2019-2020年九年級化學(xué)上冊 第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉教案 滬教版.doc

2019-2020年九年級化學(xué)上冊 第5章 第2節(jié) 金屬礦物 鐵的冶煉教案 滬教版設(shè)問：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的過程。板書：一、常見的金屬礦物1.常見的金屬礦物：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程。引導(dǎo)：今天我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例，來學(xué)習(xí)研究如何實現(xiàn)鐵的冶煉。對比Fe2O3與Fe 組成上的區(qū)別，請大膽假設(shè)，如何實現(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)化為金屬的過程稱為金屬氧化物的還原評析：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，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)，以奪氧的方式還原Fe2O3引導(dǎo)：我們以前所學(xué)過和接觸的物質(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)可實現(xiàn)以上變化。引導(dǎo)：從理論上講,這些物質(zhì)都可以實現(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. 實驗中為什么要先通一段時間CO，再加熱Fe2O3？2. 澄清石灰水的作用是什么？實驗中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？3. 點燃從尖嘴管口排出氣體的目的是什么？4. 實驗結(jié)束前應(yīng)如何操作，才能保證得到較純凈的鐵粉？5. 如何驗證實驗中產(chǎn)生了鐵？6該實驗體現(xiàn)了CO的哪些化學(xué)性質(zhì)。右邊處裝置的作用：驗證CO還原氧化鐵的產(chǎn)物是二氧化碳除去多余的CO，防止它污染空氣。板書：二、鐵的冶煉（一）實驗室模擬1.實驗步驟：檢驗裝置的氣密性；裝入藥品并固定；向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w；給氧化鐵加熱；停止加熱；停止通一氧化碳。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(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 + 3CO23注意事項：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，故尾氣要點燃或收集除去，防止污染空氣設(shè)問：如果將CO改為H2還要進(jìn)行尾氣處理嗎？(不用，因為H2無毒)（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。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)問題的計算不純物質(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.下列兩個成語與我們所學(xué)的化學(xué)知識有關(guān)。簡述其中的化學(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，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驗中，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，通過計算推測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( ) AMg BAl CCu DFe5.如果血液中缺乏亞鐵離子，就會造成缺鐵性貧血，市場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