1.2 金属的化学性质 第3课时（教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学课件聚焦“金属的冶炼”，涵盖还原反应定义、碳一氧化碳氢气三种还原剂原理、一氧化碳还原氧化铁实验及矿石纯度计算等核心知识，通过回顾金属活动性顺序及分类，搭建“多数金属以化合态存在需冶炼”的学习支架，衔接新旧知识。 其亮点在于融合科学观念与探究实践，如结合我国古代冶金技术（司母戊鼎）和现代高炉炼铁原理体现STSE联系，通过对比碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜的实验现象及操作注意事项（如一氧化碳尾气处理）培养科学思维。课堂小结采用思维导图形式，学生能系统梳理知识，教师可高效开展教学。

金属的化学性质 第 2 节 第1章 第3课时 金属的冶炼 材料及其利用 浙教版 九年级下册 还原反应定义，碳、一氧化碳、氢气三种还原剂的反应原理。 01 知 识 目 标 02 一氧化碳还原氧化铁的实验现象、化学方程式、关键操作注意事项。 02 02 矿石纯度、含杂质生成物的相关化学方程式计算。 03 重点 重点 难点 01 物理观念 认识金属冶炼的本质是利用还原反应，将金属氧化物转化为金属单质；区分氧化反应、还原反应，理解二者同步发生。 掌握碳、一氧化碳、氢气三类常见还原剂，知晓不同还原剂的适用场景。 理解矿石、金属产品存在杂质，理清纯净物、混合物的质量换算关系。 02 科学思维 通过对比 C、CO、H₂还原金属氧化物的反应，归纳还原反应共同特征，形成对比归纳思维。结合金属活动性顺序，推理金属冶炼难易程度、还原剂的选择依据。 提炼纯度计算通用公式，能结合冶炼化学方程式完成含杂质综合计算。 03 科学探究 掌握一氧化碳还原氧化铁实验的装置、操作步骤、实验现象，能分析通气、加热、尾气处理等操作的原理。能根据冶炼实验、工业矿石数据，自主梳理已知量、未知量，规范完成纯度相关化学计算。 04 科学态度与责任 认识金属矿物属于不可再生资源，金属冶炼消耗大量能源，CO 等尾气会污染空气，树立绿色冶炼、废气处理、节约金属资源的环保意识。 体会冶金工业对社会发展的作用，树立合理开发、循环利用矿产资源的可持续发展观念。 素 养 目 标 知识回顾 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 极活泼的金属 活泼的金属 不活泼的金属 钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 （氢） 铜 汞 银 铂 金 按金属活动性顺序，一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属，从它的盐溶液中置换出来，排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来，这些反应都是置换反应。 金属的冶炼 探究新知 PART 1 我国属于金属矿产资源比较丰富的国家，世界上已经发现的金属矿产在我国基本上都有探明储量，其中，钨、锡、锑、钛、稀土等储量居世界前列，锌、铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 新知讲授 天然金 天然银 赤铁矿 磁铁矿 铝土矿 黄铜矿 (主要成分Fe2O3) (主要成分Fe3O4) (主要成分Al2O3) (主要成分CuFeS2) 新知讲授 在自然界中，仅有金等少数金属是以游离态（即单质）的形式存在，而大多数金属是以化合态的形式存在。 金属冶炼就是把金属从化合态变成游离态。 一、金属冶炼 1. 原因 2. 实质 金属冶炼的常用方法有哪些呢？ 新知讲授 科学·技术·社会·环境 我国古代的冶金技术 我国冶铜史可上溯到仰韶文化和龙山文化时期，新石器时代就使用红铜器，夏代进入青铜器时代，商代已用孔雀石由木炭还原炼铜，商中期使用锡青铜和铅青铜合金，并能制作精美的器具。如图1.2-5为商后期制作的后母戊鼎，重达832.8kg,是世界上最大的古代青铜器。 新知讲授 一、金属冶炼 3. 常用方法 金属的冶炼与其活动性和冶炼技术有关，一般不活泼的金属较易炼得。人类早在6000多年前就开始炼铜，在2500年前开始炼铁，而铝则在近200年才冶炼制得。 金属的冶炼一般要经过富集、冶炼、精炼等步骤，冶炼技术的进步，大大推动了人类社会的发展。 新知讲授 常用的金属冶炼原理是让碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。 一、金属冶炼 3. 常用方法 例如，炭与氧化铜反应后可以得到单质铜， 其反应的化学方程式为： C+2Cuo ═ 2Cu+CO₂↑ 高温 检验：澄清石灰水 新知讲授 04.实验结束后，必须先将导管从澄清石灰水中取出，然后再熄灭酒精喷灯。 原理警示：防止石灰水倒吸入热试管，因温差过大导致试管炸裂。 01. 试管口略向下倾斜 防止反应产生的水蒸气冷凝后倒流，炸裂热的试管。 02. 伸入试管内的导管不宜过长 导管只需稍微露出橡皮塞即可。过长会阻碍气体顺利导出，影响实验进程与安全性。 03. 导管末端伸入澄清石灰水中 检验反应是否产生了二氧化碳气体。 炭还原氧化铜 现象一：黑色粉末逐渐变为亮红色 现象二：导出气体使澄清石灰水变浑浊 新知讲授 一、金属冶炼 3. 常用方法 炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧，产生游离态的金属单质。仍以炭与氧化铜反应为例，该过程的化学方程式为： C+CO₂═ 2CO CO + Cuo ═ Cu+CO₂ △ 高温 现象: 1. 黑色粉末变成红色 2. 澄清石灰水变浑浊 一氧化碳还原氧化铜 新知讲授 用点燃的方法处理尾气 先通入CO,然后点燃酒精灯,预热后,对装有CuO位置的玻璃管加热。 排净装置内的空气，避免CO不纯，加热时发生爆炸。 新知讲授 H2+ Cuo ═ Cu+H2O △ 氢气还原氧化铜 实验现象： 黑色粉末状固体逐渐变为红色, 试管口有水珠生成 注意：氢气还原氧化铜装置（氢气早出晚归，酒精灯迟到早退，前者颠倒会爆炸，后者颠倒要氧化） 新知讲授 二、还原反应 氢气也能将金属氧化物变成游离态金属。 在上述反应中，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，叫作还原反应。 碳、氢气和一氧化碳能从氧化铜、氧化铁中夺取氧，表现出它们的还原性。 这种具有还原性的物质可作还原剂。 新知讲授 铁的使用非常广泛。由于铁的化学性质比较活泼，地壳中的铁都以化合物（铁矿石）的形式存在。 怎样从铁矿石中提炼铁呢？ 三、高炉炼铁 铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，如图1.2-6所示，但是它的主要反应原理就是在高温下，利用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来。 3CO+Fe2O3 ═══ 2Fe+3CO₂ 高温 C+CO₂ ═══ 2CO 高温 C+O ═══ CO₂ 高温 新知讲授 3CO+Fe2O3 ═══ 2Fe+3CO₂ 高温 实验现象: 玻璃管内红色固体变为黑色，澄清石灰水变浑浊，导管口产生蓝色火焰。 一氧化碳还原氧化铁 尾气处理，防止CO逸出污染空气 新知讲授 例题 100t含Fe2O3的质量分数为85%的铁矿石中，可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁多少吨? 解：设可提炼出含铁的质量分数为96%的生铁的质量为m。 3CO+Fe2O3 ═══ 2Fe+3CO₂ 高温 160 112 100t×85% m×96% 160:112=(100t×85%):(m×96%) m = ≈ 62t 答：提炼出的生铁质量约为62t。 新知讲授 四、有关纯度计算的问题 1. 纯净物与含杂质物质的换算关系 ①质量双向换算 含杂质物质质量×纯度=纯净物质量 纯净物质量÷纯度=含杂质物质质量 ②纯度计算公式 物质纯度=×100%=1- 杂质的质量分数 2. 含杂质物质的化学方程式计算流程 步骤①：把含杂质物质的质量，换算成纯净物的质量 步骤②：将换算得到的纯净物质量，代入化学方程式做定量计算 步骤③：把方程式算出的纯净物质量，反向换算为含杂质物质质量 换算公式：含杂质物质质量=纯净物质量÷纯度 新知讲授 四、有关纯度计算的问题 新知讲授 湿法炼铜技术是我国古代劳动人民的发明成果。其原理是：先用硫酸将铜矿石中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再把铁放入硫酸铜溶液中将铜置换出来。湿法炼铜的实质是利用了金属活动性顺序，用活泼的铁置换不活泼的铜。 科学·技术·工程 课堂小结 ══ ══ ══ 【详解】 （25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测）锡是我国古代五金之一，从周朝开始就使用锡器。在自然界中，最重要的锡矿是锡石，主要成分是二氧化锡，只要把锡石和木炭放在一起烧，就可以得到单质锡，涉及反应化学方程式为： 。下列有关说法正确的是（　　） A．木炭具有氧化性 B．二氧化锡在反应中作为还原剂 C．反应后锡元素的化合价升高 D．该反应类型属于置换反应 【例1】 A、木炭夺取了二氧化锡中的氧，木炭作为还原剂，故说法错误； B、二氧化锡失去了氧，二氧化锡发生还原反应，表现出氧化性，作氧化剂，故说法错误； C、二氧化锡中锡元素的化合价为+4价，锡中锡元素的化合价为0价，锡元素化合价在降低，故说法错误； D、该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，故说法正确。 D 新知讲授 【详解】 （25-26九年级上·浙江台州·期中）如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是（　　） A．实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑 B．反应中，氧化铜发生了还原反应 C．木炭使氧化铜还原为铜，木炭具有氧化性 D．实验结束后，先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出 【例2】 A．实验过程中氧化铜转化为铜，固体由黑变红，故A错误； B．碳将氧化铜还原成铜单质，可知氧化铜发生了还原反应，故B正确； C．木炭使氧化铜还原为铜，木炭具有还原性，故C错误； D．实验结束后，若先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出，会由于试管内压强减小，石灰水压入试管中，导致试管破裂，故D错误。 B 新知讲授 【详解】 夏商时期，人们先从铜矿中获取氧化铜，然后利用木炭在高温条件下还原氧化铜来制备铜。下列物质中，能在上述炼铜过程中替代木炭的是（　　） A．氧气 B．氢气 C．水蒸气 D．二氧化碳 【例3】 A、氧气具有氧化性，没有还原性，故A不合题意； B、氢气具有还原性，可替代木炭将氧化铜还原为铜，故B符合题意； C、水蒸气没有还原性，故C不合题意； D、二氧化碳没有还原性，故D不合题意； B 新知讲授 教 寄 师 语 细究材料性质，巧造万物便利生活 浙教版 九年级下册 $