6.1金属矿物及铁的冶炼教案---2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

第6章 金属资源综合利用 单元体系设计 核心素养目标 化学观念 1.知道物质具有独特的物理性质和化学性质，同类物质具有一定的相似性。 2.知道大多数金属在自然界中是以化合物的形式存在的，体会化学方法在金属治炼中的重要性。 3.能从金属的存在形式组成、转化制备和用途等方面及它们之间的关系认识金属和合金的性质，形成“物质的组成决定性质性质决定用途，用途体现性质”的基本观念。 4.以高炉炼铁为例，形成根据元素的存在形态选择其获取方法，建立科学的元素观、物质转化观及合理利用资源的意识。 科学思维 1.通过归纳金属的物理性质，形成“同一类物质既有共性，又有个性”的认识。 2.通过学习金属的物理性质和化学性质，体会物质分类研究的基本思想，建立研究一类物质性质的基本思路和方法。 3.运用控制变量法设计实验探究铁生锈的条件，建立模型，在证据不断收集、比较、归纳的过程中，随着证据的丰富，不断修正结论，增加基于证据对实验进行推理的经验。 科学探究与实践 能运用控制变量的方法设计实验，探究铁生锈的条件，依据铁生锈的条件解释生活中铁生锈的现象，并提出防止铁生锈的简便方法。 科学态度与责任 1.能从材料的性能、成本、环保、资源回收等角度综合考虑合理运用金属材料。 2.认识金属矿物是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识与社会责任。 学习目标 1.了解金属、金属材料在生产生活和杜会发展中的重要作用。 2.知道在金属中加人其他元素形成合金可以改变金属材料的性能。 3.通过实验探究等活动认识常见金属的主要化学性质。 4.了解废弃金属对环境的影响及金属回收再利用的价值。 核心知识 第1节 金属矿物及铁的冶炼 本节由常见金属矿物的照片以及资料“地壳中金属元素含量”柱形图引入，简单介绍了地球上及我国的金属资源情况（展示几种矿石标本）。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，教材很自然地转入到对铁的冶炼的讨论。教材除简要地介绍了我国大型铁矿外，主要是通过观察与思考，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，以交流讨论的方式介绍了化学方程式计算中有关杂质问题的计算。最后通过拓展视野介绍金属的冶炼方法。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。 课题 金属矿物及铁的冶炼 课型 新授课 素养目标 1.了解一些常见金属矿物（铁矿、铝矿等）的主要成分。 2.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 3.知道工业炼铁的原理、设备及原料。 4.掌握一氧化碳还原氧化铁实验的装置及注意事项。 教学重点 1.“一氧化碳与氧化铁反应”的演示实验。 2.铁的冶炼原理。 教学难点 冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算。 教具准备 多媒体课件等。 课前预习 1.金属元素在自然界中分布很广，除极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）以单质形式存在外，其余大多数都以化合物形式存在。 2.炼铁的主要原理：。 3.工业炼铁：（1）设备：高炉，（2）原料：铁矿物、焦炭、石灰石， 新课导入 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在，其余金属都以化合物形式存在。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要从有开采价值的金属矿物中提炼大量的金属，用于工农业生产和其他领域。这节课我们就来学一下金属矿物，以及金属的冶炼相关内容。 备课笔记 进行新课 一、常见的金属矿物 【交流展示】 学生出示课外收集到的矿石样品（重晶石、赤铁矿石等），阅读有关矿石的产地、产量、钢铁厂的名称等背景资料，课件展示教材168页图6-1地壳中几种金属元的含量（质量分数）和教材169页图6-2一些金属矿物。 【指导阅读】阅读教材，解读插图，讨论炼铁时铁矿石选取的方案，使学生弄清楚为什么选取这种矿石的原因。思考下列问题： （1）地壳中铁的含量在金属中居于第几位？自然界中铁元素以何种形式存在？ （2）你知道的铁矿石有哪些？我国的铁矿主要分布在哪些地区？ （3）就你所知的历史知识，你知道我国劳动人民早在什么时期就发明了炼铁和使用铁器了？ （4）人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么？ 【交流】除了金、银、铂这些化学性质不活泼的金属以单质形式存在以外，其余大多数金属在自然界中以化合物的形式存在。化合态的金属在自然界中以矿物的形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。 【过渡】既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。下面我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。 二、铁冶炼的化学原理 【阅读思考】阅读170页“观察思考”。 【设问】铁矿石是怎样炼成铁的？ 【播放视频】一氧化碳与氧化铁反应的实验过程。 1.实验步骤： ①检验装置的气密性； ②装入药品并固定； ③向玻璃管内通入一氧化碳气体； ④给氧化铁加热； ⑤停止加热； ⑥停止通一氧化碳； ⑦将黑色粉末倒在白纸上，看其能否被磁铁吸起。 （CO：早出晚归，酒精灯：迟到早退） 备课笔记 铁矿物的种类很多，最重要的铁矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。铁矿物常按其含铁量的高低分为富矿和贫矿。在评定铁矿物的品位和质量时，除看这种铁矿物里的含铁量以外，还要看它的脉石的成分和有害杂质(硫、磷)的含量的多少。 课外拓展： 由于铁矿物里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石（主要成分一般为SiO2）。因此，炼铁时还要加入助熔剂（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高温下分解出的生石灰（CaO）与脉石反应生成熔点较低的硅酸钙，这样将脉石从矿物里分离出来。CaCO3高温CaO+CO2↑，CaO+SiO2高温CaSiO3，在冶炼过程中，混在铁矿物里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来，少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。这也是炼铁时不能得到纯铁的原因。 进行新课 2.实验现象：红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生蓝色火焰。黑色粉末可以被磁铁吸引。 【提问】实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？ 【交流】反应前，先通入CO，再加热。目的是为了排尽装置内的空气，避免加热时CO与空气混合发生爆炸。 【提问】澄清石灰水的作用是什么？ 【交流】验证一氧化碳的氧化产物，是否生成二氧化碳。 【提问】点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么？ 【交流】一氧化碳有毒，反应后的尾气不能直接排放到空气中，防止未反应的一氧化碳污染环境。 【提问】实验结束前应如何操作，才能保证得到较纯净的铁粉？ 【交流】反应结束后，先停止加热继续通一氧化碳至试管冷却，防止石灰水倒吸入玻璃管，使玻璃管炸裂，防止新进入的空气将热的铁氧化。 【提问】如何验证实验中产生了铁？ 【交流】可用磁铁吸引黑色粉末，能被吸起，证明有铁生成（或取反应后的物质，向其中滴加稀盐酸有气泡生成，证明有铁生成，反应的化学方程式：Fe+2HCl ===FeCl2+H2↑。 三、工业炼铁 【投影】投影展示炼铁高炉结构。若有条件，最好能播放工业生产中冶炼铁的录像。 【讲解】1.炼铁的原料：铁矿石(提供铁元素)、焦炭(a.提供热源、维持炉温；b.制还原剂)、石灰石(制造炉渣)和空气(提供氧气)。 2.炼铁的设备：高炉 【投影】3.炼铁的原理：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂一氧化碳将铁从铁矿石中还原出来。 【小结】由于铁矿石含杂质较多，实际炼铁过程中，把铁矿石炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石、焦炭、石灰石一起加入高炉，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中还原出来。 四、有关杂质问题的计算 【过渡】在实际生产中，所用的原料或产物一般都是含有杂质的。因此，在实际生产中必然会涉及到杂质的计算问题。 纯物质质量＝混合物质量×纯度 混合物质量＝纯物质质量÷纯度 备课笔记 归纳总结： 在一氧化碳还原氧化铁的实验中，规律可用口诀法巧记为：一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退。 进行新课 【讲解】学习两类计算题 1.已知矿石求生铁（或铁）（170页“交流讨论”）。 练习：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？ 2.已知生铁求矿石 例：某炼铁厂每天生产纯度95%的生铁70t，问该厂每天最少需用含杂质20%的赤铁矿(含Fe2O3)多少吨？ 【小结】有关化学方程式的计算都是纯物质的计算，在实际生产时，所用的原料或产物一般都含有杂质，在计算用料、或产量时，要把含杂质的质量换算成纯物质的质量。 【过渡】金属冶炼还有哪些方法？ 【阅读】学生阅读171页“拓展视野”。 【投影】1.热分解法 有些金属（如K、Na、Ca、Al等），这些金属的还原性很强，都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。 3.湿法冶金（金属） 用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来。适于处理金属含量较低和成分比较复杂的原料，如有色金属和稀有金属。 Fe+CuSO4---FeSO4+Cu 4.热还原法 利用还原剂在高温下将金属从化合物中还原出来。 备课笔记 方法点拨： 解答该类题应从以下几个方面入手： ①反应条件； ②成本高低； ③有效成分的质量分数； ④对环境的影响。 归纳总结： （1）含杂质问题的计算，一般都假定杂质不参加化学反应，只能把纯净物的质量代入化学式中计算。混合物中某物质的质量分数（纯度）＝ ＝1－杂质的质量分数 （2）该物质的质量＝不纯物质的总质量×该物质的质量分数（纯度） （3）不纯物质的总质量＝ 课堂板书 第1节 金属矿物及铁的冶炼 一、常见的金属矿物 二、铁冶炼的化学原理 1.原理：。 2.实验现象：红棕色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊 三、工业炼铁 1.原料：焦炭、铁矿石、石灰石、空气。 2.设备：高炉。 四、有关杂质问题的计算 1.纯物质质量=混合物质量×纯度 2.混合物质量=纯物质质量÷纯度 课堂小结 本节课先从一些资料出发引出金属资源在自然界中大多以金属矿物的形式存在，再通过实验让学生了解炼铁的原理，正确认识到化学知识在实际生产中的作用，最后再进行关于含杂质物质的计算，培养学生灵活解决问题的能力。整个过程层层深入，让学生体会到学习不仅仅是学会知识，也要学会分析问题解决问题。 教材习题解答 练习与实践（P172） 1.（1）Fe2O3 （2）都由铜、氢、氧、碳四种元素组成 2.①②③ 3.（1） （2） （3） 备课笔记 教材习题解答 4.解：设含480万吨氧化铁的赤铁矿生成的生铁中铁的质量为。 160 112 480 =336 答：这批赤铁矿生产的生铁中含铁336万吨。 布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。 教学反思 化学方程式计算中的杂质问题的计算是一类在实际生产中具有重要意义的计算，应使学生了解它的价值，主动参与学习。讨论这一类计算题的解法时，关键是归纳出解题思路：即有关化学方程式的计算都是纯物质的计算，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。可以视情况进行课堂练习，当堂讨论和评析一些错误的解法以及出现错误的原因，以加深学生的理解。 教学过程中老师的疑问： 教师点评和总结： 备课笔记 学科网（北京）股份有限公司 $