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

金属矿物与金属冶炼（第一课时）教学设计 科粤版（2024）九年级化学下册 · 第六单元 金属和金属材料 · 6.3 一、课标分析 本课依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》“金属与金属矿物”主题要求设计。课标明确指出，学生应知道大多数金属在自然界中是以金属矿物形式存在的，体会化学方法在金属冶炼中的重要性。本课上承金属的物理性质与化学性质、金属活动性顺序，下启金属资源的保护与利用，是“物质转化”观念在金属模块的具体体现。课标强调在真实情境中认识化学对人类文明的贡献，因此教学应从学生熟悉的钢铁制品切入，引导学生经历“自然界存在形态—矿物识别—冶炼原理—工业应用”的认知过程，在实验探究中发展化学核心素养。 二、四维核心素养目标 化学观念：建立金属矿物经化学冶炼转化为金属单质的物质转化观，认识化合态与游离态在一定条件下可以相互转化。 科学思维：通过分析冶炼过程中的条件选择、现象与结论的对应关系，发展基于证据的逻辑推理与论证能力。 科学探究：在一氧化碳还原氧化铁的模拟实验中，学会观察、记录现象并推导反应本质，掌握规范的实验操作顺序。 科学态度与责任：认识金属矿物资源的有限性与不可再生性，树立合理开采、节约使用和回收利用金属资源的可持续发展意识。 三、教学重难点 教学重点：常见金属矿物的辨识；从铁矿石中冶炼铁的原理、方法与实验操作要点。 教学难点：理解金属从化合态转变为游离态的化学本质；分析实验室模拟炼铁装置中操作顺序的原因与尾气处理的必要性。 四、设计思路 本课以“一块铁的旅程”为情境主线，采用任务驱动式教学，设置六个递进式学习任务：情境导入引出金属来源之谜→认识金属在自然界的两种存在形态→辨识常见金属矿物标本→探究实验室模拟炼铁的原理与操作→走进工业高炉炼铁的真实过程→课堂小结与拓展思考。每个任务以问题链引导学生自主观察、讨论、归纳，教师在关键处点拨。教学紧扣2024新版教材，不书写化学方程式，而用“夺取氧”“还原”“化合态转变为游离态”等语言描述物质转化过程，降低符号表征门槛，聚焦原理理解。全程渗透实验安全教育、资源国情教育与可持续发展观念，实现知识传授、能力培养与价值引领的统一。 五、任务式教学过程设计 任务一：情境导入——身边的钢铁从哪里来 任务情境：教师展示生活中常见的钢铁制品——剪刀、铁锅、自行车车架、桥梁钢梁，提问：这些物品都是由铁制成的，那么自然界中有没有现成的、整块的金属铁？我们日常使用的铁究竟是从哪里来的？ 师生活动：学生自由发言，有的说从矿山里挖出来，有的说从工厂里炼出来。教师追问：自然界里的铁到底是以什么形式存在的？是一块一块裸露的金属铁，还是藏在某种岩石之中？由此引出本课课题——金属矿物与金属冶炼。教师进一步引导学生回顾地壳中元素含量的已有知识，提问：地壳中含量最多的金属元素是什么？学生回答是铝。教师顺势指出：铝、铁这些常见金属在自然界中绝大多数并不是以单质形式存在，而是以化合物的形式“锁”在各类岩石之中，这种含有可提炼金属的岩石就叫做矿物。 设计意图：从学生天天接触却从未深究的钢铁制品出发，制造“熟悉物品—陌生来源”的认知冲突，激发探究欲望；同时唤起学生对地壳元素含量的已有记忆，为新课搭建稳固的知识桥梁。 任务二：认识金属在自然界的存在形态 任务情境：教师讲述：地质学家在自然界中寻找金属时发现了一个有趣的现象——有些金属可以直接捡到单质，有些却只能在矿石中找到它的化合物。这究竟是为什么？ 师生活动：教师引导学生回忆上册学过的金属活动性顺序，提问：排在金属活动性顺序表越靠前的金属，化学性质越活泼还是越稳定？学生一致回答越活泼。教师继续追问：化学性质越活泼的金属，在自然界中越容易以单质形式存在，还是越容易以化合物形式存在？学生经小组讨论后得出结论：化学性质越活泼的金属，越容易与氧气、水等物质发生反应，因此在自然界中大多以化合物形态存在；只有化学性质很不活泼的金属，如金、银、铂等，才能以单质形态存在于自然界。教师补充：人类最早利用的金属之一就是金，原因正在于此——不需要复杂的冶炼技术，通过淘洗就能从砂石中得到金粒；而铁、铝等活泼金属则必须借助化学方法才能从矿物中提取。教师同步板书归纳：金属在自然界中有两种存在形态——游离态（即单质）和化合态（即化合物），绝大多数金属以化合态存在于矿物之中。 设计意图：将新知识与学生已掌握的金属活动性顺序建立逻辑关联，让学生用旧有知识自主推导出新结论，体会化学知识的内在一致性，避免死记硬背；同时为后续理解“为什么需要冶炼”埋下伏笔。 任务三：辨识常见金属矿物 任务情境：教师出示赤铁矿、磁铁矿、铝土矿、孔雀石等矿石标本（或高清实物照片），提问：这些石头外观各不相同，我们怎样判断哪一块石头里藏着铁、哪一块里藏着铜？地质工作者在野外又是如何识别它们的？ 师生活动：学生分组观察标本，从颜色、光泽、条痕、磁性等角度描述各自的特征，并完成小组记录。教师引导各组汇报后归纳：赤铁矿颜色从红褐色到铁黑色不等，条痕呈樱红色，是炼铁的主要原料之一；磁铁矿颜色铁黑，最显著的特征是具有强磁性，能够被磁铁吸引；铝土矿是冶炼铝的主要矿物；孔雀石颜色翠绿，因酷似孔雀羽毛的斑纹而得名，是一种铜的矿物；黄铜矿、辉铜矿等也是常见的含铜矿物。教师强调：矿石的外观特征是地质工作者找矿的重要依据，工业上用来提炼金属的矿物称为矿石，矿石中目标金属含量越高，冶炼的经济价值越大。教师进一步追问：为什么工业炼铁主要选用赤铁矿和磁铁矿，而不是随便找一块含铁的石头？引导学生从金属含量、开采成本、冶炼难度和环境影响等角度展开讨论。学生比较后认识到：选择矿石需要综合权衡品位高低、开采难易和环境代价，这是化学知识与工业生产决策之间的真实联系。 设计意图：通过实物观察培养学生的观察与科学描述能力；通过“为什么选这种矿石”的讨论，渗透资源评价与成本意识，让学生体会化学并非孤立的符号游戏，而是与工业生产、社会决策紧密相连。 任务四：探究铁的冶炼——实验室模拟 任务情境：教师设疑：既然铁在矿石中是以化合态存在的，那么怎样才能把它从化合物中“解放”出来，变成我们需要的金属铁？在实验室里，科学家又是如何模拟这一工业过程的？ 师生活动：实验前，教师引导学生围绕三个关键问题展开预测讨论：其一，实验开始时，应当先通入一氧化碳气体，还是先点燃酒精喷灯加热？为什么？其二，实验过程中能够观察到哪些明显现象？其三，实验结束时，应当先停止加热，还是先停止通入气体？为什么？学生分组讨论并给出各自的理由。随后教师演示一氧化碳还原氧化铁的实验（或播放规范实验视频）：玻璃管中盛放红棕色的氧化铁粉末，先通入一氧化碳气体以排尽装置内的空气，再点燃酒精喷灯加热。加热过程中，学生观察到玻璃管内的红棕色粉末逐渐变为黑色；同时将反应后的气体通入澄清石灰水中，石灰水逐渐变浑浊。反应结束后先熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳直至玻璃管完全冷却。待玻璃管冷却后，取出黑色粉末，用磁铁靠近，发现黑色粉末能够被磁铁吸引，证明生成了铁。教师引导学生分析现象背后的含义：红棕色粉末变为黑色，说明氧化铁已经被转化为另一种物质——铁；石灰水变浑浊，说明反应过程中生成了二氧化碳；一氧化碳在这一过程中起到了夺取氧化铁中氧原子的作用，使铁从化合态转变为游离态。化学上把含氧化合物中的氧被夺去的过程称为还原反应。教师重点讲解操作顺序的原因：先通气后加热，是为了排尽玻璃管内的空气，防止一氧化碳与空气混合受热发生爆炸；先停止加热后停止通气，是为了防止生成的灼热铁重新接触空气后又被氧气氧化；此外，一氧化碳有毒，未反应完的尾气不能直接排入空气，必须在装置末端点燃烧掉或用气球收集，这一环节叫做尾气处理。 设计意图：实验探究是本课的核心环节。通过“问题前置—观察现象—分析推理—归纳原理”的完整探究链条，让学生在规范操作中理解还原过程的本质。操作顺序与尾气处理的讨论既突破教学难点，又强化实验安全与环保意识。 任务五：走进工业高炉炼铁 任务情境：教师过渡：实验室里几克粉末的反应我们能够看清每一个细节，那么工厂里要炼出成百上千吨铁，使用的是什么设备？原料和实验室一样吗？ 师生活动：教师出示2024新版教材中的高炉剖面图，讲解工业炼铁的完整图景。原料有四种：铁矿石、焦炭、石灰石和空气。设备是高大的高炉。生产过程为：从高炉顶部依次投入铁矿石、焦炭和石灰石，从高炉下部通入预热后的热空气；焦炭在高炉下部与灼热的空气发生反应，产生高温并生成一氧化碳；一氧化碳在上升过程中与铁矿石充分接触，在高温下夺取铁矿石中的氧，将铁还原出来；生成的铁水从高炉底部流出；石灰石的作用是与铁矿石中的杂质结合，形成密度较小的炉渣浮在铁水上方，便于分离排出；从高炉底部流出的产品是生铁，生铁含碳量较高，还需要进一步冶炼才能成为用途更广泛的钢。教师引导学生比较实验室炼铁与工业炼铁的异同：相同点在于原理一致，都是利用一氧化碳在高温下夺取铁矿石中的氧；不同点体现在设备规模悬殊，实验室产物接近纯铁而工业产物是生铁，实验室用酒精喷灯提供高温而工业依靠焦炭燃烧自身供热，实验室尾气需人工处理而现代钢铁厂配备完整的除尘与回收系统。教师补充国情：我国是世界上钢铁产量最大的国家，钢铁工业是国民经济的重要支柱；从春秋战国时期的早期冶铁术到今天的现代化大型高炉，人类冶炼金属的能力不断飞跃，但与此同时消耗的矿产资源与能源也十分巨大。 设计意图：从实验室小规模模拟走向大规模工业生产，让学生体会化学原理在真实工业场景中的应用与改造；通过异同比较，深化对“原理—条件—规模”三者关系的理解；融入国情教育与资源意识，体现化学学科的社会价值。 任务六：课堂小结与拓展思考 任务情境：教师引导学生系统回顾本课收获，并将视野从课堂延伸到课外与未来。 师生活动：师生共同梳理本课知识脉络：第一，金属在自然界有两种存在形态，化学性质不活泼的金、银等以单质存在，绝大多数金属以化合物形态存在于矿物中；第二，常见金属矿物包括赤铁矿、磁铁矿、铝土矿、孔雀石等；第三，金属冶炼的本质，是在一定条件下利用还原剂将金属从其化合物中提取出来；第四，铁的冶炼既可以在实验室中用一氧化碳还原氧化铁来模拟，也可以在工业高炉中以铁矿石、焦炭、石灰石、空气为原料大规模进行。教师随后抛出三个拓展问题供课后思考：矿物资源是取之不尽、用之不竭的吗？我们身边有哪些废弃金属制品可以回收利用？铝比铁活泼得多，为什么人类冶炼铝的历史比铁晚了几千年？这些问题将自然衔接下一课时关于金属资源保护的内容，并为高中阶段学习电解冶炼埋下伏笔。 设计意图：小结帮助学生形成结构化的知识网络，避免零散记忆；拓展问题将课堂学习延伸至课后，既为下一课“金属资源保护”做好铺垫，又渗透可持续发展观念，实现课虽止而思未停。 六、板书设计 6.3 金属矿物与金属冶炼（第一课时） 一、金属在自然界的存在 游离态：金、银、铂等（化学性质不活泼的金属） 化合态：绝大多数金属（铁、铝、铜等）存在于矿物中 二、常见金属矿物 铁矿石：赤铁矿（条痕樱红色）、磁铁矿（具有磁性） 铝矿石：铝土矿 铜矿石：孔雀石、黄铜矿、辉铜矿 三、铁的冶炼 实验室模拟：在加热条件下，一氧化碳夺取氧化铁中的氧，使铁由化合态转变为游离态 操作要点：先通气后加热（防爆炸） 先停热后停气（防铁被氧化） 尾气须点燃或收集（防中毒） 工业高炉： 原料——铁矿石、焦炭、石灰石、空气 设备——高炉 产品——生铁（需进一步冶炼成钢） 四、冶炼本质：在一定条件下，用还原剂将金属从矿物中提取出来。 学科网（北京）股份有限公司 $