化学金属矿物与金属冶炼教学设计-2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）下册

《金属矿物与金属冶炼》（教案及反思）-2024-2025学年科粤版（2024）初中化学九年级下册教学项目教学内容一、教材内容分析《金属矿物与金属冶炼》是科粤版（2024）初中化学九年级下册中的章节，本节课主要首先通过展示常见金属资源的来源以及“金属元素在地壳中的含量”表，让学生对地球上及我国的金属资源现状有初步了解。地球上金属资源广泛分布于地壳和海洋，除金、铂、银等少数很不活泼金属能以单质形式存在，绝大多数金属以化合物形式存在于矿物中。接着，教材自然地过渡到铁的冶炼讨论。“铁的冶炼”是重点内容，教材不仅简要介绍我国冶炼铁的历史，还通过实验阐述从铁矿石中将铁还原出来的化学反应原理。同时，结合炼铁实际情况，引入化学方程式计算中有关杂质问题的计算，将化学原理、计算与生产实际紧密相连，构建有机学习整体，有助于学生主动参与学习。在介绍铁的冶炼过程中，详细说明了工业炼铁的原料（铁矿石、焦炭、石灰石、空气）、过程（将原料投入高炉，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳还原铁矿石）及产物（生铁）。此外，还对比了实验室模拟炼铁与工业炼铁的差异，如产物、设备、温度、对环境影响以及操作难易程度等方面。教材最后设置了关于含杂质物质的化学方程式计算的内容，通过例题和交流讨论，引导学生掌握计算步骤，提升学生运用化学知识解决实际问题的能力。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：学生能够从宏观角度认识金属矿物的存在形式以及金属冶炼的过程，理解不同金属在自然界中存在形态与金属活动性的关系；从微观层面理解金属冶炼过程中物质的转化和化学反应的本质，如一氧化碳还原氧化铁时分子、原子的变化。2.变化观念与平衡思想：认识到金属冶炼是物质发生化学变化的过程，理解在一定条件下金属化合物可以转化为金属单质，同时明白化学反应存在一定的限度和条件，如炼铁过程中温度、反应物比例等条件对反应的影响。3.证据推理与模型认知：通过对金属冶炼实验现象和数据的分析，如实验室模拟炼铁实验中观察到的红褐色固体变黑、澄清石灰水变浑浊等现象，以及工业炼铁中的相关数据，推理得出金属冶炼的原理和方法；建立金属冶炼的化学模型，如一氧化碳还原氧化铁的化学方程式模型，能够运用模型解释和解决实际问题。4.科学探究与创新意识：在学习过程中，鼓励学生对金属冶炼的原理和方法提出问题、做出假设，并通过实验探究、查阅资料等方式进行验证。培养学生创新意识，引导学生思考如何改进金属冶炼工艺，提高金属产量和质量，减少环境污染等问题。5.科学态度与社会责任：通过了解金属资源的现状和金属冶炼对环境的影响，培养学生珍惜金属资源、保护环境的意识，树立可持续发展的观念。使学生认识到化学在金属冶炼中的重要作用，以及化学科学对社会发展的贡献，增强学生对化学学科的认同感和责任感。三、学情分析九年级下册学生在学习本课题之前，已经学习了金属的物理性质和化学性质，对金属有了一定的认识，也掌握了一些基本的化学实验操作技能和化学方程式的书写。但对于金属矿物的存在形式以及从金属矿物中提取金属的原理和方法，学生缺乏直观的认识和深入的理解。九年级的学生好奇心强，具有一定的自主学习能力和合作探究能力，但在将化学知识与实际生产生活相联系方面还存在不足。在学习过程中，可能会对工业炼铁的复杂过程和化学方程式计算中有关杂质问题的计算感到困难。因此，在教学过程中，需要结合学生的生活实际，通过生动形象的实验、图片、视频等教学资源，引导学生积极参与学习，帮助学生理解抽象的概念和复杂的原理，提高学生解决实际问题的能力。四、教学重难点1.教学重点：（1）认识常见的金属矿物，了解金属在自然界中的存在形式与金属活动性的关系。（2）掌握炼铁的化学原理，包括实验室模拟炼铁的实验原理和工业炼铁的原理。（3）了解工业炼铁的原料、过程及产物，能够区分实验室模拟炼铁与工业炼铁的差异。（4）学会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。2.教学难点：（1）理解炼铁过程中复杂的化学反应，如焦炭与氧气的反应、二氧化碳与焦炭的反应以及一氧化碳还原氧化铁的反应等，以及这些反应之间的相互关系。（2）掌握化学方程式计算中有关杂质问题的计算方法，理解在实际生产中为什么要进行杂质换算以及如何进行换算。五、教学方法和学习策略1.教学方法：（1）讲授法：系统讲解金属矿物的种类、金属冶炼的原理、工业炼铁的过程等重要知识点，确保学生掌握基础知识。（2）实验法：通过实验室模拟炼铁实验，让学生直观观察实验现象，深入理解炼铁的化学反应原理，培养学生的观察能力和实验操作能力。（3）讨论法：组织学生对金属在自然界中的存在形式、工业炼铁与实验室炼铁的差异、有关含杂质物质的化学方程式计算步骤等问题进行讨论，激发学生思维，促进学生之间的交流与合作，培养学生的合作学习能力和解决问题的能力。（4）多媒体辅助教学法：利用图片、视频、动画等多媒体资源，展示金属矿物的图片、工业炼铁的视频、炼铁过程中化学反应的动画模拟等，将抽象的知识形象化，帮助学生更好地理解和掌握教学内容，提高学生的学习兴趣。2.学习策略：（1）自主学习策略：引导学生自主阅读教材、查阅资料，获取金属矿物与金属冶炼的相关信息，培养学生的自主学习能力和信息收集处理能力。（2）合作学习策略：组织学生进行小组合作学习，共同完成实验探究、问题讨论等学习任务，让学生在合作中相互学习、相互启发，提高学生的合作学习能力和团队协作精神。（3）归纳总结策略：在教学过程中，引导学生对所学知识进行归纳总结，如总结金属冶炼的方法、有关含杂质物质的化学方程式计算步骤等，帮助学生构建知识体系，加深对知识的理解和记忆。六、教学准备1.实验仪器和药品：铁架台、硬质玻璃管、酒精灯（或酒精喷灯）、试管、导管、橡皮塞、一氧化碳气体（或甲酸与浓硫酸反应制取一氧化碳的装置）、氧化铁粉末、澄清石灰水、氢氧化钠溶液、气球。2.多媒体课件：包含金属矿物的图片、工业炼铁的视频、炼铁过程中化学反应的动画模拟、相关练习题等内容。3.其他：教材、黑板、粉笔、练习本。七、教学过程与资源设计（一）、导入新课1.展示图片：展示各种金属制品的图片，如铁锅、铝锅、铜导线、金银首饰等，提问学生这些金属制品是由什么原料制成的，引导学生思考金属的来源。【设计意图：从学生熟悉的生活场景入手，激发学生的学习兴趣，引发学生对金属来源的思考，从而顺利导入新课。】（二）、讲授新课1.金属矿物（1）展示资料：展示教材中“金属元素在地壳中的含量”表以及常见金属矿物的图片，如赤铁矿（Fe₂O₃）、磁铁矿（Fe₃O₄）、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、铝土矿（Al₂O₃）等，介绍这些金属矿物的主要成分和外观特征。（2）提问引导：提问学生为什么自然界中大多数金属以化合物形式存在，而金、铂、银等少数金属能以单质形式存在，引导学生结合金属活动性顺序进行思考。（3）学生回答：学生回答金属在地壳中的存在形态与金属的活动性密切相关，很不活泼的金属不易与其他物质发生化学反应，所以能以单质形态存在；活泼的金属因其易与其他物质发生化学反应，只能以化合物形态存在。【设计意图：通过展示资料和提问引导，让学生了解金属矿物的种类和金属在自然界中的存在形式，培养学生运用已有知识解决问题的能力。】铁的冶炼介绍历史：简要介绍我国冶炼铁的悠久历史，如早在春秋时期，我国就已经开始冶铁，让学生了解我国古代在金属冶炼方面的辉煌成就，增强学生的民族自豪感。实验探究：进行实验室模拟炼铁实验。实验装置组装：按照教材中的实验装置图，在讲台上组装好实验仪器，向学生介绍各仪器的名称和作用，如硬质玻璃管用于盛放氧化铁粉末，酒精灯（或酒精喷灯）用于提供热源，试管中盛放澄清石灰水用于检验反应生成的二氧化碳，导管用于连接各仪器，橡皮塞用于密封仪器接口等。实验操作演示：先通一会儿一氧化碳气体，排尽装置内的空气（防止一氧化碳与空气混合加热发生爆炸），然后点燃酒精灯（或酒精喷灯）给硬质玻璃管中的氧化铁粉末加热。提醒学生注意观察实验现象。实验现象观察：学生观察到硬质玻璃管中的红褐色固体逐渐变黑，试管中的澄清石灰水变浑浊。（6）原理讲解：结合实验现象，讲解炼铁的化学反应原理：一氧化碳与氧化铁在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳，化学方程式为。解释一氧化碳在这个反应中夺取了氧化铁中的氧，将氧化铁还原成铁，所以一氧化碳具有还原性。尾气处理：介绍实验中产生的尾气中含有未反应完的一氧化碳，一氧化碳有毒，会污染空气，所以需要进行尾气处理。展示尾气处理装置，如用气球收集尾气或用酒精灯点燃尾气，让学生了解尾气处理的方法和重要性。（三）、工业炼铁1.展示图片和视频：展示工业炼铁的高炉图片和炼铁过程的视频，向学生介绍工业炼铁的原料（铁矿石、焦炭、石灰石、空气）、过程（把铁矿石和焦炭、石灰石一起从上方投入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来）及产物（生铁）。2.对比分析：组织学生对比实验室模拟炼铁与工业炼铁，从产物、设备、温度、对环境影响以及操作难易程度等方面进行讨论。3.学生讨论结果：产物不同，实验室得到的是较纯净的铁，工业炼铁得到的是生铁；设备不同，实验室用的是简单的玻璃仪器，工业上用的是高大的炼铁高炉；温度不同，实验室加热温度相对较低，工业炼铁需要高温；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；操作难易程度不同，工业炼铁操作复杂，实验室操作相对简单。【设计意图：通过实验探究和对比分析，让学生深入理解炼铁的原理和方法，培养学生的观察能力、实验探究能力和对比分析能力。】（四）、有关含杂质物质的化学方程式计算1.问题引入：在炼铁的实际生产过程中，所用的原料或产物一般都含有杂质，如铁矿石中含有一些不能被利用的矿物，生铁中含有碳等杂质。那么在计算用料和产量时，如何考虑这些杂质问题呢？引出有关含杂质物质的化学方程式计算。2.原理讲解：讲解有关含杂质物质的化学方程式计算原理：化学方程式表示的是纯净物之间发生的化学反应，各化学式所表示的量也是纯净物之间的质量关系；在实际生产中，原料和产品往往都不是纯净物，因此在计算时必须先将含杂质的物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算。3.题目分析：题目中给出了含Fe₂O₃70%的赤铁矿石的质量和炼出的生铁中含铁的质量分数，要求计算需要消耗的赤铁矿石的质量。4.计算步骤：首先，将含杂质的赤铁矿石的质量换算成纯净的Fe₂O₃的质量，即1000t×70%=700t；然后，根据化学方程式，设炼出的纯铁质量为x，列出比例式，解得x=490t；最后，将纯铁质量换算成含Fe96%的生铁的质量，即490t÷96%≈510.4t。交流讨论：组织学生根据刚才阅读的内容和学习的计算原理，总结有关含杂质物质的化学方程式计算的一般步骤。（五）、学生总结：计算步骤为将含杂质物质的质量换算成纯净物的质量；将纯净物的质量代入化学方程式计算；将计算得到的纯净物的质量换算成含杂质物质的质量。（六）、习题练习：展示一道相关练习题，如“某炼铁厂每天生产1000t含Fe98%的生铁，理论上需消耗含Fe₂O₃80%的赤铁矿石多少吨？”让学生按照总结的计算步骤进行解答，教师巡视指导，及时纠正学生在计算过程中出现的错误。【设计意图：通过问题引入、原理讲解、例题示范、交流讨论和习题练习，让学生掌握有关含杂质物质的化学方程式计算方法，提高学生运用化学知识解决实际问题的能力。】八、板书设计《金属矿物与金属冶炼》板书金属矿物存在形式：单质（金、铂、银等）、化合物（大多数金属）常见金属矿物：赤铁矿（Fe₂O₃）、磁铁矿（Fe₃O₄）、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、铝土矿（Al₂O₃）等铁的冶炼实验室模拟炼铁实验原理：实验现象：红褐色固体变黑，澄清石灰水变浑浊尾气处理：气球收集或点燃3.工业炼铁（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气（2）过程：高炉中高温反应（3）产物：生铁4.有关含杂质物质的化学方程式计算（1）计算原理：纯净物之间的质量关系5.计算步骤：（1）杂质换算成纯净物质量（2）代入化学方程式计算（3）纯净物质量换算成含杂质物质质量九、教学反思在本节课教学中，通过多种教学方法和丰富的教学资源，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