2019-2020年九年級化學全冊 5.2《金屬礦物 鐵的冶煉》教案 滬教版.doc

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2019-2020年九年級化學全冊 5.2《金屬礦物 鐵的冶煉》教案 滬教版 設問： 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、在生產生活中應用最廣泛的金屬是什么？ 引導學生閱讀P123-124 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應原理及過程。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： 今天我們以主要成分為Fe2O3的赤鐵礦為例，來學習研究如何實現鐵的冶煉。對比Fe2O3與Fe 組成上的區(qū)別，請大膽假設，如何實現從Fe2O3到Fe的轉變。 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，轉變?yōu)殍F； （2）可加入某類物質，讓其與Fe2O3中的O元素結合，主動奪取Fe2O3中的“O”元素，使Fe2O3轉變?yōu)榻饘貴e。 強調：金屬的氧化和金屬的還原的概念P125倒數第一段 通常把金屬（如鐵）跟氧氣結合生成金屬氧化物（如氧化鐵）的過程稱為金屬的氧化。金屬氧化物跟焦碳、氫氣、一氧化碳等物質反應，失去氧轉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一起加熱反應。 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 強調：金屬Fe的活動性不是很強，可選擇加入其它易得氧的物質與Fe2O3反應，以奪氧的方式還原Fe2O3。 引導：我們以前所學過和接觸的物質中，哪些可以和“O”結合，形成新的物質？ 答: Mg、H2、C、S、CO、P、Cu等物質可實現以上變化。 引導：從理論上講,這些物質都可以實現所需轉變,但從經濟效益、環(huán)境保護、人體健康及安全角度出發(fā)，我們一般選擇C或CO?，F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——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？實驗中會出現什么現象？ 3. 點燃從尖嘴管口排出氣體的目的是什么？ 4. 實驗結束前應如何操作，才能保證得到較純凈的鐵粉？ 5. 如何驗證實驗中產生了鐵？ 6．該實驗體現了CO的哪些化學性質。 右邊處裝置的作用：①驗證CO還原氧化鐵的產物是二氧化碳 ②除去多余的CO，防止它污染空氣。 板書：二、鐵的冶煉 （一）實驗室模擬 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。 高溫 3CO + Fe2O3======2Fe + 3CO2 3．注意事項： 1）．反應前，先通入CO，再加熱。目的是為了排盡裝置內的空氣，避免加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸。 2）．反應后，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 設問：如果將CO改為H2還要進行尾氣處理嗎？(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：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 （需經處理后再排放） 引入： 三、有關雜質問題的計算 不純物質的質量= 純物質的質量物質的質量分數 學習三類計算題 1、 已知礦石求生鐵（或鐵）。P125《交流與討論》2 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、 已知生鐵求礦石 例：某煉鐵廠每天生產純度95%的生鐵70 t，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) 課后練習： 1.下列兩個成語與我們所學的化學知識有關。簡述其中的化學原理。 百煉成鋼（將反復燒紅的生鐵在空氣中不斷錘打，轉化為鋼。） 答：百煉成鋼：錘打燒紅的鐵時，生鐵中C與O2反應生成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，硬質玻璃管質量是71.7 g，在通人CO前，鐵的氧化物和玻璃管的總質量是86.2 g，當鐵的氧化物與足量的CO充分反應且生成的CO2全部逸出玻璃管后，玻璃管和管內固體的總質量為82.2 g，通過計算推測該鐵的氧化物的化學式。 4．將13g鋅樣品放入足量的硫酸中反應，放出的氫氣是0.36g，則鐵樣品中含有的雜質可能( ) A．Mg B．Al C．Cu D．Fe 5.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）作用下轉化成亞鐵鹽，這個轉化的化學方程式是 。 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FeO