6.3 金属矿物与金属冶炼（第一课时教学设计--2025-2026学年九年级化学科粤版下册

该初中化学教学设计聚焦金属矿物成分、一氧化碳还原氧化铁实验原理及工业炼铁流程，通过生活金属制品实例与古代冶炼历史导入，衔接金属存在形式旧知，搭建从矿物识别到冶炼原理的学习支架。 此设计以任务式小组探究为主线，通过自主研读矿物、实验演示分析现象、对比实验室与工业炼铁等活动，落实科学探究与实践、科学思维素养，如CO还原氧化铁实验操作顺序探究培养严谨思维，矿石优选讨论渗透绿色理念。助力学生提升探究能力，为教师提供结构化教学方案，高效落实核心素养。

6.3 金属矿物与金属冶炼（第一课时）（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 宏观辨识与微观探析：认识金属矿物成分，理解炼铁反应微观变化。 科学探究与创新意识：通过一氧化碳炼铁实验，掌握实验操作与现象分析方法。 科学态度与社会责任：了解工业炼铁流程，树立绿色化工、资源节约理念。 证据推理与模型认知：依托实验现象推导反应原理，构建金属冶炼的氧化还原反应认知模型。 重点 和难点 重点：常见金属矿物的主要成分，一氧化碳还原氧化铁的实验原理、现象及化学方程式，工业炼铁的核心原理。 难点：理解一氧化碳炼铁的氧化还原本质，掌握实验操作的先后顺序及原因，辨析实验室炼铁与工业炼铁的异同，规避实验安全误区，建立理论与工业实践的关联认知。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 生活中铁、铜、铝等金属制品随处可见，这些金属并非直接存在于自然界。我们日常使用的金属单质，大多是从金属矿物中冶炼提纯而来。古人早已掌握炼铜、炼铁技术，推动文明发展。今天我们跟随教材内容，探究自然界中的金属矿物，解锁工业炼铁的核心原理与实验奥秘，走进金属冶炼的化学世界。 结合生活实例与历史常识创设情境，拉近化学与生活、生产的距离，激发学生探究兴趣。衔接新旧知识，自然引出本节课核心学习内容，明确课堂探究方向。 讲授新课 （一）认识常见的金属矿物 在正式开展金属冶炼探究学习前，我们首先需要明确金属的来源。同学们通过之前的学习已经知道，金属单质化学性质活泼程度不同，在自然界中的存在形式也截然不同。极少数化学性质极稳定的金属，如金、银、铂等，不易与氧气、水等物质发生反应，在自然界中以单质形式存在，这也是古人能直接获取黄金、白银的核心原因。而铁、铜、铝等绝大多数常见金属，化学性质相对活泼，极易与自然界中的氧气、非金属矿物结合，以化合物的形式存在于矿石中。这些含有金属元素、可用于工业提炼金属的矿石，我们称之为金属矿物。 接下来开展任务活动一：自主研读教材，识别常见金属矿物。请学生自主阅读教材对应内容，梳理教材中介绍的常见金属矿物，完成表格梳理任务，明确矿物名称、主要成分、化学式及对应金属元素，小组内相互核对补充。教师巡视各小组学习情况，针对学生的疑问进行初步答疑，引导学生精准抓取教材核心信息。 学生自主学习结束后，各小组依次汇报学习成果，教师结合学生汇报内容，系统梳理教材重点金属矿物：常见的铁矿石主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿四种。其中赤铁矿是工业炼铁最常用的矿石，主要成分为氧化铁，化学式为Fe₂O₃，呈现红棕色，也是铁锈的主要成分；磁铁矿主要成分为四氧化三铁，化学式为Fe₃O₄，具有磁性，含铁量更高，冶炼利用率更佳；菱铁矿主要成分为碳酸亚铁，化学式为FeCO₃；黄铁矿主要成分为二硫化亚铁，化学式为FeS₂。同时，教材介绍的铜矿物主要有黄铜矿、辉铜矿等，铝的矿物主要为铝土矿，是工业炼铝的主要原料。 完成基础认知后，开展任务活动二：小组讨论，优选炼铁矿石。教师抛出探究问题：工业炼铁为何优先选用赤铁矿和磁铁矿，不常用黄铁矿、菱铁矿？请各小组结合矿石成分、元素含量、冶炼产物等角度展开讨论。学生讨论过程中，教师引导学生从含铁量、环境污染、冶炼难度三个维度分析。小组讨论结束后，代表发言总结，教师补充归纳：黄铁矿中含有硫元素，冶炼过程中会产生二氧化硫有毒气体，造成空气污染，不符合绿色化工理念；菱铁矿含铁量较低，冶炼效率低、成本高；而赤铁矿、磁铁矿含铁量高，冶炼产物无污染，工艺成熟，是工业炼铁的优选原料。 本环节通过自主研读、表格梳理、小组探究的任务式学习，让学生自主掌握金属矿物的基础知识，摒弃传统教师单向灌输的模式，培养学生自主阅读、信息筛选、对比分析的学习能力，同时渗透工业生产中“高效、环保、低成本”的选材原则，为后续工业炼铁学习铺垫基础。 （二）铁的冶炼原理 明确了炼铁的原料矿物后，我们进一步探究核心问题：如何将矿石中的铁的化合物转化为铁单质？这是金属冶炼的核心本质，即将金属化合物转化为金属单质的化学变化。工业上应用最广泛、教材重点讲解的炼铁方法是一氧化碳还原氧化铁炼铁，这也是本节课的核心探究内容。 开展任务活动三：猜想炼铁反应原理，构建反应认知。教师引导学生思考：氧化铁是铁的氧化物，含有氧元素，要将其转化为铁单质，需要除去其中的氧元素。结合之前学习的碳、氢气的还原性，猜想可以选用什么物质还原氧化铁？学生结合已有知识，猜想碳、氢气、一氧化碳均可作为还原剂。教师进一步引导：工业炼铁为何优先选择一氧化碳，不选用木炭、氢气？学生结合工业生产特点分析，木炭为固体，与矿石接触不充分，反应不彻底；氢气制取成本高、储存运输难度大，不适合大规模工业生产；而一氧化碳为气体，能与氧化铁充分接触，反应充分，且工业制备便捷、成本低廉，适合大规模炼铁生产。 基于以上分析，学生明确工业炼铁的核心还原剂为一氧化碳，接下来聚焦实验室模拟炼铁实验，深入探究反应原理、实验现象与操作规范。开展任务活动四：观察实验演示，记录实验现象。教师规范演示一氧化碳还原氧化铁实验，提前介绍实验装置：主要包括气体发生装置、硬质玻璃管、酒精喷灯、澄清石灰水装置、尾气处理装置。实验前强调观察重点：硬质玻璃管内固体颜色变化、澄清石灰水的变化、尾气燃烧现象，学生认真观察并实时记录实验现象。 实验过程分步推进，同步引导学生思考对应问题：第一步，实验开始时，先通入一段时间一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热。教师提问：该操作的目的是什么？学生结合气体混合爆炸的知识点思考，得出结论：排尽硬质玻璃管内的空气，防止一氧化碳与空气混合，高温加热时发生爆炸，保障实验安全。第二步，高温加热氧化铁固体，学生观察到红棕色的氧化铁固体逐渐变为黑色粉末，同时右侧澄清石灰水变浑浊。第三步，实验结束后，先熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳直至装置冷却至室温。教师追问：为何不能立即停止通一氧化碳？学生小组讨论后总结：防止生成的高温铁单质再次被空气中的氧气氧化，同时防止石灰水倒吸炸裂硬质玻璃管。第四步，观察尾气处理装置，尾气燃烧产生蓝色火焰，教师说明：一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，利用其可燃性点燃尾气，转化为无毒的二氧化碳，实现尾气无害化处理。 实验结束后，开展任务活动五：梳理实验现象，推导反应原理。学生结合实验记录，汇总完整实验现象：红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。教师引导学生根据现象推导产物：固体变黑说明生成铁单质，石灰水变浑浊说明生成二氧化碳，据此尝试书写化学反应方程式。 完成方程式书写后，开展任务活动六：辨析氧化还原反应，突破核心难点。教师结合方程式，引导学生从得氧、失氧角度分析反应本质：一氧化碳在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性，是还原剂；氧化铁在反应中失去氧，发生还原反应，具有氧化性，是氧化剂。学生小组内相互复述氧化还原、氧化剂、还原剂的判断方法，构建金属冶炼的氧化还原反应模型，突破本节课的难点知识。同时拓展延伸，对比碳、氢气还原氧化铁的反应方程式，总结金属氧化物还原的通用规律，帮助学生举一反三。 为深化学生对实验操作的掌握，开展任务活动七：小组梳理实验易错点，构建安全实验体系。各小组结合实验全过程，梳理实验操作的先后顺序、安全注意事项、常见错误及后果，汇总形成实验操作清单。小组汇总后，全班交流补充，最终明确三大核心易错点：一是通气、加热顺序颠倒易引发爆炸；二是停止加热、停止通气顺序颠倒会导致产物氧化、装置炸裂；三是无尾气处理装置会造成有毒气体泄漏。通过系统性梳理，让学生形成严谨的化学实验思维，强化安全实验意识。 （三）工业炼铁的实际应用 实验室炼铁是原理模拟，工业大规模炼铁在设备、原料、流程上更为复杂，教材结合工业生产实际，介绍了高炉炼铁的核心流程。接下来开展任务活动八：研读教材，梳理工业炼铁核心内容。学生自主阅读教材工业炼铁板块，梳理工业炼铁的原料、设备、核心反应、产物特点，小组内完成知识点互助问答。 学生汇报梳理成果后，教师系统讲解：工业炼铁的主要原料为铁矿石、焦炭、石灰石、空气；核心设备为高炉。其中各原料各司其职：铁矿石为炼铁核心原料，提供铁元素；焦炭的作用一是燃烧放热，提供高温反应条件，二是与二氧化碳反应生成一氧化碳，作为炼铁还原剂；石灰石为造渣剂，可将矿石中的杂质转化为炉渣除去；空气为焦炭燃烧提供氧气。 开展任务活动九：对比分析，区分实验室炼铁与工业炼铁。教师引导学生从原料、设备、反应条件、产物纯度、生产规模五个维度，对比两种炼铁方式的异同。学生小组讨论后总结：实验室炼铁原料纯净、装置简单、产物为纯铁，适合原理探究；工业炼铁原料含杂质、设备庞大、连续生产，产物为生铁，含有碳等杂质，需要进一步提纯。通过对比学习，让学生区分理论实验与工业生产的差异，理解化学理论指导工业生产的核心价值。 同时，教师结合教材内容，渗透工业生产常识：工业炼铁得到的生铁属于合金，含碳量较高，硬度大、韧性差，后续可通过炼钢降低含碳量，得到钢，满足不同生产生活需求。同步渗透绿色化学理念，讲解现代炼铁工业的尾气处理、废渣回收工艺，引导学生树立资源节约、环境保护的社会责任。 本节课全程采用任务式小组探究教学模式，严格贴合新教材编排逻辑，层层递进推进教学。以生活情境导入激发学习兴趣，以自主研读、实验探究、小组讨论、对比辨析等多元任务活动为核心，突出学生主体地位，摒弃传统填鸭式教学。通过实验探究突破炼铁原理、实验操作重难点，借助理论与工业生产对比，衔接化学理论与实际应用。同时深度融合四维核心素养，在知识教学中培养学生探究能力、逻辑思维与社会责任感，落实新课标育人目标，实现知识传授、能力培养、素养提升的三维统一。 板书设计 6.3 金属矿物与金属冶炼（第一课时） 一、常见金属矿物 1. 单质存在：金、银（化学性质稳定） 2. 常见铁矿石：赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、菱铁矿(FeCO₃)、黄铁矿(FeS₂) 3. 优选矿石：赤铁矿、磁铁矿（含铁量高、无污染） 二、炼铁核心原理（CO还原Fe₂O₃） 实验现象：红棕色粉末变黑、石灰水变浑浊、尾气蓝色火焰 操作要点：先通气后加热、先停热后停气、尾气处理防污染 反应本质：CO（还原剂，得氧氧化）、Fe₂O₃（氧化剂，失氧还原） 三、工业高炉炼铁 1. 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 2. 设备：高炉 3. 核心产物：生铁（含碳杂质） 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $