2026年秋部编版九年级上册化学第三单元第8课《金属的冶炼》教案

2026年秋部编版九年级上册化学第三单元第8课《金属的冶炼》教案一、教材分析（一）单元内容定位1.内容衔接逻辑（1）本内容隶属于部编版九年级上册化学第三单元“金属与金属矿物”主题单元，是在学生已经学习金属物理通性、化学性质、金属活动性顺序等知识点后的延伸应用课，前序内容帮助学生建立了“金属能与氧气、酸、盐发生反应”的基本认知，本节课则从“如何从自然界获取金属单质”的实际问题出发，打通“物质性质—物质转化—生产应用”的认知链条，是单元知识落地到真实生产场景的核心载体。（2）从新课标大概念统领的要求看，本节课对接2026版义务教育化学课程标准“物质的转化与应用”大概念，承载“认识金属元素在自然界的存在形态，能基于元素守恒视角理解金属从化合态到游离态的转化规律，能结合工程思维分析化工生产的条件优化、成本控制与环保要求”的内容要求，同时融入中华优秀传统冶金文化、我国现代钢铁工业发展成就等思政元素，是落实核心素养的关键课例。2.内容编排特点（1）教材按照“从自然到实验室再到工业生产”的认知逻辑编排：首先展示常见金属矿物的实物图片，引导学生认识金属元素的两种存在形态；其次呈现一氧化碳还原氧化铁的实验装置与原理，搭建科学探究的认知载体；最后拓展工业高炉炼铁流程、不同金属的冶炼方法差异，引导学生从实验室原理走向真实生产场景，符合从具象到抽象、从简单到复杂的认知规律。（二）学科育人价值1.知识建构价值（1）帮助学生初步建立“还原剂夺氧—金属氧化物被还原”的氧化还原反应认知雏形，为高中阶段系统学习氧化还原反应原理搭建认知台阶；（2）帮助学生形成“物质转化需要一定条件，可通过控制条件实现物质制备”的化学思维，完善元素守恒思想在真实问题中的应用逻辑。2.素养发展价值（1）通过实验观察与操作推演，发展学生“基于实验现象推理反应本质”的科学思维能力；（2）通过工业生产场景的分析，发展学生“结合成本、环保、效率等多要素优化实际方案”的工程实践能力，树立绿色化学、资源节约的社会责任意识。二、学情分析（一）已有认知基础1.知识储备（1）学生已经完成氧气、二氧化碳等常见物质性质的学习，掌握了化学方程式书写的基本方法，能理解元素守恒的基本含义，知道碳、一氧化碳等物质具有可燃性，能与氧气发生反应；（2）学生通过本单元前几节课的学习，已经掌握金属与氧气、酸、盐溶液的反应规律，熟悉常见金属的活动性差异，具备理解金属冶炼原理的基本知识铺垫。2.生活经验（1）学生在日常生活中频繁接触铁、铜、铝等金属制品，对“金属是从矿石中冶炼而来”有模糊的常识认知，看过铁匠打铁、钢铁厂生产的相关视频片段，对“石头怎么变成金属”有天然的好奇心；（2）九年级学生刚接触化学3个月左右，认知风格仍以具象思维为主，对直观实验、动手操作类活动的兴趣远高于纯理论讲授，认知特点与小学高段学生相近，更易接受拟人化、生活化的知识表述，对游戏化、互动式的课堂环节接受度高。（二）认知难点预判1.知识理解层面（1）容易混淆“化合态”“游离态”的概念，对一氧化碳还原氧化铁的实验操作顺序存在记忆混乱，无法理解“先通一氧化碳再加热、停止加热后继续通一氧化碳至冷却”的操作逻辑，容易出现顺序记错、原理说不清的问题；（2）容易将实验室模拟实验与工业生产流程等同，无法理解工业生产中原料选择、设备设计、三废处理背后的多维度考量，对“为什么不用纯一氧化碳直接炼铁、为什么要加石灰石”等实际问题存在认知障碍。2.能力发展层面（1）从“背记实验步骤”到“理解步骤背后的安全、质量逻辑”的迁移能力不足，很难自主建立“原理—操作—现象—结论”的完整推理链条；（2）从单一化学知识应用到综合分析真实生产问题的能力不足，考虑问题容易片面，比如只想到反应能不能发生，想不到成本、污染等现实约束。三、教学目标（一）知识与技能1.能准确识别赤铁矿、磁铁矿、孔雀石、铝土矿等常见金属矿物，说出其主要化学成分，知道大多数金属在自然界以化合态存在，仅少数极不活泼金属以游离态存在；2.能正确书写一氧化碳还原氧化铁的化学方程式，准确描述实验现象，梳理清楚实验操作顺序与注意事项，能解释每一步操作背后的原理；3.能说出工业高炉炼铁的设备、主要原料、反应流程与产物，知道湿法炼铜、电解法冶炼活泼金属的基本原理，能根据金属活动性差异判断适合的冶炼方法。（二）过程与方法1.通过观察虚拟仿真实验的操作过程与现象，学会“观察现象—分析产物—推导原理—梳理操作要点”的化学实验探究方法，提升基于证据推理的思维能力；2.通过小组合作完成工业炼铁流程拼图任务，学会整合零散信息搭建完整流程模型的方法，提升小组协作、动手实践与表达交流能力；3.通过对比实验室炼铁与工业炼铁的差异，学会从“反应原理、操作安全、生产成本、环境保护”四个维度分析真实化工生产问题的方法，建立多角度思考问题的意识。（三）情感态度与价值观1.通过了解我国西汉时期湿法炼铜的技术发明、《天工开物》记载的古代炼铁工艺、新时代我国钢铁工业发展的世界领先成就，增强民族自豪感与文化自信；2.通过了解金属冶炼过程的能耗、污染物排放相关知识，树立金属资源节约、绿色生产的责任意识，养成爱惜金属制品、节约资源的生活习惯；3.在实验推演、小组合作的过程中养成严谨细致的科学态度，体会化学知识对推动工业发展、改善人类生活的重要价值，激发学习化学的内在兴趣。四、教学重点（一）一氧化碳还原氧化铁的实验原理、现象描述与操作要点（二）工业高炉炼铁的基本流程与核心反应（三）金属冶炼的核心逻辑：通过合适的还原剂与反应条件，将化合态金属元素转化为游离态金属单质五、教学难点（一）理解一氧化碳还原氧化铁实验操作顺序背后的安全与质量逻辑，能自主梳理出操作不当可能引发的后果（二）能结合真实生产的约束条件，分析工业炼铁原料选择、设备设计、尾气处理环节的设计思路，建立化学知识与工程实践的关联六、课前准备（一）教师准备1.直观教具类（1）赤铁矿、磁铁矿、孔雀石、铝土矿的矿物标本各1份，崭新不锈钢勺、生锈铁钉、纯铁丝样本各1份，用于导入环节的实物展示；（2）卡通元素磁贴12套（每套包含铁原子、氧原子、碳原子、铜原子的卡通卡片，硬质玻璃管、酒精喷灯、澄清石灰水、高炉、铁矿石、焦炭、石灰石、热风入口、铁水出口、炉渣出口、尾气处理装置的流程磁贴），用于新授环节的演示与小组合作活动；（3）一氧化碳还原氧化铁虚拟仿真实验平台账号，提前调试好多媒体设备，剪辑好1分钟《天工开物》古代炼铁、30秒现代钢铁厂生产特种钢材用于高铁建设的短视频，制作好课堂练习的选择题课件与积分奖励用的小贴纸。2.教学设计类（1）提前按照“异质分组”原则将全班学生划分为4人学习小组，每组确定1名发言人、1名操作手、1名记录员，明确小组分工；（2）设计好分层预学任务：提前1天布置学生观察家里的3种金属制品，拍1张照片，想一想这些金属的来源，为课堂分享做准备；（3）印制作业任务单，明确基础作业、实践作业、选做拓展作业的要求。（二）学生准备1.带好化学笔记本、彩色笔，整理好前序课程中学习的金属化学性质、化学方程式书写的相关笔记；2.完成预学观察任务，准备好1分钟以内的分享内容。七、课时安排本节课安排1课时，总时长45分钟八、教学过程（一）导入环节（5分钟）1.实物激趣引入（1）教师将赤铁矿标本、生锈铁钉、不锈钢勺依次摆放在讲台上，提问引导学生观察：“同学们今天当小小侦探，找一找这三样看起来完全不一样的东西，里面共同含有的金属元素是什么？”待学生齐声答出“铁”之后，用拟人化的语言引导：“大家说对了，红石头里的铁、铁锈里的铁，都是被氧原子‘紧紧拉住手’的铁，没办法自由活动，只有亮闪闪的钢勺里的铁，是能被我们加工成各种物品的自由铁原子。我们要怎么把被拉住的铁原子‘救出来’，变成能做锅、做钢轨、做文具的金属呢？”（2）播放提前剪辑好的短视频：先是《天工开物》古画里古人建土炉、装矿石、拉风箱炼铁的画面，再切换到现代钢铁厂钢花飞溅、高铁钢轨轧制完成的画面，提问：“从几千年前的老铁匠到现在的工程师，大家都在做同一件事——把藏在石头里的金属炼出来，这就是我们今天要一起解锁的技能：金属的冶炼。”2.预学分享（1）请2名学生展示自己在家拍的金属制品照片，说一说自己觉得这些金属是怎么来的，对学生的分享给予肯定与小贴纸奖励，顺势进入新授环节。（二）新授环节（20分钟）1.认识金属矿物（5分钟）（1）教师依次展示赤铁矿、磁铁矿、孔雀石、铝土矿的矿物标本，同步投影对应矿石的产地、应用场景图片，讲解知识要点：“自然界里的金属有两种存在状态，像金、银这些‘性格特别内向、不爱跟其他元素打交道’的金属，会以纯金属的形式单独存在，也就是我们说的游离态，以前的人能在河滩上捡到天然的金块打首饰，就是这个原因；但绝大多数金属都‘很活泼’，会跟氧、其他元素‘拉着手’结合成化合物，藏在各种矿石里，也就是化合态，我们要炼金属，首先就要找到对应的矿石。”（2）教师拿出提前准备的卡通原子磁贴，把2个蓝色氧原子卡片和1个红色铁原子卡片粘在一起，模拟三氧化二铁的结构，提问：“现在铁原子被氧原子拉住走不了，谁能当‘小帮手’，把氧原子带走，让铁原子恢复自由呀？”引导学生回忆之前学过的能和氧气结合的物质，引出“还原剂”的概念：“像碳、一氧化碳、氢气这些物质，能把金属氧化物里的氧‘抢过来’，把金属解放出来，它们就是冶炼金属的时候常用的还原剂，就像来接小朋友放学的家长，把‘拉着小朋友不放的氧原子’接走，金属就自由了。”2.实验室模拟炼铁（10分钟）（1）教师打开虚拟仿真实验平台，展示一氧化碳还原氧化铁的实验装置，引导学生逐一认识装置组成：盛有红棕色氧化铁粉末的硬质玻璃管、加热用的酒精喷灯、装澄清石灰水的检验试管、末尾的尾气点燃装置。首先提问引发思考：“如果我们让一氧化碳这个‘小帮手’进到玻璃管里，在高温下跟氧化铁反应，大家猜一猜会看到什么现象？”（2）教师分步操作虚拟实验，边操作边引导学生思考：①第一步：点击按钮通入一氧化碳，等待30秒后再点燃酒精喷灯。暂停操作提问：“为什么我们不先点火，反而要先通一会儿一氧化碳呀？”待学生思考后，用动画演示玻璃管内混有空气时，一氧化碳与空气混合遇高温发生爆炸的模拟画面，讲解原理：“如果玻璃管里留着空气，一氧化碳和空气混在一起，遇到高温就像吹满了燃气的气球，一碰到火就会炸开，很危险。先通一会儿一氧化碳，就能把玻璃管里的空气全部赶出去，防止爆炸，就像我们放烟花之前，要先把周围的易燃易爆物品挪开一样。”②第二步：点燃酒精喷灯加热，引导学生观察屏幕上的实验现象：红棕色的粉末慢慢变成黑色，澄清石灰水逐渐变浑浊，末尾的尾气导管口有淡蓝色火焰。提问引导：“红棕色粉末变黑，说明生成了什么物质？澄清石灰水变浑浊，又说明生成了什么？”待学生答出“铁和二氧化碳”之后，带着学生一起配平化学方程式：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2，强调反应条件是高温，不是加热。③第三步：反应完成后，先熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却到室温，最后停止通一氧化碳，熄灭尾气处的酒精灯。再次暂停提问：“为什么火都灭了，还要继续通一氧化碳呀？”用动画演示停止通一氧化碳后，空气进入热的玻璃管，热的铁又和氧气结合变回红棕色氧化铁、澄清石灰水倒吸入热的玻璃管导致玻璃管炸裂的画面，讲解原理：“如果这时候停了一氧化碳，第一是外面的空气跑进去，刚炼出来的热铁会又被氧原子拉住，变回氧化铁，白忙活一场；第二是玻璃管冷却的时候里面的气压变小，石灰水会被吸到烫的玻璃管里，玻璃管遇冷会炸开。所以一定要等管子凉透了再停一氧化碳。还有最后一点，一氧化碳是有毒的，跟我们平时说的煤气中毒的元凶是同一种物质，所以排出来的尾气不能直接放到教室里，要点燃变成无毒的二氧化碳，这就是绿色实验的要求。”（3）带着学生一起总结实验操作口诀：“先通后点防爆炸，先撤后停防氧化，尾气点燃防中毒”，帮助学生记忆。3.工业炼铁与冶炼方法拓展（5分钟）（1）教师过渡引导：“实验室里我们只能炼出一点点铁，要是想造高铁、建大桥，需要成千上万吨钢铁，总不能用小玻璃管炼吧？这时候就要用到专门的炼铁设备——高炉。”展示高炉结构示意图，讲解工业炼铁的要点：“高炉是个几十米高的大铁炉子，我们从炉子顶部加三种原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（一是燃烧放出大量的热，达到炼铁需要的高温，二是和二氧化碳反应生成一氧化碳当还原剂）、石灰石（专门和矿石里的杂质反应，变成密度比铁水小的炉渣，浮在铁水上面方便除去）；从炉子底部通进去热空气，帮助焦炭燃烧；最后从炉子下面的出口流出来铁水，上面的出口排炉渣，出来的废气经过处理之后还能重新用来加热空气，节约能源。”（2）补充湿法炼铜的相关知识：“其实我们国家的古人早就掌握了冶炼金属的方法，早在西汉时期，我们的祖先就知道把铁放到硫酸铜溶液里，铁能把铜离子从溶液里‘换’出来，得到金属铜，也就是古书里写的‘曾青得铁则化为铜’，这是世界上最早的湿法冶金技术，比西方国家早了1700多年。”再简单介绍电解法：“要是遇到像铝这样特别活泼的金属，碳和一氧化碳都抢不动它结合的氧，怎么办呢？我们就用电力当‘超级大吊车’，给氧化铝通电，强行把铝和氧分开，这就是电解法，我们平时用的铝锅、铝合金门窗，都是用电解的方法炼出来的。”（三）小组合作环节（8分钟）1.任务布置（1）教师给每个小组发放一套工业炼铁流程磁贴与任务单，明确4人小组的合作任务：①用5分钟时间，把磁贴按照工业炼铁的流程顺序贴在小组白板上，标清楚原料入口、产品出口、各个部分的作用；②讨论两个问题：一是工业炼铁为什么要便宜的焦炭，不直接用一氧化碳当原料？二是高炉里流出来的铁水是纯铁吗？为什么？③讨论结束后，每组的发言人做好上台展示的准备。2.巡场指导（1）教师在小组讨论过程中逐组巡视，对流程搭建有困难的小组给予提示：“大家想一想，炉渣比铁水轻，它的出口应该在铁水出口的上面还是下面呀？就像你们喝珍珠奶茶，珍珠沉在下面，奶茶在上面，哪个出口在下面？”对讨论偏离方向的小组及时引导：“大家可以从成本、运输方便程度的角度想想，为什么不用一氧化碳直接当原料？”3.展示交流（1）请2个小组的发言人带着自己组搭好的流程磁贴上台展示，讲解本组的流程设计与问题答案，其他小组可以补充或者提出疑问。（2）教师总结点拨：“大家说得都很好，工业上不用一氧化碳直接当原料，是因为一氧化碳比焦炭贵很多，而且气体运输、储存都不方便，焦炭是固体，便宜又好运，还能自己燃烧发热，一举多得；高炉炼出来的铁不是纯铁，里面混有2%以上的碳和其他杂质，叫生铁，质地很脆，容易断，还要进一步把里面的碳含量调低，去掉杂质，才能变成坚韧的钢，就像刚从地里拔出来的萝卜，要洗干净、削掉皮才能吃一样。”对展示优秀的小组发放小贴纸奖励。（四）课堂练习环节（5分钟）1.教师用课件出示4道基础选择题，让学生用提前准备好的A、B、C三色举牌卡作答，即时反馈学习效果：（1）第一题：下列金属在自然界主要以游离态存在的是？A.铁B.金C.铝（答案：B）（2）第二题：一氧化碳还原氧化铁实验中，先通一氧化碳的目的是？A.排尽装置内空气防止爆炸B.加快反应速度C.防止生成的铁被氧化（答案：A）（3）第三题：我国古代记载的“曾青得铁则化为铜”对应的冶炼方法是？A.热还原法B.湿法冶金C.电解法（答案：B）（4）第四题：下列关于工业炼铁的说法错误的是？A.炼铁的主要设备是高炉B.石灰石的作用是除去杂质C.高炉炼出来的是纯铁（答案：C）2.每道题作答结束后，即时统计正确率，对错误率较高的题目进行针对性讲解，确保所有学生都能掌握核心知识点。（五）课堂小结环节（4分钟）1.教师带着学生对照板书，用拟人化的语言梳理本节课的核心内容：“今天我们都当上了小小冶炼师，首先认识了藏在矿石里的金属——除了金、银这些不爱社交的金属，其他金属都跟其他元素拉着手藏在石头里；然后我们学会了实验室炼铁的方法，找一氧化碳当小帮手，在高温下把氧原子抢过来，还记住了操作口诀，知道要防爆、防氧化、防中毒；之后我们了解了工业上用大高炉炼铁的流程，还知道了我们祖先发明的湿法炼铜特别厉害，活泼金属要用电才能炼出来。”2.价值引导：“大家平时用的钢笔尖、自行车架、吃饭的不锈钢碗，背后都要经过采矿、选矿、冶炼、加工好多道工序，凝聚了很多人的劳动，所以我们平时要爱惜金属制品，不要随意浪费，这也是为保护金属资源做贡献。”（六）作业布置环节（3分钟）1.基础层作业（全体学生完成）：完成教材课后的3道练习题，正确书写一氧化碳还原氧化铁、铁和硫酸铜反应的化学方程式，整理实验室炼铁的操作步骤与注意事项写在笔记本上，预计完成时长15分钟；2.实践层作业（全体学生完成）：回家观察家里的铜器（比如铜门锁、铜插座、铜摆件），找一找上面长的绿色铜锈（主要成分和孔雀石一样），想一想如果要从铜锈里得到金属铜，可以用什么方法，画一张简单的流程示意图，下节课带过来分享，预计完成时长10分钟；3.拓展层作业（选做）：查阅资料了解我国从建国初期年钢铁产量不足16万吨，到现在连续27年钢铁产量世界第一的发展故事，给爸爸妈妈讲一讲钢铁和我们日常生活的联系，不做强制要求。九、板书设计（一）主板书区域（黑板中间，书写核心知识点，保留整节课）1.金属的存在形态（1）游离态：金、银等极不活泼金属，以单质形式存在（2）化合态：大多数金属，以化合物形式存在于金属矿物中（赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、孔雀石Cu2(OH)2CO3、铝土矿Al2O3）2.实验室炼铁（CO还原Fe2O3）（1）原理：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2（2）现象：红棕色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生淡蓝色火焰（3）操作口诀：先通后点防爆炸，先撤后停防氧化，尾气点燃防中毒3.工业炼铁（1）设备：高炉（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、热空气（3）产物：生铁（含碳杂质，需进一步炼钢）、炉渣、处理后回收的废气4.其他冶炼方法（1）湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（我国西汉发明，世界最早湿法冶金技术）（2）电解法：冶炼铝等特别活泼的金属（二）副板书区域（黑板两侧，书写学生回答中的易错点、临时补充的例子，随写随擦）1.化学方程式配平提示：CO前面配3，Fe前面配22.易错点提示：工业炼铁的原料没有纯一氧化碳，反应条件是高温不是加热十、教学反思（一）预设实施亮点1.认知适配性强：整节课采用拟人化、生活化的比喻，把抽象的化合态、氧化还原反应、操作注意事项转化为“被拉住的小朋友”“抢氧的小帮手”等学生容易理解的表述，搭配实物标本、卡通磁贴、虚拟仿真实验等具象化教学资源，贴合