6.3 金属矿物与金属冶炼（化学方法在金属冶炼中的重要性）教案--2025-2026学年九年级化学科粤版下册

6.3金属矿物与金属冶炼教案 一、教学目标 （一）化学观念 知道大多数金属在自然界中以化合物形态存在于矿物中，了解常见的金属矿物（赤铁矿、磁铁矿、铝土矿等）及其主要成分。 理解炼铁的化学原理，能正确书写一氧化碳还原氧化铁的化学方程式，认识高炉炼铁的设备与主要反应过程。 了解生铁与钢的区别，知道工业炼钢的基本原理，认识金属冶炼的常用化学方法（热还原法、电解法、热分解法），建立“物质性质决定冶炼方法”的化学观念。 （二）科学思维 通过对比铜、铁、铝的冶炼年代差异，结合金属活动性顺序分析金属冶炼方法与金属性质的关系，发展证据推理与模型认知能力。 通过分析一氧化碳还原氧化铁的实验装置、操作步骤及现象，培养基于实验事实进行分析、推理的科学思维。 （三）科学探究与实践 能规范描述一氧化碳还原氧化铁的实验现象，理解实验操作要点及安全注意事项，完成实验现象与产物的分析。 能根据化学方程式进行含杂质物质的化学计算，掌握工业炼铁相关计算的基本步骤与方法。 （四）科学态度与责任 认识化学方法在金属冶炼中的重要作用，了解我国钢铁工业的发展成就，增强民族自豪感。 树立合理利用金属资源的意识，体会化学技术对社会发展的重要贡献，培养节约资源、关注环境的责任意识。 二、教学重难点 教学重点：炼铁的化学原理；一氧化碳还原氧化铁的实验操作与现象；含杂质物质的化学计算；生铁与钢的区别。 教学难点：一氧化碳还原氧化铁的实验操作要点及原理；金属冶炼方法与金属活动性的关系；含杂质物质的化学计算。 三、教学准备 多媒体课件（包含教材中的金属矿物图片、高炉炼铁示意图、一氧化碳还原氧化铁实验装置图）。 一氧化碳还原氧化铁实验视频（或模拟实验装置）。 四、教学过程 （一）导入新课：金属的“身世之谜” 展示教材图6.3-1（铜鼎、铁犁、铝锅），提问：人类大量冶炼铜、铁、铝的年代差距巨大，商代就能炼铜，西汉能冶铁，而铝直到20世纪才被广泛使用，这是为什么？ 补充：除金、铂、银等少数很不活泼的金属以单质形态存在外，绝大多数金属都以化合物形态存在于地壳的矿物中。金属冶炼的本质，是通过化学方法将金属化合物转化为金属单质，而冶炼的难易程度与金属的化学性质密切相关。 （二）新知探究一：常见的金属矿物 展示教材表6-3（常见金属元素在地壳中所占的质量分数），引导学生观察并分析 总结：地壳中铝、铁的含量最高，6种金属元素占地壳总质量的23.14%，其余金属元素储量较少（如铜仅占十万分之七，金仅占十亿分之五）。 展示教材图6.3-2（常见金属矿物），介绍主要金属矿物及其成分： 矿物名称 赤铁矿 磁铁矿 黄铁矿 孔雀石 赤铜矿 铝土矿 主要成分 Fe₂O₃ Fe₃O₄ FeS₂ Cu₂(OH)₂CO₃ Cu₂O Al₂O₃·nH₂O （三）新知探究二：钢铁的冶炼 1.一氧化碳还原氧化铁的实验（实验6-6） 实验目的：了解炼铁的化学原理。 实验装置：教材图6.3-3（一氧化碳还原氧化铁的装置），说明装置组成与各部分作用。 实验步骤及关键问题：往耐高温的硬质玻璃管中加入少量氧化铁粉末。通入一氧化碳，等待片刻后点燃尖嘴管口处酒精灯（目的：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）。 用酒精喷灯对着硬质玻璃管放氧化铁处加热（说明：酒精喷灯温度高于800℃，满足反应的高温条件）。 当反应结束后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至硬质玻璃管冷却（目的：防止生成的铁在高温下重新被空气中的氧气氧化，同时防止澄清石灰水倒吸）。 实验现象与产物分析： 项目 内容 实验现象 红棕色的氧化铁粉末逐渐变为黑色，澄清石灰水变浑浊，尖嘴管口的气体燃烧产生蓝色火焰 反应产物 铁、二氧化碳 化学方程式 Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂ 2.工业高炉炼铁 展示教材图6.3-4（炼铁高炉及炉内主要化学反应示意图），介绍工业炼铁的原料与原理： 原料：铁矿石（主要为赤铁矿）、焦炭、石灰石、热空气。 焦炭的作用：①燃烧放热，提供高温；②与二氧化碳反应生成一氧化碳，作为还原剂。 石灰石的作用：将铁矿石中不能被利用的二氧化硅转化为炉渣除去。 高炉内主要反应：C+O₂CO₂；CO₂+C2CO；Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂ 生铁与钢的区别（教材表6-4）： 说明：高炉炼得的铁为生铁，含碳量高且杂质多；将生铁放入炼钢炉中，通入氧气冶炼，降低含碳量并除去硫、磷等杂质，得到钢，部分钢还会加入其他金属熔炼成合金钢。 3.含杂质物质的化学计算 以教材例题为例，讲解计算步骤： 题目：2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼得含铁95%的生铁的质量。 解题过程： 计算2000t赤铁矿中含氧化铁的质量：2000t×80%=1600t 设1600t氧化铁理论上炼得铁的质量为x， 根据化学方程式计算：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂ 折合为含铁95%的生铁的质量：1120t÷95%≈1179t。 答：2000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼得含铁95%的生铁1179t。 （四）新知探究三：金属冶炼的常用化学方法 1.热还原法：利用焦炭、氢气、一氧化碳等还原剂，在加热条件下将金属化合物还原为金属单质，适用于铜、铁、锌等金属的冶炼。举例：2CuO+C2Cu+CO₂↑；CuO+H₂Cu+H₂O 2.电解法：通过电解熔融的金属化合物，将金属还原出来，适用于钠、镁、铝等活泼金属的冶炼（这些金属的矿物很稳定，热还原法无法还原）。举例：2Al₂O₃4Al+3O₂↑；MgCl₂Mg+Cl₂↑ 3.热分解法：加热不稳定的金属化合物，使其分解得到金属单质，适用于银、汞等不活泼金属的冶炼。举例：2HgO2Hg+O₂↑ 思考：金属冶炼方法的选择与金属活动性顺序有什么关系？ 总结：金属的活动性越强，其化合物越稳定，冶炼难度越大，越需要电解法等强还原手段；金属的活动性越弱，其化合物越不稳定，越容易通过热分解或热还原法冶炼。 （五）课堂小结 多数金属以化合物形态存在于矿物中，少数不活泼金属（金、铂、银）以单质形态存在。 炼铁的核心原理是一氧化碳还原氧化铁，工业上通过高炉炼铁得到生铁，再通过炼钢得到钢。 含杂质物质的计算，需先将不纯物质的质量转化为纯物质的质量，再根据化学方程式计算。 金属冶炼的常用方法包括热还原法、电解法、热分解法，方法的选择与金属的活动性密切相关。 （六）课堂练习 结合教材课后习题，设置基础题与计算题，巩固炼铁原理、化学方程式书写及含杂质物质的计算 五、板书设计 6.3金属矿物与金属冶炼 一、金属在自然界中的存在 单质形态：金、铂、银（不活泼金属） 化合物形态：大多数金属，存在于矿物中 地壳中金属含量：铝＞铁＞钙＞钠＞钾＞镁 二、常见金属矿物 赤铁矿：Fe₂O₃；磁铁矿：Fe₃O₄；铝土矿：Al₂O₃·nH₂O 三、钢铁的冶炼 1.实验室炼铁（CO还原Fe₂O₃） 现象：红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊 方程式：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂ 操作要点：先通CO再加热，实验结束后继续通CO至冷却 2.工业高炉炼铁 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁与钢的区别：含碳量、杂质、性能不同 含杂质物质的计算：纯物质质量=不纯物质质量×纯度 四、金属冶炼的方法 热还原法（Fe、Cu等）：利用CO、C、H₂作还原剂 电解法（Al、Mg等）：电解熔融化合物 热分解法（Hg、Ag等）：加热分解化合物 数理化word 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $