6.3 金属矿物与金属冶炼教案-2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）下册

6.3 金属矿物与金属冶炼

本节由常见金属资源的来源以及资料“金属元素在地壳中的含量”表引入，简单介绍了地球上及我国的金属资源现状。人类对地球上金属矿物资源的利用主要是用来冶炼金属，而其中冶炼量最大的是铁。因此，课本很自然地转入到对铁的冶炼的讨论中。

“铁的冶炼”是本节教学的重点。课本除简要地介绍了我国冶炼铁的历史外，主要是通过实验，说明从铁矿石中将铁还原出来的化学反应原理，并结合炼铁的实际情况，学习化学方程式计算中有关杂质问题的计算。这样，把化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起，使学习活动成为有机的整体，有利于学生主动参与学习。

【素养目标】

1.认识一些常见的金属矿物。

2.了解炼铁的化学原理。

3.了解工业炼铁的原料、过程及产物

4.学会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。

5.通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究性活动，从而获得良好学习习惯和学习方法。

6.通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。认识到化学原理对实际生产的指导作用。

【教学重点】

一氧化碳还原氧化铁的实验装置、现象和操作。

【教学难点】

炼铁高炉中的有关化学反应，关于混合物的化学方程式计算。

【教学准备】

教学设备（投影仪，教学课件），一氧化碳还原氧化铁视频。

【教学过程】

一、导入新课

地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除了少数很不活泼的金属如金、铂、银等能以单质形式存在，绝大多数都是以化合物形式存在于矿物中的。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。通过金属冶炼（主要是运用化学方法），人们可将矿物中的金属化合物转化为金属单质。接下来我们一起来学习金属冶炼的原理以及实际生产过程吧。

二、推进新课

知识点1  了解几种金属矿物

［提出问题］刚刚我们讲过，绝大多数金属在自然界中的以化合物的形式存在，这是为什么呢？

［学生回答］金属在地壳中的存在形态与金属的活动性密切相关，很不活泼的金属能以单质形态存在，活泼的金属因其易与其他物质发生化学反应，只能以化合物形态存在。

［课件展示］教师展示自然界中几种矿石图片（含课本P17图6.3-2），及有关矿石的成分、产地、产量等背景资料。

［提出问题］以上矿石都是纯净物吗？

［学生回答］不是。

［交流讨论］如果你是炼铁厂的厂长，你会选择上述哪种铁矿石？炼铁时应如何选取铁矿石？

［教师讲解］炼铁一般选用赤铁矿和磁铁矿，主要是赤铁矿，因为赤铁矿和磁铁矿中含铁量高，且赤铁矿密度小、质地疏松，较易完全反应；一般不选用黄铁矿，因为黄铁矿中含有较多的六元素，在冶炼过程中会产生大量的污染气体，会增加大气污染风险和环保治理成本。

［思考交流］阅读课本P16“问题探讨”内容，思考并交流对应问题。

问题1.为什么铜、铁、铝大量冶炼的年代差距如此之大?

回答：因为铜的化学性质不活泼，易于冶炼；铁的化学性质比较活泼，冶炼技术相对复杂；

铝的化学性质非常活泼，难以寻找到合适的物质将其从矿物中还原出来，冶炼技术要求更高。

问题2.为什么到目前为止，铁仍是世界上产量最大、应用最广的金属?

回答：铁在地壳中含量丰富，其蕴藏量在金属中居第二位，冶炼过程较为简单，因此铁是目前世界上产量最大的金属。 铁具有优良的物理性能，生产加工较容易、价格较低、废料易回收，故铁是世界上应用最广的金属。

知识点2  钢铁的冶炼（一氧化碳还原氧化铁实验）

［过渡］我们学过的具有还原性的物质有哪些？

［学生回答］有碳、氢气、一氧化碳。

［布置任务］请写出分别用碳、氢气、一氧化碳还原氧化铁的反应的化学方程式。

［结果展示］2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2；Fe2O3+3H2高温2Fe+3H2O；

Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2

［提出问题］应该选择哪种还原剂进行铁的冶炼？

［教师讲解］工业上钢铁的冶炼使用CO做还原剂，因为CO是气体，能增大反应物间的接触面积，是反应进行得更快、更充分，且CO较易获得，大量获取成本较低。

［课件展示］课件展示一氧化碳还原氧化铁的实验装置，并播放《一氧化碳还原氧化铁》实验视频。（教师讲解实验过程、原理及注意事项，并引导学生观察实验现象）

实验装置：

［实验记录］

实验步骤：

实验现象

玻璃管中的现象：红褐色的粉末逐渐变为黑色。

试管中的现象：澄清石灰水变浑浊。

玻璃管出口处现象：尾气燃烧，并产生蓝色火焰。

［讨论］在实验过程中应注意哪些安全事项？

［学生总结］（1）先通CO，再加热，目的是将玻璃管中的空气排尽。

（2）实验完毕后，先停止加热，继续通CO至冷却，目的是防止石灰水倒吸、防止生成的铁在较高温度下被氧化。

（3）用酒精灯点燃尾气的作用是：防止一氧化碳污染空气。

［布置任务］写出在实验过程中发生的几个化学反应的化学方程式。

［结果展示］

知识点3  了解工业炼铁

［过渡］上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。

［讲师讲解］把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起从上方投入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

［课件展示］展示炼铁高炉结构（课本P18图6.3-4）。

［提出问题］工业炼铁和实验室炼铁有什么不同？

［讨论交流］

（1）产物不同。工业炼铁得到的是生铁，实验室得到的是纯铁。

（2）设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用硬质玻璃管。

（3）温度不同。高炉内温度高，硬质玻璃管内温度较低。

（4）对环境影响不同。高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小。

（5）操作难易程度不同。高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单。

［教师讲解］（1）炼铁时，分别把焦炭、铁矿石和石灰石等原料，按一定数量比送到炉顶的自动装料设备，然后投入高炉里（加料后，开炉第一次先将下层的焦炭点燃），并鼓入热空气，焦炭就被氧化，生成二氧化碳（C+O2燃烧CO2），并放出大量热。二氧化碳从炉底上升，与烧红的焦