6.3金属矿物与金属冶炼第二课时导学案-2025-2026学年九年级化学科粤版下册

科粤版·初中化学·九年级下册 第六单元 金属和金属材料 6.3 金属矿物与金属冶炼 第二课时 导学案 课题：金属矿物与金属冶炼（第二课时） 课型：新授课 一、四维核心素养 化学观念：金属多以化合物存在，冶炼本质是转化为单质。 科学思维：依据现象推断产物，对比两种炼铁，发展推理。 科学探究：规范氧化铁还原实验，把握操作与尾气处理。 科学态度与责任：认识冶炼价值，树立保护资源责任意识。 二、教学重难点 重点：掌握一氧化碳还原氧化铁实验的原理、操作与现象；理解高炉炼铁原料及作用；认识生铁与钢的含碳量差异。 难点：理解实验操作顺序的安全原理与尾气处理，从物质转化角度理解冶炼本质，辨析各原料作用。 三、自主预习任务 阅读教材并填空： 1．金属在自然界中分布很广，除极少数很不活泼的金属以______形式存在外，绝大多数金属都以______形式存在于矿物中。 2．地壳中含量最多的金属元素是______。常见的铁矿石中，赤铁矿的主要成分是______，磁铁矿的主要成分是______。 3．实验室常用______还原氧化铁来模拟炼铁。实验时先通入该气体排尽空气，防止加热时发生______，结束后先停止______，继续通入气体直至冷却。 4．工业炼铁的主要设备是______，原料有铁矿石、焦炭、石灰石和______。原理是利用一氧化碳在高温下把铁从______中还原出来。 5．生铁和钢都是______的合金，含碳量不同，其中______含碳量更高。 四、课中探究案 探究一 金属在自然界中的存在与常见金属矿物 知识梳理：人类使用的金属主要来自地壳中的矿物，绝大多数金属以化合物的形式存在，只有金、银、铂等极少数很不活泼的金属能以单质形式存在。 （一）选择题 1．下列有关金属在自然界中存在形式的叙述中，正确的是（　） A．所有金属都以单质形式存在于地壳中 B．绝大多数金属以化合物的形式存在于矿物中 C．金、银、铂等金属通常以化合物的形式存在 D．地壳中含量最多的金属元素是铁 2．下列铁矿石与其主要成分的对应关系中，正确的是（　） A．赤铁矿——四氧化三铁 B．磁铁矿——氧化铁 C．黄铁矿——二硫化亚铁 D．铝土矿——铁 3．地壳中含量最高的金属元素是（　） A．铁　B．铜　C．铝　D．金 （二）填空题 4．金属在自然界中分布很广。除极少数很不活泼的金属以单质形式存在外，绝大多数金属都以______的形式存在于矿物中。地壳中含量最多的金属元素是______，它主要存在于铝土矿中。 （三）判断题 5．判断下列说法的正误，错误的请说明理由。 （1）人类使用的金属都可以直接从自然界中获取，不需要冶炼。 （2）能从铁矿石中冶炼出铁，说明铁矿石中就含有金属铁。 探究二 实验室炼铁——一氧化碳还原氧化铁 知识梳理：实验室利用一氧化碳的还原性，在高温条件下把氧化铁还原成铁，同时生成二氧化碳。一氧化碳有毒，装置须配置尾气处理环节，操作遵循先通后停、防爆防氧化的原则。 （一）实验操作填空题 6．实验室用一氧化碳还原氧化铁时，在硬质玻璃管中平铺少量红棕色的______粉末。实验开始时，应先通入______，待玻璃管中的空气排尽后再点燃酒精喷灯加热，这样做的目的是防止______。 7．在加热条件下，一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳。实验中观察到的现象是：硬质玻璃管中的红棕色粉末逐渐变成______色，同时试管中的澄清石灰水变______，说明生成了二氧化碳。 8．实验结束时，正确的操作顺序是先停止______，继续通入一氧化碳，待玻璃管冷却后再停止通入一氧化碳。这样做的目的是防止生成的灼热的铁在高温下被空气中的______重新氧化。 （二）选择题 9．下列关于一氧化碳还原氧化铁实验的说法中，正确的是（　） A．实验开始时应先加热，再通入一氧化碳 B．实验结束时应先停止通入一氧化碳，再停止加热 C．实验结束后先停止加热，继续通入一氧化碳直至冷却，可防止灼热的铁被氧化 D．该实验不需要进行尾气处理 10．一氧化碳是有毒气体，实验中尾气处理的合理方法是（　） A．直接排放到空气中 B．通入澄清石灰水中 C．用导管引出后点燃，使一氧化碳转化为无毒的二氧化碳 D．用排水法收集后随意倒掉 11．实验室炼铁实验中，证明反应生成了二氧化碳的现象是（　） A．红棕色粉末变黑 B．澄清石灰水变浑浊 C．有气泡冒出 D．玻璃管炸裂 （三）实验探究简答题 12．某同学设计了实验室炼铁实验，请回答下列问题。 （1）为什么在加热前必须先通入一氧化碳排尽装置中的空气？ （2）如果实验结束时，不继续通入一氧化碳就立即撤去酒精喷灯，会对实验结果产生什么影响？ （3）实验尾气中含有的有毒气体应如何处理？请说明理由。 探究三 工业炼铁——高炉炼铁 知识梳理：工业炼铁的主要设备是高炉，原料是铁矿石、焦炭、石灰石和热空气。焦炭燃烧放出大量热维持炉温并生成一氧化碳作还原剂，一氧化碳在高温下把铁从氧化铁中还原出来，石灰石把二氧化硅转化为炉渣除去。 （一）填空题 13．工业炼铁的主要设备是______，主要原料有铁矿石、______、石灰石和热空气。 14．高炉炼铁中，焦炭在热空气中燃烧放出大量热，同时生成二氧化碳；二氧化碳再与红热的焦炭反应生成______，这种气体在高温下把铁从铁矿石中还原出来。 15．在高炉炼铁中，石灰石的作用是把矿石中不能利用的______转化为______而除去，从而得到较纯的生铁。 （二）选择题 16．下列关于工业炼铁的说法中，正确的是（　） A．高炉炼铁的产物是纯净的铁单质 B．高炉中焦炭的作用只是提供热量 C．高炉炼铁中一氧化碳是还原剂 D．高炉炼铁不需要鼓入空气 17．下列有关实验室炼铁与工业炼铁的比较中，正确的是（　） A．两者使用的设备完全相同 B．两者使用的原料完全相同 C．实验室炼铁产物较纯净，工业炼铁产量大 D．工业炼铁不使用一氧化碳 （三）简答题 18．请结合高炉炼铁的过程，说明焦炭在高炉中发挥的作用。（至少答出两点） （四）情景分析题 19．高炉炼铁时，铁矿石、焦炭和石灰石从炉顶加入，热空气从炉底部鼓入。请从物料下降和气流上升两个方面，说明这样设计的主要用意。 探究四 生铁与钢及金属资源的保护 知识梳理：生铁和钢都是铁的合金，主要区别在于含碳量不同，因此性能不同。金属资源不可再生，应加以保护。 （一）填空题 20．生铁的含碳量为百分之二至百分之四点三，钢的含碳量为百分之零点零三至百分之二，因此______的含碳量更高，质地较硬而脆，可用来制造铁锅、农具等；钢的韧性更强、性能更优良，可用来制造刀具、机械部件等。 （二）选择题 21．生铁和钢都是铁的合金，它们性能不同的主要原因是（　） A．含碳量不同　B．颜色不同　C．组成元素不同　D．冶炼设备不同 22．下列做法中，有利于保护金属资源的是（　） A．随意丢弃废旧金属 B．无节制地开采金属矿物 C．防止金属制品锈蚀，并回收利用废旧金属 D．为了美观在金属制品表面涂上含铅颜料 （三）简答题 23．请写出三条保护金属资源的合理建议。 24．日常生活中防止铁制品生锈的方法很多。请举出两种常用的防锈方法，并简要说明其原理。 综合提升 25．不同金属的活泼性不同，其冶炼方法也不同。下列对应关系中，正确的是（　） A．铝——用还原剂还原 B．铁——用电解的方法冶炼 C．金——以单质形式存在于自然界，可直接得到，无需冶炼 D．铜——只能通过电解得到 26．根据金属活动性顺序可知，越活泼的金属，越______（填容易或难）从其化合物中冶炼出来。钠、镁、铝等活泼金属常用______的方法冶炼；铁、铜等中等活泼的金属可用一氧化碳等______还原；金、银等不活泼金属可直接以单质形式存在于自然界。 27．请解释：为什么金、银可以以单质的形式存在于自然界中，而铁、铝等金属却只能以化合物的形式存在于矿物中？ 拓展提升 28．填空题：高炉炼铁中，焦炭先在热空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再与红热的焦炭反应生成______。可见焦炭不仅提供热量，还是还原性气体______的重要来源。 29．简答题：某同学实验结束时先停止加热并立即停止通入一氧化碳，发现玻璃管冷却后其中的黑色固体又重新变成红棕色。请解释产生这一现象的原因，并写出正确的操作顺序。 30．比较题：请从设备、原料、原理、产物四个方面，简要比较实验室炼铁与工业炼铁的不同。 31．简答题：铁制品在潮湿的空气中容易生锈。请结合所学知识，举出两种防止铁制品生锈的方法，并分别说明其原理。 32．填空题：金属资源属于不可再生资源。保护金属资源的措施主要有防止金属锈蚀、______以及有计划地开采等。 33．简答题：高炉炼铁的产物被称为生铁，工业上常以生铁为原料进一步炼制钢。请说明生铁与钢在含碳量上的区别，并指出为什么钢的应用范围比生铁更广。 34．选择题：下列关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是（　） A．铝很活泼，可用还原剂还原得到铝 B．铁可以用一氧化碳还原氧化铁的方法冶炼 C．铜只能通过电解的方法冶炼 D．金必须经过冶炼才能从自然界中获得 35．简答题：有人说“高炉炼铁的产物是纯净的铁”，这种说法是否正确？请说明理由。 五、参考答案 【四维核心素养与重难点】为教学设计与学习目标，供教师参考，学生据以明确学习方向。 【自主预习】 1．单质；化合物 2．铝；氧化铁（赤铁矿）；四氧化三铁（磁铁矿） 3．一氧化碳；爆炸；加热 4．高炉；热空气；氧化铁 5．铁；生铁 【课中探究案】 探究一 1．B 2．C 3．C 4．化合物；铝 5．（1）错误。绝大多数金属以化合物的形式存在于矿物中，需要经过冶炼才能获得，只有极少数很不活泼的金属（如金、银、铂）能以单质形式存在。（2）错误。铁矿石中含的是铁的化合物，冶炼过程中铁被还原出来成为单质。 探究二 6．氧化铁；一氧化碳；爆炸 7．黑；浑浊 8．加热；氧气 9．C 10．C 11．B 12．（1）防止一氧化碳与空气混合后，在加热时发生爆炸。（2）灼热的铁会与空气中的氧气反应重新被氧化，使还原出的铁不纯或减少，影响实验效果。（3）用导管将尾气引出并点燃，使一氧化碳燃烧转化为无毒的二氧化碳，防止污染空气。 探究三 13．高炉；焦炭 14．一氧化碳 15．二氧化硅；炉渣 16．C 17．C 18．焦炭的作用：一是燃烧放出大量热，提供并维持高炉中的高温环境；二是在高温下与二氧化碳反应生成一氧化碳，作为还原铁矿石的还原剂。 19．物料从炉顶加入后在重力作用下缓慢下降，与自下而上的热空气及生成的气体充分接触，反应更完全；热空气从炉底鼓入，使热量自下而上传递，物料在下落过程中逐步受热并完成反应，热量得到充分利用，保证高炉内连续高效生产。 探究四 20．生铁 21．A 22．C 23．示例：防止金属制品锈蚀；回收利用废旧金属；合理开采、有计划地开采金属矿物；积极寻找金属的代用品（合理即可，任答三条）。 24．示例：在铁制品表面刷油漆或涂油，隔绝空气和水，防止生锈；在铁制品表面镀一层耐腐蚀的金属，或制成不锈钢合金，改变其内部结构，增强抗锈能力（合理即可，任答两种并说明原理）。 综合提升 25．C 26．难；电解；还原剂 27．金、银的化学性质很不活泼，在自然界中不易与其他物质发生反应，因此能以单质形式存在；铁、铝等金属的化学性质较活泼，容易与空气中的氧气等物质反应，以化合物的形式稳定存在于矿物中，需通过冶炼才能获得其单质。 拓展提升 28．一氧化碳；一氧化碳 29．原因是停止加热后仍继续通入一氧化碳的时间不足或过早停止，灼热的铁与空气中的氧气接触被重新氧化，由黑色变为红棕色。正确操作是：先停止加热，继续通入一氧化碳，待玻璃管冷却后再停止通入一氧化碳。 30．设备方面，实验室用硬质玻璃管等小型装置，工业用高炉；原料方面，实验室用纯净的一氧化碳和少量氧化铁，工业用铁矿石、焦炭、石灰石和热空气；原理方面，两者都利用一氧化碳在高温下把铁从氧化铁中还原出来；产物方面，实验室产物较纯净，工业产物为含杂质的生铁，产量大。 31．示例：在铁制品表面刷油漆，使铁与空气和水隔绝，防止生锈；在铁制品表面涂油或镀耐腐蚀的金属，隔绝空气和水；将铁制成不锈钢等合金，改变其结构增强抗锈能力（任答两种并说明原理即可）。 32．回收利用废旧金属 33．生铁的含碳量在百分之二至百分之四点三之间，钢的含碳量在百分之零点零三至百分之二之间，生铁含碳量高、质硬而脆，钢含碳量低、韧性好且综合性能优良，更能满足制造各种机械和结构件的需要，因此应用范围更广。 34．B 35．不正确。高炉炼铁得到的生铁是含碳较高的铁合金，还含有硅、磷、硫等杂质，并不是纯净的铁；要获得较纯净的钢，还需进一步冶炼除去杂质、调整含碳量。 学科网（北京）股份有限公司 $