2023學年完整公開課版鐵的冶煉

圖片展示自然界中以單質形式存在金自然界中以單質形式存在的銀新課導入地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和浩瀚的海洋中，除少數很不活潑的金屬如金、銀等以單質形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物存在的金屬在自然界中以礦物形式存在，含礦物的巖石稱為礦石，工業(yè)上就是從礦石中來提煉金屬的。金屬元素在地殼中的含量元素名稱質量分數/%元素名稱質量分數/%鋁（Al）7.73鎂（Mg）2.00鐵（Fe）4.75鋅（Zn）0.008鈣（Ca）3.45銅（Cu）0.007鈉（Na）2.74銀（Ag）0.00001鉀（K）2.47金（Au）0.0000005圖片展示赤鐵礦(Fe2O3)黃鐵礦(FeS2)菱鐵礦(FeCO3)鋁土礦(Al2O3)黃銅礦(CuFeS2)輝銅礦(Cu2S)根據以上圖片和資料，回答：1.常見的金屬礦物有哪些？其主要成分各是什么？2.常見的鐵礦石中理論上最適宜煉鐵的是哪幾種？理由是什么？3.人類目前普遍使用的金屬有哪些？學生活動1.常見的金屬礦物有：赤鐵礦（主要成分Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分Fe3O4）、菱鐵礦（主要成分FeCO3）、鋁土礦（主要成分Al2O3）、黃銅礦（主要成分CuFeS2）、輝銅礦（主要成分Cu2S）。新課推進2.最適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦（主要成分Fe3O4）和赤鐵礦（主要成分Fe2O3）。因為這兩種礦石含鐵量高（鐵元素的質量分數大），且有害元素如：硫等含量少，所以冶煉時效益高，產生的污染小。3.普遍使用的金屬有鐵、鋁等。現在人類每年都要向地殼和海洋索取大量的金屬礦物資源，以提煉數以億噸計的金屬。其中提煉量最大的金屬是鐵。我們把金屬礦物變成金屬單質的過程叫做金屬的冶煉。煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。下面我們來學習有關鐵的冶煉知識。過渡講解1.我們古代煉鐵圖，了解我們煉鐵悠久歷史。學生活動2.觀看視頻—參觀煉鐵廠3.思考工業(yè)冶煉鐵的原料、原理和設備寶鋼煉鐵高爐4.煉鐵高爐及爐內化學反應過程示意圖1.冶鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣；2.冶鐵的原理（用化學方程式表示）3.冶鐵的設備：高爐4.冶煉的產品：生鐵（鐵合金、混合物）分析小結一氧化碳還原氧化鐵演示實驗2.實驗步驟：①檢查裝置氣密性；②裝入樣品并固定；③向玻璃管內通入CO氣體；④給氧化鐵加熱；⑤停止加熱；⑥停止通入CO。1.實驗原理：3.實驗現象：①玻璃管里紅色粉末逐漸變成黑色；②澄清石灰水變渾濁；③點燃尾氣時，產生藍色火焰。4.注意事項：①先通CO目的：排出玻璃管內的空氣，防止加熱CO與空氣混合氣體時發(fā)生爆炸；②實驗完畢后繼續(xù)通入CO的目的：防止生成的鐵在高溫下又被氧化；③尾氣處理：尾氣直接對準酒精燈火焰，使多余的CO燃燒掉，防止CO污染空氣；④涉及的其他反應：利用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論可以煉出含鐵96%的生鐵的質量多少？典例剖析例1一地質勘探隊經過勘探發(fā)現某地有四處鐵礦，貯量相當，經分析發(fā)現它們分別是磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)和黃鐵礦（主要成分是FeS2）。測得四種鐵礦中雜質含量相同。則四種鐵礦中具有開采價值的最優(yōu)選擇是（）A.磁鐵礦 B.赤鐵礦C.菱鐵礦 D.硫鐵礦隨堂演練基本題型一煉鐵選用鐵礦的標準解析：根據化學式的計算，Fe2O3

、Fe3O4、FeCO3、FeS2中含鐵的質量分數分別為70%、72.4%、48.3%、46.7%，黃鐵礦及菱鐵礦中鐵的質量分數都較小，并且黃鐵礦中含有硫元素，在煉鐵的過程中，很有可能形成二氧化硫氣體，排放到空氣中引起空氣污染，所以上述黃鐵礦及菱鐵礦不適合用來煉鐵。所以最適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦和赤鐵礦，“最優(yōu)選擇”則應是磁鐵礦。答案：A基本題型二一氧化碳還原氧化鐵實驗例2實驗室里，用下圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質。關于該實驗，下列說法錯誤的是（）A.實驗時，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成B.實驗結束時，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產物不一定是鐵C.反應后，玻璃管中的固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成D.為了減少空氣污染，應增加尾氣處理裝置解析：A.試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應有二氧化碳生成是正確的；B.此反應也可能生成四氧化三鐵，它也是黑色的，所以玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產物不一定是鐵，正確；C.此反應中的生成物可能有鐵粉和四氧化三鐵、氧化亞鐵，所以玻璃管中的固體物質的質量比反應前減少了，證明一定有鐵生成，錯誤；D.尾氣中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以一定要進行尾氣處理，故正確。答案：C基本題型三煉鐵高爐中發(fā)生的具體變化例3下列有關高爐煉鐵的說法正確的一組是（）①高爐中焦炭的作用是產生一氧化碳②高爐中焦炭的作用是供熱③高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應原理是：2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑④高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應原理是：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④高溫高溫解析：焦炭在煉鐵過程中的主要作用是轉化為一氧化碳，然后再還原鐵礦石。故焦炭可提供熱量和得到還原劑一氧化碳。D基本題型四反應物或生成物中含有雜質的計算例4請你利用下圖中所提供的3個數據，自擬一道有關化學方程式的計算題，并寫出解答過程。解析：仔細讀圖可知，圖中提供了赤鐵礦石的純度和生鐵的質量及純度，三個數據之間是通過“高爐煉鐵”的化學方程式聯系起來，顯然是根據化學方程式確定反應原料質量的計算。但反應原料沒有規(guī)定（可以求算赤鐵礦石、焦炭等），因此試題的編擬比較開放。中考題型一金屬元素的存在及常見的金屬礦物例5（2012·廣東廣州）下列說法正確的是（）A.鋁是人類最早利用的金屬材料B.銅是目前世界年產量最高的金屬C.大多數金屬元素在自然界中以單質形式存在D.日常使用的金屬材料大多數是合金解析：最早利用的金屬是銅，年產量最高的是鐵，大多數金屬元素以化合物形式存在，少數不活潑的如金、銀以單質形式存在，目前使用最多的是合金。答案：D本節(jié)課我們主要學習了金屬資源的概況，鐵的冶煉以及有關雜質問題的計算等知識。難點是含雜質問題的計算，課后還要強化練習這類計算