8.3金属资源的利用和保护课时2金属矿物　铁的冶炼课件--2025-2026学年九年级化学人教版下册

该初中化学课件聚焦金属矿物与铁的冶炼，核心知识点涵盖金属存在形式、高炉炼铁原理及不纯物计算，通过“高铁建设金属材料获取”情境导入，引导学生从用途追溯原料来源再到冶炼原理，搭建生活实际到化学原理的学习支架。 其亮点在于情境驱动的任务式学习，结合古诗、地壳数据及高炉炼铁流程，体现科学探究与实践和化学观念。如对比铁矿石选择培养科学思维，不纯物计算强化物质转化定量认识，助力学生联系实际提升能力，为教师提供清晰教学思路与实例。

世界是物质的，物质是变化的(物质观　变化观) 学科大概念 次级 大概念 基本 概念 基础 知识 物质使用视角 (化学价值观) 物质的利用具有两面性，要合理利用和保护资源 物质类别视角 (性质观) 物质具有共性和差异性，性质决定用途 物质组成视角 (分类观) 根据组成元素，金属材料可以分为纯金属和合金 物质制备视角(转化观) 含相同元素的物质间可以相互转化 性能上存在差异 有金属光泽，延展性、导电性、导热性等 金属制品生锈原理及生锈的利与弊；合理使用金属制品的方法 物理性质 化学性质 纯金属 合金 用铁矿石炼铁的原理和方法 与O2、酸、金属化合物溶液反应；金属活动性顺序 大概念知识层级 单元主题情境 课时名称 及主题 课时内容 课时1 高铁建设中金属材料的选择 常见金属和合金的物理性质和用途，决定物质用途的因素 课时2 高铁建设中金属材料的获取 金属在自然界的存在形式；铁的冶炼；含杂质问题的计算 课时3 高铁建设中金属材料的保护 金属的腐蚀与防护；金属和氧气的反应；金属资源的保护 课时4 我为列车定制专属纪念币 金属与酸、金属化合物溶液的反应；金属活动性顺序及其应用；置换反应 高铁建设中的金属和金属材料 单元课时划分 课时2　金属矿物　铁的冶炼 主题情境·高铁建设中金属材料的获取 第八单元　金属和金属材料 九年级全 主题情境 高铁建设中金属材料的获取 任务一：金属材料原料的来源 任务二：高铁轨道材料的获取 任务三：高铁车体和供电系统材料的获取 情境线 我们该如何获得高铁建设需要的金属呢？金属在自然界中是以怎样的形式存在的？ 我们应该选择哪种矿石来炼铁呢？如何将铁矿石冶炼为铁呢？生铁是怎样炼成钢的？如何根据投入的矿石量计算生产的(生)铁的质量？ 如何获取高铁车体需要的铝、高铁供电系统需要的镁？如何获取高铁供电系统需要的铜？ 问题线 金属在自然界的存在形式 高炉炼铁；含杂质问题的计算 了解其他金属的冶炼方法 知识线 ◎素养目标 1．了解一些常见金属矿物的主要化学成分，知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。 2．通过分析炼铁厂高炉炼铁的过程，理解钢铁冶炼的原理，体会化学方法在金属冶炼中的重要性，强化通过化学变化实现物质转化的观念。 3．结合实际炼铁过程，初步学会关于不纯物的化学方程式的计算，形成此类计算的基本思路，发展利用化学方法解决实际问题的能力。 ◎教学重点：高炉炼铁中的化学反应。 ◎教学重点：高炉炼铁中的化学反应；有关不纯物质的化学方程式的计算。 核心素养目标 钢轨主要材料是钢 　　通过各位高铁设计师的研究讨论，我们已经确定了高铁建设中需要用到的金属材料。 接触线主要是铜镁合金 车体主要是铝合金 我们该如何获得这些金属呢？ 情境串新知 　　金属元素在自然界分布很广，如铝、铁、钙等，这三种金属元素在地壳中总含量达到16%左右。 　　金属在自然界中是以怎样的形式存在的？ 情境串新知 任务一　金属材料原料的来源 《浪淘沙·其八》 唐·刘禹锡 莫道谗言如浪深，莫言迁客似沙沉。 千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。 银 Ag 金 Au 金属资源存在的形式 除了金，银也有单质形式存在。 你从这首古诗中发现什么了吗？ 自然界中有单 质形式的金 情境串新知 任务一　金属材料原料的来源 　　金属多以化合物的形式存在。 　　大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的。 　　我国是世界上为数不多的已知金属矿物种类比较齐全的国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。 金属资源存在的形式 铁 矿 石 赤铁矿 (Fe2O3) 黄铁矿 (FeS2) 磁铁矿 (Fe3O4) 菱铁矿 (FeCO3) 情境串新知 任务一　金属材料原料的来源 金属资源存在的形式 赤铜矿 (Cu2O) 铝土矿 (Al2O3) 菱镁矿 (MgCO3) 铜、 铝、 镁矿石 其 他 金红石 (TiO2) 软锰矿 (MnO2) …… 情境串新知 任务一　金属材料原料的来源 自然界中大多数金属都以化合物的形式存在，该如何从金属化合物(矿石)中获取金属单质呢？ 矿物 金属的冶炼 金属 情境串新知 任务一　金属材料原料的来源 铁矿石 钢轨 生铁 钢 …… 冶炼 降碳 添加元素 铸造 含碳量 2%~4.3% 含碳量 0.03%~2% 高锰钢、钒钢 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 　　　　　　　　　　　铁在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的 4.75%。    第一步　铁的冶炼 含铁量 70% 72.4% 48.3% 46.7% 备　选 会产生 二氧化硫污染物 应优先选择含铁量高、产物环保的矿石。 铁 矿 石 赤铁矿 (Fe2O3) 黄铁矿 (FeS2) 磁铁矿 (Fe3O4) 菱铁矿 (FeCO3) 我们应该选择哪种铁矿石来炼铁呢？ 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 如何将铁矿石冶炼为铁呢？ 《天工开物》记载的我国古代炼铁示意图 　　炼铁的主要原理是一氧化碳与氧化铁反应： Fe2O3+3CO ===== 2Fe+3CO2 高温 宝钢炼铁高炉 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 炼铁高炉及炉内 主要化学反应示意图 炼铁高炉内发生了哪些化学反应呢？ O2 焦炭 C+O2 ==== CO2 高温 CO2 CO2+C ==== 2CO 高温 CO 赤铁矿石 3CO+Fe2O3 ==== 2Fe+3CO2 高温 生铁、 炉渣 提供热量 提 供 热 量 提供 CO 焦炭 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 炼铁高炉及炉内 主要化学反应示意图 交流讨论 1．为什么从下方通入热空气？ 使反应物接触得更充分。 2．焦炭的作用是什么？ 提供热量、提供CO。 3．石灰石的作用是什么？ 将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 4．高炉炼得的铁是生铁还是纯铁？ 生铁，仍含有少量杂质。 5．高炉气体中可能含有哪些成分？ 氮气、氧气、一氧化碳和二氧化碳。 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，生铁是怎样炼成钢的？ 资料卡片 资料1：古代人把高温下烧红的生铁反复捶打，“百炼成钢”。 资料2：转炉炼钢是将氧气直接吹入红热的铁水中。生铁中含碳量降低，降到一定标准就成了钢，多次冶炼精度会更高，得到不同标准的钢。 第二步　炼铁成钢 目的都是降低含碳量 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 熔化 加入其他元素 浇筑、切割 焊接 钢 高锰钢和钒钢 钢轨 第三步　铸造与铺设钢轨 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 　　在实际生产时，炼铁所用的原料或所得的产物一般都含有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。 例　用 1 000 t 含氧化铁 80% 的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁 96% 的生铁的质量是多少(计算结果保留一位小数)？ 杂质问题的计算 (1)纯度 = (2)纯净物的质量 = 含杂质的混合物的质量×纯度 (3)含杂质的混合物的质量 = 纯净物的质量÷纯度 钢铁厂是如何根据投入的矿石量计算生产的(生)铁的质量？ 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 第一步：将含有杂质 物质的质量换算成纯 净物的质量 第二步：将纯净物的质量代入化学方程式 进行计算 解：1 000 t 赤铁矿石中含氧化铁的质量为： 设 800 t 氧化铁理论上可以炼出的铁的质量为x。 第三步：将计算出的纯净物的质量换算成含有杂质的物质的质量 折合为含铁 96% 的生铁质量： 答：理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是583.3 t。 1 000 t×80% = 800 t 160 2×56 800 t x x＝560 t Fe2O3＋3CO ==== 2Fe＋3CO2 高温 560 t÷96% ≈ 583.3 t 情境串新知 任务二　高铁轨道材料的获取 如何获取高铁车体和供电系统需要的铝、镁和铜？ 铝、镁的冶炼 　　有些金属(如钠、钾、镁和铝等)很难从其矿物中提取出来。为了制得这些金属，需要用电解的方法。 拓展视野 —— 电解法 情境串新知 任务三　高铁车体和供电系统材料的获取 铜的冶炼 湿法炼铜 Fe+CuSO4 ===== FeSO4+Cu 火法炼铜 　　通过熔融基体金属并添加特定元素制成合金，通过硬度、耐腐蚀性、导电性等测试验证性能后即可投入使用。 —— 还原法 情境串新知 任务三　高铁车体和供电系统材料的获取 　　对于一些特殊的金属，还可能会采用其他方法，如热分解法、物理方法(利用金属的密度、磁性等物理性质进行分离提纯)等。 其他金属的冶炼 Ag2S === S+2Ag ∆ 热分解法 淘金 物理提取 情境串新知 任务三　高铁车体和供电系统材料的获取 金属的冶炼 金属矿物 铁的冶炼 其他金属的冶炼 —— 金属的存在形式 极少数：单质形式，如金、银 大部分：化合物(矿石)形式，如铁、铜等 含杂质问题的计算(需代入纯净物的质量) 焦炭的作用 电解法(铝、镁) 还原法(铜) 物理提取(金) 提供热量 制取 CO 铁矿石 生铁 → 钢 → 钢轨 原理： 热分解法(银) 铁合金 铜 合 金 铝 合 金 课堂小结 1．下列铁矿石中不宜用来炼铁的是( ) A．赤铁矿 B．黄铁矿 C．菱铁矿 D．磁铁矿 B Fe2O3 FeS2 Fe3O4 FeCO3 2．下列有关金属资源的说法正确的是( ) A．金属元素在自然界中都以单质的形式存在 B．自然界中的金属矿物取之不尽，用之不竭 C．自然界中金属矿石的颜色相似 D．用金属矿物冶炼金属的过程中发生了化学变化 D 极少数以单质形式存在， 大多数以化合物形式存在 如赤铁矿和磁铁矿颜色不相似 有新物质生成 随堂练习 3．(教材P23第4题)某赤铁矿样品中铁元素的质量分数为63%，则该矿石样品中Fe2O3的质量分数为( ) A．95% B．85% C．90% D．80% 解：设赤铁矿石样品的质量为100 t， 　　该矿石中Fe2O3的质量分数为x。 　　则100 t该矿石中Fe2O3的质量为100 t×x 　　100x t Fe2O3中Fe的质量为 　　100x t× =100 t×63% 解得x=90% C 随堂练习 4．某炼铁厂用于高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等，主要反应过程如下图所示。 (1)焦炭属于_______(填物质类别)，步骤①说明焦炭具有______性。 (2)步骤②中发生的反应属于_______反应。 (3)步骤③中一般将铁矿石粉碎后再投入高炉中，目的是______________ _____________________________________；写出发生反应的化学方程式 __________________________。 混合物 可燃 化合 增加反应物间的接触面积，加快反应速率 随堂练习 5．某炼铁厂现要炼出含铁96%的生铁560 t，计算需要氧化铁80%的赤铁矿石多少t？ 解：设需要氧化铁80%的赤铁矿石的质量为x 160 112 x×80% 560 t×96% x=960 t 答：需要氧化铁80%的赤铁矿石960 t。 随堂练习 $