2019-2020年九年級(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.doc

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2019-2020年九年級(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：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（如氧化鐵）的過(guò)程稱為金屬的氧化。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：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。現(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)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：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，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 === 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%的生鐵多少噸？ 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)多少噸? 3、 求鐵合金的含碳量，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2Fe2O33H2O)，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( ) 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