8.3金属资源的利用和保护（第一课时）导学案--2025-2026学年九年级化学人教版下册

该初中化学导学案聚焦“金属资源的利用和保护（第一课时）”，涵盖金属资源存在形式、常见矿物、实验室CO还原氧化铁实验、工业高炉炼铁及含杂质计算等核心知识点。通过自然界矿物图片、古代与现代炼铁场景图导入，衔接金属活动性顺序，构建“存在形式—冶炼原理—工业应用”的学习支架。 资料设计课前预习夯实基础、课中探究突破重难点，含实验视频辅助理解操作要点，小组合作对比实验室与工业炼铁差异，梯度习题强化计算能力。渗透化学史与绿色化工理念，助力学生形成物质转化的化学观念，培养逻辑推理的科学思维和节约资源的科学态度与责任。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 金属资源的利用和保护（第一课时） 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 认识金属资源在自然界的存在形式，知晓常见金属矿物种类。掌握实验室一氧化碳还原氧化铁的实验原理、操作要点与现象，了解工业高炉炼铁的原料、设备及流程。能进行含杂质物质的化学方程式简单计算，树立合理利用金属资源、节约矿产资源的化学理念，体会化学工艺对工业生产的重要价值。 学习目标 化学观念：建立物质转化观念，理解炼铁的氧化还原反应本质。 科学思维：通过实验分析、工业流程推导，培养逻辑推理与归纳总结能力。 科学探究与实践：掌握炼铁实验操作，规范实验探究流程。 科学态度与责任：认识金属资源的有限性，树立绿色化工、节约资源、可持续发展的社会责任意识。 重难点 重点：一氧化碳还原氧化铁的实验原理、操作步骤、实验现象及化学方程式书写；工业炼铁的原料、原理与核心流程。 难点：理解炼铁实验的操作注意事项及原因，辨析实验室炼铁与工业炼铁的差异；熟练掌握含杂质物质的化学方程式计算方法，理清纯净物与混合物的换算逻辑。 资源与 建议 教学资源：新教材课本图文、炼铁高炉动态流程图、一氧化碳还原氧化铁实验视频、古代炼铁史料图片、金属矿物实物图片、含杂质计算典型例题题库。教学建议：课前引导学生自主梳理金属矿物相关基础知识点，完成预习习题；课中依托实验视频突破重难点，对比辨析实验室与工业炼铁差异；结合生活、工业实例讲解计算题型，分层设置习题。教学中渗透化学史教育，结合绿色工业理念，引导学生辩证看待化工生产，落实素养目标，同时针对计算难点强化专项训练。 学习过程 （一）课前预习案 亲爱的同学，在学习新课之前，请结合人教版九年级下册化学新教材内容，自主完成以下预习题目，梳理基础知识点，初步感知本节课核心内容，为课堂探究做好铺垫。所有题目均基于教材原文设计，聚焦基础、衔接新知。 基础填空题 1. 地球上的金属资源广泛存在于__________和__________中，除金、银等少数很不活泼的金属以__________形式存在外，其余大多数金属都以__________形式存在。 2. 常见的铁矿石有赤铁矿（主要成分__________）、磁铁矿（主要成分__________）、菱铁矿、黄铁矿等，其中__________含铁量最高，是工业炼铁的优质原料。 3. 工业炼铁的主要目的是将__________中的金属氧化物转化为金属单质，核心是利用__________性物质夺取金属氧化物中的氧，实现物质转化。 4. 炼铁常用的还原剂是一氧化碳，该气体具有__________性、__________性，属于有毒气体，实验和生产中必须做好尾气处理。 基础选择题 1. 下列金属在自然界中能以单质形式大量存在的是（） A. 铁 B. 铝 C. 金 D. 锌 2. 赤铁矿的主要成分是（） A. FeO B. Fe₂O₃ C. Fe₃O₄ D. FeCO₃ 3. 下列不属于工业炼铁原料的是（） A. 铁矿石 B. 焦炭 C. 石灰石 D. 氧气 预习思考题 1. 结合金属活动性顺序，思考为什么多数金属只能以化合物形式存在于自然界中？ 2. 初步猜想：一氧化碳还原氧化铁的实验中，固体颜色会发生怎样的变化？生成的气体如何检验？ 3. 工业炼铁中焦炭和石灰石分别起到什么作用？结合教材图文简要梳理。 预习小结：通过自主预习，我已掌握的基础知识点有__________；存在疑惑的问题有__________，将在课堂探究中重点突破。 （二）课中探究案 课堂学习以探究式学习为主，结合教材内容、实验探究、小组合作、例题精讲、难点突破等环节，层层递进掌握本节课重难点，完成知识建构、能力提升与素养落地。全程依托问题驱动学习，通过梯度习题、深度探究、对比分析，夯实新知、突破难点。 探究一：金属资源的存在形式与常见矿物 【情境导入】教材展示自然界金属矿物图片、我国古代炼铁工艺图及现代炼铁工厂实景图，结合生活认知，思考并完成以下探究问题。 1. 结合教材内容，总结金属资源的分布特点与存在形式分类依据。 2. 对比赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿的主要成分，分析工业炼铁优先选用赤铁矿、磁铁矿的原因。 3. 小组讨论：金属的存在形式与金属活动性顺序有何关联？请举例说明。 【知识梳理】通过探究可知，金属活动性越强，金属的化学性质越活泼，越容易与氧气等物质发生反应，因此大多以化合物形式存在；金、银金属活动性极弱，化学性质稳定，不易发生化学反应，故以单质形式存在于自然界。常见优质铁矿石含铁量高、杂质少，适合工业大规模炼铁。 【即时习题1】判断题（对的打√，错的打×） （1）所有金属在自然界中都以化合物形式存在。（） （2）磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，含铁量高于赤铁矿。（） （3）金属资源广泛存在于地壳和海洋中，取之不尽用之不竭。（） 探究二：一氧化碳还原氧化铁实验（实验室炼铁） 本实验是本节课核心重点，结合教材实验装置图、实验视频，通过问题链探究，掌握实验原理、操作、现象、结论及注意事项，突破实验难点。 【实验基础梳理】 1. 实验药品：氧化铁粉末、一氧化碳气体、澄清石灰水 2. 实验装置：硬质玻璃管、酒精灯、铁架台、导管、洗气瓶、尾气处理装置 【梯度探究问题】 1. 实验操作顺序：实验开始时，是先通入一氧化碳，还是先加热氧化铁？实验结束后，是先停止通一氧化碳，还是先停止加热？请分别说明原因。 2. 实验过程中能观察到哪些明显现象？请分别描述硬质玻璃管内、澄清石灰水中的现象。 3. 该实验为什么必须设置尾气处理装置？常用的尾气处理方法有哪两种？ 4. 小组合作分析：该反应中，一氧化碳发生了什么反应？氧化铁发生了什么反应？谁是还原剂？ 【深度拓展探究】 1. 实验中澄清石灰水的作用是什么？能否用其他试剂替代？ 2. 若实验结束后发现得到的黑色粉末不纯，可能的原因有哪些？ 3. 对比木炭还原氧化铜实验，分析两个还原实验的异同点。 【知识总结】实验室炼铁的核心原理是高温下一氧化碳还原氧化铁，操作遵循“先通后点、先灭后停”的原则，目的是排尽装置内空气防止爆炸、防止生成的铁被重新氧化；实验现象为红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊；一氧化碳有毒，必须进行尾气处理，体现化学实验的安全性与环保性。 【即时习题2】简答题 简述一氧化碳还原氧化铁实验的操作步骤及核心注意事项。 探究三：工业高炉炼铁 结合教材高炉炼铁流程图，对比实验室炼铁，探究工业炼铁的实际工艺，区分实验室模拟实验与工业生产的差异，建立化学知识与工业生产的联系。 【基础探究问题】 1. 工业炼铁的原料有哪些？各原料的具体作用是什么？ 2. 工业炼铁的核心设备是什么？ 3. 工业炼铁的最终产品是什么？与实验室炼铁得到的纯铁有何区别？ 【对比探究】小组合作完成实验室炼铁与工业炼铁对比表格 对比维度：反应原理、反应条件、原料、产品纯度、装置特点、适用场景 【深度思考】 1. 工业炼铁中为什么需要加入石灰石？结合教材内容说明其除杂原理。 2. 高炉炼铁过程中，焦炭先燃烧生成二氧化碳，再转化为一氧化碳，该过程的意义是什么？ 【知识总结】工业炼铁以铁矿石、焦炭、石灰石、空气为原料，在高炉内完成反应，焦炭提供热量和还原剂一氧化碳，石灰石除去矿石中的二氧化硅杂质，最终得到生铁（含杂质的铁合金），工艺复杂、产量大，适用于工业大规模生产，与实验室制取纯铁的实验目的、流程、产品均有明显差异。 【即时习题3】填空题 1. 工业炼铁的核心设备是__________，主要产物是__________。 2. 焦炭在炼铁中的两个作用分别是__________和__________。 3. 石灰石的作用是将矿石中的__________转化为炉渣除去。 探究四：含杂质物质的化学方程式计算（重难点突破） 教材明确要求掌握含杂质反应物、生成物的简单计算，这是本节课的难点。化学方程式计算的核心是纯净物质量，因此计算的关键是实现混合物与纯净物的换算。 【核心公式梳理】 1. 纯净物质量 = 混合物质量 × 纯净物的质量分数 2. 混合物质量 = 纯净物质量 ÷ 纯净物的质量分数 【例题精讲】现有1000t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？ 步骤1：计算纯净的氧化铁质量；步骤2：根据化学方程式计算生成纯铁的质量；步骤3：换算成含铁96%的生铁质量。 【梯度探究习题】 1. 基础题：计算200t含杂质10%的磁铁矿中，四氧化三铁的纯净质量。 2. 中档题：用500t含Fe₂O₃70%的赤铁矿炼铁，理论上可炼出纯铁多少吨？ 3. 提升题：某炼铁厂用赤铁矿炼铁，炼出300t含铁95%的生铁，需要含Fe₂O₃80%的赤铁矿石多少吨？ 【易错点总结】计算时必须先提纯，再代入化学方程式计算，严禁直接将混合物质量代入公式；注意题目中杂质含量与纯净物含量的换算，区分“生铁”“纯铁”的不同，规避计算误区。 板书设计 课题3 金属资源的利用和保护（第一课时） 一、金属资源的存在形式 1. 存在位置：地壳、海洋 2. 存在形式：单质（Au、Ag）、化合物（大多数金属） 3. 常见铁矿：赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄) 二、实验室炼铁（CO还原Fe₂O₃） 现象：红棕色粉末变黑，石灰水变浑浊 操作：先通CO后加热，先停热后停CO 要点：尾气处理、防爆炸、防氧化 三、工业炼铁（高炉炼铁） 1. 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 2. 作用：焦炭（供热、制CO）、石灰石（除杂） 3. 设备：高炉 产品：生铁 四、含杂质计算 纯净物质量=混合物质量×质量分数（核心：先提纯，再计算） 参考答案 （一）课前预习案答案 基础填空题 1. 地壳；海洋；单质；化合物 2. Fe₂O₃；Fe₃O₄；磁铁矿 3. 铁矿石；还原 4. 可燃；还原 基础选择题 1. C 2. B 3. D 预习思考题（参考答案） 1. 多数金属活动性较强，化学性质活泼，易与氧气、水等物质反应生成化合物，因此自然界中大多以化合物形式存在。 2. 固体由红棕色逐渐变为黑色；生成的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，以此检验二氧化碳。 3. 焦炭：提供反应所需高温、制取还原剂一氧化碳；石灰石：除去矿石中的二氧化硅杂质，转化为炉渣除去。 （二）课中探究案答案 探究一 即时习题1 （1）× （2）√ （3）× 探究二 梯度探究问题（参考答案） 1. 先通CO再加热，排尽装置内空气，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验结束先停止加热，继续通CO至装置冷却，防止生成的高温铁被空气中的氧气重新氧化。 2. 硬质玻璃管内：红棕色粉末逐渐变为黑色；澄清石灰水：澄清液体变浑浊。 3. CO有毒，直接排放会污染空气；尾气处理方法：点燃法、气球收集法。 4. 一氧化碳发生氧化反应，氧化铁发生还原反应，一氧化碳是还原剂。 探究二 深度拓展探究（参考答案） 1. 检验反应生成的二氧化碳；可用氢氧化钡溶液替代。 2. 装置内空气未排尽、反应温度不足、反应时间过短等。 3. 相同点：均为高温还原反应，利用还原剂夺取金属氧化物中的氧；不同点：还原剂不同（CO、C），反应物、实验装置、尾气处理方式不同。 探究二 即时习题2（参考答案） 步骤：连接装置并检查气密性→通入一氧化碳排尽装置空气→高温加热氧化铁→观察实验现象→实验结束停止加热→继续通CO至装置冷却→处理尾气、拆卸装置。注意事项：严格把控操作顺序，做好尾气处理，防止爆炸、防止铁被氧化、防止空气污染。 探究三 基础探究问题（参考答案） 1. 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气；铁矿石提供铁元素，焦炭供热、制还原剂，石灰石除杂，空气提供氧气。 2. 核心设备：高炉； 3. 产品：生铁；实验室得到纯铁，工业生铁含有碳等杂质。 探究三 深度思考（参考答案） 1. 石灰石高温分解生成氧化钙，氧化钙与矿石中的二氧化硅反应生成硅酸钙炉渣，从而除去二氧化硅杂质。 2. 焦炭燃烧放热，为炼铁提供高温条件，同时生成的二氧化碳与过量焦炭反应生成一氧化碳，作为炼铁的核心还原剂。 探究三 即时习题3 1. 高炉；生铁 2. 提供高温热量；制取还原剂一氧化碳 3. 二氧化硅（SiO₂） 探究四 梯度探究习题答案 1. 解：纯净Fe₃O₄质量=200t×(1-10%)=180t 2. 解：纯净Fe₂O₃质量=500t×70%=350t，设纯铁质量为x，根据方程式计算得x=245t 3. 解：纯铁质量=300t×95%=285t，设需赤铁矿质量为x，计算得x≈508.9t ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $