《鐵的冶煉》參考教案

1、第二節(jié) 金屬礦物鐵的冶煉-鐵的冶煉教案教學(xué)目標(biāo)：1、了解從鐵礦石中將鐵復(fù)原出來的方法；過程與方法：1、通過對(duì)工業(yè)上鐵的冶煉原理的探討與研究，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)于實(shí)際生活的能力；2、提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新思維能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、通過對(duì)鋼鐵、青銅等合金知識(shí)的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情感；2、通過對(duì)冶鐵原理的分析，培養(yǎng)學(xué)生平安操作意識(shí)和良好的環(huán)保意識(shí)。重點(diǎn)難點(diǎn)：鐵的冶煉原理；工業(yè)煉鐵的化學(xué)原理?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)思路】：一、鐵的冶煉呈現(xiàn)學(xué)習(xí)情景提出問題討論與探究知識(shí)運(yùn)用工業(yè)煉鐵的設(shè)備及過程CO復(fù)原Fe2O3的化學(xué)原理如何從鐵礦石中提取鐵？從你所了解的鋼鐵知識(shí)入手【教學(xué)過程】：1、地殼中

2、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(guó)的鐵礦主要分布在哪些地區(qū)？3、就你所知的歷史知識(shí)，你知道我國(guó)勞動(dòng)人民早在什么時(shí)期就創(chuàng)造了煉鐵和使用鐵器了？4、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)生從地殼中鐵的含量，自然界中鐵元素的存在形式，我國(guó)鐵礦的類型及基地分布情況等方面進(jìn)行討論。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響原理及過程?！窘處熞龑?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(shí)現(xiàn)鐵的冶煉。比照Fe2O3與Fe 組成上的區(qū)別，請(qǐng)大膽假設(shè)，如何實(shí)現(xiàn)從F

3、e2O3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，可從以下方面入手：1可在一定條件下，使Fe2O3直接失氧，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F；2可參加某類物質(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。評(píng)析：1對(duì)于活動(dòng)性比擬活潑的金屬如Na、K 、Mg 、Al等很難從其礦物中提取出來，為了得到它們，可采用電解的方式直接將它們分解，引讀P120“拓寬視野 。金屬Fe的活動(dòng)性不是很強(qiáng)，一般不采用這種方式。 2冶煉金屬鐵，可選擇參加其他易得氧的物質(zhì)與Fe2O3反響，以?shī)Z氧的方式復(fù)原Fe2O3。引導(dǎo)：我們以前所

4、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)？Mg、H2、C、CO、P、Cu等物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)以上變化。 MgMgO H2H2O CCO2 PP2O5 CuCuO COCO2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)、人體健康及平安角度出發(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P119 “觀察與思考中CO與Fe2O3的反響工業(yè)煉鐵的反響原理。并思考以下問題：（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

5、保證得到較純潔的鐵粉？（5） 如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵？引導(dǎo)：書寫CO和Fe2O3反響的化學(xué)方程式。Fe2O3 + 3COFe + 3CO2引導(dǎo)學(xué)生閱讀 P120文字及展示煉鐵高爐的模型。展示實(shí)物模型及光盤上關(guān)于高爐煉鐵的演示過程 歸納：工業(yè)上煉鐵 設(shè)備：高爐 原料：鐵礦石、焦炭、石灰石 主要反響：2C +O2 2CO 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 CaCO3CaO +CO2 CaO +SiO2=CaSiO3 爐渣可用于制水泥 尾氣主要成分：CO和CO2 需經(jīng)處理后再排放內(nèi)容：1、在煉鐵高爐里用一氧化碳與鐵礦石中的氧化鐵或其他鐵的氧化物在高溫下反響能生成生鐵。2、生鐵和鋼是重要的鐵

6、合金。3、合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合形成的有金屬特性的物質(zhì)。如青銅是由銅、錫等元素形成的合金。世界上最常見、應(yīng)用很廣的鋼是由鐵、碳等元素形成的合金。通常所說的“金屬材料，既包括各種純金屬，也包括各種合金。4、含雜質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算。本節(jié)在本章中的地位與作用：通過鐵的冶煉，使學(xué)生了解工業(yè)煉鐵的原理、設(shè)備、原料，從而將書本上的化學(xué)知識(shí)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。知道生鐵和鋼等重要的合金，認(rèn)識(shí)參加其它元素可以改善金屬特性的重要性；認(rèn)識(shí)金屬材料在生產(chǎn)、生活和社會(huì)開展中的重要作用。通過含雜質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算，讓學(xué)生明白實(shí)際應(yīng)用與理論計(jì)算之間的差異。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解我國(guó)鋼鐵工業(yè)的開展；認(rèn)識(shí)金

7、屬冶煉的重要性。參考資料：1、古代的煉鐵天然的純鐵在自然界幾乎不存在，人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是天空中落下的隕鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，含鐵量較高。但是，隕鐵畢竟十分稀少，它對(duì)制造生產(chǎn)工具起不了什么大的作用，但通過對(duì)隕鐵的利用，畢竟使人們初步認(rèn)識(shí)到鐵。原始的煉鐵方法，大致是在山坡上就地挖個(gè)坑，內(nèi)壁用石塊堆砌，形成一個(gè)簡(jiǎn)陋的“爐膛，然后將鐵礦石和木炭一層夾一層地放進(jìn)“爐膛，依賴自然通風(fēng)，空氣從“爐膛下面的孔道進(jìn)入，使木炭燃燒，局部礦石就被復(fù)原成鐵。由于通風(fēng)缺乏，“爐膛又小，故爐溫難以提高，生成的鐵混有許多渣滓，叫毛鐵。鐵的冶煉和應(yīng)用以埃及和我國(guó)為最早。用高爐來煉鐵，我國(guó)要比歐洲大約早1

8、000多年。2、古代的煉銅人類最早用石器制造工具，曾稱為“石器時(shí)代。接著，人們創(chuàng)造了煉銅并用銅制造工具，曾稱為“銅器時(shí)代。緊接著人們又創(chuàng)造了煉制銅與錫的合金青銅，青銅被大量用于制造工具，曾稱為“青銅時(shí)代。青銅的使用為人類使用金屬揭開了歷史的新篇章。大約在5000年以前，中國(guó)已學(xué)會(huì)用孔雀石堿式碳酸銅冶煉出銅。冶煉時(shí)，在熔鍋或熔爐內(nèi)放置孔雀石和木炭，讓木炭在里面燃燒，用吹管往里送風(fēng)，產(chǎn)生高溫，熔化礦石，同時(shí)產(chǎn)生一氧化碳使銅析出。根據(jù)可靠的文獻(xiàn)資料和出土銅器，可以肯定在殷商時(shí)期我國(guó)對(duì)青銅器的冶煉和青銅器的鑄造已到達(dá)相當(dāng)高的水平。在銅的冶金史和化學(xué)史上，我國(guó)還有一項(xiàng)重大的創(chuàng)造，就是濕法煉銅。早在公元前

9、一兩百年，就已經(jīng)知道用鐵從銅鹽中置換出銅。在距今1200多年前，就用鐵鍋熬膽水硫酸銅溶液煉銅，此法煉銅到宋朝時(shí)開展到頂峰。直到今天，濕法煉銅仍然被世界各國(guó)采用，因?yàn)闈穹掋~適宜開采低品位貧銅礦。3、鐵與人體健康 鐵是人們非常熟悉的一種物質(zhì)，且再日常生活中應(yīng)用廣泛。如建筑材料、工業(yè)機(jī)床、鋼木家具、鍋、鏟、瓢、勺等等均離不開鐵做原料。然而鐵的用途并不僅僅是這些，更重要的是鐵元素人體健康必不可少的元素，它是人體血紅蛋白的一個(gè)重要組成局部，血紅蛋白之所以能把氧帶到全身的每一個(gè)細(xì)胞中去，其主角就是鐵，人體中的血是紅色的，就是由于鐵的存在。血紅蛋白的每一個(gè)次小單位都含有一個(gè)鐵原子，沒有鐵原子，血紅蛋白就制

10、造不出來，氧就無法被輸送，這樣血液就變白，進(jìn)而使膚色蒼白，因?yàn)檠t蛋白與氧結(jié)合，才使血帶上鮮紅色。人們每天吃進(jìn)的食物中含有一局部鐵，在日常飲食中含鐵的食物主要有：雞、鴨、鵝、豬、牛、羊肉及肝臟、心臟、豬肚、蛋黃、海帶、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、蘿卜、番茄等。當(dāng)人膳食含有足夠的鐵時(shí)，所吸收的鐵就會(huì)被儲(chǔ)存在機(jī)體組織中，吃進(jìn)的鐵缺乏時(shí)，儲(chǔ)存的鐵就會(huì)因逐漸消耗而減少，嚴(yán)重缺鐵會(huì)引起缺鐵性貧血。人體吸收鐵一般是無機(jī)鐵鹽比有機(jī)鐵鹽容易，二價(jià)鐵Fe2+比三價(jià)鐵Fe3+吸收率約大3倍。所以在給缺鐵性貧血病人補(bǔ)充鐵時(shí)，顯然應(yīng)給予無機(jī)的二價(jià)鐵如硫酸亞鐵以及維生素C等酸性物質(zhì)。近幾年來世界衛(wèi)生組織，屢次提倡推廣使用

11、中國(guó)的鐵鍋、鐵鏟烹調(diào)食物，通過鐵鏟與鐵鍋而獲得大量的無機(jī)二價(jià)鐵，在胃酸中成離子態(tài)時(shí)被人體直接吸收，以補(bǔ)充人體對(duì)鐵的需要。4、煉鐵的礦石及識(shí)別鐵在自然界中的分布很廣，主要以化合態(tài)存在，含鐵的礦石很多，具有冶煉價(jià)值的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。識(shí)別鐵礦石的方法通常是利用其顏色，光澤、密度、磁性、刻痕等性質(zhì)。磁鐵礦Fe3O4黑色，用粗瓷片在礦石上刻劃時(shí)，留下的條痕是黑色的。具有磁性，密度為4.95.2克/厘米3。赤鐵礦Fe2O3顏色暗紅，含鐵量越高，顏色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的刻痕仍然是紅色，不具磁性。成致密塊狀或結(jié)晶塊狀鏡鐵礦產(chǎn)出，也有成土狀產(chǎn)出。密度為55.3克/厘米3

12、。褐鐵礦Fe2O3·3H2O礦石有黃褐、褐和黑褐等多種顏色，瓷片的劃痕呈黃褐色。無磁性，密度為3.34克/厘米3。菱鐵礦FeCO3有黃白、淺褐或深褐等顏色。性脆，無磁性，在鹽酸里有氣泡CO2冒出。密度為3.83.9克/厘米3。5、在高爐中煉鐵為什么使用焦炭焦炭是把一定品種的煤在煉焦?fàn)t中隔絕空氣加強(qiáng)熱干餾，而得到的一種堅(jiān)硬多孔性固體。高爐煉鐵時(shí)使用焦炭，一是用作熱源，焦炭在燃燒時(shí)放大量熱；二是生成的二氧化碳在高溫下與焦炭反響得到復(fù)原劑一氧化碳，一氧化碳使鐵礦石復(fù)原成鐵。焦炭硬度大、多孔、在高爐不易壓碎，容易使氣體通過，且發(fā)熱量比煤大，所以高爐用焦炭而不用煤。6、不銹鋼為什么能抗腐蝕不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。不銹鋼分兩大類：一類是鉻不銹鋼，含鉻在12%以上；另一類是鉻鎳不銹鋼，通常含鉻18%，含鎳8%左右。含鉻不銹鋼能抗一般腐蝕，鎳鉻不銹鋼有更強(qiáng)的抗蝕性能。廣泛用于化工、制藥、食品加工、手術(shù)器械。一般來說，純金屬比不純金屬或合金難于被腐蝕，這是因?yàn)樗鼈儾蝗菀仔纬呻娀g。而不銹鋼為什么反而能抗腐蝕呢？這是因?yàn)樵诓讳P鋼中鎳、鉻含量相當(dāng)高，足以在合金外表形成一層致密的氧化膜，如氧化鉻，起到保護(hù)內(nèi)部金屬的作用。還有一種理論認(rèn)為是鉻、鎳