7.3金属的冶炼与防护（第一课时 金属的冶炼）教案--2025-2026学年九年级化学北京版下册

第3节 金属的冶炼与防护 （第一课时 金属的冶炼）教案 一、教学目标 知道金属在自然界的存在形式，了解常见金属矿物的主要成分，认识金属冶炼的基本原理。 掌握一氧化碳还原氧化铁的实验原理、操作要点与注意事项，理解工业炼铁的流程与原理，能规范书写相关化学方程式。 对比实验室模拟炼铁与工业炼铁的异同，体会化学原理在实际生产中的应用，形成 “物质转化需要调控反应条件” 的科学观念。 了解我国古代金属冶炼技术的成就，感受化学对人类文明发展的贡献，增强民族自豪感与社会责任感。 二、教学重难点 重点：一氧化碳还原氧化铁的实验原理与操作；工业炼铁的原理与流程；金属冶炼的本质。 难点：一氧化碳还原氧化铁实验的操作顺序及原因分析；金属冶炼过程中氧化还原反应的理解。 三、教学过程 （一）情境导入 自然界中，除金、铂等极少数不活泼金属以单质形式存在外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于地壳和海洋中。如何将金属从其化合物中转化出来？金属的冶炼，就是将自然界存在的金属矿物（主要成分是含金属元素的化合物）转化成金属单质的过程。本节课我们将一起学习金属冶炼的相关知识。 （二）常见的金属矿物 展示常见金属矿物图片，介绍其主要成分： 赤铁矿：主要成分为，铁元素化合价为 + 3 价。 磁铁矿：主要成分为，铁元素化合价为 + 2、+3 价。 孔雀石：主要成分为，铜元素化合价为 + 2 价。 铝土矿：主要成分为，铝元素化合价为 + 3 价。 课外实践任务布置： 实地参观或网上查阅中国地质博物馆，了解重要金属矿物的成分、化学式及金属元素化合价。 了解我国金属矿物分布的基本情况，认识我国储量最丰富的金属。 了解李四光的生平及在地质学方面的贡献。 （三）中国古代的金属冶炼技术 阅读史实在线p21~22，内容整理： 铜的冶炼： 火法炼铜：3000 多年前，我国已采用火法炼铜，孔雀石与木炭接触，分解生成氧化铜，氧化铜再与木炭反应生成铜，化学方程式： 湿法炼铜：西汉《淮南万毕术》记载 “曾青得铁则化为铜”，即铁与硫酸铜溶液反应生成铜，化学方程式： 铁的冶炼： 我国冶铁技术约出现于西周时期，生铁冶炼技术的发明使我国成为世界上最早使用生铁的国家。 块炼铁：铁矿石在800~1000℃下用木炭直接还原得到海绵状固体块，含杂质多，难加工。 生铁冶炼：在1150~1300℃下进行，得到液态铁，可连续生产、易浇铸成型，是炼铁技术的飞跃。 银的冶炼：《天工开物》记载 “沉铅结银” 法，铅与硫化银混合加热，将银置换出来，化学方程式： （铅元素化合价为 + 2 价） 古代冶金技术的影响：我国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术不断向外输出，对亚洲各国产生了很大影响，生铁发明比欧洲早 1000 多年。 （四）金属冶炼的化学反应与原理分析 写出相关反应的化学方程式： 湿法炼铜：（置换反应） 木炭还原赤铁矿：（置换反应） 铅置换硫化银：（置换反应） 氧化汞分解：（分解反应） 电解氧化铝：（分解反应） 对 “块炼铁” 与 “生铁” 生产原理的认识： 化学反应的发生需要一定的条件，反应条件（如温度）会影响反应的速率、产物的状态与纯度，调控反应条件可以优化生产过程，提高生产效率与产品质量。 金属冶炼的本质分析： 物质类别：反应物中金属元素存在于化合物中，生成物为金属单质，实现了金属元素从化合态到游离态的转化。 反应类型：多为置换反应或分解反应。 反应条件：根据金属的活泼性不同，反应条件不同，如活泼金属用电解法，较活泼金属用还原法，不活泼金属用热分解法。 化合价变化：金属元素在化合物中显正价，在单质中化合价为 0，冶炼过程中金属元素被还原。 （五）一氧化碳还原氧化铁的实验 仪器药品：一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水、酒精喷灯、硬质玻璃管、铁架台、导管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、试管、酒精灯。 补充说明：硬质玻璃管可承受更高温度，但不耐骤冷。 实验操作： （1）连接装置，检查装置的气密性。 （2）开始实验： ① 先通入一氧化碳片刻，再点燃尾气处的酒精灯。 ② 点燃酒精喷灯，对氧化铁进行加热。 （3）停止实验： ① 熄灭酒精喷灯，停止加热，并继续通入一氧化碳。 ② 待玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳，熄灭尾气处的酒精灯。 思考讨论： 实验操作顺序及原因：先通一氧化碳排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；实验结束后继续通一氧化碳至玻璃管冷却，防止生成的铁被重新氧化，同时防止澄清石灰水倒吸。 固体颜色变化：红棕色的氧化铁逐渐变为黑色。检验铁生成的方法：用磁铁吸引，若黑色固体能被磁铁吸引，说明有铁生成；或取少量固体加入稀盐酸，若有气泡产生，溶液变为浅绿色，说明有铁生成。 尾气处理：一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，点燃处理可将其转化为无毒的二氧化碳。 化学方程式：3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂ （六）工业炼铁 工业炼铁流程：将铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例分层加入炼铁高炉中，由高炉下部吹入热空气，炉内产生高温和一氧化碳，一氧化碳在高温下将铁矿石中的含铁化合物转化为铁，液态铁从炉底放出，同时形成炉渣排出。 工业炼铁的意义：钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑，是实现绿色低碳发展的重要领域。我国已成为全球最大的钢铁生产国和消费国，正逐步向高端化、绿色化转型升级。 数据补充：展示 2021 年和 2020 年主要钢铁生产国粗钢产量数据，我国粗钢产量长期处于世界领先地位；2021 年世界各地区钢铁消费量中，中国占比 52.9%。 （七）实验室模拟炼铁与工业炼铁的对比 项目 实验室 工业生产 生产原理（化学方程式） 3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂ 3CO + Fe₂O₃2Fe + 3CO₂（高炉内还有焦炭燃烧、生成一氧化碳等反应） 原料 一氧化碳、氧化铁 铁矿石、焦炭、石灰石、热空气 装置或装备 硬质玻璃管、酒精喷灯、试管、酒精灯等 炼铁高炉、鼓风机、除尘设备等 产品及处理 少量纯铁，直接观察实验现象 生铁，需进一步冶炼成钢，炉渣综合利用，高炉气体回收处理 其他 实验规模小，操作简便，主要用于原理验证 规模大，连续生产，注重成本、效率、环保与安全 （八）课堂小结 本节课我们学习了金属冶炼的基本概念、常见金属矿物，了解了我国古代金属冶炼的技术成就，重点学习了一氧化碳还原氧化铁的实验原理、操作与工业炼铁的流程，对比了实验室炼铁与工业炼铁的异同，认识到化学原理在金属冶炼中的重要作用，以及反应条件调控对物质转化的影响。 （九）课后作业 完成实验室模拟炼铁与工业炼铁的对比表格。 查阅高炉炼铁厂的相关资料，了解工业炼铁的环保措施与发展趋势。 整理本节课涉及的化学方程式，分析反应类型与金属元素的化合价变化。 数理化word 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $