8.3　金属资源的利用和保护--2025-2026学年九年级化学人教版下册

课题3　金属资源的利用和保护

1. 了解常见的金属矿物（如赤铁矿、磁铁矿）及炼铁的主要反应原理（一氧化碳还原氧化铁）；通过探究实验，认识铁制品锈蚀的条件和防锈的原理。

2. 通过观看炼铁视频或模拟实验，学习从工业流程中提取核心化学原理的方法；通过设计对比实验探究铁生锈的条件，学习控制变量的科学探究方法。

3. 认识金属资源在地球上的有限性和回收利用的重要性，树立保护金属资源和环境的可持续发展观念；体会化学在解决资源、环境等社会问题中的积极作用。

教学重点：一氧化碳还原氧化铁炼铁的原理；铁制品锈蚀的条件及防锈的常用方法。

教学难点：设计并理解铁钉锈蚀条件的探究实验（控制变量法）；从化学视角理解金属资源保护的综合措施。

教师用具：多媒体课件、常见金属矿物（赤铁矿、磁铁矿等）标本或图片、高炉炼铁流程示意图或模型、一氧化碳还原氧化铁的演示实验装置（或高质量实验视频）、生锈的铁制品与完好的铁制品对比实物、探究铁生锈条件的对比实验装置（提前一周准备）。

学生用具（每组）：洁净无锈的铁钉3枚、试管3支、橡皮塞、干燥剂（如CaCl₂）、凉开水、植物油、棉花、标签纸、记录单、有关金属回收利用的资料卡片。

 

环节一：锈“问”引思——情境导入

设计意图：展示一组极具视觉冲击力的图片对比：左侧是古代精美的青铜器、铁器历经千年已锈迹斑斑；右侧是现代摩天大楼、跨海大桥使用的钢结构。提出核心问题：金属成就文明，也面临“锈”的吞噬。如何从矿石中获取金属？又如何保护金属免受锈蚀，让现代“骨骼”更持久？以此激发学生探究金属“获取”与“保护”的双重主题。

实施过程：

   1. 对比设疑：展示一组对比图：锈蚀严重的古代铁剑、布满铁锈的废弃汽车，与雄伟现代的“鸟巢”体育馆钢结构、港珠澳大桥的钢索。

   2. 聚焦问题：“金属构筑了人类文明的‘骨架’，但我们也常看到金属被锈蚀毁坏。如何从大自然中（矿石）获取我们需要的金属？又该如何保护这些宝贵的金属材料，延长它们的寿命，减少资源浪费？”

   3. 揭示课题：“今天，我们将围绕金属资源的《利用和保护》两大核心议题展开学习。既要了解如何‘炼石成金’，也要掌握如何‘防微杜渐’，守护我们的金属资源。”

 

环节二：炼“石”成金——铁的冶炼

设计意图：引导学生探究如何从自然界中的金属矿物（以铁为例）中获取金属。通过观察矿物标本、分析高炉炼铁流程，特别是聚焦核心化学反应——一氧化碳还原氧化铁，理解工业

炼铁的原理。从资源利用的角度，认识化学是如何将自然物质转化为社会所需材料的。

实施过程：

   1. 认识“起点”——金属矿物：展示赤铁矿（红棕色）、磁铁矿（黑色）等标本或图片。说明它们是铁的氧化物，是炼铁的主要原料。

   2. 观摩“流程”——高炉炼铁：播放现代化高炉炼铁的短视频或展示流程示意图。引导学生了解大致过程：投入铁矿石、焦炭、石灰石，在高温下反应。

   3. 聚焦“核心”——化学原理：

      关键反应：一氧化碳还原氧化铁。播放演示实验视频（或进行模拟实验）：玻璃管中红棕色氧化铁粉末在通入CO并加热后，逐渐变为黑色（生成铁粉），产生的气体使澄清石灰水变浑浊。

      化学方程式：Fe2O3+ 3CO （高温） 2Fe + 3CO₂

      原料作用：焦炭产生CO（还原剂）和热量；石灰石将杂质转化为炉渣。

   4. 计算与应用（可选拓展）：简介含杂质的物质在化学方程式中计算的基本思路。（过渡设计：我们费尽周折从矿石中炼出了铁。但得到的铁制品，在自然环境中却面临着一个无声的‘杀手’——锈蚀。它究竟是如何发生的？）

 

环节三：探“锈”究“因”——铁的生锈

设计意图：这是本节课的重点探究环节。引导学生基于生活经验，对铁生锈的条件提出猜想，并学习设计对照实验进行验证。通过分析教师提前准备的、现象明显的对比实验装置，得出铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果。理解控制变量法在探究复杂条件问题中的应用，并为防锈做铺垫。

实施过程：

   1. 提出问题：结合生活经验，你认为铁在什么情况下容易生锈？（学生可能提到：潮湿、有空气/氧气、接触盐分等）。

   2. 实验探究（核心：控制变量法）：

      展示教师提前一周准备的对比实验装置：

         A试管：铁钉浸没在凉开水（煮沸除氧）中，上加植物油密封。→ 无空气（氧气）。

         B试管：铁钉放入装有干燥剂（如CaCl₂）的试管，密封。→ 无水。

         C试管：铁钉放入一半浸水的试管，敞口。→ 有空气和水。

      引导学生分析三组实验的变量控制，并观察记录铁钉生锈情况（C试管中铁钉严重生锈，A、B基本不生锈）。

   3. 得出结论：铁生锈是铁与氧气、水共同作用发生的一系列复杂化学反应。条件：同时接触氧气和水。

   4. 深化认识：铁锈（主要成分Fe2O₃·xH2O）很疏松，不能阻止内部铁继续被锈蚀。

 

环节四：御“锈”有“方”——金属防护

设计意图：在明确铁生锈条件的基础上，引导学生逆向思维，探讨如何破坏锈蚀条件以达到防护目的。通过分析生活中各种防锈方法的实例（覆盖保护层、改变金属结构、电化学保护等），将化学原理与实际应用紧密结合，理解防护措施的科学依据。

实施过程：

   1. 原理迁移：如何防止铁生锈？思路：隔绝氧气或水，或改变铁的内部结构。

   2. 方法例析：

      覆盖保护层：刷漆、涂油、电镀（如镀铬）、烤蓝。