第5节 物质的转化 第2课时（表格式教学设计）科学浙教版九年级上册

该初中科学教学设计聚焦金属冶炼原理与还原反应本质，通过提问自然界金属存在形式导入，衔接单质化合物知识，用转化链图示构建“单质→化合物→金属单质”转化框架，作为学习支架。 以氢气还原氧化铜实验为核心，学生观察黑色固体变红等现象（探究实践），对比C/CO/H₂还原剂归纳选择依据（科学思维），结合工业炼铁实景强调矿石回收（态度责任），实验可视化与安全操作逻辑培养学生推理能力，为教师提供系统转化规律教学方案。

第5节 物质的转化 第2课时（教学设计） 年级 九年级 授课时间 课题 第5节 物质的转化 第2课时 学情 分析 本节内容选自浙教版九上第2章第5节，本节主要内容：非金属及其化合物之间的转化；金属及其化合物之间的转化；金属的冶炼；化合物之间的相互转化；物质的鉴别。教材以硫燃烧、铁硫反应、蛋壳溶解等实验为锚点，引导学生通过观察现象、分析化学反应本质，最后总结规律转化规律。从单质反应延伸到化合物转化，再升级至工业冶炼，形成“实验室-自然界-工业生产”的知识链条。并关联自然现象，如钟乳石形成、矿石图片与社会生产，凸显化学在资源利用中的价值。本节内容旨在引导学生建立“单质→化合物→新物质”的转化观，通过实验探究掌握非金属、金属的转化规律、还原反应的本质及物质鉴别方法，培养从现象到原理的推理能力及化学应用意识。 在知识基础与认知层面学生已掌握单质、氧化物、酸、碱、盐的基本概念，能书写简单反应的化学方程式。了解酸、碱、盐、金属的化学性质，熟悉基础实验操作。但对非金属→酸、金属→碱等转化链缺乏整体认知，易孤立看待反应。对“还原剂夺取氧”的理解可能模糊，尤其与氧化反应混淆。学生针对各种物质之间的转化关系缺乏整体认知，不易构建知识框架，容易单独看待物质的反应，无法灵活运用。教学策略上可用​​转化链图示​​整合零散反应，如Ca→CaO→Ca(OH)₂→CaCO₃，强化物质类别联系。结合​​生活实例​​，如钟乳石形成、胃药成分等说明化合物转化的实际意义。对比H₂/C/CO还原金属氧化物的实验，归纳“失氧→被还原”的核心特征。设计“物质鉴别”小组任务，开放试剂选择，如区分NaOH与Ca(OH)₂用CO₂还是Na₂CO₃，培养优化意识。本节内容需在​​夯实物质分类基础上​​，重点突破​​转化规律的系统性认知​​与​​还原反应的微观本质​​。教学中应通过实验可视化、工业实景化解抽象性，同时强化计算建模与多路径设计能力，为高中化学氧化还原反应、反应原理奠基。 本节内容拟用4课时完成。 教学 目标 科学观念：掌握还原反应的本质；理解金属冶炼的核心原理。 科学思维：分析氢气还原氧化铜的“先通H₂后加热”操作逻辑，建立实验安全思维；对比不同还原剂（C/CO/H₂）的还原性差异，归纳还原剂选择依据。 探究实践：模拟氢气还原氧化铜实验，观察黑色固体变红、试管口冷凝水等现象；设计实验方案探究碳与氧化铜反应的产物，如CO₂检验。 态度责任：讨论金属矿藏（铁矿石、铜矿石）的不可再生性，强调资源回收意义；评价一氧化碳炼铁的污染风险，思考绿色冶炼技术的发展方向。 教学 重难点 重点：还原反应本质 难点：金属冶炼实验操作 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 金属与我们的生活息息相关，自然界的金属是怎样存在的？自然界有铁、铜等金属单质吗？ 思考自然界的金属以怎样的形式存在？ 新 知 讲 授 一、金属冶炼的原理与方法 在自然界中，而大多数金属是以化合态的形式存在的。一般来说，化学性质较活泼的金属以化合态的形式存在。 仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的。化学性质很稳定的金属以游离态的形式存在，如金。 金属冶炼 原理：把金属从化合态变成游离态 常用方法：还原法 用C、CO或H2等与金属氧化物在高温等条件下反应，夺取金属氧化物中 的氧，得到金属单质 例如，碳与氧化铜反应后可以得到单质铜，其反应的化学方程式为： 思考与讨论 CO也可用来冶炼金属，那么怎样得到大量的一氧化碳用来冶炼金属呢？ 我们知道碳不完全燃烧可以制得一氧化碳，但由于其产物不纯、难以控制、能效低的缺点，它并不是冶炼金属的理想选择。 而在实际的冶炼炉中，碳与二氧化碳的反应吸收了多余的热量，生成了高纯度的还原剂，并且实现了碳元素的循环利用。 一氧化碳可以与氧化铜反应： 氢气也能将金属氧化物变成游离态金属。 活动 1．观察氧化铜的颜色： 黑色 。 2．在一支试管中加入少量氧化铜，如图所示，通入氢气，过一会儿，再给氧化铜加热，注意观察试管中的氧化铜有什么变化。  3．反应完成后停止加热，继续通入氢气，直到试管冷却。 试管中氧化铜与氢气反应的化学方程式为： 。 实验现象： 黑色固体逐渐变为红色，试管口出现水珠 。 操作要点： ①试管口应略向下倾斜，且不能塞塞子 ——避免反应中生成的水倒流入试管底部引起试管炸裂 ②通氢气的导管应插到试管底部氧化铜上方 ——避免氧化铜粉末堵塞导管，把试管内空气赶尽，避免加热时发生危险 ③氧化铜要平铺在试管底部 ——增大反应物的受热面积，加快反应速率 思考与讨论 1．由氧化铜制取铜，还可用其他什么方法？ 还原法：  置换法： （湿法炼铜） 2．为什么在氢气还原氧化铜的实验开始时，要先通氢气，后给氧化铜加热？ 氢气是可燃性气体，与空气混合加热会发生爆炸，先通氢气后加热可排出试管内的空气，避免空气与氢气混合加热时发生爆炸。若采用一氧化碳与氧化铜反应，也需要先通一氧化碳气体排尽空气，防止爆炸。 3．铜在空气中加热很容易氧化变成氧化铜，在实验过程中要注意什么？ 实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气直至试管冷却。防止生成的铜在高温时被氧气氧化为氧化铜。 简记：氢气早出晚归，酒精灯迟到早退 二、铁的冶炼 铁的使用非常广泛。由于铁的化学性质比较活泼，地壳中的铁都是以化合物（铁矿石）的形式存在的。 怎样从铁矿石中提炼铁呢？ 在高温条件下，碳、氢等会夺取金属氧化物中的氧，使金属氧化物还原成金属单质，这种含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫做还原反应。 碳、氢和一氧化碳等能从氧化铜、氧化铁中夺取氧的性质叫做还原性，具有还原性的物质可做还原剂。如C、H2、CO等。 把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，但是它的主要反应原理就是在高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来。 活动 按图组装实验装置，玻璃管内装有赤铁矿（Fe2O3），点燃酒精灯，通入一氧化碳，过一会儿，再给氧化铁加热，观察现象。反应完成后停止加热，继续通入一氧化碳，直到试管冷却。 化学方程式为： 。 实验现象： 红棕色固体逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧并产生淡蓝色火焰 。 注意事项： ①先通CO的目的：排出装置内的空气，防止与空气混合加热发生爆炸； ②继续通入CO直到玻璃管冷却的目的：防止氧化铁被还原成铁后在较高的温度下重新被氧化；防止液体倒吸； ③尾气处理：CO有毒，尾气要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。 工业炼铁 主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 主要设备：高炉 反应原理： 焦炭的作用：提供热量并产生还原剂一氧化碳； 石灰石作用：造渣除脉石（SiO2）； 注意：实际生产中炼出来的铁均含有少量的碳 了解金属在自然界的存在形式 了解金属冶炼的原理、方法 思考怎样冶炼金属时得到一氧化碳 进行氢气还原氧化铜实验，观察现象，了解实验要点 思考冶炼金属的其他方法 了解常见铁矿石 了解还原反应的概念，什么是还原性与还原剂 了解一氧化碳还原氧化铁的实验要点及现象以及尾气的处理方法 了解工业炼铁原理、设备以及原理 课 堂 小 结 1.金属的冶炼 （1）金属的存在：仅有少数金属是以游离态（即单质）的形式存在的，大多数金属以化合态的形式存在的。 （2）金属的冶炼原理：金属冶炼就是要把金属从化合态变成游离态。 （3）常见的金属冶炼方法：让碳（C）、一氧化碳（CO）、氢气（H2）与金属氧化物在高温下反应，夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。 （4）氢气还原氧化铜实验 化学方程式： ①实验步骤：检（检验氢气的纯度）→通（通氢气）→点（点燃酒精灯）→熄（熄灭酒精灯）→冷（继续通氢气，直到试管完全冷却） 简记：氢气早出晚归，酒精灯迟到早退 ②现象：黑色固体逐渐变为红色，同时试管口出现小水珠。 ③注意事项 试管口应略向下倾斜：避免反应中生成的水倒流入试管底部引起试管炸裂； 氧化铜要铺在试管底部：增大受热面积； 导管插到试管底部的氧化铜上方：避免氧化铜粉末堵塞导管/把试管里的空气赶尽，避免加热时发生危险； 实验之前先通氢气后加热：排出试管内的空气，避免空气与氢气混合加热时发生爆炸； 实验结束后先熄灭酒精灯，继续通氢气直至试管冷却：防止生成的铜在高温时被氧气氧化为氧化铜 （5）还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应叫做还原反应。 能从含氧化合物里夺取氧的性质叫做还原性。具有还原性的物质可作还原剂，如C、CO、H2等。（能使金属氧化物还原为金属的物质有：H2、CO、C、Mg、Al、酒精等） 2.铁的冶炼 ①铁矿：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4） ②一氧化碳还原氧化铁化学方程式： 尾气处理：用酒精灯点燃，使CO变成无毒的CO2；在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。 ③工业炼铁 原料：铁矿石（赤铁矿或磁铁矿）、焦炭、石灰石、空气。 反应原理：C+O2CO2、CO2+C2CO、3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 焦炭的作用：①提供热量；②生成CO（CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分） 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅（SiO2）转变为炉渣（CaSiO3）。 工业生产中炼出的铁含碳，产物是生铁。 板 书 设 计 作 业 设 计 （请老师按实际教学需求撰写。） 教学反思 本节课学生通过氢气还原氧化铜实验观察和工业炼铁分析，积极投入探究，实验操作规范且能准确描述现象，如黑色固体变红、试管口冷凝水等，小组讨论中能结合矿石资源有限性提出回收意义，体现了科学态度与社会责任。​​不足的是导入环节较平淡​​，学生未充分联系自然界金属存在形式，因缺乏实物标本或动态演示导致概念衔接生硬；​​实验环节部分小组忽略“先通氢气后加热”操作​​，源于对爆炸风险认知不足。​​改进建议：​​①导入增设硫铁矿、铝土矿标本，直观引发兴趣；②用动画模拟氢气与空气混合爆炸极限，强化安全操作意识；③尾气处理讨论可延伸至一氧化碳传感器应用，渗透绿色化学理念。总体达成核心目标，但需加强理论与实际的纽带构建。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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 $