6.1金属矿物及铁的冶炼 第一课时导学案-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

九年级

科目

化学

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主题与课时

金属矿物及铁的冶炼 - 第一课时

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课标要求

认识常见的铁金属矿物，知晓铁矿石是炼铁的主要原料。掌握实验室一氧化碳还原氧化铁的反应原理、实验现象与基本操作，了解工业炼铁的原料、设备与核心原理。能区分还原反应与氧化反应，初步建立物质转化的化学思维，树立合理利用金属资源、绿色化学与环境保护的基本意识，能用化学知识解释炼铁生产中的基础化学问题。

学习目标

宏观辨识与微观探析：宏观观察炼铁实验现象、矿物外观，微观理解铁的化合物转化为铁单质的反应实质。

证据推理与模型认知：依托实验现象推导反应原理，构建金属氧化物还原的反应模型。

科学探究与创新意识：探究模拟炼铁实验操作细节，规范实验探究流程。

科学态度与社会责任：了解工业炼铁的价值，树立节约矿物资源、防控工业污染的绿色发展理念。

重难点

教学重点：常见铁金属矿物的主要成分；一氧化碳还原氧化铁的实验原理、实验现象、化学方程式；工业炼铁的原料、设备与核心反应。

教学难点：理解模拟炼铁“先通气体、后加热，先停加热、后停通气”的操作原理；辨析实验室炼铁与工业炼铁的差异；理解炼铁过程中的还原反应本质，规避实验安全误区。

资源与

建议

本节课依托沪教版九年级上册新教材文本、金属矿物实物图片、炼铁工艺短视频、模拟炼铁实验动画、课堂习题素材开展教学。同时搭配实验室CO还原氧化铁实验器材、工业炼铁高炉结构示意图辅助直观教学。学习建议：课前通读教材，识记常见铁矿石成分，初步区分单质与金属矿物；课中聚焦实验细节，主动思考操作原理与安全注意事项，对比实验室与工业炼铁的异同；课后结合习题巩固方程式书写与实验流程，关联生活中金属资源的利用与保护，构建完整的知识体系，规避机械记忆，注重原理理解。

学习过程

（一）课前预习案

预习目标：提前认知常见金属矿物，初步了解铁的冶炼基本原理，熟悉模拟炼铁实验基础信息，为课堂探究筑牢基础，培养自主预习与归纳总结能力。

预习知识点一：常见的金属矿物

阅读教材对应内容，完成以下填空与简答题。自然界中绝大多数金属元素以化合物的形式存在于矿物中，只有少数不活泼金属如金、银以单质形式存在。铁是目前世界上年产量最高、应用最广泛的金属，生活中的铁制品均来自铁矿石冶炼。

1. 常见铁矿石主要成分填空：赤铁矿的主要成分是________（填化学式），颜色为红棕色；磁铁矿的主要成分是________（填化学式），具有磁性；菱铁矿主要成分为FeCO₃。

2. 思考简答：工业炼铁为何优先选用赤铁矿、磁铁矿作为主要原料，而非菱铁矿？________________________________________________________________

3. 基础判断：自然界中的铁矿石属于纯净物（ ）（填“正确”或“错误”）

预习知识点二：铁的冶炼基本认知

铁的冶炼核心是将含铁的化合物转化为铁单质，工业上主要采用一氧化碳还原铁矿石的方法炼铁，实验室通过模拟实验还原氧化铁，探究炼铁的核心原理。

1. 工业炼铁的核心原理是在高温下，利用________的还原性将铁从铁矿石中还原出来。

2. 实验室炼铁的反应物为氧化铁和一氧化碳，反应条件是________。

3. 预习猜想：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？反应生成的气体产物是什么？________________________________________________________________

预习知识点三：实验安全与基础操作预判

一氧化碳是无色、无味、有毒的可燃性气体，与空气混合加热易发生爆炸，因此炼铁模拟实验有严格的操作规范，结合已有知识完成预习习题。

1. 可燃性气体加热前必须进行的操作是________，防止爆炸。

2. 一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，因此该实验必须进行________处理。

3. 预习疑问梳理：通过自主预习，写出你本节课最想解决的两个问题：________________________________________________________________

（二）课中探究案

课堂探究目标：通过实验探究掌握模拟炼铁的完整流程、反应原理与实验现象，厘清实验操作关键细节，对比掌握工业炼铁的流程、原料与原理，理解还原反应概念，突破本节课重难点，提升实验探究与逻辑推理能力。

探究任务一：认识金属矿物，探究炼铁原料的选择依据

结合教材图文、矿物图片素材，小组合作完成以下探究习题，深化对炼铁原料的认知。

1. 填空题：金属矿物是含有金属元素的天然矿石，是冶炼金属的________（填“纯净物”或“混合物”）。赤铁矿、磁铁矿是工

业炼铁的核心原料，二者的共同优点是________、________。

2. 对比分析题：对比Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeCO₃三种含铁化合物，从含铁量、矿石稳定性角度分析，为什么菱铁矿很少用于大规模工业炼铁？________________________________________________________________

3. 拓展思考：为什么金、银可以直接从自然界获取单质，而铁、铜只能从矿物中冶炼得到？________________________________________________________________

小组总结：金属的冶炼方式与金属的活动性有关，活泼金属易与氧气反应形成化合物，只能通过还原法冶炼，不活泼金属可直接获取单质。

探究任务二：实验室一氧化碳还原氧化铁实验深度探究

结合实验动画与实物实验演示，逐步骤探究实验装置、操作、现象、原理，解决预习疑难，突破教学难点。

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：主要分为气体发生装置、反应装置、检验装置、尾气处理装置四部分。

3. 核心问题填空：该实验的反应原理（化学方程式）为________________________。

实验现象探究

认真观察实验过程，完成现象填空与分析：

1. 硬质玻璃管中：________色的氧化铁粉末逐渐变为________色，说明反应生成了________。

2. 试管中澄清石灰水________，说明反应生成了________气体。

3. 尾气点燃后，产生________色火焰，对应一氧化碳的燃烧反应。

实验操作细节深度探究（重难点突破）

结合实验安全原理，小组讨论完成以下简答题，厘清特殊操作的原因：

1. 实验开始时，先通入一段时间一氧化碳，再加热氧化铁，原因是什么？________________________________________________________________

2. 实验结束后，先停止加热，继续通入一氧化碳直至玻璃管冷却至室温，原因是什么？________________________________________________________________

3. 实验中澄清石灰水的作用是什么？________________________________________________________________

4. 尾气处理可采用点燃或气球收集两种方法，分别说明两种方法的优点：________________________________________________________________

还原反应概念探究

结合本节课反应原理，完成概念辨析习题：

1. 在一氧化碳还原氧化铁的反应中，氧化铁________（填“失去”或“得到”）氧，发生________反应；一氧化碳________（填“失去”或“得到”）氧，发生________反应。

2. 总结定义：________的反应叫做还原反应。

探究任务三：工业炼铁原理与流程探究

结合高炉结构示意图、工业炼铁短视频，对比实验室炼铁，完成工业炼铁相关探究习题，区分二者差异。

1. 填空题：工业炼铁的主要原料有________、________、________和空气；核心设备是________。

2. 原料作用分析简答题：分别说明工业炼铁中焦炭、石灰石的作用。________________________________________________________________

3. 核心反应梳理：工业炼铁高炉内发生三个主要反应，写出对应化学方程式：

（1）焦炭充分燃烧放热：________________________

（2）二氧化碳与焦炭反应生成还原剂一氧化碳：________________________

（3）一氧化碳还原赤铁矿炼铁：________________________

4. 对比探究题：实验室炼铁与工业炼铁的产物是否相同？产物分别是什么？________________________________________________________________

5. 深度思考：工业炼铁得到的生铁能否直接用作纯铁材料？为什么？________________________________________________________________

探究任务四：课堂易错辨析与巩固提升

结合本节课重难点，完成易错判断题、选择题，夯实核心知识，规避常见误区。

判断题（正确打√，错误打×）

1. 一氧化碳还原氧化铁的反应属于置换反应（ ）

2. 实验结束后，可立即停止通入一氧化碳（ ）

3. 工业炼铁的还原剂是焦炭（ ）

4. 澄清石灰水变浑浊可证明炼铁反应生成了二氧化碳（ ）

单项选择题

1. 下列矿石中，最适合用于工业炼铁的是（ ）

A. 菱铁矿 B. 赤铁矿 C. 黄铜矿 D. 铝土矿

2. 实验室炼铁实验中，尾气处理的主要目的是（ ）