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第九单元 第1节 常见的金属材料 第2课时 教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道一些常见的金属（铁）等矿物
（2）了解从铁矿石中将铁还原出来的方法
2.过程与方法
（1）通过收集材料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动获得良好学习习惯和学习方法
3.情感态度和价值观
（1）通过炼铁的教学，使学生体会到化学在生产中的作用，树立合理利用化学物质的观念，树立环保意识。
（2）认识到化学原理对实际生产的指导作用
【教学重点】
（1）工业炼铁原理
【教学难点】
（1）工业炼铁原理
【课前准备】
多媒体、实验所需器具
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
在金属材料中，钢铁的生产量是居世界第一位的。
[如何冶炼出钢铁制品的呢？]
二、新课学习
三、金属矿物及其冶炼
地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中，其中少数很不活泼的金属（如金、银、铂等）以单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在。21cnjy.com
铝元素在自然界中的分布极广，以化合物的形式存在于各种岩石和矿物中，常见的有铝土矿、钾长石和明矾石等，它们的主要成分分别是Al2O3、KAlSi3O8和KAl3(SO4)2(OH)6。21·cn·jy·com
铜元素主要存在于黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)中。
铁元素在自然界中的分布也很广，大多以化合物的形式存在于各种铁矿石中。常见的铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿和黄铁矿等，它们的主要成分分别是Fe2O3、Fe3O4、FeCO3和FeS2。
多识一点：稀土金属简介
稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇及镧系金属共17种元素的总称。我国稀土储量和产量均居世界首位，已探明的工业稀土储量占世界的80%，且具有种类全、品位高等特点。
稀土金属广泛应用于彩电荧光屏、绿色高能充电电池、汽车尾气净化催化剂、电脑驱动器、核磁共振成像仪、固体激光器、光纤通讯、磁悬浮列车及核反应堆等高科技领域。此外，导弹、飞机等军用装备都需要稀土金属来制造耐热电机与合金材料，精确制导武器的研制也依赖稀土金属。
稀土是全球民用和国防科技发展的战略性资源。随着科学技术的进一步发展，稀土的用途会越来越广泛，世界范围内对稀土资源的争夺也会越来越激烈，我们应该珍惜这种宝贵的不可再生性资源。
在众多的金属材料中，铁、铝及其合金一直在人类生产、生活中占据着主导地位，钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一。2·1·c·n·j·y
那么，人类是如何从铁矿石中得到铁的呢？下面让我们通过实验来探究炼铁的化学反应原理。
一氧化碳还原氧化铁
视频：一氧化碳还原氧化铁
仪器：铁架台、硬质玻璃管、橡皮塞、酒精灯、试管、酒精喷灯、导气管
药品：氧化铁粉末、一氧化碳、澄清的石灰水
装置：如图
注意：一氧化碳气体有毒，实验时一定要注意安全，同时要进行尾气处理！
步骤：
①检查装置气密性；
②装入样品并固定；
③向玻璃管内通入CO气体；
④给氧化铁加热；
⑤停止加热；
⑥停止通入CO。
现象：
①玻璃管里红色粉末逐渐变成黑色；
②澄清石灰水变浑浊；
③点燃尾气时，产生蓝色火焰。
化学方程式：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
拓展学习：
先通CO的目的是什么？
[排出装置中的空气，免加热时CO与空气混合，可能会爆炸]
实验完成后继续通入CO的目的
[防止被还原出的铁在较高的温度下重新被氧化]
尾气的处理目的
[CO有毒，尾气中的CO气体要经过点燃处理或收集备用防止污染空气]
铁的冶炼
视频：铁的冶炼
原理：在高温的条件下，CO夺取铁矿石中的氧，将铁还原出来
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
设备：高炉
主要化学反应：
C＋O2CO2
C＋CO22CO
CaCO3CaO＋CO2↑
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
CaO+SiO2CaSiO3
拓展学习：
炼铁原料的作用：
空气：提供氧气
焦炭：提高炉体温度
石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
炼钢的原理：以生铁为原料，在高温条件下，用氧气或铁的氧化物将生铁中所含过量的碳转变为气体或炉渣除去。www.21-cn-jy.com
C＋O2CO2
我们比较高炉炼铁与实验室用CO还原氧化铁的区别
1.原料、产物不同。工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物。
2.设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
3.温度不同。高炉内温度高，玻璃管内温度较低。
4.对环境影响不同。高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小
5.操作难易程度不同。高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单。
在一氧化碳还原氯化铁的反应中，氧化铁中的氧被一氧化碳夺去，铁被还原出来，一氧化碳是还原剂。像这样，含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。21世纪教育网版权所有
在加热的条件下，氢气、一氧化碳也能夺取氧化铜中的氧，使氧化铜还原成铜。你能写出这个反应的化学方程式吗？【来源：21·世纪·教育·网】
2CuO＋H22Cu＋H2O
CuO＋COCu＋CO2
工业上采用电解法冶炼铝，反应的化学方程式为：
2Al2O34Al+3O2↑
如图：是电解铝的生产线
课堂练习：
1.下列说法正确的是（ D ）
A.铝是人类最早利用的金属材料
B.铜是目前世界年产量最高的金属
C.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在
D.日常使用的金属材料大多数是合金
2.炼铁高炉中发生了下列反应：
①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 ②高温煅烧石灰石
③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧
其中属于化合反应的是（ C ）
A.①和④ B.②和③ C.③和④ D.只有④
3.下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（ D ）
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2
④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
4.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质.关于该实验，下列说法错误的是 （ B ）21教育网
A.实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B.实验结束时，玻璃管中红棕色的氧化铁粉末部分变成黑色，该产物一定全是铁
C.反应后，先熄灭酒精灯，继续通入一氧化碳至玻璃管冷却
D.为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
课堂小结：
本节我们学习的主要内容是什么？
[1.大多数金属性质活泼，在自然界中主要以化合物的形式存在于各种矿物中。
2.工业上冶炼铁和铝的主要化学反应原理分别是：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2Al2O34Al+3O2↑]
【板书设计】
三、金属矿物及其冶炼
1.金属在自解界的存在有单质和化合物两种状态
2.工业炼铁的原理
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
3.铁的冶炼
原理是高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来
4.还原反应
5.电解铝2Al2O34Al+3O2↑
【作业布置】
1.P挑战自我3、4
2. 请收集并查阅资料，写一篇有关我国矿产资源或钢铁工业的小论文。
【教学反思】
涉及面很广，包括地球上及我国的金属资源情况、铁的冶炼等，既有知识、技能方面的内容，又有环境意识和资源意识等情感领域的内容。本课知识对学生来说是比较熟悉的，生活中也有许多学生感兴趣的学习素材，在前面的学习中，学生对金属材料和金属的化学性质等知识已经有了一定的了解，调动了他们的创新潜能，激发了他们的学习兴趣。动员学生利用多种途径收集资料，培养学生的资料收集能力。同时设置了一个悬念：钢铁是怎样炼成的？激发了学生的求知欲望。
由设问把学生心中所思明朗化，给了学生一个明确的求知方向。生产实际紧密地结合在一起，使学生活动成为有机的整体，有利于学生主动参与学习。将学生的思维带入了金属资源的保护中来。让学生清楚地认识到金属资源的保护的重要性。
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鲁教版 九年级下册
常见的金属材料
导入新课
在金属材料中，钢铁的生产量是居世界第一位的。
如何冶炼出钢铁制品的呢？
新课学习
三、金属矿物及其冶炼
金属的存在
少数不活泼金属以单质形式存在
大多数金属以化合物的形式存在
金
银
铜
新课学习
铝的存在
钾长石(KAlSi3O8)
铝土矿(Al2O3)
黄铜矿(CuFeS2)
辉铜矿(Cu2S)
铜的存在
新课学习
铁的存在
菱铁矿(FeCO3)
黄铁矿(FeS2)
磁铁矿(Fe3O4)
赤铁矿(Fe2O3)
新课学习
稀土金属简介
稀土元素
元素周期表ⅢB族中钪、钇及镧系金属共17种元素的总称
我国稀土储量和产量均居世界首位
具有种类全、品位高等特点
新课学习
稀土金属用途
应用于彩电荧光屏、绿色高能充电电池、汽车尾气净化催化剂、电脑驱动器、核磁共振成像仪、固体激光器、光纤通讯、磁悬浮列车及核反应堆、导弹、飞机等军用装备
新课学习
钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志之一。
铁、铝及其合金一直在人类生产、生活中占据着主导地位
新课学习
一氧化碳还原氧化铁
新课学习
工业炼铁的化学原理
铁架台、硬质玻璃管、橡皮塞、酒精灯、试管、酒精喷灯、导气管
氧化铁粉末、一氧化碳、澄清的石灰水
仪器：
药品：
一氧化碳气体有毒，实验时一定要注意安全，同时要进行尾气处理！
新课学习
步骤
现象
方程式
①检查装置气密性；
②装入样品并固定；
③向玻璃管内通入CO气体；
④给氧化铁加热；
⑤停止加热；
⑥停止通入CO。
①玻璃管里红色粉末逐渐变成黑色；
②澄清石灰水变浑浊；
③点燃尾气时，产生蓝色火焰。
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
拓展学习
先通CO的目的
实验完成后继续通入CO的目的
尾气的处理目的
排出装置中的空气，免加热时CO与空气混合，可能会爆炸
防止被还原出的铁在较高的温度下重新被氧化
CO有毒，尾气中的CO气体要经过点燃处理或收集备用防止污染空气
扩展学习
铁的冶炼
新课学习
在高温的条件下，CO夺取铁矿石中的氧，将铁还原出来
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
高炉
主要化学反应：
点燃
C＋O2 CO2
C＋CO2 2CO
高温
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
CaCO3 CaO＋CO2↑
高温
CaO+SiO2 CaSiO3
高温
原理：
原料：
设备：
拓展学习
空气
焦炭
石灰石
炼钢
以生铁为原料，在高温条件下，用氧气或铁的氧化物将生铁中所含过量的碳转变为气体或炉渣除去。
点燃
C＋O2 CO2
提高炉体温度、产生CO
将矿石中的SiO2转变为炉渣
炼铁原料的作用
提供氧气
新课学习
1.原料、产物不同。工业炼铁原料和产物都是混合物，实验室炼铁原料和产物都是纯净物。
2.设备不同。工业炼铁设备是高炉，实验室用玻璃管。
3.温度不同。高炉内温度高，玻璃管内温度较低。
4.对环境影响不同。高炉炼铁对环境影响大，实验室对环境影响小
5.操作难易程度不同。高炉炼铁工艺复杂，实验室操作简单。
高炉炼铁与实验室用CO还原氧化铁区别
新课学习
还原反应
化学上把含氧化合物中的氧被夺去的反应叫还原反应.
在加热的条件下，氢气、一氧化碳也能夺取氧化铜中的氧，使氧化铜还原成铜。你能写出这个反应的化学方程式吗？
CuO＋CO Cu＋CO2
△
2CuO＋H2 2Cu＋H2O
△
新课学习
电解法冶炼铝
电解铝生产线
2Al2O3 4Al+3O2↑
通电
课堂练习
1.下列说法正确的是（ ）
A.铝是人类最早利用的金属材料
B.铜是目前世界年产量最高的金属
C.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在
D.日常使用的金属材料大多数是合金
2.炼铁高炉中发生了下列反应：
①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 ②高温煅烧石灰石
③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧
其中属于化合反应的是（ ）
A.①和④ B.②和③ C.③和④ D.只有④
D
C
课堂练习
3.下列有关高炉炼铁的说法正确的一组是（ ）
①高炉中焦炭的作用是产生一氧化碳
②高炉中焦炭的作用是供热
③高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
④高炉中把铁矿石冶炼成铁的主要反应原理是：
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
D
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
2Fe2O3＋3C 4Fe＋3CO2
课堂练习
4.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质.关于该实验，下列说法错误的是 （ ）
A.实验时，试管中澄清
的石灰水变浑浊，证明
该反应有二氧化碳生成
B.实验结束时，玻璃管
中红棕色的氧化铁粉末
部分变成黑色，该产物一定全是铁
C.反应后，先熄灭酒精灯，继续通入一氧化碳至玻璃管冷却
D.为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
B
课堂小结
1.大多数金属性质活泼，在自然界中主要以化合物的形式存在于各种矿物中。
2.工业上冶炼铁和铝的主要化学反应原理分别是：
2Al2O3 4Al+3O2↑
通电
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
本节我们学习的主要内容是什么？
作业布置
P挑战自我3、4
请收集并查阅资料，写一篇有关我国矿产资源或钢铁工业的小论文。
1
2
板书设计
1.金属在自解界的存在有单质和化合物两种状态
2.工业炼铁的原理
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
3.铁的冶炼
原理是高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来
三、金属矿物及其冶炼
4.还原反应
5.电解铝
2Al2O3 4Al+3O2↑
通电
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第九单元 第1节 常见的金属材料 第2课时 一课一练
一、选择——基础知识运用
1.在自然界中以单质形式存在的是（ ）
A．铁 B．铝 C．镁 D．银
2.下列物质属于纯净物的是（ ）
A．赤铁矿石 B．金刚石
C．生铁 D．钢
3.炼铁的原料是( )
①焦炭 ②生石灰 ③石灰石 ④空气 ⑤铁矿石 ⑥一氧化碳
A．②④⑥ B．①②④⑤ C．①③④⑥ D．①③④⑤
4.关于钢铁及制品的说法正确的是（ ）
A．钢铁是钢和铁熔合在一起制得的具有金属特性的合金
B．高炉中炼铁的主要反应可表示为：Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
C．铜粉在空气中加热后固体质量会增加，因此这个反应不遵守质量守恒定律
D．处理金属废弃物的方法是填埋法
5.地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，它们的存在形式为（ ）
A．都是单质 B．都是化合物
C．都是混合物 D．少数是单质，多数是化合物
6.炼铁高炉中发生了下列反应：
①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 ②高温煅烧石灰石
③灼热的焦炭和二氧化碳反应 ④焦炭充分燃烧
其中属于化合反应的是（ ）
A.①和④ B.②和③ C.③和④ D.只有④
7.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质.关于该实验，下列说法错误的是（ ）21世纪教育网版权所有
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红棕色的氧化铁粉末部分变成黑色，该产物一定全是铁
C．反应后，先熄灭酒精灯，继续通入一氧化碳至玻璃管冷却
D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
二、解答——知识提高运用
8.某钢厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、空气等，主要反应过程如下 所示：21教育网
焦炭[A][B]铁
(1)请写出上面方括号中反应后生成物的化学式：A_____________ B_____________
(2)写出②、③两步反应的化学方程式。
②__________________________，③_____________。
9.用500t含氧化铁质量分数为70%的赤铁矿，可以炼出含杂质4%的生铁多少吨？
10.早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：21cnjy.com
（1）A中观察到的现象是___________________________。写出CO还原Fe2O3的化学方程式____________________________________；21·cn·jy·com
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是__________________；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是__________________。
一课一练 答案
一、选择——基础知识运用
1.【答案】D
2.【答案】B
【解析】A、赤铁矿石含有铁元素的多种杂质，属于混合物．
B、金刚石是碳元素组成的单质，属于纯净物．
C、生铁中含有碳等杂质，属于混合物．
D、钢中含有碳，属于混合物．
3.【答案】D
【解析】根据工业炼铁的原理可知，炼铁的原料中一定有铁矿石，由此可排除A和C选项．在工业炼铁中需要用到石灰石将铁矿石中的二氧化硅等杂质转化成炉渣除去，所以炼铁的原料中需要的是石灰石而不是生石灰．故选D2·1·c·n·j·y
4.【答案】B
【解析】A项钢和生铁都是铁和碳的合金，B项高炉炼铁的原理就是利用一氧化碳的还原性将铁从铁矿石中还原，C项铜粉在空气中给加热是铜和氧气反应生成氧化铜，遵守质量守恒定律，D处理金属废弃物的方法之一是回收再利用。【来源：21·世纪·教育·网】
5.【答案】D
【解析】金、银等少数金属的化学性质稳定，以单质形式存在，其余的金属大多数以化合物形式存在.
6.【答案】C
【解析】化合反应中生成物只有一种，灼热的焦炭和二氧化碳反应生成一氧化碳，是化合反应；焦炭充分燃烧生成二氧化碳，生成物也是一种，也是化合反应.www.21-cn-jy.com
7.【答案】D
【解析】二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验时，试管中澄清石灰水变浑浊，说明产生了二氧化碳，故A正解；玻璃管中红棕色的氧化铁部分变黑，说明反应没有全部结束，说明固体中即有生成的铁粉，又有未反应的氧化铁，故B选项错误；为了防止生成的铁又被氧化，所以实验结束后，应先停止通CO，故C正解；为了防止CO污染空气，因此需进行尾气处理，故D选项正解.
二、解答——知识提高运用
8.【答案】（1）A、CO2 B、CO （2）CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
9.【答案】氧化铁的质量为：500×70%＝350t
【解析】利用金属和盐溶液的置换反应可以判断金属活动性顺序
10.【答案】（1）固体由红色变成黑色 ,3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（2）石灰水变浑浊
（3）燃烧多余的CO(或处理尾气等)
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