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几种常见的金属

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教学目标

知识目标
  1.常识性介绍我国钢铁工业的发展。

  2.常识性介绍几种常见的金属及合金的应用。

  3.了解生铁和钢的成分和机械性能的主要差别。

  4.掌握含杂质物质的化学方程式的计算。


能力目标
  在生铁的种类及特性的教学中,可以启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性,不同种类生铁的个性及它们之间的区别。培养学生科学的思维方法;通过我国古代的成就,使学生增强民族自信心和自豪感,增强学生的爱国主义激情。

  通过几种金属的介绍和实物展示,使学生认识到金属单质色彩丰富。由于金属具有良好的延展性,所以金属材料的造型众多,应用广泛,从而向学生渗透物质美,物质用途美。


情感目标
  培养学生的自学能力和化学计算技能。


教学建议

关于生铁和钢的教材分析
  生铁和钢的一些物理性质有很大差异,但是它们的化学成分又极为相近,所以二者关系密切。本节教材指出,生铁和钢都是铁合金。由于初中学生所学的金属知识较少,目前很难理解合金的概念。教材只简介了几种具体的铁合金(白口铁、灰口铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢)的成分和性质上的差异,以及它们的用途。因此教学中对合金概念不必做过高要求。教材中生铁的概念是从合金的角度来定义的:生铁是含碳量在2%~4.3%之间的铁合金。这样的定义,事实是讲生铁是含碳量的幅度较宽的一组铁合金。含碳量在定义范围之内的所有铁合金,都具有相类似的特性,例如硬度高、机械性能差、性脆、不易机械加工等等,这类铁合金统称之为生铁。为了使学生了解各种不同种类生铁的差异性,除了应该使学生了解铁合金的共性之外,还应引导学生了解影响合金性质的其他因素。例如,铁合金中含碳量的多少、含其他杂质元素的不同以及碳元素在合金中存在的形态的不同等,都会对生铁的性质造成很大的影响。教材把生铁分为白口铁。灰口铁和球墨铸铁的分法,就是以铁合金中碳元素存在形态不同为依据来加以区分的。启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性和不同种类生铁的个性及它们之间的区别,对培养学生科学的思维方法是必要的。

  生铁的具体分类及它们的主要用途,教材都写得比较具体,便于学生阅读。

  对上述知识学生是比较陌生的,既缺少感性认识又缺乏对诸如碳元素的存在形态等概念的理解。因此教师要形象地讲解,结合实际积极引导学生去想象各类生铁内部的微观结构,并跟它们的宏观性质结合起来,有条件的还可以准备一些标本,让学生观察比较,以丰富感性知识。

  生铁的冶炼是一个很大的课题,知识性,技术性都很强。但在初中阶段的化学课里,仅做了一些最简单的介绍,只要求学生了解铁矿石还原成铁的反应就可以了。教师在组织上述内容教学时,可采取多种不同的方法,可详可略。但对于大多数学校应根据大纲的要求,不宜扩展过多内容。

关于几种常见的金属的教材分析
  在介绍了铁的性质的知识以后,本节教材又对人们最为熟悉并且与日常生活和工农业生产最密切相关的钢铁的知识做了介绍,并简单介绍了几种常见金属。生铁和钢是在生活中和生产上使用最为普遍的金属材料。自从人类进入铁器时代以来,钢铁工业是否发达,一直是衡量世界各国经济实力的一个重要标志。我们伟大祖国是很早就掌握冶铁技术并且是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国,钢铁生产曾在世界范围内长期处于领先地位,直到近代才停滞不前。随着新中国的建立,钢铁工业又以崭新的姿态迅速崛起,在短短几十年内,钢的年产能力从解放初的15.8万吨,发展到1989年的6000多万吨,1994年产量已达9000万吨,成为年产量居世界第四位的钢铁大国。初中学生通过化学课的学习,简要地了解一些钢铁方面的知识,了解祖国钢铁工业的发展和现状,(当然在这个问题上,时刻也不要忘记我国的人口多,从人均占有量来说,我们的钢铁工业还是甚感不足的,借以激励学生为祖国的繁荣昌盛而努力学习。)对他们今后的成长和发展具有重要意义。

  本节教材的内容相当丰富,涉及到黑色金属和有色金属的分类,生铁和钢的成分、性质、种类以及冶炼,铝、铜、锌、钛等金属的性质和用途等知识。但是从学生的实际情况来看,尽管他们很熟悉司空见惯了的钢、铁、铜,也知道一些钢和铁不相同的事实,假若进一步追问其中的道理,他们就可能讲不清楚了。因此,对这一节教材如果教师处理得好,很容易引起学生的兴趣,激发起学习的积极性。

  教材在内容安排上,可以分成生铁和钢以及几种常见的金属两部分,其中包含了含有一定量杂质的化学方程式计算。

关于含杂质物质的化学方程式的计算的教材分析

  本节教材还有一部分是化学方程式的计算中有关不纯物的计算。这段教材可以单独处理。

  含杂质物质的化学方程式的计算,是在第四章已所学习过的纯物质的化学方程式计算的基础上进行学习的。当学生对于化学方程式意义缺乏深刻理解时,处理这一类型的计算一定会感到困难。困难的集中点就在于不能很好地把含杂质或不含杂质跟化学方程式的意义联系起来考虑。为了帮助学生解决这一类的困难,教师首先要帮助学生理解(1)化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系;各化学式所规定的化学量,反映的是纯净物之间的数量关系。(2)在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的,或多或少都含杂质。当利用化学方程式计算的时候,所含的杂质并不遵守该化学方程式所遵循的规律。因此当参与反应的物质含有杂质时,先要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量,再用纯物质的质量进行计算。
教材第二节中给出了一个例题。在分析例题之前可以让学生先做一两个不必用化学反应方程式为依据的算术应用题。例如:赤铁矿能用于炼铁的主要成分是 ,其余都是杂质,某地产赤铁矿含杂质35%,问5000吨矿石中含杂质多少吨?能用于炼铁的


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  这样的问题,初三学生能毫不犹豫地给出答案:

  该赤铁矿含 为5000吨×65% = 3250吨

  含杂质为5000吨×35% = 1750吨

又例如,今有含氯化钠95%的食盐250克,问其中纯氯化钠的质量是多少?

  当学生有了这些概念,也懂得在什么情况下应该关心这类问题的时候,再分析课本上给出的例题,实际上就不会再有什么困难了。

关于含杂质的化学方程式的计算的教学建议
  含杂质的化学方程式的计算是本节的重点和难点。这部分教学应以学生学过的纯物质的化学方程式的计算为基础。教师首先带着学生真正弄懂化学方程式的意义,然后让学生通过教师搭的小阶梯,自己完成学习任务。例如,教师可以把教材的例题分解成简单的根据化学方程式的纯量计算题和不用依据化学方程式就能计算的有关质量分数的计算题,让学生在自己做题的基础上,学会含杂质的化学方程式的计算。

关于几种重要的金属的教学建议
  从铁的物理性质受杂质的影响引入本课,然后简单介绍合金的含义。从铁碳合金含碳量的区别导入生铁和钢在机械性能上的差异。让学生通过阅读教材,列表比较,自己得出结论。对于几种常见金属的教学,由于内容简单,又密切联系生活实际,可以采取先指导学生阅读,然后由教师小结的方法。含杂质的化学方程式的计算以学生学过的纯物质的化学方程式的计算为基础。教师先带着学生真正弄懂化学方程式的意义,然后让学生通过教师搭的小阶梯,自己完成学习任务,最后学会含杂质的化学方程式的计算。

关于炼钢和炼铁反应原理的教学建议
  学生往往认为炼钢和炼铁的反应原理是相同的原因是:它们都是在高温下利用氧化一还原反应。这时有必要教师对它们的主要原理分析:炼钢的主要反应原理是在高温下,使用氧化剂(如氧气或铁的氧化物)将生铁中所含过量的碳及其杂质变成气体或炉渣除去,而炼铁的主要反应原理是在高温下用还原剂(如一氧化碳)将铁从它的氧化物中还原出来。所以炼钢和炼铁的反应原理不同。

教学设计方案1

重点:含杂质的化学方程式的计算。

难点:含杂质的化学方程式的计算。  

教学过程

    1.复习提问:铁有哪些物理性质?

    根据学生的回答,教师设问:前面我们学习了纯铁的一些性能,想一下与我们日常生活用的铁制品性能完全相同吗?不完全相同。纯铁很软,不宜用来制造机械和其他用品。我们平时使用最多的是铁的合金。生铁和钢就是铁的合金。自从人类进入铁器时代以来,钢铁工业是否发达,一直是衡量世界各国经济实力的一个重要标志。我们伟大祖国是很早就掌握冶铁技术并且是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国,钢铁生产曾在世界范围内长期处于领先地位,直到近代才停滞不前。随着新中国的建立,钢铁工业又以崭新的姿态迅速崛起,在短短的几十年内,钢的年产能力从解放初的15.8万吨,发展到1989年的6000多万吨,1994年产量已达9000万吨,成为年产量居世界第四位的钢铁大国。当然在这个问题上,时刻也不要忘记我国的人口多,从人均占有量来说,我们的钢铁工业还是甚感不足的,因此每位学生都要为祖国的繁荣昌盛而努力学习。

   (1)生铁都有哪几种,每种都有什么性能及用途?

   (2)钢有哪几种,每种都有什么性能?

   (3)炼铁和炼钢的主要原理是什么?

   (4)生铁和钢有什么区别?

    通过学生阅读教材,回答上述问题,然后师生共同小结。

  2.铁是我们常见的金属外,日常生活和生产中,我们还要用到一些金属。

    请同学们阅读教材,教师引导学生总结。

    3.教师复习提问:(1)化学方程式都可以表示哪些意义?

                    (2)根据化学方程式计算的依据是什么?

    根据学生的回答情况,教师进一步讲解:化学方程式所表示的都是纯净物质发生化学变化时相互关系;各化学式所规定的化学量,反映的是纯净物之间的数量关系。但在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的,或多或少都含杂质。当利用化学方程式计算的时候,所含的杂质并不遵守该化学方程式所遵循的规律。那么我们如何解决这类问题呢?下面做几道这方面的练习题:

  ①赤铁矿能用炼铁的主要成分是三氧化二铁,其余都是杂质,某地产赤铁矿含杂质35%,问5000吨矿石中含杂质多少吨?能用于炼铁的三氧化二铁占多少吨?

  ②2000吨含氧化铁75%的赤铁矿石,可炼出多少吨铁?

  通过上述层层练习后,请同学俩俩讨论:当参加反应的物质含有杂质时,如何利用化学方程式计算。

  根据学生的回答,最后师生共同总结出:当参加反应的物质含有杂质时,先要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量,再用纯物质的质量进行计算。

  总结、扩展:
1.生铁和钢的比较  

生铁

组成元素

铁及少量碳、硅、锰、硫、磷

铁及少量碳、硅、锰几乎不含硫、磷

碳元素含量

2%~4.3%

0.03%~2%

分类用途

白口铁:用于炼钢
灰口铁:制造化工机械、铸件
球墨铸铁:机械强度高,可代替钢

碳素钢(低碳钢、中碳钢、高碳钢)
合金钢(锰钢、不锈钢、硅钢、钨钢)

机械性能

硬而脆、无韧性、可铸不可锻

坚硬、韧性大、塑性好、可铸、可锻、可压延

原料

铁矿石、焦炭、空气、石灰石

生铁、氧气或铁的氧化物

反应

原理

在高温下,用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来

在高温下,用氧气或铁的氧化物把生铁中所含过量的碳和其他杂质转变为气体或炉渣而除去

设备

高炉

转炉  电炉  平炉


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  2.几种常见金属的性质和用途比较

 

银白色金属光泽,具有良好的延性,展性,导电性,导热性。密度2.7克/立方厘米,熔点660℃,沸点2200℃

紫红色金属光泽,具有良好的延性,展性,导电性,导热性。密度8.9克/立方厘米,熔点1083℃,沸点2595℃

青白色金属光泽,密度7.14克/立方厘米,熔点419.4℃,沸点907℃,常温下较稳定

银白色金属光泽,密度4.5克/立方厘米,熔点1725℃,沸点3260℃,具有良好的延性和展性

 

耐腐蚀性,与各种硝酸、稀硫酸、弱碱作用缓慢,但可溶于盐酸、浓硫酸和氢硫酸中

冶炼高熔点金属、电线、电缆、工业材料、建筑工业

电线、电缆、电器、机械仪器、仪表、国防工业、化学工业

电镀、铜合金、干电池

航空工业、造船工业、化工工业



教学设计方案2 重点难点:讲解、自学并进。 教学用具:铁矿石标本、投影片 教学过程:   【提问】铁具有哪些物理性质?有哪些化学物质?   【讲解】通过上节课的学习,我们知道纯铁质软,而我们在生产和生活中用到的铁制品是很坚硬的,所以通常用于制造机械和其它用品的并不是纯铁,而是铁的合金。   【板书】 第二节 几种常见的金属   【引导】 生铁和钢都是铁的合金,我们先来学习生铁的特性和用途.   【板书】一、铁       1、生铁       2、成分:含碳量2%~4.3%,还含有硅、锰、少量的硫和磷        种类,特性,用途   【讲解】钢是铁的另一种合金,它的含碳量在0.03%~2%之间,硫、磷等元素的含量很低,在组成成分上与“生铁不同,所以在性能上有较大的差别。”   【板书】3.钢   【解释归纳钢的分类及几种常见钢的特性和用途。   【介绍】钢的冶炼方法   【设问】生铁、钢的冶炼方法有什么不同?   【板书】二、其它几种常见的金属指导学生阅读课文   【小结】 通过学习,我们对铁的两种合金—生铁和钢及其它几种常见金属有了初步的认识。钢铁工业是否发达,一直是衡量国力的重要标志,我国是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国。新中国成立以来,短短的几十年的发展,1996年我国钢铁产量已在世界第一位。   【提问】 炼铁的原料主要有哪些?这些原料属于哪类物质?写出炼铁的反应原理。   【讲解】 我们知识铁矿石是混石物,而其主要成分—铁的氧化物才是能炼出铁的物质,根据:
纯净物的质量分数= ,可知纯净物的质量=不纯物的质量×纯净物的质量分数合可以计算出一定质量的铁矿石中含铁的氧化物的质量。 【投影】 例1.现有含Fe2O385%的赤铁矿1000吨,其中含Fe2O3多少吨?   【提问】根据一氧化碳还原氧化铁的化学方程式,说明化学方程式的意义?   强调化学方程式所表示的都是纯净物间发生化学变化时的相互关系,各化学式所规定的化学量是反映纯物质间的数量关系,在现实生活中,物质里或多或少都含有杂质,像炼铁用的铁矿石.那么当参加反应的物质含有杂质时,应如何进行计算呢?   【板书】 三、含杂质物质的化学方程式的计算   【投影】 例2. 含Fe2O385%的赤铁矿1000吨,可以炼出多少吨铁?   分析:根据前面分析,要根据化学议程式进行计算.道德要将赤铁矿石中Fe2O3的质量(即纯物质的质量)计算出来,再按照第四章中所学过的规范步骤进行计算。   【小结】通过学习,我们初步掌握了含杂质物质的计算。实际上,除了铁矿石以外,很多都是不纯的物质参与反应,前面我们接触到的制二氧化碳的原料石灰石,以及后面要学习的溶液在计算中都会遇到这个问题,请大家在学习中给予足够的注意。
    探究活动   根据你的生活经验并查阅有关资料分析下列问题。   1、为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制?   2、银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?   3、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制的话,可能会出现什么情况?   4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?





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