【教案】課題3+金屬資源的利用和保護(hù)（第1課時(shí)）（教學(xué)設(shè)計(jì)）九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)（人教版2024）

第八單元《金屬和金屬材料》教學(xué)設(shè)計(jì)課題3金屬資源的利用和保護(hù)第一課時(shí)金屬礦物、鐵的冶煉課題：8.2.1金屬礦物、鐵的冶煉課時(shí)1授課年級(jí)初三課標(biāo)要求知道大多數(shù)金屬在自然界中是以金屬礦物形式存在的，體會(huì)化學(xué)方法在金屬治煉中的重要性；認(rèn)識(shí)金屬礦物是寶貴的自然資源，形成保護(hù)和節(jié)約資源的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)與社會(huì)責(zé)任；掌握鐵的冶煉方法和原理，會(huì)計(jì)算含雜質(zhì)物質(zhì)的有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算。教材分析本課時(shí)是九年級(jí)下冊(cè)第八單元課題三的第一課時(shí)，位于單元前兩節(jié)課的總結(jié)收尾部分。這一安排不僅是對(duì)前面兩個(gè)課題的總結(jié)和延伸，也是將理論基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。第一課時(shí)的重點(diǎn)在于介紹金屬資源的概況以及鐵的冶煉過(guò)程。鐵作為學(xué)生熟知的常見(jiàn)金屬，盡管在日常生活中廣泛接觸，但學(xué)生普遍缺乏對(duì)其自然存在形式和冶煉方法的深入了解。本課時(shí)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)金屬活動(dòng)順序表的復(fù)習(xí)和聯(lián)系，使學(xué)生初步了解各種金屬在自然界的存在形式。接著，通過(guò)古代煉鐵和工業(yè)高爐煉鐵的案例，學(xué)生能夠直觀地理解鐵礦石如何還原為鐵。這一過(guò)程不僅加深了學(xué)生對(duì)鐵的認(rèn)識(shí)，還培養(yǎng)了他們?cè)诳茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手能力和探索精神。金屬材料在現(xiàn)代工業(yè)與日常生活中的應(yīng)用無(wú)處不在，每年人類(lèi)需要從自然界中提取大量的金屬用于各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)活動(dòng)。因此，了解金屬資源現(xiàn)狀、提取方法以及保護(hù)措施顯得尤為重要。這一課時(shí)不僅涵蓋了知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)，還觸及環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約等情感教育領(lǐng)域。鐵的冶煉是本課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)，主要介紹了從鐵礦石中提取鐵的化學(xué)反應(yīng)原理，并結(jié)合實(shí)際煉鐵過(guò)程，通過(guò)例題解析化學(xué)反應(yīng)中的雜質(zhì)問(wèn)題。這些內(nèi)容旨在提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，增強(qiáng)他們的環(huán)境意識(shí)和資源保護(hù)意識(shí)。學(xué)情分析通過(guò)上一個(gè)學(xué)期對(duì)“碳和一氧化碳還原氧化銅以及有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)知識(shí)，特別是對(duì)碳和一氧化碳還原性的理解和簡(jiǎn)單化學(xué)計(jì)算的能力。然而，學(xué)生在化學(xué)方程式的記憶上仍然傾向于死記硬背，缺乏對(duì)方程式的歸納能力。因此，本課時(shí)需要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)歸納總結(jié)來(lái)加深對(duì)方程式的理解，并結(jié)合實(shí)際問(wèn)題提高他們的運(yùn)用能力。由于鐵是人類(lèi)使用最廣泛的金屬材料，學(xué)生對(duì)其基本性質(zhì)已有一定了解。經(jīng)過(guò)之前的學(xué)習(xí)，他們?cè)诶碚撋蠈?duì)煉鐵過(guò)程有初步的認(rèn)知，并且對(duì)鐵制品生銹的原因和防護(hù)措施有所接觸，知道生銹是一個(gè)緩慢的氧化過(guò)程。此外，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的資料收集、整理能力，以及設(shè)計(jì)方案和控制實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)。這些技能有助于他們更好地理解和應(yīng)用本課時(shí)的內(nèi)容，特別是在實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)。總體而言，學(xué)生在本課時(shí)的學(xué)習(xí)中具備了一定的知識(shí)基礎(chǔ)和技能儲(chǔ)備，教師可以通過(guò)引導(dǎo)和實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)一步提升他們的理解和應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和遷移。教學(xué)目標(biāo)1.知道金屬在自然界存在的形式及常見(jiàn)的金屬礦物。2.了解從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的原理和方法。3.能根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：從常見(jiàn)鐵礦石中提煉鐵的原理和方法。難點(diǎn)：冶煉鐵的原理、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算。核心素養(yǎng)化學(xué)觀念：學(xué)生對(duì)金屬的自然存在形式和冶煉過(guò)程的了解，深化了對(duì)元素周期表和金屬活動(dòng)性順序的理解。這有助于他們建立起金屬化學(xué)反應(yīng)的基本概念，認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)在金屬提取和應(yīng)用中的重要性?？茖W(xué)思維：學(xué)生通過(guò)化學(xué)方程式的歸納和含雜質(zhì)計(jì)算題的解答，培養(yǎng)了邏輯推理和問(wèn)題解決能力。他們?cè)谟?jì)算和分析過(guò)程中，運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行思考，增強(qiáng)了對(duì)科學(xué)過(guò)程的理解和應(yīng)用能力?？茖W(xué)探究與實(shí)踐：在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用之前學(xué)習(xí)的碳和一氧化碳還原性知識(shí)，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)加深了對(duì)鐵冶煉過(guò)程的理解。同時(shí)，他們也在探究鐵制品生銹的條件和防護(hù)措施的過(guò)程中，鍛煉了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集與分析的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)學(xué)習(xí)金屬資源的提取與保護(hù)，學(xué)生對(duì)資源的有限性和環(huán)境保護(hù)的重要性有了更深刻的認(rèn)識(shí)。這有助于他們培養(yǎng)負(fù)責(zé)任的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)在日常生活中關(guān)注資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)一、金屬礦物【新課引入】大自然向人類(lèi)提供了豐富的金屬礦物資源，人類(lèi)每年要提取數(shù)以?xún)|噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。金屬材料無(wú)處不在，我們處處離不開(kāi)金屬材料，觀看視頻《無(wú)處不在的金屬材料》?！緢D片展示】沙里淘金【思考】金可以從河沙里淘出，這說(shuō)明金是以化合物形式存在還是以單質(zhì)形式存在呢？為什么？單質(zhì)，金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定?！局v解】地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除了金、銀等有單質(zhì)形式存在，其余金屬都以化合物的形式存在。【展示】一些常見(jiàn)的金屬礦石【講解】我國(guó)是世界上為數(shù)不多的已知金屬礦物種類(lèi)比較齊全的國(guó)家之一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列?！菊故尽康貧ぶ泻孔罡叩慕饘僭厥卿X元素，含量第二位的金屬元素是鐵元素，而目前世界年產(chǎn)量最高的金屬是鐵。工業(yè)上就是從礦石中提煉金屬的?！緦W(xué)生活動(dòng)】交流討論：如何選擇煉鐵原料？【總結(jié)】從元素組成的角度考慮，由于黃鐵礦中含有硫元素，在冶煉過(guò)程中會(huì)有二氧化硫生成，造成空氣污染，所以排除黃鐵礦；工業(yè)生產(chǎn)一定會(huì)考慮產(chǎn)量，從含鐵量的角度考慮，赤鐵礦中含鐵量約為70%，磁鐵礦中含鐵量約為72.4%，菱鐵礦中含鐵量約為48.3%，所以排除含鐵量低的菱鐵礦。在工業(yè)生產(chǎn)中一般選擇赤鐵礦和磁鐵礦煉鐵。【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練1】（2023·常州）同學(xué)們收集的下列礦石樣品中，主要成分為Fe3O4的是（）A.赤鐵礦B.磁鐵礦C.孔雀石D.鋁土礦【答案】B讓學(xué)生意識(shí)到金屬在日常生活中的重要性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。引導(dǎo)學(xué)生思考金的存在形式，結(jié)合化學(xué)性質(zhì)，幫助他們理解金屬在自然界中的存在狀態(tài)，并且通過(guò)講解，區(qū)分常見(jiàn)金屬的單質(zhì)和化合物存在形式。通過(guò)討論，培養(yǎng)學(xué)生從元素組成和產(chǎn)量角度分析問(wèn)題的能力，并引導(dǎo)他們理解工業(yè)生產(chǎn)中材料選擇的科學(xué)依據(jù)。環(huán)節(jié)二、鐵的冶煉【學(xué)生活動(dòng)】交流討論：如何把赤鐵礦中的三氧化二鐵轉(zhuǎn)化為鐵呢？【總結(jié)】將三氧化二鐵轉(zhuǎn)化為鐵，即除去三氧化二鐵中的氧元素，需要發(fā)生還原反應(yīng)，在前面學(xué)習(xí)中我們知道，C、CO都能還原鐵的氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：3C+2Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)4Fe+3CO2↑3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO2↑對(duì)于C、CO三種物質(zhì)來(lái)講，C為固體，在反應(yīng)中接觸不完全，導(dǎo)致反應(yīng)不充分，浪費(fèi)資源或?qū)е颅h(huán)境污染，故選擇CO，所以在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)上煉鐵的原理是：3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO2?！具^(guò)渡】人類(lèi)使用鐵器的時(shí)代很久遠(yuǎn)，勤勞的中國(guó)人民早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就知道了煉鐵的方法，開(kāi)始使用鐵器服務(wù)于農(nóng)業(yè)和社會(huì)生活?！菊故尽俊短旃ら_(kāi)物》我國(guó)古代煉鐵示意圖“凡鐵一爐載土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭”（“土”為鐵礦石）根據(jù)材料，找到古代煉鐵的原料和原理？【講解】原料：鐵礦石、硬木柴或煤炭或木炭原理：3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO2?！締?wèn)題】CO從哪里來(lái)的？【過(guò)渡】中國(guó)的現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)了一批特大鋼鐵企業(yè)如寶鋼、首鋼等。你知道它們的煉鐵原理是什么？所用原料有哪些？【科普視頻】揭秘工業(yè)煉鐵【總結(jié)】工業(yè)煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。煉鐵設(shè)備：高爐。3．煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：C+O2eq\o(=,\s\up7(高溫),)CO2、CO2+Ceq\o(=,\s\up7(高溫),)2CO、3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO24.石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。CaCO3+SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫),)CaSiO3+CO2↑5.焦炭在工業(yè)煉鐵中有兩個(gè)作用，一是燃燒提供煉鐵所需的熱量，二是反應(yīng)產(chǎn)生一氧化鐵，用于還原鐵礦石?！局v解】工業(yè)煉鐵得到的產(chǎn)物是生鐵，是含碳量為2%~4.3%的鐵合金，生鐵可經(jīng)過(guò)吹氧冶煉等工序生產(chǎn)含碳量為0.03%~2%的鋼?！具^(guò)渡】在實(shí)際煉鐵時(shí)，所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。下面我們通過(guò)一個(gè)例題來(lái)學(xué)習(xí)一下吧！【例題】用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？注意：代入方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)必須是純凈物的質(zhì)量。因此，含雜質(zhì)的計(jì)算一般做法如下：第一步，將含雜質(zhì)的物質(zhì)質(zhì)量轉(zhuǎn)化成純物質(zhì)的質(zhì)量。即：純凈物質(zhì)量=不純物總質(zhì)量×純度第二步，依據(jù)化學(xué)方程式，根據(jù)已知純物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算未知純凈物的質(zhì)量。第三步，將純物質(zhì)轉(zhuǎn)化成雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量。即：不純物質(zhì)量=純凈物質(zhì)量÷純度已知：氧化鐵質(zhì)量=1000t×80％=800t解：設(shè)可煉出鐵的質(zhì)量為x。則生鐵的質(zhì)量為：560t÷96%=583.3t答：可煉出生鐵的質(zhì)量為583.3t?！咀兪接?xùn)練】某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)4%的生鐵3500t，試計(jì)算：（1）該3000t生鐵中含純鐵多少?lài)?？?）該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少?lài)崳浚ㄓ?jì)算結(jié)果保留整數(shù)）解：（1）生鐵中含純鐵：3500t×(1－4%)=3360t（2）設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。答：該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石為6000t?！緦?duì)應(yīng)訓(xùn)練2】《天工開(kāi)物》對(duì)鋼鐵冶煉過(guò)程有如下記載。下列說(shuō)法正確的是()“墾土拾錠”：鐵元素是地殼中含量最高的金屬元素“淘洗鐵砂”：鐵礦石（主要成分為Fe2O3）能溶于水“生熟煉鐵”：冶煉鐵過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化“錘鍛成鋼”：生鐵高溫鍛打成鋼，碳元素含量升高【答案】C【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練3】小明筆記中有一處錯(cuò)誤，你認(rèn)為是圖中的哪一處（）A.a處 B.b處 C.c處 D.d處【答案】B【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練4】聯(lián)合鋼鐵工業(yè)的基本生產(chǎn)流程示意圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：寫(xiě)出設(shè)備A的名稱(chēng)：。寫(xiě)出以赤鐵礦為原料在高溫下與一氧化碳反應(yīng)制取鐵的化學(xué)方程式：。煉鐵時(shí)焦炭的作用是：①產(chǎn)生熱量（或“提高爐溫”）；②。應(yīng)用化學(xué)原理分析，工業(yè)煉鋼時(shí)用純氧而不用空氣的原因是：。在古代，人們把在高溫下燒紅的鐵反復(fù)錘釘，最終使生鐵轉(zhuǎn)化為鋼，這也是所謂“百煉成鋼”的來(lái)歷。寫(xiě)出上述轉(zhuǎn)變過(guò)程中最關(guān)鍵一步反應(yīng)的化學(xué)方程式：?！敬鸢浮扛郀t3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO2產(chǎn)生一氧化碳促使反應(yīng)更加劇烈，并獲得更多的熱量C+O2eq\o(=,\s\up7(高溫),)CO2通過(guò)讓學(xué)生討論如何將三氧化二鐵轉(zhuǎn)化為鐵，引導(dǎo)他們自主思考化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。將傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代化學(xué)知識(shí)結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)歷史科技發(fā)展的認(rèn)識(shí)，同時(shí)理解古代煉鐵的原理和原料。通過(guò)展示現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的科普視頻，讓學(xué)生了解現(xiàn)代煉鐵的原材料、設(shè)備、化學(xué)反應(yīng)及流程，將理論知識(shí)與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用能力。通過(guò)例題講解和變式訓(xùn)練，指引學(xué)生掌握含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算方法。這一過(guò)程鍛煉了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力，使他們能夠解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)多種類(lèi)型的練習(xí)題，包括選擇題和簡(jiǎn)答題，鞏固學(xué)生對(duì)本課時(shí)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力課堂總結(jié)板書(shū)設(shè)計(jì)課題3金屬資源的利用和保護(hù)課時(shí)1一、金屬礦物二、鐵的冶煉冶煉原理：3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),)2Fe+3CO2三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算教學(xué)反思亮點(diǎn)：該教學(xué)過(guò)程通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生討論問(wèn)題和觀看視頻，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)和煉鐵技術(shù)的興趣。歷史與現(xiàn)代煉鐵工藝的結(jié)合，豐富了學(xué)生的知識(shí)視野，讓他們更好地理解科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用。此外，通過(guò)例題和變式訓(xùn)練，鞏固了學(xué)生的計(jì)算能力，使他們更好地將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。不足