第2節(jié)金屬礦物 鐵的冶煉

《第2節(jié)金屬礦物 鐵的冶煉》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第2節(jié)金屬礦物 鐵的冶煉（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

5.2 金屬礦物 鐵的冶煉 教學(xué)目標(biāo) 【知識與能力】 1.了解一些常見金屬礦物（鐵礦、鋁礦等）的主要成分。 2.了解實(shí)驗(yàn)室將氧化鐵還原為Fe的原理、裝置、步驟和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。 3.認(rèn)識工業(yè)煉鐵的主要原料及設(shè)備和反應(yīng)原理。 4.能利用化學(xué)方程式進(jìn)行不純物質(zhì)的相關(guān)計(jì)算。 【過程與方法】 1.通過鐵的冶煉，使學(xué)生了解工業(yè)煉鐵的原理、設(shè)備、原料，從而將書本上的化學(xué)知識與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。 2.通過含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算，讓學(xué)生明白實(shí)際應(yīng)用與理論計(jì)算之間的差異。 【情感態(tài)度價(jià)值觀】 通過對鐵的冶煉原理的分析，培養(yǎng)學(xué)生安全操作意識和良好的環(huán)保意識。 教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.了解常見的金屬礦物。 2.理解鐵的冶煉方法及原理。 3.含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1.工業(yè)煉鐵的化學(xué)原理、設(shè)備及原料?。 2.能利用化學(xué)方程式對不純物質(zhì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 課前準(zhǔn)備 儀器：鐵架臺、硬質(zhì)粗玻璃管、酒精噴燈、試管、導(dǎo)氣管等。 藥品：氧化鐵粉末、一氧化碳、澄清石灰水等?！? 教學(xué)過程 【情景引入】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了金屬的性質(zhì)，了解鐵、鋁、銅等金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。那么，大家知道這些金屬是怎么來的嗎？在自然界能找到這些金屬嗎？它們是以什么形式存在的？ 一、常見的金屬礦物 1.金屬礦物的存在形式 自然界中，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）以游離態(tài)（單質(zhì)）存在，大多數(shù)金屬以化合態(tài)（化合物）存在。 2.常見的金屬礦物 （1）鐵礦石：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、菱鐵礦（FeCO3）和黃鐵礦（FeS2）等。 （2）銅礦石：黃銅礦（CuFeS2）、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、斑銅礦（Cu5FeS4）和赤銅礦（Cu2O）等。 （3）鋁礦物：鋁土礦（Al2O3）、明礬石（KAlSO4·12H2O）。 【過渡】用金屬礦石可以冶煉金屬。使金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。鐵在自然界中分布很廣，我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。那么，怎么用鐵礦石冶煉鐵呢？ 二、鐵的冶煉 1.實(shí)驗(yàn)室探究工業(yè)煉鐵的原理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄抗I(yè)煉鐵的化學(xué)原理 實(shí)驗(yàn)原理：3CO + Fe2O3 高溫2Fe +3CO2 實(shí)驗(yàn)裝置：見下圖 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）組裝儀器，檢查裝置的氣密性。 （2）裝入藥品。 （3）先通入CO，再點(diǎn)燃酒精噴燈加熱玻璃管中的氧化鐵。 （4）待玻璃管中的紅棕色粉末變成黑色時(shí)停止加熱。 （5）繼續(xù)通入CO，直至玻璃管內(nèi)物質(zhì)冷卻到室溫。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅棕色的粉末變?yōu)楹谏勰?，澄清石灰水變渾濁? 尾氣處理：點(diǎn)燃或收集。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CO有還原性，能將 Fe2O3 中鐵元素還原為鐵單質(zhì)。 【交流討論】①先通CO再加熱的目的。②停止加熱前，繼續(xù)通CO的目的。③為什么要進(jìn)行尾氣處理？ 答案要點(diǎn)：①可燃性氣體與空氣混合加熱可能會發(fā)生爆炸。②若先停止加熱，導(dǎo)致玻璃管中壓強(qiáng)迅速減小，石灰水倒吸。③由于CO有毒，在做關(guān)于該氣體的實(shí)驗(yàn)都需要注意尾氣的處理。 2.工業(yè)煉鐵的方法 主要設(shè)備：高爐 主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、熱空氣 主要原理：高爐中由下至上依次發(fā)生 （1）C + O2 高溫CO2 （2）CO2 + C高溫2CO （3）3CO + Fe2O3 高溫2 Fe +3CO2 焦炭的作用：①制造還原劑CO；②通過燃燒焦炭提高爐溫，加快冶煉速度。 石灰石的作用：制造爐渣。 用熱空氣而非冷空氣的原因：提高爐溫，加快反應(yīng)速率。 【教師引導(dǎo)】閱讀P125的【拓展視野】，試著歸納出金屬冶煉的方法有哪些？ 3.金屬的冶煉方法 （1）熱還原法 金屬氧化物跟焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起加熱反應(yīng)，使其失去氧轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)?？捎脽徇€原法冶煉的金屬，其金屬性比較強(qiáng)。例如，古代濕法煉銅：2CuO+C高溫2Cu+ CO2↑。 （2）電解法 活潑金屬很難從其礦物中提取出來，需要用電解法。例如，電解熔融氧化鋁制金屬鋁：2Al2O3通電4Al+3O2↑。 （3）熱分解法 有些金屬的氧化物受熱容易分解，可以用加熱其氧化物或煅燒其硫化物的方法制備相應(yīng)的金屬單質(zhì)。例如，熱分解法制汞單質(zhì)：2HgO(s)加熱2Hg(l)+O2(g)。 【過渡】化學(xué)方程式所表示的反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系，指的是純凈物。然而現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)、生活所接觸的物質(zhì)大多為不純物，因此在進(jìn)行含有一定量雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物的計(jì)算時(shí)，首先要掌握不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系。 4.不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系 （1）不純物的質(zhì)量 =純凈物的質(zhì)量＋雜質(zhì)的質(zhì)量 （2）純凈物質(zhì)量 =不純物質(zhì)量×純凈物質(zhì)量分?jǐn)?shù) （3）不純物質(zhì)量=純凈物質(zhì)量÷純凈物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 例題：用2 000噸含氧化鐵75%的赤鐵礦，可煉鐵多少噸？ 解答：2 000噸赤鐵礦含氧化鐵的質(zhì)量為2 000噸×75%=1 500噸。 設(shè)：1 500噸氧化鐵可煉出鐵的質(zhì)量為x。 Fe2O3 +3CO 2Fe + 3CO2 160 2×56 1 500 t x x= =1 050 t 答：用2 000噸含氧化鐵75%的赤鐵礦，可煉鐵1 050噸。 三、板書 （一）常見的金屬礦物 1.金屬礦物的存在形式 2.常見的金屬礦物 （二）鐵的冶煉 1.實(shí)驗(yàn)室探究工業(yè)煉鐵的原理 2.工業(yè)煉鐵的方法 3.金屬的冶煉方法 4.不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系 四、課堂練習(xí) 1. 關(guān)于元素在地殼中的含量說法正確的是（ ） A.大多數(shù)元素在地殼中以單質(zhì)的形式存在 B.地殼中含量最高的金屬元素是鐵 C.地殼中含量最高的非金屬元素是硅 D.大多數(shù)金屬元素在地殼中以礦石的形式存在 2.赤鐵礦的主要成分是（ ） A.Fe3O4 B.FeCO3 C.Fe2O3 D.FeS2 3.工業(yè)煉鐵的主要原料是（　 ） ①鐵礦石 ②石灰石 ③焦炭 ④一氧化碳 A.①②④ 　B.①③④　 C.②③④　 D.①②③ 4.關(guān)于實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)，下列敘述錯(cuò)誤的是（　?。? A.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先通入一氧化碳后加熱氧化鐵，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入一氧化碳至試管冷卻 B.實(shí)驗(yàn)過程要對尾氣進(jìn)行處理，不能排放到空氣中 C.實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象為紅棕色固體變黑，澄清石灰水變渾濁 D.實(shí)驗(yàn)原理：CO+FeO高溫Fe+CO2 5. 甲圖是一氧化碳還原氧化鐵的裝置，乙圖是煉鐵高爐示意圖。下列敘述中正確的是（　　） A.煉鐵的主要原理是：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2 B.乙圖煉鐵中原料焦炭的作用只是提供熱量 C.甲圖中實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃加熱氧化鐵的酒精噴燈 D.兩圖中得到的鐵是完全相同的 6.某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是赤鐵礦石、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如圖所示： （1）在上圖方框中填出有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式。 （2）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 ①________________________； ②________________________； ③________________________。 7.某高爐年產(chǎn)生鐵500萬噸（設(shè)生鐵中含鐵96%），生產(chǎn)過程中鐵的損耗不計(jì)，問需要含60% Fe2O3的赤鐵礦（Fe2O3）多少噸？ - 5 -