3/33/33/3第5章金屬的冶煉與利用第2節金屬礦物鐵的冶煉本節由常見金屬礦物的照片以及資料“地殼中金屬元素含量〞柱形圖引入,簡單介紹了地球上及我國的金屬資源情況〔展示幾種礦石標本〕。人類對地球上金屬礦物資源的利用主要是用來冶煉金屬,而其中冶煉量最大的是鐵。因此,教材很自然地轉入到對鐵的冶煉的討論。教材除簡要地介紹了我國大型鐵礦外,主要是通過觀察與思考,說明從鐵礦石中將鐵復原出來的化學反響原理,并結合煉鐵的實際情況,以交流討論的方式介紹了化學方程式計算中有關雜質問題的計算。最后通過拓展視野介紹金屬的冶煉方法。這樣,把化學原理、計算和生產實際緊密地結合在一起,使學習活動成為有機的整體,有利于學生主動參與學習。【教學目標】1.知識與技能〔1〕了解一些常見金屬礦物〔鐵礦、鋁礦等〕的主要成分。〔2〕了解從鐵礦石中將鐵復原出來的方法。〔3〕知道工業煉鐵的原理、設備及原料。〔4〕掌握一氧化碳復原氧化鐵實驗的裝置及考前須知。2.過程與方法〔1〕通過對工業上鐵的冶煉原理的探討與研究,培養學生運用知識于實際生活的能力。〔2〕提高學生分析和解決實際問題的能力及創新思維能力。〔3〕認識金屬材料在生產、生活和社會開展中的重要作用。3.情感、態度與價值觀提高學生分析、綜合、推理、比照等能力。【教學重點】〔1〕“一氧化碳與氧化鐵反響〞的演示實驗。〔2〕鐵的冶煉原理。〔3〕工業煉鐵的化學原理、設備及原料。【教學難點】冶煉鐵的原理和含雜質等不純量的化學方程式的計算。【教學準備】多媒體課件〔內容為常見礦石的圖片、我國鋼鐵冶煉廠的簡介、一氧化碳復原氧化鐵的實驗模擬演示、根據化學方程式計算的例題講解幻燈片等〕；礦石樣品。【新課引入】上節課我們學習了金屬的性質,了解鐵、鋁、銅等一些金屬的物理性質和化學性質。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？這節課我們學習金屬礦物和鐵的冶煉。【板書】第2節金屬礦物鐵的冶煉一、常見的金屬礦物【交流展示】學生出示課外收集到的礦石樣品〔重晶石、赤鐵礦石等〕,閱讀有關礦石的產地、產量、鋼鐵廠的名稱等背景資料,課件展示教材123頁圖5-7和圖5-8地殼中金屬的含量和礦石標本。【指導閱讀】閱讀教材,解讀插圖,討論煉鐵時鐵礦石選取的方案,使學生弄清楚為什么選取這種礦石的原因。思考以下問題：〔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〕你知道的鐵礦石有哪些？我國的鐵礦主要分布在哪些地區？〔3〕就你所知的歷史知識,你知道我國勞動人民早在什么時期就創造了煉鐵和使用鐵器了？〔4〕人類冶煉最多、在生產生活中應用最廣泛的金屬是什么？【交流】除了金外,像銀、鉑這些化學性質不活潑的金屬以單質形式存在以外,其余大多數金屬在自然界中以化合物的形式存在。化合態的金屬在自然界中以礦物的形式存在。含有礦物的巖石稱為礦石。【過渡】既然鐵在日常生活和國民生產中的地位如此重要,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響原理及過程。下面我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例,來學習研究如何實現鐵的冶煉。【板書】二、鐵的冶煉【閱讀思考】閱讀124頁“觀察與思考〞。【設問】鐵礦石是怎樣煉成鐵的？【播放視頻】一氧化碳與氧化鐵反響的實驗過程。1.實驗步驟：①檢驗裝置的氣密性；②裝入藥品并固定；③向玻璃管內通入一氧化碳氣體；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.實驗現象：紅棕色粉末逐漸變成黑色,澄清的石灰水變渾濁,尾氣燃燒并產生藍色火焰。黑色粉末可以被磁鐵吸引。【提問】實驗中為什么要先通一段時間CO,再加熱Fe2O3？【交流】反響前,先通入CO,再加熱。目的是為了排盡裝置內的空氣,防止加熱時CO與空氣混合發生爆炸。【提問】澄清石灰水的作用是什么？【交流】驗證一氧化碳的氧化產物,是否生成二氧化碳。【提問】點燃從尖嘴管口排出氣體的目的是什么？【交流】一氧化碳有毒,反響后的尾氣不能直接排放到空氣中,正確的做法是：收集起來或者點燃燒掉,防止污染空氣。【提問】實驗結束前應如何操作,才能保證得到較純潔的鐵粉？【交流】反響結束后,先停止加熱繼續通一氧化碳至試管冷卻,防止石灰水倒吸入玻璃管,使玻璃管炸裂,防止新進入的空氣將熱的鐵氧化。【提問】如何驗證實驗中產生了鐵？【交流】可用磁鐵吸引黑色粉末,能被吸起,證明有鐵生成〔或取反響后的物質,向其中滴加稀鹽酸有氣泡生成,證明有鐵生成,反響的化學方程式：Fe+2HClFeCl2+H2↑。【過渡】上述實驗是實驗室模擬鐵的冶煉過程,工業上鐵的冶煉原理雖與上述實驗相同,但其規模、條件、裝置與此差異很大。【板書】三、工業煉鐵【投影】投影展示煉鐵高爐結構。假設有條件,最好能播放工業生產中冶煉鐵的錄像。【講解】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.制復原劑)、石灰石(制造爐渣)和空氣(提供氧氣)。2.煉鐵的設備：高爐【投影】3.煉鐵的原理：在高溫條件下,利用焦炭與氧氣反響生成的復原劑一氧化碳將鐵從鐵礦石中復原出來。【小結】由于鐵礦石含雜質較多,實際煉鐵過程中,把鐵礦石煉成鐵是一個復雜的過程。工業上煉鐵時,把鐵礦石、焦炭、石灰石一起參加高爐,在高溫下,利用焦炭與氧氣反響生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中復原出來。【過渡】在實際生產中,所用的原料或產物一般都是含有雜質的。因此,在實際生產中必然會涉及到雜質的計算問題。【板書】四、有關雜質問題的計算純物質質量＝混合物質量×純度混合物質量＝純物質質量÷純度【講解】學習三類計算題1.礦石求生鐵〔或鐵〕〔125頁“交流與討論〞〕。練習：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.生鐵求礦石例：某煉鐵廠每天生產純度95%的生鐵70t,問該廠每天最少需用含雜質20%的赤鐵礦(含Fe2O3)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。問此樣品的含碳量是多少？它是鋼還是生鐵？(0.54%；是鋼)【小結】有關化學方程式的計算都是純物質的計算,在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料、或產量時,要把含雜質的質量換算成純物質的質量。【過渡】金屬冶煉還有哪些方法？【閱讀】學生閱讀125頁“拓展視野〞。【投影】1.熱分解法在金屬活動性順序中,K、Na、Ca、Al等活潑金屬的復原性很強,都很容易失去電子,因此不能用一般的方法和復原劑使其從化合物中復原出來,只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。3.濕法冶金〔金屬〕用活潑金屬將一些不太活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。適于處理金屬含量較低和成分比擬復雜的原料,如有色金屬和稀有金屬。Fe+CuSO4FeSO4+Cu4.熱復原法利用復原劑在高溫下將金屬從化合物中復原出來。【課堂小結】本節課我們主要學習了金屬資源概況、鐵的冶煉及有關雜質問題的計算等知識。課后必須熟記這節涉及到的化學方程式。【布置作業】完成課時對應練習,并提醒學生預習下一節的內容。一、常見的金屬礦物二、鐵的冶煉三、工業煉鐵四、有關雜質問題的計算純物質質量=混合物質量×純度混合物質量=純物質質量÷純度化學方程式