九年級(jí)化學(xué)上冊(cè) 第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉教案 滬教版

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1、九年級(jí)化學(xué)上冊(cè) 第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉教案 滬教版 設(shè)問(wèn): 1、地殼中鐵的含量在金屬中居于第幾位?自然界中鐵元素以何種形式存在? 2、你知道的鐵礦石、銅礦石、鋁礦石有哪些?我國(guó)的鐵礦主要分布在哪些地區(qū)? 3、人類(lèi)冶煉最多、在生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛的金屬是什么? 引導(dǎo)學(xué)生閱讀P123-124 既然鐵在日常生活和國(guó)民生產(chǎn)中的地位如此重要,那么,我們有必要了解和掌握以鐵礦石為原料冶煉出鐵的反應(yīng)原理及過(guò)程。鐵礦的主要成分都是鐵的化合物,冶鐵是把鐵礦變?yōu)榻饘勹F的過(guò)程。 板書(shū):一、常見(jiàn)的金屬礦物 1.常見(jiàn)的金屬礦物:鐵、銅、鋁礦及其存在形態(tài)。 2.金屬的

2、冶煉:使金屬礦物變成金屬的過(guò)程。 引導(dǎo): 今天我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例,來(lái)學(xué)習(xí)研究如何實(shí)現(xiàn)鐵的冶煉。對(duì)比Fe2O3與Fe 組成上的區(qū)別,請(qǐng)大膽假設(shè),如何實(shí)現(xiàn)從Fe2O3到Fe的轉(zhuǎn)變。 Fe2O3與Fe的組成上均含有Fe元素,不同之處在于Fe少了O元素,要使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e,可從下列方面入手: (1)可在一定條件下,使Fe2O3直接失氧,轉(zhuǎn)變?yōu)殍F; (2)可加入某類(lèi)物質(zhì),讓其與Fe2O3中的O元素結(jié)合,主動(dòng)奪取Fe2O3中的“O”元素,使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘貴e。 強(qiáng)調(diào):金屬的氧化和金屬的還原的概念P125倒數(shù)第一段 通常把金屬(如鐵)跟氧氣結(jié)合生成金屬氧化物(如

3、氧化鐵)的過(guò)程稱(chēng)為金屬的氧化。金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質(zhì)反應(yīng),失去氧轉(zhuǎn)化為金屬的過(guò)程稱(chēng)為金屬氧化物的還原 評(píng)析:引讀P125《拓寬視野》-金屬的冶煉方法 (還原法、電解法、熱分解法)。 3.金屬冶煉的方法: (1)還原法:把金屬礦物與焦炭、氫氣、一氧化碳等還原性物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。 如:利用赤銅礦(Cu2O)提取銅Cu2O+C2Cu+CO;古代濕法煉銅:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu (2)電解法:活潑金屬很難從其礦石中還原出來(lái),需要用電解法。 如:電解熔融氧化鋁制鋁:2Al2O34Al+3O2↑, 電解熔融氯化鈉制鈉:2NaCl2Na+Cl2↑ (3)分解法:

4、有些金屬的氧化物受熱容易分解,可以用簡(jiǎn)單加熱的方法得到。 如:氧化汞制水銀:2HgO2Hg+O2 強(qiáng)調(diào):金屬Fe的活動(dòng)性不是很強(qiáng),可選擇加入其它易得氧的物質(zhì)與Fe2O3反應(yīng),以?shī)Z氧的方式還原Fe2O3 引導(dǎo):我們以前所學(xué)過(guò)和接觸的物質(zhì)中,哪些可以和“O”結(jié)合,形成新的物質(zhì)? 答: Mg、H2、C、S、CO、P、Cu等物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)以上變化。 引導(dǎo):從理論上講,這些物質(zhì)都可以實(shí)現(xiàn)所需轉(zhuǎn)變,但從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)、人體健康及安全角度出發(fā),我們一般選擇C或CO?,F(xiàn)以CO為例,探討鐵的冶煉過(guò)程。 閱讀:P124“觀察與思考”中CO與Fe2O3的反應(yīng)——工業(yè)煉鐵的主要原理。 思考: 1. 實(shí)

5、驗(yàn)中為什么要先通一段時(shí)間CO,再加熱Fe2O3? 2. 澄清石灰水的作用是什么?實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象? 3. 點(diǎn)燃從尖嘴管口排出氣體的目的是什么? 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束前應(yīng)如何操作,才能保證得到較純凈的鐵粉? 5. 如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵? 6.該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了CO的哪些化學(xué)性質(zhì)。 右邊處裝置的作用:①驗(yàn)證CO還原氧化鐵的產(chǎn)物是二氧化碳 ②除去多余的CO,防止它污染空氣。 板書(shū):二、鐵的冶煉 (一)實(shí)驗(yàn)室模擬 1.實(shí)驗(yàn)步驟:①檢驗(yàn)裝置的氣密性; ②裝入藥品并固定; ③向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w; ④給氧化鐵加熱; ⑤停止加熱; ⑥停止通一氧化碳。 ⑦將黑色粉末倒在白紙上,

6、看其能否被磁鐵吸起。 (CO:早出晚歸 酒精燈:遲到早退) 2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:紅棕色粉末逐漸變成黑色,澄清的石灰水變渾濁,尾氣燃燒并產(chǎn)生藍(lán)色火焰。黑色粉末可以被磁鐵吸引。 高溫 3CO + Fe2O3======2Fe + 3CO2 3.注意事項(xiàng): 1).反應(yīng)前,先通入CO,再加熱。目的是為了排盡裝置內(nèi)的空氣,避免加熱時(shí)CO與空氣混合發(fā)生爆炸。 2).反應(yīng)后,先撤走酒精燈,等固體冷卻后再停止通一氧化碳。目的是為了使固體產(chǎn)物冷卻,防止鐵在較高的溫度下重新被氧化;同時(shí)還可以防止石灰水倒吸。 3).尾氣處理:由于一氧化碳有毒,故尾氣要點(diǎn)燃或收集除去,防止污染空氣 設(shè)問(wèn):如果將

7、CO改為H2還要進(jìn)行尾氣處理嗎?(不用,因?yàn)镠2無(wú)毒) (二)工業(yè)煉鐵 1.煉鐵的原料:鐵礦石(提供鐵元素)、焦炭(a、提供熱源、維持爐溫;b、制還原劑)、石灰石(制造爐渣)和空氣(提供氧氣) 2.煉鐵的設(shè)備:高爐 點(diǎn)燃 3.煉鐵的原理:在高溫條件下,利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的還原劑一氧化碳從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)。 高溫 主要反應(yīng):2C +O2======2CO ( C+CO2===2CO C+O2===CO2) 高溫 3CO + Fe2O3=== 2Fe + 3CO2 高溫 CaCO3 ===

8、CaO +CO2↑ CaO +SiO2==CaSiO3 (爐渣——可用于制水泥) 尾氣主要成分:CO和CO2 (需經(jīng)處理后再排放) 引入: 三、有關(guān)雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算 不純物質(zhì)的質(zhì)量= 純物質(zhì)的質(zhì)量÷物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 學(xué)習(xí)三類(lèi)計(jì)算題 1、 已知礦石求生鐵(或鐵)。P125《交流與討論》2 練習(xí):用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少?lài)崳? 2、 已知生鐵求礦石 例:某煉鐵廠每天生產(chǎn)純度95%的生鐵70 t,問(wèn)該廠每天最少需用含雜質(zhì)20%的赤鐵礦(含F(xiàn)e2O3)多少?lài)? 3、 求鐵合金的

9、含碳量,判斷是生鐵還是鋼。 將10g鋼鐵樣品置于氧氣流中灼燒,得到了0.2g二氧化碳。問(wèn)此樣品的含碳量是多少?它是鋼還是生鐵?(0.54% 是鋼) 課后練習(xí): 1.下列兩個(gè)成語(yǔ)與我們所學(xué)的化學(xué)知識(shí)有關(guān)。簡(jiǎn)述其中的化學(xué)原理。 百煉成鋼(將反復(fù)燒紅的生鐵在空氣中不斷錘打,轉(zhuǎn)化為鋼。) 答:百煉成鋼:錘打燒紅的鐵時(shí),生鐵中C與O2反應(yīng)生成CO2,使含碳量降低。 2.煉鐵選用的鐵礦石不僅要選含鐵量高的,還要選“有害元素”少的。今有鐵礦石,磁鐵礦石(主要成分是Fe3O4),赤鐵礦石(主要成分是Fe2O3),褐鐵礦石(主要成分是2Fe2O3·3H2

10、O),菱鐵礦石(主要成分是FeCO3),黃鐵礦石(主要成分是FeS2),你認(rèn)為不適宜煉鐵的礦石是: ;理由: 。 3.用CO還原鐵的氧化物的實(shí)驗(yàn)中,硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量是71.7 g,在通人CO前,鐵的氧化物和玻璃管的總質(zhì)量是86.2 g,當(dāng)鐵的氧化物與足量的CO充分反應(yīng)且生成的CO2全部逸出玻璃管后,玻璃管和管內(nèi)固體的總質(zhì)量為82.2 g,通過(guò)計(jì)算推測(cè)該鐵的氧化物的化學(xué)式。 4.將13g鋅樣品放入足量的硫酸中反應(yīng),放出的氫氣是0.36g,則鐵樣品中含有的雜質(zhì)可能( )

11、 A.Mg B.Al C.Cu D.Fe 5.如果血液中缺乏亞鐵離子,就會(huì)造成缺鐵性貧血,市場(chǎng)出售的某種麥片中含有微量的顆粒極小的還原鐵粉,這些鐵粉在人的胃液(胃酸的主要成分是鹽酸)作用下轉(zhuǎn)化成亞鐵鹽,這個(gè)轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式是 。 6.用CO還原鐵的氧化物1mg,得到鐵粉0.75mg,則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.該氧化物是Fe2O3 B.該氧化物可能是由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的混合物 C.該氧化物是FeO D.該氧化物中不含F(xiàn)eO

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