混和物中得到纯净物。根据沙和金的比重不同，学习知识，知道以游离态形式存在的金属的提取方法由典故引入知识，加深学生学习兴趣2分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间金子的密度比沙子的密度大得多，人们把含有金屑的沙粒在水中荡洗，使其一圈一圈地旋转，沙子比较轻，随水流去，金子重，留在底部，这就是常说的淘金。中国古代的采金技术基本上使用原始而简单的淘洗法，即用木盘或淘床，将含有金子的河砂放在木盘或淘床里，放入水中不断反复淘洗，比重较大的砂金就会沉淀在木盘底部，再一粒一粒地用手挑拣。引导探究【过渡】那么对于化合态存在的金属，该如何将单质的金属从矿石中提炼出来呢？引导学生得出：对于化合态形式存在的金属，将其提取的原理是将金属离子还原为金属单质：MneMn【板书】二、金属冶炼定义：将金属从矿石中提炼出来实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子的电子变成金属单质：MneMn经思维引导，知道以化合态形式存在金属的冶炼原理引导学生思维发散，培养知识迁移应用能力2分钟金属冶炼史：铜知识点【过渡】在青铜时代、铁器时代，常用的金属已有锌、金、银、铅、锡、铜合金、铁，回顾金属冶炼史，看古人们是使用何种方法将化合态的金属提炼出来的呢？【图片展示】展示有关中国古代炼金术相关图片，青铜时代---铜的广泛应用展示铜在自然界中存在的化合物【讲解】首先看看青铜时代，古人是如何冶回顾所学历史课中有关古人对金属使用的知识，如：夏商周的青铜，商代的司母戊鼎以及古人所用的兵器，炼丹术等由金属冶炼史引入知识，加深学生学习兴趣、探索兴趣5分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间炼铜铜在自然界中以化合态形式存在，自然界中含铜的矿物比较多，大多有鲜艳的颜色，如：金黄色的黄铜矿，鲜绿色的孔雀石，深蓝色的石青，在青铜时代，古人将这些矿石在空气中焙烧，形成了氧化铜，再用木炭还原，就得到金属铜。这就是金属冶炼的方法之一：热还原法引导学生根据所讲人文知识归纳出古人炼铜的化学方程式：【图片展示】展示“湿法冶铜”相关图片【讲解】在我国古代，同样是利用氧化还原的原理，最为出名的冶铜方法“湿法冶铜”，详见材料二引导学生书写出相应化学方程式：看古人是如何冶铜的——热还原法思考并书写出化学方程式热还原法的学习培养学生分析能力金属冶炼史：铁知识点【过渡】在青铜时代之后，人类进入铁器时代，人们开始使用铁来制造工具和武器。图片：展示陨铁、铁的化合物等相关图片【讲解】地球上天然的铁很少见，人类对铁的看古人是如何冶铁的——热还原法同样以由文到理的形式，使理科学习不至于太枯燥5分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间最早认识来源于从太空降下来的陨铁，当时人们称它为“天铁”，人们发现铁的硬度要比铜或青铜都大得多，于是，借助人们在炼铜中所积累起来的炼炉设计和高温技术，古代人类开始从铁矿物中冶炼出铁。早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法，将铁矿石：赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿（含结晶水的）、菱铁矿等铁矿石在木炭燃烧所产生一氧化碳的作用下，在高温下还原出铁金属。引导学生书写出相应化学方程式：【引入】随着冶铁技术的发展，在现代社会，工业炼铁采用了更先进的冶炼设备【图片展示】高温炉设备对比现代冶铁工艺，了解到现代工业的先进性对比古代与现代，更能感知人类的聪明才智知识整合【总结】对于化合态形式存在的金属，古代的热还原法大多采用木炭还原的方法，随着冶炼金属的发展，如今工业上不仅仅改进了冶金设备，也综合考虑各种因素，改进了还原剂的选择，常用H2、CO、活泼金属做还原剂还原出金属：整合知识观看实验增强学生思维的条理性理论与实6分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间【视频展示】“铝热反应”实验【板书】方法：1、热还原法：操作及现象际结合，使学生更能理解理论知识的可操作性，并激发学生学习兴趣古文化：炼丹术知识点【过渡】在铁器时代之后，我国进入了秦汉、魏晋三国南北朝、隋唐、宋元等时期，在这些时期渐渐出现了富中国古国特色的古文化---炼丹术。【图片展示】：展示古代炼丹术相关图片【讲解】炼丹术相关内容，详见材料三。可见，金属汞在炼丹术中的地位极其重要，而汞在自然界中主要以氧化物、硫化物形态存在，金属汞的冶炼以高温直接加热就可制得。【板书】2、热分解法：【讲解】炼丹术的影响，详见材料三由古人的炼丹术引入——热分解法联系我国古代的炼丹术学习知识由我国古文化引入，激发兴趣热分解法的学习6分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间故事知识点【引入故事】①拿破仑三世的铝王冠、铝质餐具②门捷列夫的铝质奖杯详见材料四【提问】这故事说明什么?为什么铝制品在当时是那样昂贵的“稀有金属”，而在地壳中最丰富的金属就是铝？【讲解】电解冶铝的起源，详见材料五电解法成为制取铝的主要方法，而电解法对化学性质活泼的其他金属（K、Ca、Na、Mg）也同样适用，金属性活泼的金属的冶炼大都采用电解法【图片展示】电解Al2O3装置图【视频展示】工业冶铝的实际过程（选自法国科普节目“discovery”：铝材好通用）【板书】3、电解法听故事，思考问题由铝的冶炼史学习电解法及其应用范围联系社会，进行知识的学习由故事引入问题，加强学生的思维活动性，进入下一个知识的探索引导学生的思维迁移能力电解法的学习，并为以后学习电化学打下一定基础联系工业应用，体现化学学科魅力12分钟分类归纳总结【视频展示】综合播放三种冶炼金属方法的模拟动画【讲解】随着人类智慧的沉积，随着社会的发展，人们利用千年来古人探索而得的冶炼原理将以改进，使金属的冶炼达到了炉火纯青的地步。在冶炼金属三种方法的基础上，将冶金技术发展的更科学化。这也验证了极富哲理性的观看动画，整理、对比三种冶炼法的原理及其应用范围由动画直观的分类对比，加强知识的可理解性、可对比性5分钟教学过程教师活动学生活动设计意图活动时间“历史使人聪明”。针对不同的金属，采取不同的方法，有的金属既可以用热还原法，又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂。对于一种金属的冶炼采用什么样的方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。根据金属活泼顺序，不同金属采取的冶炼方法。【板书