第八单元金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
课时1铁的冶炼 学案设计
学习目标
知道一些常见金属矿物。
掌握实验室模拟工业炼铁原理、装置、操作步骤。
了解工业炼铁流程，知道工业炼铁原料及装置。
学习过程
通过学生回顾生活中金属的使用引出问题，
问题1：自然界有大量的单质铁存在吗？我们如何获得获得这些金属单质？阅读教科书第14-15页。
回答：极少数不活泼金属在自然界以 形式存在，其余金属以 形式存在，原因是
问题2：回顾一氧化碳还原性，书写工业炼铁原理 。
问题3：展示实验室模拟工业炼铁装置，以及实验室一氧化碳还原氧化铁实验视频，
提问1、实验中发生哪些反应？
装置A
装置B
装置C
2、实验现象是什么？
A
B
C
3、各部分装置的作用是什么？
装置B
装置C
4、实验操作步骤：
问题（1）：实验开始时为什么要先通入一氧化碳再点燃酒精喷灯？
问题（2）：实验结束后，如果先停止一氧化碳，再熄灭酒精喷灯，会发生什么？
问题4：工业炼铁的原料，过程，反应，产物分别是什么？
炼铁的原料是什么，它们的作用分别是什么？
原料：
作用：
除了一氧化碳还原氧化铁，炼铁还有哪些反应？
炼铁的产物是纯铁吗？
产物是：
问题5：实际生产过程中，我们的原料和产物往往都是含有杂志的混合物，针对这一实际的方程式计算，我们该如何应对？
练习：工业上1000t含氧化铁80%的赤铁矿，能得到含铁96%的生铁的质量是多少？
1、
2、
本节课小结：
三、课堂测评
（ ）1.下列有关铁的说法，正确的是
A．地壳中铁元素含量排在第四位 B．用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢
C．Fe2O3是黑色的，铁是银白色的 D．生铁的含碳量比钢的含碳量低
（ ）2.下列关于高炉冶炼铁的说法中，正确的是
A. 焦炭的主要作用是作还原剂，将铁从铁矿石中还原出来
B. CO还原氧化铁的化学反应类型属于置换反应
C. 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
D. 铁矿石中的铁变为铁单质时，其化合价没有发生变化
（ ）3.下列物质不具有还原性的是
A．C B．CO C．CO2 D．H2
（ ）4.把含有CO2、 CO、H2和N2的混合气体，依次通过足量的澄清石灰水和灼热的CuO，使它们充分反应后，再将反应的气体冷却，最后得到的气体是
A．H2 和 N2 B．CO2 和 N2 C．CO2 和 CO D．H2O和 N2
（ ）5.某工厂要用赤铁矿石(假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁70t，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是
A．120t B．108t C．96t D．150t
(
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)第八单元 金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
课时1铁的冶炼 教学设计
一、教材分析
本节课是人教版（2012年版）《义务教育教科书·化学 （下册）》第八单元“金属和金属材料”课题3金属资源的利用和保护第1课时铁的冶炼教学。在此之前学生已经学习了金属的化学性质，掌握了金属活动顺序表及其应用及三大还原剂应用于金属的冶炼的原理和方法，并能通过实验设计探究金属冶炼的实验室操作方法。这些知识为本节课的学习起到了铺垫的作用。本节课结合金属活动性既了解了金属在自然界不同存在形式的依据，又利用实验室一氧化碳还原氧化物的原理对工业炼铁原理的应用拓展，多角度认识化学知识在生产生活中的应用。
学情分析
学生已了解了日常生活中常见的金属材料，又学习了金属的化学性质，掌握了金属轰动顺序表及其应用，但对于这些金属的来历缺乏了解。以及学生学习了实验室一氧化碳还原氧化铜的实验能够应用于工业冶炼金属，但对于如何实现工业冶炼缺乏完整地知识体系和严谨地科学探究思维。
在技能方面，学生初步具备并能够在教师指导下完成实验并分析实验现象，得到较直观的结论。能小组合作共同探讨老师提出的问题，但思维方法还不够完善缜密，独立完成现象分析能力尚显薄弱。学生已经掌握了化学方程式的简单计算，但对于计算过程中出现含有杂志的物质如何处理的能力还很欠缺。
素养目标（即教学与评价目标）
【教学目标】
知道一些常见金属（如铁、铝、铜等）矿物。知道从铁矿石中将铁还原出来的方法。了解实验室将氧化铁还原成铁的原理。掌握含杂质的化学方程式计算方法。（知识与技能）
2.学习观察、实验、阅读资料等获取信息的方法。在铁的冶炼学习过程中，初步学会比较、分析等信息加工方法。在含杂质计算过程中，初步学会工业生产中混合物计算的一般方法。（过程与方法）
3.通过对实验室将氧化铁还原成铁原理的学习，增强对化学研究物质和创造物质的好奇心和探究欲。了解化学学习和化学工业生产之间的紧密联系。（情感态度与价值观）
【评价目标】
1. 通过构建知识的思维导图，鉴别水与汽水，分析水的组成、分子的形成和原子结构，查阅元素周期表，诊断和发展学生建构微观模型、探究实践的能力（探究水平）。
2. 通过建构分子与变化过程的微观模型、物质的鉴别、解释宏观事例，诊断与发展学生对常见物质性质与变化、分子的构成、原子的结构、元素等知识的认知水平，诊断与发展学生对模型认知、宏微结合的思维与方法的认知水平（认知水平）。
3. 通过从微观角度解释宏观事例、水与汽水的简易鉴别等，诊断并发展学生对所学知识在日常生活中实际问题应用学科价值的认知水平（价值水平：学科价值、社会价值和育人价值）。
五、教学重难点
（1）教学重点：实验室还原氧化铁的原理和实验注意事项。含杂质化学方程式计算方法。
（2）教学难点：炼铁的原理。
六、教学方法
自主学习、小组合作、实验探究、建构模型
教学过程
【教学进程】
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图 评价任务
任务1：引入新课 通过学生回顾生活中金属的使用引出问题， 问题1：自然界有大量的单质铁存在吗？我们如何获得获得这些金属单质？阅读教科书第14-15页。板书，课题1 铁的冶炼 学生回答知道的金属制品，观看图片展示。 阅读教科书第14-15页，了解地球上金属资源的存在形式，了解赤铁矿（主要成分是氧化铁）、磁铁矿（主要成分是四氧化三铁）、菱铁矿（主要成分是碳酸亚铁）等。 用生产、生活中的大量事实，引出铁的冶炼这一课题。 培养学生阅读能力。 通过学生的活动，诊断并发展学生对生活中金属相关知识的认知水平和实验探究好奇心。
任务2：探秘铁的冶炼原理 问题2：回顾一氧化碳还原性，学生书写炼铁原理。教师强调易错点。 学生在学案中完成作答，与教师答案对照，并更正 通过对一氧化碳性质的回顾，锻炼学生举一反三的能力，使学生正确书写方程式。 通过对方程式书写活动，评价学生对于知识迁移能力多少，对于化学方程式书写技巧的掌握程度。
任务2：探秘铁的冶炼原理 问题3：展示实验室模拟工业炼铁装置，以及实验室一氧化碳还原氧化铁实验视频，提问学生1、实验中发生哪些反应？2、实验现象是什么？3、各部分装置的作用是什么？ 学生观看实验，小组讨论完成教师问题，小组代表展示和汇报。 其他小组观看、聆听、补充、评价。 通过演示实验培养学生推理实验过程，推导反应现象，分析化学反应，并能够准确理解反应装置各部分的功能 ，提升学生化学实验思维，化学观念等核心素养。 通过实验室炼铁原理的探究，诊断并发展学生对变化的实质、实验操作的认识水平、及实验探究水平，对认识思路的结构化水平。
任务3：工业炼铁 问题4：工业炼铁的原料，过程，反应，产物分别是什么？ 炼铁的原料是什么，它们的作用分别是什么？ 除了一氧化碳还原氧化铁，炼铁还有哪些反应？ 炼铁的产物是纯铁吗？ 学生讨论、完成作答，汇报结果。 其他同学聆听、评价。 通过对工业炼铁详细了解，进一步理解工业应用的复杂性，提升学生化学素养，初步建立学生在实验中的缜密思维，逻辑推理能力，提升学生科学思维、化学观念等核心素养。 通过工业炼铁过程的分析，诊断并发展学生化学实验物质，过程，变化的综合认识水平，对认识思路的结构化水平。
任务4：含杂质物质方程式计算 问题5：实际生产过程中，我们的原料和产物往往都是含有杂志的混合物，针对这一实际的方程式计算，我们该如何应对？ 学生分析所学知识，得出化学方程式计算只存在于纯净物之间，所以含有杂质的原料和产物，都需要首先转化为纯净物的质量，再进行化学方程式计算。 通过对工业生产中铁的冶炼反应前后产物计算，使学生对化学方程式计算的本质细节，有了更进一步的认识和应用能力。 通过对含有杂质物质的方程式计算，诊断并发展学生对化学计算的认识水平和探究水平。
任务5：小结 以铁的冶炼为例，构建金属的冶炼从原理到工业实践的知识网络。 小组讨论共同建构知识网络，汇报分享成果。 通过从实验室到工业生产的转化，促使学生知识应用的生活化，形成理论体系，掌握课本知识到生活常识和工业应用之间的内在联系。培养学生理论和实践结合的学习方法，提升学生科学思维和化学观念的核心素养。 通过理论和实践的联系转化，诊断并发展学生教材内容的认识水平和对化学工业认识思路的结构化水平。
任务6：课堂测评 教师发布课堂测评试题，收集数据，答疑解惑。 学生5分钟内完成并提交 通过大数据分析课堂测评情况，及时反馈学习质量水平，掌握学生的思维梯度达成情况。
【板书设计】
课时1 铁的冶炼
工业炼铁原理
原理
步骤
工业炼铁
原料
反应 3、产物
含杂质的计算
纯净物计算 2、纯净物质量=混合物质量*质量分数
【课堂测评】
( ) 1.下列有关铁的说法，错误的是
A．地壳中铁元素含量排在第四位 B．用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢
C．Fe2O3是黑色的，铁是银白色的 D．生铁的含碳量比钢的含碳量高
( ) 2.下列关于高炉冶炼铁的说法中，正确的是
A. 焦炭的主要作用是作还原剂，将铁从铁矿石中还原出来
B. CO还原氧化铁的化学反应类型属于置换反应
C. 石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
D. 铁矿石中的铁变为铁单质时，其化合价没有发生变化
( ) 3.下列物质不具有还原性的是
A．C B．CO C．CO2 D．H2
( ) 4.把含有CO2、 CO、H2和N2的混合气体，依次通过足量的澄清石灰水和灼热的CuO，使它们充分反应后，再将反应的气体冷却，最后得到的气体是（ ）
A．H2 和 N2 B．CO2 和 N2 C．CO2 和 CO D．H2O和 N2
( ) 5.某工厂要用赤铁矿石(假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁70t，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是（ ）
A．120t B．108t C．96t D．150t
【评价建议】（课时测评试题的质量水平和SOLO分类细目表）
题号 1 2 3 4 5
质量水平 L1 L1 L2 L1 L2 L2 L1 L2 L1 L2 L2 L2 L3 L2 L3 L2 L4 L3 L3 L4
SOLO U M U U M M U M U M M M R M R M E R R E第八单元金属和金属材料
课题3 金属资源的利用和保护
课时1铁的冶炼 作业设计
【基础性作业】（必做题）
1. 下列金属在自然界中主要以单质的形式存在的是（ ）
A．Fe B．Al C．Zn D．Au
【答案】D
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
金属在自然界存在形式 认识记忆B1 U L1 容易（0.9）
2．把铁矿石、焦炭、和石灰石在高炉中进行冶炼的产物是（ ）
A．氧化铁 B．生铁 C．纯铁 D．钢
【答案】B
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
工业炼铁产物 认识记忆B1 U L1 容易（0.9）
3．.下列物质中,颜色是黑色的是 ①CuO ②C粉 ③Fe片 ④Fe粉 ⑤KMnO4 溶液 ⑥Fe2O3 ⑦FeCl3 溶液 ⑧Fe3O4 （ ）
A.①②③④ B.①②③④⑤⑧ C.①②④⑥⑦⑧ D.①②④⑧
【答案】D
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
初中化学常见物质的颜色 认识记忆B2 U L2 容易（0.8）
4．关于CO还原Fe2O3 的实验,下列说法错误的是
A.实验过程中,试管中的澄清石灰水变浑浊,证明有CO2 生成
B.实验开始时,应该先通入CO后再加热
C.反应结束时,应该先停止通入CO再停止加热
D.为了减少空气污染,应该有尾气处理装置（ ）
【答案】C
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
一氧化碳还原氧化铁实验现象 理解掌握B2 M L2 容易（0.8）
一氧化碳还原氧化铁实验操作步骤 理解掌握B2 M L2 容易（0.6）
5．下列说法正确的是（ ）
A．在金属资源中，铁元素是地壳中含量最多的金属
B．金属资源都以化合物形式存在
C．高炉炼铁中所需的高温和CO都与焦炭有关
D．保护金属资源的唯一途径是防止金属腐蚀
【答案】C
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
地壳中元素含量顺序 认识记忆B1 U L1 容易（0.9）
金属在自然界存在形式 理解掌握B2 M L2 容易（0.8）
高炉炼铁焦炭的作用 理解掌握B2 M L2 容易（0.6）
保护金属的途径 认识记忆B1 U L1 容易（0.9）
6．右面是炼铁高炉及炉内化学反应过程示意图，其中属于化合反应的是（ ）
①焦炭充分燃烧、
②高温煅烧石灰石、
③灼热的焦炭和二氧化碳反应、
④一氧化碳将铁矿石还原成铁
A．①② B. ①③ C. ②③ D. ②③④
【答案】B
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
常见反应化学方程式 理解掌握B2 M L2 容易（0.5）
基本反应分类 认识记忆B1 U L1 容易（0.9）
7．某同学在进行CO与Fe2O3 反应的实验时,观察到如下 现象:红棕色粉末变黑,澄清石灰水变浑浊。对于上述 实验现象的分析错误的是（ ）
A.一氧化碳具有还原性
B.生成的黑色物质能被磁铁吸引
C. 硬质玻璃管内减小的质量等于装有澄清石灰水装置增加的质量
D. 本实验如果要制得5.6gFe,则通入CO的质量要远大于4.2g
【答案】C
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
一氧化碳还原氧化铁原理 理解掌握B2 M L2 中等（0.6）
质量守恒在炼铁原理中的应用 理解掌握B2 M L2 中等（0.6）
8．铁矿石有多种,如赤铁矿(主要成分Fe2O3)和磁铁矿(主要成分Fe3O4)等,均可用来炼铁。
(1)写出磁铁矿的主要成分与CO反应的化学方程式: 。
(2)冶炼2900t含Fe3O480%的磁铁矿石,理论上能得到含杂质2%的生铁的质量是多少 (结果精确到0.1) (提示相对原子质量:C-12 O-16 Fe-56)
【答案】（1）
（2） 1714.3t
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
实验室模拟工业炼铁原理 理解掌握B2 U L2 中等（0.7）
含杂质物质方程式计算 理解掌握B2 M L2 中等（0.5）
【拓展性作业】（选做0~3题）
知识强化
1．化学兴趣小组用下图装置来探究炼铁的原理。下列描述错误的是（ ）
A.盛装药品前应先检查装置气密性
B.加热前要先通CO,加热后B中出现浑浊
C.若连接C和D,导管口的连接顺序为a→b→c→d
D.这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
【答案】C
【学业质量】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
一氧化碳还原氧化铁实验操作 理解掌握B2 M L2 中等（0.6）
一氧化碳还原氧化铁实验现象 理解掌握B2 M L2 中等（0.7）
排水法测气体体积 理解掌握B2 M L2 中等（0.7）
能力提升
2．利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法错误的是
A. a处的反应为
B. b处可用澄清石灰水检验生成的CO2
C. 工业上炼铁的原料是CO和Fe2O3
D. 该实验体现CO具有还原性
【答案】 A
【质量水平】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
化学方程式书写方法 理解掌握B2 M L2 中等（0.8）
工业炼铁原理 分析评价B4 R L3 中等（0.6）
综合探究
3．金属材料发展突飞猛进，其对人类生产、生活和社会发展有着极其重要作用。人类制得并利用金属历史悠久,研究金属发展过程为:存在形式 冶炼方法 性质应用。
[存在形式]金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。现有①铝土矿②磁铁矿③黄铜矿三种矿石，其中可用来冶炼金属铜的是
[冶炼方法] (1) 电解熔融氯化镁可得到镁和氯气的化学方程式为
(2) 《淮南万毕术》中有"曾青得铁则化为铜”的记载，其化学方程式为
基本反应类型是
(3)如图为工业高炉炼铁模拟图和实验室模拟工业炼铁的部分仪器与装置。
工业炼铁时所需原料有
模拟炼铁时，A装置a口需要与B装置的(填字母) 口相连接, 模拟炼铁的化学方程式为 .
实验产生的尾气不能直接排放，你选择的处理装置是
④若用含氧化铁240t的赤铁矿石为原料进行炼铁，理论上可得到含杂质4%的生铁质量为 .
[性质用途] (1) 用铁制锅铲需要加上木柄或塑料柄，这是因为铁具有
(2)在常温下，铝能“自我保护”的原因是
【答案】 [存在形式] ③;
[冶炼方法] (1) 2MgCl2===通=电===2Mg+Cl2↑;
(2) Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4; 置换反应;
(3) ①铁矿石、空气、石灰石和焦炭; ② b ;
③用酒精灯将尾气点燃、用气球收集尾气; ④175t;
[性质用途] (1) 导热性;
(2)常温下，铝能与空气中的氧气反应表面生成一层致密的氧化膜，保护里面的铝不被腐蚀。【质量水平】
必备知识 关键能力 solo 质量水平 难度f
工业炼铁原料 认识记忆B1 U L1 容易（0.8）
工业炼铁原理 理解掌握B2 M L2 中等（0.6）
实验操作：实验室模拟工业炼铁 创新创造B5 E L4 较难（0.4）
铝的特性 认识记忆B1 U L1 容易（0.8）
