6.3 金属矿物与金属冶炼第1课时导学案-2025-2026学年九年级化学科粤版下册

《6.3 金属矿物与金属冶炼 - 第二课时》导学案 版本 科粤版 化学观念：认识一氧化碳炼铁的反应本质，明晰生铁、钢的物质类别与组成差异。 科学思维：依托实验与工业流程，对比辨析实验室与工业炼铁的区别，建立金属冶炼的规律认知。 科学探究：掌握炼铁实验操作、现象观察与尾气处理方法，提升实验探究能力。 科学态度与责任：了解冶炼工业的环保要求，树立绿色化学与资源节约的科学理念。 二、教学重点与难点 重点：掌握一氧化碳还原氧化铁的实验现象、操作要点，熟知工业炼铁的原料、设备与冶炼流程，区分生铁和钢的成分与性能差异。 难点：理解炼铁实验特殊操作的原理，厘清实验室炼铁与工业炼铁的本质区别，结合金属活动性规律理解不同金属的冶炼方法差异。 三、教学内容设计 课前预习 预习目标 1. 初步了解实验室一氧化碳还原氧化铁的实验器材、基本操作和实验现象。 2. 知晓工业炼铁的核心原料、主要设备和基本生产流程。 3. 简单区分生铁和钢的组成成分、性能特点及日常用途差异。 4. 初步认识金属冶炼过程中的环保注意事项。 预习填空题 1. 实验室炼铁的核心反应物为氧化铁和________，该物质是常见的金属冶炼还原剂。 2. 氧化铁的固体颜色为________，铁粉的固体颜色为________。 3. 工业炼铁的主要设备是________，核心原料包含铁矿石、焦炭和________。 4. 生铁和钢的主要区别是________不同，二者均属于铁的合金。 5. 一氧化碳属于有毒气体，炼铁实验中必须进行________处理，避免污染空气。 预习判断题（正确打√，错误打×） 1. 实验室炼铁实验结束后，可立即停止通入一氧化碳。（） 2. 工业炼铁得到的生铁是纯净的金属铁。（） 3. 焦炭在工业炼铁中既可以提供热量，也能生成还原剂。（） 4. 钢的性能比生铁更优良，用途更广泛。（） 预习简答题 1. 简单说一说实验室炼铁实验中，为什么要先通入一氧化碳再加热？ 2. 列举两条生铁和钢在性能上的不同之处。 教学过程：课中探究案 模块一 基础知识点过关习题 选择题（单选） 1. 下列物质中，可用于实验室还原氧化铁制取铁的是（） A. 氧气 B. 一氧化碳 C. 氮气 D. 稀有气体 2. 工业炼铁的主要设备是（） A. 酒精灯 B. 试管 C. 高炉 D. 烧杯 3. 下列关于生铁和钢的说法，正确的是（） A. 二者成分完全相同 B. 二者均为铁合金 C. 二者都是纯净物 D. 生铁性能优于钢 4. 炼铁实验中尾气处理的主要目的是（） A. 节约药品 B. 防止一氧化碳污染空气 C. 提高反应速率 D. 使反应更充分 5. 焦炭在工业炼铁中的主要作用是（） A. 只作还原剂 B. 只提供热量 C. 提供热量和生成还原剂 D. 除去铁矿石中所有杂质 填空题 1. 实验室一氧化碳还原氧化铁的实验中，加热后固体颜色会由红棕色逐渐变为________。 2. 工业炼铁中，石灰石的主要作用是除去铁矿石中的________杂质。 3. 金属冶炼的核心原理是将金属矿物中的________转化为金属单质。 4. 相较于生铁，钢的韧性更________，硬度更________，可锻造性能更好。 5. 实验室炼铁的热源为酒精喷灯，相较于酒精灯，其优势是________。 判断题 1. 一氧化碳还原氧化铁的反应属于还原反应。（） 2. 工业炼铁可以直接得到纯净的金属铁。（） 3. 通入一氧化碳排尽装置内空气，可防止加热时发生爆炸。（） 4. 钢的含碳量低于生铁的含碳量。（） 5. 炼铁实验中，停止加热后继续通气体，是为了防止生成的铁被氧化。（） 模块二 实验探究专项习题 本模块围绕一氧化碳还原氧化铁核心实验展开，聚焦实验操作、现象分析、误差与异常问题探究，突破课时难点，培养学生科学探究与逻辑思维能力。 实验填空题 1. 一氧化碳还原氧化铁的实验装置中，盛放氧化铁的仪器是________。 2. 实验开始时，必须先通入一氧化碳，目的是________。 3. 实验结束熄灭酒精喷灯后，需继续通入一氧化碳至装置冷却，原因是________。 4. 实验中可观察到澄清石灰水发生变化，该现象说明反应生成了________。 5. 常见的炼铁尾气处理方法有两种，分别是点燃法和________法。 实验简答题 1. 简要描述一氧化碳还原氧化铁实验的完整实验现象。 2. 若实验结束后，发现部分黑色固体重新变为红棕色，分析产生该现象的原因。 3. 对比点燃法和收集法处理尾气，分别说明两种方法的优缺点。 实验误差与异常探究题 1. 进行一氧化碳还原氧化铁实验时，澄清石灰水未出现明显浑浊现象，试分析可能的两点原因。 2. 实验过程中，装置发生轻微漏气，会对实验结果产生哪些影响？ 3. 若加热温度不足，氧化铁未完全反应，会出现哪些实验现象偏差？ 模块三 工业炼铁对比探究习题 本模块聚焦实验室炼铁与工业炼铁的差异，梳理工业炼铁流程、原料作用、产物特点，通过对比探究突破教学难点，帮助学生区分理论实验与工业生产的不同。 对比填空题 1. 实验室炼铁的产物为________，工业炼铁的产物为________。 2. 实验室炼铁无杂质去除环节，工业炼铁依靠________除去矿石中的脉石杂质。 3. 实验室炼铁反应条件为高温，工业炼铁依靠________燃烧提供持续高温。 4. 实验室炼铁侧重________探究，工业炼铁侧重________生产。 对比分析简答题 1. 从原料、设备、产物、操作目的四个方面，简要说明实验室炼铁与工业炼铁的主要区别。 2. 工业炼铁中焦炭分为两步发挥作用，分别说明其在炼铁过程中的作用。 3. 为什么工业炼铁无法得到纯铁，只能得到生铁？ 流程探究题 简要梳理工业高炉炼铁的完整生产流程，依次说明原料投入、反应发生、杂质去除、产物产出的全过程。 模块四 铁合金综合探究习题 本模块围绕生铁和钢的核心知识点展开，探究二者组成、性能、用途的关联，帮助学生建立物质组成决定物质性质、物质性质决定物质用途的化学核心观念。 选择题 1. 生铁和钢的核心区分依据是（） A. 颜色不同 B. 含碳量不同 C. 状态不同 D. 密度不同 2. 下列制品中，主要利用生铁制作的是（） A. 薄钢板 B. 机械零件 C. 铁锅 D. 钢丝 3. 下列关于钢的性能说法错误的是（） A. 韧性好 B. 可锻造 C. 硬度可调 D. 脆性大、易断裂 填空简答题 1. 简述生铁和钢的含碳量范围差异。 2. 结合组成差异，分析生铁脆性大、钢韧性好的原因。 3. 列举三种生铁、三种钢的日常应用实例，对应说明其性能适配性。 参考答案 （一）课前预习案答案 填空题 1. 一氧化碳 2. 红棕色；黑色 3. 高炉；石灰石 4. 含碳量 5. 尾气 判断题 1. × 2. × 3. √ 4. √ 简答题 1. 排尽装置内的空气，防止一氧化碳与空气混合，加热时发生爆炸。 2. 生铁硬度大、脆性强、易断裂；钢韧性好、不易断裂、可锻造、性能更稳定。 （二）课中探究案答案 模块一 基础知识点过关习题 选择题：1.B 2.C 3.B 4.B 5.C 填空题：1.黑色 2.脉石（硅酸盐） 3.金属元素 4.好；大 5.温度更高，满足高温反应条件 判断题：1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.√ 模块二 实验探究专项习题 实验填空题：1.硬质玻璃管 2.排尽装置内空气，防止加热爆炸 3.防止高温下生成的铁与空气接触被重新氧化 4.二氧化碳 5.气囊收集 实验简答题： 1. 硬质玻璃管内红棕色固体逐渐变为黑色，装置连接的澄清石灰水变浑浊，尾气点燃后产生蓝色火焰。 2. 实验结束后未持续通入一氧化碳，高温下新生成的铁与空气中的氧气发生反应，重新生成氧化铁，固体恢复红棕色。 3. 点燃法操作简单、彻底处理有毒气体，但会消耗能源；收集法可回收一氧化碳、节约原料，但操作相对复杂，对装置密封性要求高。 实验误差与异常探究题： 1. 装置气密性不佳，生成的二氧化碳逸散；通入一氧化碳速率过快，二氧化碳未充分被石灰水吸收。 2. 有毒的一氧化碳泄漏，污染空气、危害实验安全；装置内气压不稳定，影响反应进行，导致产物产量偏低。 3. 固体颜色变化不彻底，仍残留部分红棕色固体；澄清石灰水浑浊程度较弱，反应不完全。 模块三 工业炼铁对比探究习题 对比填空题：1.纯铁；生铁 2.石灰石 3.焦炭 4.实验原理；工业化批量 对比分析简答题： 1. 原料：实验室用纯氧化铁和一氧化碳；工业用铁矿石、焦炭、石灰石等。设备：实验室用玻璃管、酒精灯；工业用高炉。产物：实验室得纯铁；工业得生铁。目的：实验室探究反应原理；工业批量生产铁合金。 2. 焦炭燃烧释放大量热量，为炼铁提供高温条件；焦炭燃烧生成的产物进一步反应，生成一氧化碳还原剂，还原铁矿石中的铁元素。 3. 工业炼铁原料含有杂质，反应过程中无法完全去除所有杂质，且产物中会残留一定碳元素，因此只能得到含杂质的生铁，无法得到纯铁。 流程探究题：将铁矿石、焦炭、石灰石按比例投入高炉，通入空气使焦炭燃烧供热并生成还原剂；高温下还原剂还原铁矿石，生成铁单质；石灰石分解除去矿石中的脉石杂质，形成炉渣排出；最终高温液态生铁从高炉底部流出，冷却成型。 模块四 铁合金综合探究习题 选择题：1.B 2.C 3.D 填空简答题： 1. 生铁含碳量较高，钢的含碳量较低，二者含碳量数值范围有明确区分，生铁含碳量远高于钢。 2. 生铁含碳量高，内部结构疏松，受力后易断裂，脆性大；钢含碳量低，内部结构致密均匀，韧性更好，具备锻造、拉伸性能。 3. 生铁应用：铁锅、机床底座、铸铁管道，利用其硬度大、耐磨、易铸造的特点；钢的应用：钢板、钢筋、机械零件、钢丝，利用其韧性好、强度高、可加工的特点。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $