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课题3第1课时《金属资源的利用和保护》教学设计
课题 课题3第1课时 单元 第八单元 学科 化学 年级 九年级
课标分析 本节课选自人教版九年级下册第八单元课题 3 第 1 课时，是金属相关知识的延伸与应用。此前学生已学习金属的物理性质、化学性质及置换反应等基础内容，本节课聚焦金属资源的存在形式、铁的冶炼原理及含杂质的化学计算，既衔接了前序化学知识，又搭建了 “理论应用于工业生产” 的桥梁，为后续学习金属资源的保护奠定基础。教材以 “自然界中金属的存在→工业炼铁实践→相关计算” 为逻辑主线，融入《天工开物》的古代炼铁记载，体现了化学学科的实用性与人文性，符合九年级学生从具体到抽象、从现象到本质的认知规律。
素养目标 01.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物。 02.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，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 03.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。
重点 难点 1.常见金属的存在形式，铁的冶炼原理、原料及设备。 2.含杂质物质的化学方程式计算方法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 展示 “沙里淘金” 的图片和视频片段，提出问题：“金能从河沙中直接淘出，说明金在自然界中是以单质还是化合物形式存在？为什么？” 引导学生结合生活经验和已学金属性质思考。 分组讨论交流，发表自己的观点，尝试解释原因。 以生活中常见的 “沙里淘金” 现象为切入点，激发学生的探究兴趣，通过问题引导学生关联金属的化学性质（稳定性）与存在形式，自然引出本节课的核心话题。
讲授新课 金属元素在自然界的存在形式 总结学生的导入环节答案，明确金、银、铂等少数金属以单质形式存在，其余金属多以化合物形式存在。 展示赤铁矿、磁铁矿、铝土矿等常见金属矿物的图片，标注其主要成分（如 Fe O 、Fe O 、Al O 等）。 3. 补充我国金属矿物储量现状，强调铁是目前提取量最大的金属。 观察矿物图片，记录常见矿物的主要成分，了解我国金属资源的优势。 通过直观的图片展示，帮助学生具象化金属矿物的形态，结合国情介绍增强学生的民族自豪感，同时为后续铁的冶炼内容做铺垫。
铁的冶炼 引用《天工开物》中古代炼铁的记载，提问：“古代炼铁需要哪些原料？现代工业炼铁与古代相比有哪些改进？” 展示炼铁高炉的结构示意图，讲解原料（铁矿石、焦炭、石灰石、空气）及其作用：焦炭提供热量和 CO，石灰石将杂质转化为炉渣，空气支持燃烧。 板书核心反应方程式（3CO + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO ），分析反应类型（还原反应），强调 CO 的还原性。 4. 对比焦炭和 CO 作为还原剂的优劣，说明工业上选择 CO 的原因。 阅读古代炼铁资料，对比现代炼铁原料，讨论差异。 观察高炉示意图，理解各部分的作用和反应流程。 3. 记录反应方程式，跟随教师分析还原反应的本质。 结合古代文献增强课堂文化底蕴，通过示意图拆解复杂的工业流程，降低学生理解难度；通过对比分析，帮助学生深入理解炼铁原理的选择依据，培养科学思维。
三、含杂质的计算 1. 提出问题：“工业生产中原料和产物往往含有杂质，如何进行化学方程式计算？” 引出 “物质纯度” 的概念（纯度 = 纯净物质量 / 不纯物总质量 ×100%）。 2. 讲解： 例题 1（800t 氧化铁炼纯铁）和例题 2（800t 氧化铁炼含铁 96% 的生铁），强调计算关键：将不纯物质量转化为纯净物质量代入方程式。 3. 布置对点练习，巡视指导学生解题。 1. 记录物质纯度的计算公式，跟随教师分析例题的解题步骤。 2. 独立完成对点练习，小组内交流答案，解决解题疑问。 从工业实际问题出发，引出含杂质计算的必要性，通过例题拆解和练习巩固，让学生掌握核心计算方法，提升知识应用能力。
课堂小结 1.金属的存在形式、铁的冶炼（原料、设备、反应原理）、含杂质计算的方法。 2.炼铁的核心反应方程式和含杂质计算的 “纯净物转化” 原则。
板书设计
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课题3金属资源的利用和保护
（第1课时）
（人教版）九年级
下
第八单元
01
教学目标
02
新知导入
03
新课讲授
04
对点练习
05
延伸拓展
06
课堂小测
07
课堂总结
01
教学目标
01.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物。
02.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，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
03.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关的计算。
02
新知导入
思考：
金可以从河沙里淘出，这说明金是以化合物形式存在还是以单质形式存在呢？
为什么？
沙里淘金
03
一、金属元素在自然界里的存在形式
新课讲授
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中，除了金、银等有单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。
银 Ag
金 Au
铂 Pt
03
新课讲授
一、金属元素在自然界里的存在形式
03
新课讲授
锡矿石
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。
目前提取量最大的金属是铁
一、金属元素在自然界里的存在形式
03
新课讲授
二、铁的冶炼
“凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭”（“土”为铁矿石）
《天工开物》我国古代炼铁示意图
《天工开物》
原料：
铁矿石、硬木柴或煤炭或木炭
03
二、铁的冶炼
新课讲授
含铁量46.7%
黄铁矿
主要成分
FeS2
交流讨论：如何选择炼铁原料？
含铁量70%
赤铁矿
主要成分
Fe2O3
含铁量72.4%
磁铁矿
主要成分
Fe3O4
含铁量48.3%
菱铁矿
主要成分
FeCO3
依据1：含铁量
依据2：产物是否环保
03
新课讲授
二、铁的冶炼
炼铁高炉及炉内主要化学反应
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
反应原理：
3CO + Fe2O3 = 2Fe+3CO2
焦炭的作用：
石灰石的作用：
(1)提供热量(2)提供CO
将矿石中的二氧化硅转变为炉渣
CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑
原料：
铁矿石的作用：
提供铁元素
03
新课讲授
高炉
反应设备：
反应产品：
生铁
其主要成分是铁属于混合物。
钢
将生铁炼成钢主要是将过量的碳转化为气体除去，“百炼成钢”的主要反应是C+O2 CO2。
二、铁的冶炼
03
新课讲授
Fe2O3
Fe3O4
Fe
还原反应
失去氧元素
能还原铁的氧化物的物质：CO C
二、铁的冶炼
03
新课讲授
3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2↑
高温
C为固体，反应不充分
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
二、铁的冶炼
注意：反应物没有单质参加反应，不属于置换反应！
常见的黑色固体：
炭粉、氧化铜、四氧化三铁、二氧化锰等。
还原性物质：
氢气、焦炭、一氧化碳，这些物质可以用来冶炼金属。
03
新课讲授
三、含杂质的计算
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质在根据化学方程式计算时要先将混合物质量换算成纯净物的质量，然后再进行计算。
纯净物计算
纯净物的质量
物质的纯度=
不纯物的总质量
X 100%
物质的纯度
03
新课讲授
三、含杂质的计算
Fe2O3 + 3CO ===
2Fe
+ 3CO2
高温
160
800t
2×56
X
160
112
= 800t
X
例题1： 用800t氧化铁，理论上可炼出纯铁多少吨
03
新课讲授
三、含杂质的计算
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
解：设800t氧化铁理论上可以炼出纯铁的质量为X。
高温
160
800t
2×56
X
160
=
2×56
800t
X
X＝560t
答：理论上可炼出纯铁的质量为560t。
例题1： 用800t氧化铁，理论上可炼出纯铁多少吨
03
高温
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
2×56
X×96%
160
800t
×96%
例题2 用800t氧化铁理论上可炼得含铁96%的生铁多少吨
新课讲授
三、含杂质的计算
03
三、含杂质的计算
新课讲授
【例题】用1000t含氧化铁80%赤铁矿可以炼出含铁96%生铁质量是 多少？
(已知：Fe－56 O－16)
已知：氧化铁质量=1000t×80％ = 800t
解：设可炼出铁的质量为x。
答：可炼出生铁的质量为583.3t。
x = 560t
则生铁的质量为：
560t ÷ 96% = 583.3t
1×160 2×56
1×160 800t
2×56 x
=
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
x
800t
注意：代入方程式计算的数据必须是纯净物的质量。
04
对点练习
某炼钢厂日产含杂质4%的生铁3500t，试计算：
（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？
（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？
x = 6000t
（2）设需含Fe2O3质量分数为80%的赤铁矿石的质量为x。
解：（1）生铁中含纯铁：3500t×(1－4%)=3360t
160
x · 80%
=
112
3360t
答：该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为80%的赤铁矿石为6000t。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
112
x · 80% 3360t
高温
05
延伸拓展
06
课堂小测
1.下列有关高炉炼铁的说法中正确的一组是( )
①高炉中焦炭的作用之一是产生一氧化碳
②高炉中石灰石的作用是除去矿石中的二氧化硅
③工业炼铁主要利用焦炭的还原性夺取铁的氧化物中的氧元素
④高炉中把铁矿石(以赤铁矿为例)冶炼成铁的主要反应原理是3CO＋Fe2O3 =====2Fe＋3CO2
⑤从高炉中得到的是纯铁
A．①②③⑤ B．①②④⑤ C．①④⑤ D．①②④
D
高温
06
课堂小测
2.草酸钙(CaC2O4)受热分解的产物中可能含有CaCO3、CaO、CO或CO2，也可几种都有。用如图装置研究产物，下列说法不正确的是( )
A．实验时，先加热CaC2O4，后加热Fe2O3
B．装置②中红色固体变黑，说明分解产物中有CO
C．装置③中澄清石灰水变浑浊，说明分解产物中有CO2
D．冷却后，取装置①中少量残留固体加入水，放热，证明有CaO生成
C
06
课堂小测
3.《天工开物》对钢铁冶炼过程有如下记载。下列说法正确的是( )
A．“垦土拾锭”：铁元素是地壳中含量最高的金属元素
B．“淘洗铁砂”：铁矿石（主要成分为Fe2O3）能溶于水
C．“生熟炼铁”：冶炼铁过程中发生了化学变化
D．“锤锻成钢”：生铁高温锻打成钢，碳元素含量升高
C
07
课堂总结
课题3第1课时
金属资源的利用和保护
金属矿物
赤铁矿（主要成分Fe2O3）
磁铁矿（主要成分Fe3O4）
铁的冶炼
原理：在高温下，利用高炉内反应生成的CO将铁从铁矿石中还原出来。
含杂质物质的相关计算
将含杂质物质的质量转化为纯净物的质量代入计算
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课题1第1课时《金属材料》分层练习
【基础练习】
一、选择题
1.我国古代劳动人民有着卓越的智慧和创造力。下列古代发明或创造中，主要体现化学变化的是
A．甲骨刻字 B．水车灌溉 C．铁的冶炼 D．纺纱织布
2．下列主要成分是的铁矿石是
A．赤铁矿 B．磁铁矿 C．赤铜矿 D．铝土矿
3．地球上的金属资源主要存在于地壳和海洋中。下列金属主要以单质的形式存在的是
A．钠(Na) B．铁(Fe) C．铜(Cu) D．金(Au)
4．金属材料在人类生产、生活中发挥着重要作用。下列关于金属资源的描述正确的是
A．铜是年产量最大的金属 B．焊锡的熔点高于纯锡
C．锈蚀的铁没有回收价值 D．金在自然界中主要以单质形式存在
5．下列做法正确的是
A．用黄铜形状记忆合金制成人造卫星天线
B．为了刷洗的更干净可以用钢刷擦洗铝制品
C．钢铁表面采用涂油、喷漆、镀铬等方法都能防止金属生锈
D．金属资源中只有金、银以单质形式存在
二、填空探究题
1.我国很早就开始冶炼金属、随着科技的进步和冶炼技术的发展，越来越多的金属被广泛用于航天、化工、通信等领域。明朝宋应星所著《天工开物》是中国古代一部综合性的科学技术著作，其中有关于铁的记载。
(1)“质有土锭，碎砂数种、凡土锭铁”其中“铁”即指赤铁矿、“赤铁矿”的主要成分为 。
(2)“凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如脂头词”、熟铁打成薄片是利用其具有良好的 性。钢属于 (填“合成材料”“复合材料”或“金属材料”)。
(3)铁质文物出土时表面都附着铁锈、铁制品锈蚀实际上是铁与空气中的 等发生化学反应的过程。除去铁制品表面的铁锈可使用稀盐酸，反应的化学方程式为 ，请写出一条防止铁制品生锈的措施 。
2.《天工开物》记载的“炒钢”是靠鼓风并不断搅拌熔化的生铁使其成钢，目的是降低 ；写出工业上用赤铁矿（Fe2O3）来进行高炉炼铁的化学方程式 。
3.人类在科技的推动下探索未知世界，金属材料的进步是人类进步的标志。
(1)我国在夏、商时期即进入青铜器时代，历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。金属大规模被使用的先后顺序跟___________关系最大。
A．金属的导电性 B．金属的价格 C．金属的活动性
(2)春秋时期，我国已生产和使用铁器，如今钢铁已成为使用最多的合金材料。
①《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，若以赤铁矿为原料，反应过程的主要化学方程式为 。
②高炉炼铁的产品为生铁。生铁再炼钢即是减少 的含量。
③将制得的铁合金经锻压、拉伸做成铁锅，利用了金属的 性。
④铁锅用来炒菜又利用了铁的 性。
⑤铁锅的一种防锈措施是涂油，其防锈原理为 。
(3)直到十九世纪才有铝产品出现。金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验，其应用推动了社会的发展。高铁的机身采用铝合金材料是因为它有密度小，硬度大和 等优点。(填一点即可)
(4)人类的生产、生活离不开金属材料。为了保护有限的金属资源，下列做法合理的是___________(填序号)。
A．回收铝制饮料瓶
B．尽量将已探明的铁矿全部开采
C．在防盗门表面喷漆，防止生锈
D．积极研发新材料以替代金属材料
【拔高训练】
选择题
1.赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4，都是工业炼铁中使用的重要原料。下列有关高炉炼铁的叙述中不正确的是
A．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高
B．利用赤铁矿或磁铁矿与CO炼铁的反应类型为置换反应
C．用1000t含Fe2O380%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁质量约为583.3t
D．高炉炼铁中要加入焦炭，目的是为燃烧提供热量并生成CO
2.用足量的一氧化碳还原氧化铜和氧化铁的固体混合物，充分反应后称得固体的质量减少了2.4g。则原固体混合物的质量可能为
A． B． C． D．
3.《天工开物》中记载常见铁矿石：“质有土锭，碎砂数种”，以及炒钢法：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟”，已知“潮泥灰”主要成分是石灰石。该方法的生产过程可用如图表示。下列理解错误的是
A．图甲中的“生铁”属于铁合金，硬度比纯铁大
B．“潮泥灰''主要作用是将二氧化硅转化为炉渣
C．“既炒则熟”是为了降低生铁中的含碳量
D．炼铁炉中发生的反应是：3CO+Fe2O32Fe+3CO2↑
4.下列关于探究炼铁原理的实验说法不正确的是
A．该反应是置换反应 B．要先通CO再加热
C．可以用澄清石灰水检验气体生成物 D．处理尾气可以点燃
5.某化学反应，可用“A+B→C+D”表示，下列有关说法正确的是
A．若A为气体单质，A与B在加热条件下反应，可观察到固体粉末由黑色逐渐变红，则A是氢气
B．若C为单质，D为化合物，则此反应一定为置换反应
C．生成的C和D的总质量一定等于A和B的总质量
D．若A为气体化合物，A与B在高温下反应，可观察到固体粉末由红色逐渐变黑，则A是二氧化碳
二、填空与探究
1.湖南娄底市是湖南省最大的钢铁生产基地，某钢铁厂采用赤铁矿冶炼钢铁，其主要工艺流程如图，请完成下列问题。
【查阅资料】Ⅰ.赤铁矿的主要成分是和。
Ⅱ.石灰石的主要作用是将矿石中的转变为炉渣（主要成分是）和一种氧化物。
(1)工业炼铁中，焦炭的作用是 。
(2)高炉气体中除CO外，主要成分还有 。
(3)在步骤②生成炉渣的反应中没有化合价的改变，请写出生成炉渣的反应的化学方程式： 。
2.竖炉炼铁是一种重要的炼铁方法，其工艺流程如图所示。
(注：括号内化学式表示相应物质的主要成分)
(1)加入的赤铁矿石要进行粉碎，目的是 。
(2)“燃烧室”中CH4的作用是 。
(3)该工艺流程中，可循环利用的物质是___________(填字母)。
A．CH4和O2 B．CO2和H2O C．CO和O2
3.早在春秋时期，我国已生产和使用铁器。图1是我国古代炼铁工艺示意，图2、图3分别表示现代炼铁的不同工艺。
(1)《天工开物》有云：凡铁一炉载土二千余斤，或用硬木柴，或用煤炭，或用木炭。结合如图1右边场景推测，炉中生成铁的反应可能是 (写一条化学方程式)。图1左边是将生铁炒成熟铁即降低生铁含碳量的场景，其中“炒”即快速搅拌生铁的作用是 。
(2)图2A处，大量焦炭经两步反应生成CO，相关的反应是 和 (填化学方程式)。100t含氧化铁80%的赤铁矿石，最多可炼出含铁96%的生铁 t(结果保留一位小数)。
(3)图3炼铁时反应的化学方程式为 。与图1、图2的工艺相比，用氢气炼铁的优点是 (写一条即可)。
分层练习答案
【基础练习】
选择题
1.C 2.A 3.D 4.D 5.C
填空与探究
1.(1)氧化铁/
(2)延展性 ；金属材料
(3)氧气和水 ； ；涂油或刷漆（或保持干燥、电镀等合理措施）
2.生铁中的含碳量 ；
3.(1)C
(2) ； 碳 ； 延展 ； 导热 ； 隔绝氧气和水
(3)抗腐蚀性强
(4)ACD
【拔高训练】
选择题
1.B 2.B 3.D 4.A 5.A
二、填空与探究
1.(1)提供热量、与CO2反应生成CO
(2)N2、CO2
(3)
2.(1)增大反应物的接触面积，使反应更充分
(2)燃烧提供高温
(3)B
3.(1) 增大与空气的接触面积，使生铁中的碳充分与氧气反应，从而降低生铁的含碳量
(2) ； ； 58.3
(3) ； 产物是水，无污染（合理即可）
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