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第2节 金属的化学性质（第3课时）
核心概念聚焦
1.苹果削皮暴露在空气中一段时间后会变色，下列现象的原理与之相似的是（ ）
A.铁生锈 B.粉尘爆炸 C.烟花燃放 D.木炭燃烧
2.早期人们炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和赤铁矿(主要成分为Fe2O3)发生一
系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为：3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2。下
列说法正确的是（ ）
A.该反应属于置换反应 B.Fe2O3中铁离子得到电子变成了Fe
C.上述反应产物中Fe是还原剂 D.炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
3.电脑芯片的制作要用到高纯度的硅。目前广泛采用石英砂(主要成分是SiO2)为原料制取,
其中的一步反应为SiO2+2C====Si+2CO↑。对该反应分析正确的是 (　　)
A.该反应属于置换反应 B.碳发生了还原反应
C.碳元素的化合价由0变为+4 D.该反应利用了一氧化碳的还原性
4.校园劳动实践课上，同学们分组用铁锅烹饪美食。活动结束后，有小组没及时擦干铁锅，
隔天发现锅面出现了棕红色锈迹。下列关于铁锅生锈与防护的说法错误的是( )
A.铁锅生锈是铁与氧气、水共同作用的结果 B.生锈过程属于缓慢氧化反应
C.铁锈的主要成分是Fe3O4 D.在铁锅表面涂食用油可防锈蚀
5.氢气、一氧化碳、炭粉分别跟黑色氧化铜反应，下面叙述中错误的是（ ）
A.反应都需要加热 B.都属于置换反应
C.氧化铜都发生还原反应 D.都有红色固体物质生成
6.下列图示实验中的铁钉最容易生锈的是（　　）
A. B. C. D.
7.“金属保护一小步，资源节约一大步”，下列关于金属及金属材料防护的说法正确的是（ ）
A.为增加经济效益，应加大力度开采金属矿物资源 B.纯金属的抗腐蚀性比合金更好
C.在金属表面涂油、刷漆等可以防止金属生锈 D.废弃金属直接丢弃，无需回收利用
8.我国高铁建设走在世界前列，修建高铁需要大量铁矿石来炼铁，进而炼钢。
（1）下列三种铁矿石的主要成分Fe2O3、Fe3O4、FeCO3中，含铁量最高的是______。
（2）要炼出含铁96%的生铁1000 t，至少需要含氧化铁80%的赤铁矿多少吨？若高炉气
体不加处理，理论上会向大气中排放CO2多少吨？（计算结果保留整数。）
核心素养提升
9.工业炼铁的部分反应如如图所示，则（　　）
A.X可以是木炭 B.③反应后的尾气可直接排放
C.X与CO都具有氧化性 D.Y中铁元素以游离态存在
10.所谓微型化学实验，就是以尽可能少量的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技
术。某小组用“W”形玻璃管进行微型实验，如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.a处红棕色粉末变为黑色
B.b处澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成
C.完成实验后先关闭酒精灯，一段时间后再停止通气
D.该实验发生的反应依次为置换反应与化合反应
11.在CO和CO2的混合气体中，含氧元素64%，将10g该
混合气体先通入灼热的氧化铁，再通入足量的石灰水中，最多可得白色沉淀物（　　）
A.5g B.30g C.15g D.6.4g
12.在铁生锈条件的实验中，兴趣小组对实验进行了创新，他们分别取3段光亮无锈的细铁
丝绕成螺旋状，放入以下三个装置进行实验，关于该实验说法正确的是（ ）
A.该实验可以观察到实验③铁丝生锈，实验①②无明显现象
B.实验③中水面上升至试管剩余体积4/5
C.对比实验①②可以得到的结论是铁生锈需要氧气
D.实验结束后，三支试管中的细铁丝质量保持不变
创新素养应用
13.科学课上，小亮与老师一起演示了如图所示的实验。请回答下列问题：
（1）甲中铜加热时因生成了氧化铜而变黑，该反应的化学方程是　　　　　。
（2）小亮将变黑的铜丝a伸入试管内的稀硫酸中，再取出时，铜丝表面又变红了，试管
内发生反应的化学方程是　　　 　。
（3）老师将加热变黑的铜丝b趁热迅速伸入试管内的活性炭中，再取出时，铜丝表面也
变红了，此时铜丝质量与铜丝b相比　　 (填“增大”、“减小”或“相等”)。
参考答案
核心概念聚焦
1.A 2.B 3.A 4.C 5.B 6.A 7.C
8.（1） Fe3O4 （2）赤铁矿1714 t，理论上会向大气中排放CO21131 t。
核心素养提升
9.A 10.D 11.B 12.A
创新素养应用
13.2Cu+O2===2CuO CuO+H2SO4═CuSO4+H2O 减小
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第2节 金属的化学性质（第2课时） 教学设计
一、基本信息
学科：初中科学
年级：九年级下册
章节：第1章 第2节 金属的化学性质（第3课时：金属冶炼、金属防护）
课时：1课时（45分钟）
教材分析：本节课是金属化学性质的应用，承接前面金属活动性、置换反应。核心两大块：①金属冶炼：化合态→游离态，还原反应，一氧化碳还原氧化铁实验，工业高炉炼铁；②金属锈蚀与防护：铁生锈条件探究，防锈措施，金属资源保护。属于温州中考重点，侧重实验、证据推理、联系生活生产。
学情分析：学生已经掌握金属活动性顺序、置换反应；知道金属与氧气反应。但对还原反应理解有难度；CO还原氧化铁实验操作顺序、尾气处理是易错点；容易混淆铁锈（疏松多孔）和铝氧化膜（致密）的区别。学生具备控制变量探究实验基础。
二、教学目标（核心素养）
1.科学观念
（1） 知道金属在自然界大多以化合态存在，少数（金、银）单质存在；金属冶炼本质：把金属从化合态转化为游离态，认识还原反应。
（2）掌握CO还原氧化铁的原理、现象、操作要点；了解高炉炼铁原料、原理。
（3）知道铁生锈条件：铁同时接触氧气、水；铁锈主要成分（Fe2O3·xH2O），疏松多孔。
（4）理解金属防锈原理：破坏生锈条件；记住常见防锈方法，知道废旧金属回收意义。
2.科学思维
（1）通过冶炼原理、锈蚀条件，建立“性质决定转化，转化决定防护”逻辑。
（2）能对比不同还原剂（C、CO、H2）还原金属氧化物。
（3）利用控制变量分析铁生锈实验，证据推理得出锈蚀条件。
3.科学探究与实践
（1）观察CO还原氧化铁视频实验，分析现象、操作先后顺序、尾气处理原因。
（2）分析课前完成的铁生锈对照实验，小组讨论得出生锈条件。
4.科学态度与责任
认识金属资源有限，树立节约金属、回收废旧金属、保护环境意识；理解工业生产安全规范。
三、教学重难点
重点：CO还原氧化铁原理与实验；铁生锈条件；金属防锈措施。
难点：还原反应理解；CO还原氧化铁“先通CO后加热、先停加热继续通CO至冷却”的操作原因；铁锈疏松多孔，加速锈蚀。
四、教学准备
多媒体课件、高炉炼铁视频、一氧化碳还原氧化铁实验视频、课前提前一周准备的4组铁钉生锈对照实验（①干燥空气+铁钉；②煮沸冷却蒸馏水浸没铁钉；③蒸馏水+部分铁钉露出水面；④浸食盐水，部分露出水面）、图片（自行车、铁塔、不锈钢厨具）
五、教学过程
（一）情境导入
展示图片：工地钢铁支架锈蚀、金属矿石、黄金饰品。
提问：
1. 为什么金矿可以直接淘金，铁却要冶炼？
2. 钢铁很容易生锈，金不容易腐蚀，和金属活动性有什么关系？
学生发言，教师小结：活动性强的金属，自然界以化合物（化合态）存在；活动性弱的如金、银，单质（游离态）存在。要得到铁单质，就要冶炼。引出课题：金属冶炼与金属防护。
（二）探究新知1：金属的冶炼
1.金属冶炼本质
金属冶炼：把金属从化合态转化为游离态。
还原反应：含氧化合物里的氧被夺取的反应；能夺取氧的物质叫还原剂（C、CO、H2），具有还原性。
2.一氧化碳还原氧化铁（实验室模拟炼铁）
播放实验视频，引导学生记录：
药品：红棕色氧化铁（Fe2O3）、CO
原理：3CO+Fe2O3 === 2Fe+3CO2
现象：玻璃管中红棕色固体变黑色；澄清石灰水变浑浊；尾气点燃蓝色火焰。
小组讨论3个关键问题：
①为什么先通CO，再加热？排尽装置空气，防止加热CO与空气混合爆炸
②实验结束，为什么先停止加热，继续通CO直到冷却？防止生成高温铁，重新被空气中氧气氧化
③末尾点燃酒精灯作用？CO有毒，尾气点燃，防止污染空气
强调：这个反应不是置换反应（反应物没有单质）。
3.工业高炉炼铁
原料：铁矿石（赤铁矿Fe2O3）、焦炭、石灰石、空气。
焦炭作用：燃烧供热；生成还原剂CO。
主要的化学反应：C ＋ O2===2CO2 C ＋ CO2 == 2CO 3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2
石灰石：除去矿石中二氧化硅，形成炉渣。
产品：生铁（含碳2%~4.3%，不是纯铁）。
4.计算：
【例题】 100t含Fe2O3质量分数为85%的铁矿石中，可炼出含铁质量分数为96%的生铁为多少t？
（三）探究新知2：金属的锈蚀与防护
1.铁生锈条件探究
（1）设计实验
（2）展示课前一周的4组铁钉实验：
①干燥密封试管：铁钉几乎不生锈
②煮沸冷却蒸馏水浸没（油封）：几乎不生锈
③一半浸蒸馏水，一半接触空气：明显生锈
小组讨论，归纳：铁生锈，需要氧气和水同时存在，缺一不可。
铁锈：（Fe2O3·xH2O），疏松多孔，不能隔绝氧气和水，会继续向内腐蚀铁。
对比铝：铝常温氧化生成致密氧化铝薄膜，可以阻止内部铝继续氧化。
（3）拓展：盐水加速生锈，锈蚀跟金属内部的结构有关
2.防锈原理与方法
原理：破坏生锈条件——隔绝氧气、隔绝水。
三类方法：
（1）保持表面洁净干燥（铁锅洗完擦干）
（2）表面覆盖保护膜：刷油漆（栏杆）、涂油（自行车链条）、电镀、搪瓷、烤蓝
（3）改变内部结构：制成合金（不锈钢）
联系生活：自行车支架、链条、钢圈分别是什么防锈方法？
3.金属资源保护
途径：①防止金属锈蚀；②回收利用废旧金属；③合理开采矿物；④寻找金属替代品。
回收意义：节约矿产资源，减少冶炼能耗，减少环境污染。
（四）课堂小结
1. 冶炼：化合态→游离态；CO还原氧化铁实验要点。
2. 铁生锈：氧气+水；铁锈疏松。防锈三大方法。
3. 还原反应；金属资源保护。
（五）当堂练习
1.春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为 3CO+Fe2O3=====2Fe+3CO2 。下列说法正确的是（　　）
A. 海绵铁是一种纯净物B. Fe2O3中铁元素的化合价为+3价
C. 该反应基本类型属于置换反应D. 炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
2.如图所示是实验室用“W”形玻璃管进行的微型实验。
(1)a处发生的化学反应中,氧化铁是　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(2)b处发生反应的化学方程式为　　　。
(3)该实验中尾气处理的方法可以为　 。
3.如图所示,通过实验探究铁钉锈蚀的条件。下列说法不正确的是（）
A.①中甲、乙、丙三处比较,生锈最明显的地方是丙
B.①②中使用煮沸的蒸馏水,目的是除去水中的氧气
C.②中植物油的作用是隔绝空气,③中氯化钙的作用是作干燥剂
D.①②③对比实验,得出结论:铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触
（六）作业布置
1. 基础：课本课后习题，考试这样考。
2. 拓展：观察家里金属物品，记录3种防锈措施。
3. 选做：思考为什么铝制品不用涂油漆防锈？
六、板书设计
七、教学反思（课后填写）
1. CO还原氧化铁实验，学生容易混淆操作顺序，是否需要增加对比辨析。
2. 学生容易混淆铁锈和氧化铝膜，可增加实物对比。
3. 控制变量探究铁生锈，学生能否自主得出结论；盐水加速锈蚀作为拓展，符合生活实际考题。
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第2节 金属的化学性质
（第3课时）
浙教版 九年级下
创设情境
生锈的铁链
沙里淘金
为什么金矿可以直接淘金，铁却要冶炼？钢铁很容易生锈，金不容易腐蚀，和金属活动性有什么关系？
活动性强的金属，自然界以化合物（化合态）存在；活动性弱的如金、银，单质（游离态）存在。要得到铁单质，就要冶炼。活动性强的金属在空气易氧化而生锈，需要防护。
钢铁厂炼铁
探究实践
我国属于金属矿产资源比较丰富的国家，世界上已经发现的金属矿产
在我国基本上都有探明储量。其中，钨、锡、锑、钛、稀土等储量居世界前 列，锌、铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。
在自然界中，仅有金等少数金属是以游离态(即单质)的形式存在，而大多数金属是以化合态的形式存在。
天然金 天然银 赤铁矿(主要成分Fe2O3)
磁铁矿(主要成分Fe3O4) 铝土矿(主要成分Al2O3) 黄铜矿(主要成分CuFeS2)
游离态
化合态
化合态
化合态
游离态
化合态
探究实践
金属冶炼：
Fe
Pb
Cu、Fe
化合态金属
游离态金属
铝土矿(主要成分Al2O3)
黄铜矿(主要成分CuFeS2)
赤铁矿石(主要成分Fe2O3)
金属的冶炼
探究实践
科学·技术·社会·环境
我国古代的冶金技术
我国冶铜史可上溯到仰文化和龙山文九化时期，新石器时代就使用红铜器，夏代进入青铜器时代，商代已用孔雀石由木炭还原炼铜，商中期使用锡青铜和铅青铜合金，并能制作精美的器具。如图 1.2-5 为商后期制作的后母戊鼎，重达832.8kg，是 是世界上最大的古代青铜器。
图1.2-5 后母戊鼎
孔雀石
[主要成分Cu2(OH)2CO3]
CuO
Cu
探究实践
金属的冶炼与其活动性和冶炼技术有关，一般不活泼的金属较易炼得。
人类早在6000多年前就开始炼铜，在2500年前开始炼铁，而铝则在近200年才冶炼制得。
金属的冶炼一般要经过富集、冶炼、精炼等步骤，冶炼技术的进步，大大推动了人类社会的发展。
探究实践
为了得到金属单质，常用的金属冶炼方法是让碳与金属氧化物在高温下反应，碳能夺取金属氧化物中的氧，从而得到金属单质。
C ＋ 2CuO===2Cu ＋ CO2↑
高温
碳与氧化铜反应后可以得到单质铜，化学方程式为：
炽热的炭能在高温条件下与二氧化碳反应，生成一氧化碳。一氧化碳也会夺取金属氧化物中的氧，产生游离态的金属单质。仍以碳与氧化铜反应为例，该过程的化学方程式为：
C ＋ CO2 == 2CO
高温
CO ＋ CuO==Cu ＋ CO2

氢气也能将金属氧化物变成游离态金属。
H2 ＋ CuO==Cu ＋ H2O

探究实践
请从已知的下列三个化学反应方程式中找出反应物得失氧元素的共同特点。
C ＋ 2CuO == 2Cu ＋ CO2↑
高温
CO ＋ CuO == Cu ＋ CO2

H2 ＋ CuO == Cu ＋H2O
CuO：
失去氧，
C、CO和H2:
为C、CO和H2提供氧，
得到氧，
使CuO失去供氧，
是氧化剂，
有氧化性，
是还原剂，
被氧化。
被还原。
有还原性，
还原性是具有从含氧化合物里夺取氧的能力。
还原剂是具有还原性的物质，
C、CO和H2是常见的还原剂。
这种含氧化合物里的氧被夺取的反应，叫作还原反应。
碳、氢等会夺取金属氧氧化物中的氧，使金属氧化物还原成金属单质。
探究实践
探究实践
讨论：
1.为什么先通CO，再加热？
2.实验结束，为什么先停止加热，继续通CO直到冷却？
3.末尾点燃酒精灯作用？
排尽装置空气，防止加热CO与空气混合爆炸
防止生成高温铁，重新被空气中氧气氧化
这个反应不是置换反应（反应物没有单质）。
CO有毒，尾气点燃，防止污染空气
4.这个反应属于置换反应吗
探究实践
铁的使用非常广泛。由于铁的化学性质比较活泼，地壳中的铁都以化合物(铁矿石)的形式存在。
怎样从铁矿石中提炼铁呢？铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，如图1.2-6所示，但是它的主要反应原理就是在高温下，利用还原剂(主要是一氧化碳)从铁矿石里把铁还原出来。
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
高温
C ＋ CO2 == 2CO
高温
炼铁高炉示意图
CO使Fe2O3失去氧，还原成单质的铁。
C ＋ O2 2CO2
高温
探究实践
用一氧化碳把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，一定质量的铁矿石最多能冶炼出多少质量的铁？
【例题】 100t含Fe2O3质量分数为85%的铁矿石中，可炼出含铁质量分数为96%的生铁为多少t？
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
高 温
160 112
100t×85% m×96%
160 ：112 = 100t×85% ：m×96%
答：炼出的生铁质量为62吨。
112 × 100t×85%
m =
160 ×96%
≈ 62t
解：设可提炼出含铁的质量分数为96%生铁的质量为m。
化学方程式
正确质量比
列出比例式
写出结果
请根据氧化铁的化学式求解，课后与同学交流。
探究实践
湿法炼铜技术是我国古代劳动人民的发明成果。其原理是：先用硫酸将铜矿石中的铜转变成可溶性的硫酸铜，再把铁放入硫酸铜溶液中将铜置换出来。湿法炼铜的实质是利用了金属活动性顺序，用活泼的铁置换不活泼的铜。
古代湿法炼铜
现代湿法炼铜
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
探究实践
金属材料在使用过程中，因锈蚀而废弃或因设备陈旧而淘汰的数量相当惊人，达到金属年产量的20%～40%。
金属的防腐、废旧金属的回收和再利用成为工农业生产中的一个重要课题。
金属为什么会锈蚀？产生锈蚀的条件有哪些？
探究实践
探索活动
1.铁制品在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容易生锈。铁锈蚀的条件是什么 请利用带塞子的试管(若干支)、普通铁片(或铁钉)、蒸馏水、干燥剂(生石灰)等器材，探究铁锈蚀的条件。
2.设计实验(可用文字或图示表达)。
A B C
铁钉
铁钉
有水和空气
有空气无水
有水无空气
探究实践
3.按实验方案进行实验，分析现象，得出结论。
铁钉与水面交界处生锈
不生锈
不生锈
A B C
①通过A、B的比较可知铁的锈蚀与 有关，
②通过A、C的比较可知铁的锈蚀与 有关。
空气
水
结论：
现象：
分析：
铁锈蚀的条件是铁与空气中的氧气和水同时接触。
探究实践
取一支试管D，装入一半水和一半空气中，放入一枚纯铁钉，几天后，观察：____________________。
纯铁钉没有生锈
金属的锈蚀与 有关。
金属内部的结构
A B C
铁钉
铁钉
蒸馏水
D
在相同条件下，普通铁钉（含杂质）和纯铁钉更容易生锈的是普通铁钉。
金属的锈蚀既与周围环境里水、空气等物质的作用有关，也与金属内部的结构有关。
探究实践
思考与讨论
1.表面的铁锈能否保护铁制品免受进一步生锈
生锈的菜刀
不能。铁锈层结构疏松多孔，无法隔绝氧气和水。
2.根据金属锈蚀的条件，讨论金属防锈蚀的常用方法。
①保护膜法
③改变内部结构法
金属镀层(如镀锌等)
自身氧化膜保护层(Fe3O4)
非金属覆盖层(如油漆、搪瓷等)
②干燥法
隔绝空气
探究实践
金属的防锈，可以采用的措施有：
改变金属的内部结构，掺入耐腐蚀质，如不锈钢就是在铁中掺入了铬等元素。
涂油
防锈纸包装
刷油漆
保持金属制品表面的清洁和干燥；
在金属表面覆盖保护层，如矿物油脂、油漆、搪瓷、塑料、耐腐金属等；
使金属表面形成致密的氧化膜；
探究实践
金属矿物储量有限，不可再生。我国人均占有矿物资源量较少。
目前，保护金属资源主要有4条途径：
一是防止金属的腐蚀；
二是做好废旧金属的回收和再利用；
三是有计划、科学合理地开采矿物；
四是寻找金属材料的代用品，如用特种塑料和特种陶瓷来代替钢和合金材料。
金属的回收利用
合理开采矿物
特种塑料
防止金属的腐蚀
探究实践
1.春秋初期，炼铁方法是在1000℃左右的温度下，使木炭和铁矿石（主要成分为Fe2O3）发生一系列的反应生成含较多杂质的海绵铁。其中主要化学反应为
下列说法正确的是（　　）
A. 海绵铁是一种纯净物
B. Fe2O3中铁元素的化合价为+3价
C. 该反应基本类型属于置换反应
D. 炼铁过程中，木炭只是作为燃料使用
高温
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
B
探究实践
2.如图所示是实验室用“W”形玻璃管进行的微型实验。
(1)a处发生的化学反应中,氧化铁是　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
氧化剂
(2)b处发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(3)该实验中尾气处理的方法可以为　 。
点燃(或用气球收集)
探究实践
3.如图所示,通过实验探究铁钉锈蚀的条件。下列说法不正确的是(　)
A
A.①中甲、乙、丙三处比较,生锈最明显的地方是丙
B.①②中使用煮沸的蒸馏水,目的是除去水中的氧气
C.②中植物油的作用是隔绝空气,③中氯化钙的作用是作干燥剂
D.①②③对比实验,得出结论:铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触
板书设计
第2节 金属的化学性质（第3课时）
一、金属冶炼
1.本质：化合态 → 游离态
2.还原反应：金属氧化物失去氧。常用的还原剂：碳、一氧化碳和氢气
3.炼铁：CO+Fe2O3 2Fe+3CO
二、金属锈蚀
1.铁生锈条件：氧气 + 水（同时具备）
2.防锈方法：
①保持干燥洁净②覆盖保护膜（漆、油、电镀）③制成合金（不锈钢）
3.金属资源保护：防锈、回收、合理开采、替代材料
高温
谢谢
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