1、课题3金属资源的利用和保护第1课时铁的冶炼教学目标:【知识与技能】1.知道一些常见的金属矿物,了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。2.能根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。【过程与方法】1.通过实验,让学生了解炼铁的原理,认识化学原理对实际生产的指导作用。2.通过对某些含有杂质的物质的计算,引导学生把化学原理、计算与生产实际结合在一起,培养学生灵活运用知识的能力。【情感态度价值观】通过化学知识与生产、生活的联系,引导学生关注身边的化学,增强社会责任感。教学重难点【教学重点】炼铁的原理。【教学难点】有关化学反应中含杂质物质的计算。教学过程一、导入新课钢铁是怎样炼成的是苏联作家尼古
2、拉奥斯特洛夫斯基所著的一部长篇小说,有一名钢铁厂的工人误把这本书当成介绍钢铁冶炼的科技书籍。那么,你知道钢铁是怎样炼成的吗?二、推进新课投影展示讲解地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物的形式存在。过渡不同种类的金属在地壳中的含量并不相同,它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢?(引导学生阅读教材第14页的“资料卡片”,了解金属元素在地壳中的含量)提出问题人类目前普遍使用的金属有哪些?归纳总结铁、铝、铜等。提出问题这是否和它们在地壳中的含量有关呢?归纳总结有一定的关系,地壳中含量高的金属往往被广泛使用。讨论交流铜在地壳中的含量远小
3、于铁和铝,但其在日常生活和工农业生产中也被广泛应用的原因是什么呢?过渡引导学生阅读教材第15页的相关内容,了解常见的金属矿石。讲解我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一,矿物储量丰富。现在,人类每年都要提取数以亿吨计的金属,用于工农业生产和其他领域。其中,提取量最大的是铁。过渡大多数金属都是以化合物的形式存在于自然界中,我们如何从金属矿石中获得需要的金属呢?提出问题比较Fe2O3与Fe的组成差异,思考用什么方法或试剂可完成铁的冶炼。归纳总结Fe2O3与Fe在组成上只相差一种元素,即氧元素。使Fe2O3转变为Fe的关键是使Fe2O3失去“O”。可以寻找一种物质使其能主动夺取Fe2O3中的
4、“O”。引导结合夺取氧的物质具有还原性进行思考。归纳总结H2、C、CO等都符合条件。讲解这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走,但考虑到经济效益等原因,我们一般选用CO。视频展示播放“一氧化碳还原氧化铁”视频(学生观看视频并总结实验原理、实验现象等)。归纳总结玻璃管中的粉末由红色逐渐变黑(Fe2O3转化为Fe),试管里的澄清石灰水变浑浊(说明有CO2生成),点燃尾气时产生蓝色火焰。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。讨论交流实验前为什么要先通入CO再加热?实验结束后,为什么要先停止加热,并继续通CO至玻璃管冷却?为什么要将尾气点燃?归纳总结CO与空气混合加热易发生爆炸,实验前先通入CO再加热的
5、目的是将玻璃管中的空气排尽,防止加热时发生爆炸。实验结束后,先停止加热,并继续通CO至玻璃管冷却的目的是防止生成的铁粉在较高温度下被重新氧化;防止石灰水倒吸,使玻璃管炸裂。防止CO污染空气。讲解工业上铁的冶炼原理虽与上述实验原理相同,但其规模、条件、装置却与此差异很大。投影展示高炉炼铁示意图:归纳总结高炉炼铁。原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气等反应原理在高温的条件下,利用炉内反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来化学方程式以赤铁矿为原料,主要反应为3CO+Fe2O32Fe+3CO2焦炭的作用:提供热量:C+O2CO2;提供还原剂:C+CO22CO炼铁过程中石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转
6、变为炉渣产品生铁(含碳量为2%4.3%的铁合金,不是纯铁)过渡实际生产过程中,所有的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料和产量时应考虑杂质问题,相关转化关系如下:混合物中某物质的质量分数(纯度)=100%=1-杂质的质量分数。某纯净物的质量=不纯物质的总质量该物质的质量分数。不纯物质的总质量=。例题用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?分析含有杂质的物质质量不能直接代入化学方程式进行计算,应先换算成纯净物的质量,然后再代入计算。答案解法1:1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000 t80%=800 t。设800 t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。
7、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2160 256800 t x x=560 t折合为含铁96%的生铁的质量为560 t96%583 t。答:1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁583 t。解法2:设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量为x。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2160 2561000 t80% x96% x583 t答:1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可 以炼出含铁96%的生铁583 t。归纳总结根据化学方程式计算,代入的数据必须是纯净物的质量。板书设计课题3金属资源的利用和保护第1课时铁的冶炼一、金属资源的概况1.存在形式:少数金属(如
8、金、银等)以单质形式存在,大部分金属都以化合物的形式存在。2.金属矿物:赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、铝土矿(主要成分是Al2O3)等。二、铁的冶炼(一)一氧化碳还原氧化铁1.原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。2.现象:红色粉末逐渐变黑,澄清石灰水变浑浊,点燃尾气时产生蓝色火焰。(二)工业炼铁1.设备:高炉。2.原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。3.原理:C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。4.产品:生铁(混合物)。三、有关化学反应中杂质问题的计算纯物质的质量=不纯物质的总质量纯物质的质量分数。教学反思本课时中一氧化碳还原氧化铁的实验在课堂上进行演示很难成功,并且有危险,故用多媒体材料展示。化学反应中含杂质问题的计算是本节课的重点和难点,所以应将计算步骤作为板书呈现。
