6.1 金属矿物及铁的冶炼（第一课时）教学设计---2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

本文围绕“金属矿物及铁的冶炼（第一课时）”展开，核心知识点为常见金属矿物及铁的冶炼原理等。承接金属应用背景，为后续深入学习金属冶炼奠基。通过实验探究、知识讲解等环节，渗透化学观念、科学思维等核心素养。 该设计创新点在于结合生活实例与实验探究。特色教法有问题引导、小组讨论。教具运用直观展示实验装置。能提升学生思维能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点。

金属矿物及铁的冶炼（第一课时） 教学目标 化学观念：让学生认识到金属矿物是金属资源的重要存在形式，理解金属冶炼是将金属从其化合物中还原出来的过程，形成 “物质性质决定冶炼方法” 以及 “化学变化中物质转化和能量变化” 的基本观念。例如，通过对常见金属矿物成分的分析，明白不同金属化合物的性质差异，进而理解为何采用特定的冶炼方式来获取金属单质。 科学思维：培养学生运用科学推理和论证的方法，分析金属冶炼过程中的化学反应原理。引导学生从金属矿物的成分、反应条件等方面，推理出合理的冶炼方案，并能对实验现象和工业生产过程进行逻辑分析和解释。比如，在探究铁的冶炼原理时，依据氧化铁与一氧化碳的反应，理解氧化还原反应在金属冶炼中的本质及应用。 探究实践：通过实验探究和对工业炼铁流程的分析，提升学生的实验操作技能、观察能力和问题解决能力。学生能够设计简单实验模拟工业炼铁过程，学会控制实验条件、记录实验数据、分析实验现象，并能根据实验结果提出改进措施。例如，在一氧化碳还原氧化铁的实验中，学生亲身体验实验操作，观察现象，总结实验结论，培养科学探究的实践能力。 科学态度与社会责任：使学生认识到金属矿物资源的有限性和重要性，增强对资源合理开发和利用的意识，树立节约资源、保护环境的社会责任感。了解金属冶炼过程对环境的影响，思考如何通过技术改进减少污染，实现可持续发展。比如，讨论工业炼铁中尾气处理的必要性，培养学生的环保意识和社会责任感。 重点难点 常见金属矿物的种类、主要成分及特性，如赤铁矿（主要成分 Fe₂O₃）、磁铁矿（主要成分 Fe₃O₄）等。 铁的冶炼原理，即一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳的反应过程。 工业炼铁的原料（铁矿石、焦炭、石灰石）、设备（高炉）及基本流程。 教学内容 （一）课程导入 展示图片，铁锅、铝合金门窗、铜导线、不锈钢餐具等，提问学生：“大家知道这些金属制品是由什么材料制成的吗？这些金属最初来源于哪里呢？” 引导学生思考金属的来源，激发学生的好奇心和探究欲望。 播放一段关于金属矿开采的视频，视频中展示不同类型的金属矿开采场景，如露天开采铁矿石、地下开采铜矿等，让学生直观感受金属矿物在自然界中的存在形式以及开采过程，引出本节课的主题 —— 金属矿物及铁的冶炼。 （二）金属矿物知识讲解 矿物种类介绍：通过 PPT 展示常见金属矿物的高清图片，包括赤铁矿（呈现红棕色，主要成分 Fe₂O₃，含铁量 70%）、磁铁矿（具有磁性，黑色，主要成分 Fe₃O₄，含铁量 72.4%）、菱铁矿（浅灰色，主要成分 FeCO₃）、铝土矿（白色或灰白色，主要成分 Al₂O₃）等。详细介绍它们的主要成分、外观颜色特点以及在我国的主要产地，如赤铁矿在河北、辽宁等地有大量分布，磁铁矿在四川、内蒙古等地储量丰富。 存在形态分析：讲解金属元素在自然界中的存在形态，大部分金属由于化学性质活泼，容易与其他物质发生化学反应，所以以化合物的形式存在于金属矿物中。而少数化学性质不活泼的金属，如金、银等，能够以单质形式存在。通过举例说明，如黄金常以自然金的形式存在于自然界，引导学生思考为什么不同金属在自然界的存在形态不同，加深学生对金属化学性质与存在形态关系的理解。 （三）铁的冶炼原理探究 原理推导：以赤铁矿炼铁为例，在黑板上写出氧化铁（Fe₂O₃）和铁（Fe）的化学式，引导学生观察二者组成上的区别，提问学生：“如何将氧化铁中的铁还原出来，实现从 Fe₂O₃到 Fe 的转变呢？” 鼓励学生大胆假设。然后讲解在高温条件下，一氧化碳（CO）具有还原性，能够与氧化铁发生反应，夺取氧化铁中的氧元素，使氧化铁还原为铁，同时一氧化碳被氧化为二氧化碳。详细书写化学方程式：，并对化学方程式进行解读，说明反应条件、反应物和生成物之间的关系。 工业炼铁介绍：展示工业炼铁的高炉结构示意图，向学生介绍工业炼铁的原料（铁矿石、焦炭、石灰石）、设备（高炉）和基本流程。讲解焦炭在炼铁过程中的双重作用，一是在点燃条件下与氧气反应生成二氧化碳，同时释放大量的热，为炼铁提供所需的高温环境。 （四）一氧化碳还原氧化铁实验探究 实验装置展示：在讲台上展示一氧化碳还原氧化铁的实验装置实物（或通过 PPT 展示清晰的实验装置图），向学生详细介绍各仪器的名称和作用。硬质玻璃管用于盛放氧化铁粉末，酒精灯用于对硬质玻璃管中的氧化铁进行加热，澄清石灰水用于检验反应生成的二氧化碳气体，尾气处理装置（如用酒精灯点燃尾气或用气球收集尾气）用于防止未反应的一氧化碳排放到空气中污染环境。通过对实验装置的介绍，让学生熟悉实验的基本流程和各部分的功能。 实验步骤讲解： 先通一氧化碳：实验开始前，先通入一段时间的一氧化碳气体，目的是排尽装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合发生爆炸。向学生强调这一步骤的重要性以及原因。 再点燃酒精灯加热：在装置内空气排尽后，点燃酒精灯对硬质玻璃管中的氧化铁进行加热，使反应开始进行。 实验结束操作：实验结束后，先停止加热，继续通一氧化碳直至玻璃管冷却。这是为了防止生成的铁在高温下重新被空气中的氧气氧化。详细讲解每一步操作的先后顺序和原因，让学生理解实验操作的规范性和安全性。 实验演示：教师在讲台上进行一氧化碳还原氧化铁的实验演示，操作过程中提醒学生注意观察实验现象。实验过程中，学生可以观察到硬质玻璃管中红色的氧化铁粉末逐渐变黑，这是因为氧化铁被一氧化碳还原为铁；澄清石灰水逐渐变浑浊，说明反应生成了二氧化碳气体；尾气在尾气处理装置处燃烧产生蓝色火焰，证明尾气中含有未反应的一氧化碳。实验结束后，再次强调实验中的关键步骤和注意事项。 讨论与改进：组织学生进行小组讨论，讨论实验过程中可能存在的问题，如一氧化碳的泄漏问题如何避免、尾气处理装置是否可以进一步改进以提高处理效率等。鼓励学生积极思考，提出自己的想法和改进措施，培养学生的创新思维和环保意识。每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论的结果，教师对学生的发言进行点评和总结，对合理的建议给予肯定和鼓励。 （五）课堂小结 知识回顾：与学生一起回顾本节课的主要内容，通过提问的方式引导学生回答，如 “常见的金属矿物有哪些，它们的主要成分是什么？”“铁的冶炼原理是什么，用化学方程式如何表示？”“工业炼铁的原料和设备分别是什么？”“一氧化碳还原氧化铁的实验步骤和现象有哪些？” 等，帮助学生巩固所学知识。 重点强调：再次强调炼铁原理中一氧化碳还原氧化铁的化学反应本质，以及实验操作中的注意事项，如实验前要先通一氧化碳排空气，实验结束后要先停止加热继续通一氧化碳至冷却等。鼓励学生课后复习相关知识，加深对重点内容的理解和记忆。 选择题：工业炼铁的主要原料中，起提供热量和生成还原剂作用的是（ ） A. 铁矿石 B. 焦炭 C. 石灰石 D. 空气 答案：B 解析：焦炭在炼铁过程中，一是与氧气反应生成二氧化碳并放热，二是二氧化碳与焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳是炼铁的还原剂，所以焦炭起提供热量和生成还原剂的作用。 填空题：赤铁矿的主要成分是______（填化学式），用赤铁矿炼铁的化学方程式为______。 答案： 解析：赤铁矿主要成分是氧化铁，化学式为 Fe₂O₃，一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，据此写出化学方程式。 简答题：在一氧化碳还原氧化铁的实验中，为什么要先通一氧化碳再加热？实验结束后为什么要先停止加热继续通一氧化碳至冷却？ 答案：先通一氧化碳是为了排尽装置内的空气，防止加热时一氧化碳与空气混合发生爆炸；实验结束后先停止加热继续通一氧化碳至冷却，是为了防止生成的铁在高温下重新被空气中的氧气氧化。 解析：根据一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热可能爆炸，以及热的铁易被氧气氧化的性质来回答。 选择题：下列关于金属矿物的说法中，错误的是（ ） A. 自然界中大多数金属以化合物形式存在 B. 铝土矿的主要成分是 Al₂O₃ C. 磁铁矿的主要成分 Fe₂O₃具有磁性 D. 菱铁矿的主要成分是 FeCO₃ 答案：C 解析：磁铁矿主要成分是 Fe₃O₄，具有磁性，不是 Fe₂O₃，Fe₂O₃是赤铁矿的主要成分，无磁性。 填空题：工业炼铁中，石灰石的作用是______。 答案：在高温下分解生成氧化钙，氧化钙与铁矿石中的杂质（如二氧化硅）反应生成炉渣，从而除去杂质。 解析：石灰石在炼铁中的作用是利用其分解产物氧化钙与杂质反应造渣除杂 。 ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$