师：同学们好，今天我们一起来学习第八单元课题三《金属资源的利用和保护》的第一课时。这是本节课的学习目标：了解一些常见金属（如铁、铝、铜等）的矿物，知道从铁矿石中将铁还原出来的方法；了解实验室将氧化铁还原成铁的原理；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计算。
大家看，这些都是生产和生活中常见的金属制品，小到家中的锅碗瓢盆，大到工厂设备、城市楼房、铁路桥梁，都广泛使用到金属材料。铁是人类使用量最大的金属，那么这么多铁我们是从哪里得到的呢？难道自然界中有大量的单质铁存在吗？请观看下面的视频，从中寻找答案。
事实上，从一世纪起，铁便成为主要的金属材料，而早在春秋战国时期，中国的冶铁技术就已领先世界。地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中。人类每年要提取数以亿吨的金属用于工农业生产和其他领域，其中提取量最多的是铁。除了少数不活泼的金属，如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。所以从自然界中提取的铁必须经过冶炼才能更好地投入使用。
从刚刚的视频资料中，我们知道地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，只有极少数不活泼的金属，如银、金等以单质形式存在，其余大多数金属则是以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。我们把含有某种金属的矿物叫矿石，常见的铁矿石有哪些呢？比如赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿等等。赤铁矿石的主要成分是红色的氧化铁，磁铁矿石的主要成分是黑色的四氧化三铁。常见的铜矿石有赤铜矿、孔雀石和辉铜矿。常见的铝矿石有铝土矿。工业上从含有金属元素并有开采价值的矿石中提炼金属，所以铁是从铁矿石中提炼而来的。
请同学们思考，选取哪种矿石作为炼铁的原料比较好呢？在工业生产中，我们不仅要考虑生产效率和经济效益的高低，还要考虑对环境是否有伤害。如图所示，黄铁矿中含有硫元素，在工业生产中会产生对环境有污染的气体二氧化硫。二氧化硫是形成酸雨的主要气体之一，所以我们一般不选择黄铁矿作为炼铁的原料。
菱铁矿中的含铁量比较低，经济效益不够高，我们一般也不选择它作为原料。赤铁矿、磁铁矿含铁量比较高，而且对环境也比较友好，所以都可以选择。今天我们就以赤铁矿为例来讨论铁的冶炼。既然铁元素存在于铁矿石中，那么请同学们思考从赤铁矿中得到铁需要去除其中的哪些成分？对，我们要去除氧化铁中的氧元素，那么如何去除氧化铁中的氧元素呢？回忆上册书第六单元学过的木炭还原氧化铜。利用高温条件下木炭的还原性，将铜中的氧元素去除，所以我们要选择出合适的还原剂，将氧化铁中的氧元素去除。我们已学过的具有还原性的物质有碳、一氧化碳和氢气三种。
那么工业上炼铁最好选用哪一种呢？为什么？木炭作为固体还原剂，反应条件为高温，而且它和铁矿石的接触面积不够大，所以还原效果不如气体的还原剂，一般我们不选择它。氢气目前还没有得到广泛的应用，是因为它不仅制取成本高，而且运输和储存也存在困难，所以工业炼铁上也无法使用氢气。因此我们选择一氧化碳作为还原剂，还原铁矿石来冶炼。
铁的原料已经选好为一氧化碳和赤铁矿石。下面我们按照科学探究的一般过程，通过验证问题“在高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应可能生成哪些物质”来学习铁的冶炼。根据化学反应前后元素的种类不变，反应物中有铁元素、碳元素和氧元素，而且本实验是为了冶炼铁，所以猜想生成物中可能有铁和二氧化碳。如何设计简单的实验验证我们的猜想呢？我们可以用澄清石灰水检验是否有二氧化碳生成，可以用磁铁靠近反应后的物质看是否有能被吸引的物质来证明是否有铁生成。我们采用一氧化碳还原氧化铜类似的装置进行实验。接下来请同学们观看一氧化碳还原氧化铁的实验，请同学们注意观察实验现象，并试着去完成学习任务单中的学习任务一。
在实验室中铁的冶炼要如何进行呢？实验室可以利用这个装置进行实验。利用一氧化碳与氧化铁反应，玻璃管中有氧化铁，试管中装有澄清石灰水，尾部放置酒精灯，实验现象比较明显。玻璃管内的粉末由红色变成黑色，澄清石灰水变浑浊，点燃尾气有蓝色火焰。这个实验有许多注意事项，首先，实验开始后，应先通一会儿一氧化碳，再给氧化铁加热，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸的危险。其次，实验结束后，先停止给氧化铁加热，再通一会一氧化碳，目的是防止灼热的铁粉被空气中的氧气氧化。再次，酒精灯点燃尾气的目的是防止一氧化碳污染空气。
从视频中我们可以看到实验室炼铁用到的装置，如图所示，我们一起回忆一下 a 处硬质玻璃管中出现的现象是什么呢？可以观察到硬质玻璃管内红色的氧化铁粉末逐渐变成黑色，那我们如何证明黑色粉末中有铁生成呢？前面学习中提到可以利用铁能被磁铁吸引的性质，用磁铁去靠近生成物，如果有能被吸引的物质，则说明生成物中含有铁。
除此之外，我们还可以用化学的方法来进行证明。比如利用金属铁可以和酸反应。取少量黑色粉末，于试管中加入稀盐酸或者稀硫酸，若观察到有气泡产生，且溶液的颜色变为浅绿色，证明生成物中有铁生成。下面接着来回忆视频中 b 处试管中出现的现象是什么呢？我们可以观察到 b 处澄清的石灰水变浑浊，说明生成物中确实含有二氧化碳气体，因此炼铁的原理就是一氧化碳在高温条件下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳。 b 处石灰水变浑浊的化学方程式相信大家都会书写，那我们在 c 处的现象又是什么呢？ c 处有能够被点燃的气体，而且燃烧时产生蓝色的火焰。这是因为有在反应中没来得及反应掉的一氧化碳从导管口排出，化学方程式就是一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳。在这个实验中开始前要先通一会儿一氧化碳，然后再点燃酒精灯，是为了什么呢？是为了排尽整个装置内的空气，防止可燃性的气体一氧化碳在装置中与空气混合而发生爆炸。