課題3金屬資源的利用和保護(hù)第1課時(shí)鐵的冶煉教學(xué)目標(biāo):【知識(shí)與技能】1.知道一些常見的金屬礦物,了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2.能根據(jù)化學(xué)方程式對含有雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算?！具^程與方法】1.通過實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解煉鐵的原理,認(rèn)識(shí)化學(xué)原理對實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。2.通過對某些含有雜質(zhì)的物質(zhì)的計(jì)算,引導(dǎo)學(xué)生把化學(xué)原理、計(jì)算與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合在一起,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力?！厩楦小B(tài)度·價(jià)值觀】通過化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的化學(xué),增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】煉鐵的原理?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課《鋼鐵是怎樣煉成的》是蘇聯(lián)作家尼古拉·奧斯特洛夫斯基所著的一部長篇小說,有一名鋼鐵廠的工人誤把這本書當(dāng)成介紹鋼鐵冶煉的科技書籍。那么,你知道鋼鐵是怎樣煉成的嗎?二、推進(jìn)新課[投影展示][講解]地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和浩瀚的海洋中,除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物的形式存在。[過渡]不同種類的金屬在地殼中的含量并不相同,它們在地殼中呈怎樣的分布趨勢呢?(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第14頁的“資料卡片”,了解金屬元素在地殼中的含量)[提出問題]人類目前普遍使用的金屬有哪些?[歸納總結(jié)]鐵、鋁、銅等。[提出問題]這是否和它們在地殼中的含量有關(guān)呢?[歸納總結(jié)]有一定的關(guān)系,地殼中含量高的金屬往往被廣泛使用。[討論交流]銅在地殼中的含量遠(yuǎn)小于鐵和鋁,但其在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也被廣泛應(yīng)用的原因是什么呢?[過渡]引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第15頁的相關(guān)內(nèi)容,了解常見的金屬礦石。[講解]我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家之一,礦物儲(chǔ)量豐富?，F(xiàn)在,人類每年都要提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬,用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。其中,提取量最大的是鐵。[過渡]大多數(shù)金屬都是以化合物的形式存在于自然界中,我們?nèi)绾螐慕饘俚V石中獲得需要的金屬呢?[提出問題]比較Fe2O3與Fe的組成差異,思考用什么方法或試劑可完成鐵的冶煉。[歸納總結(jié)]Fe2O3與Fe在組成上只相差一種元素,即氧元素。使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e的關(guān)鍵是使Fe2O3失去“O”。可以尋找一種物質(zhì)使其能主動(dòng)奪取Fe2O3中的“O”。[引導(dǎo)]結(jié)合奪取氧的物質(zhì)具有還原性進(jìn)行思考。[歸納總結(jié)]H2、C、CO等都符合條件。[講解]這些物質(zhì)都可把Fe2O3中的“O”奪走,但考慮到經(jīng)濟(jì)效益等原因,我們一般選用CO。[視頻展示]播放“一氧化碳還原氧化鐵”視頻(學(xué)生觀看視頻并總結(jié)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等)。[歸納總結(jié)]①玻璃管中的粉末由紅色逐漸變黑(Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe),試管里的澄清石灰水變渾濁(說明有CO2生成),點(diǎn)燃尾氣時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色火焰。②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。[討論交流]①實(shí)驗(yàn)前為什么要先通入CO再加熱?②實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,為什么要先停止加熱,并繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻?③為什么要將尾氣點(diǎn)燃?[歸納總結(jié)]①CO與空氣混合加熱易發(fā)生爆炸,實(shí)驗(yàn)前先通入CO再加熱的目的是將玻璃管中的空氣排盡,防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸。②實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,先停止加熱,并繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻的目的是防止生成的鐵粉在較高溫度下被重新氧化;防止石灰水倒吸,使玻璃管炸裂。③防止CO污染空氣。[講解]工業(yè)上鐵的冶煉原理雖與上述實(shí)驗(yàn)原理相同,但其規(guī)模、條件、裝置卻與此差異很大。[投影展示]高爐煉鐵示意圖:[歸納總結(jié)]高爐煉鐵。原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等反應(yīng)原理在高溫的條件下,利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來化學(xué)方程式以赤鐵礦為原料,主要反應(yīng)為3CO+Fe2O32Fe+3CO2焦炭的作用:①提供熱量:C+O2CO2;②提供還原劑:C+CO22CO煉鐵過程中石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣產(chǎn)品生鐵(含碳量為2%~4.3%的鐵合金,不是純鐵)[過渡]實(shí)際生產(chǎn)過程中,所有的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí)應(yīng)考慮雜質(zhì)問題,相關(guān)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:①混合物中某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(純度)=該純凈物的質(zhì)量混合物的總質(zhì)量②某純凈物的質(zhì)量=不純物質(zhì)的總質(zhì)量×該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。③不純物質(zhì)的總質(zhì)量=某純凈物的質(zhì)量該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[例題]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?[分析]含有雜質(zhì)的物質(zhì)質(zhì)量不能直接代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算,應(yīng)先換算成純凈物的質(zhì)量,然后再代入計(jì)算。[答案]解法1:1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為1000t×80%=800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO2Fe+3CO21602×56800tx160x=2×56×800折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%≈583t。答:1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵583t。解法2:設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3+3CO2Fe+3CO21602×561000t×80%x×96%160x≈583t答:1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵583t。[歸納總結(jié)]根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算,代入的數(shù)據(jù)必須是純凈物的質(zhì)量。板書設(shè)計(jì)課題3金屬資源的利用和保護(hù)第1課時(shí)鐵的冶煉一、金屬資源的概況1.存在形式:少數(shù)金屬(如金、銀等)以單質(zhì)形式存在,大部分金屬都以化合物的形式存在。2.金屬礦物:赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)、鋁土礦(主要成分是Al2O3)等。二、鐵的冶煉(一)一氧化碳還原氧化鐵1.原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。2.現(xiàn)象:紅色粉末逐漸變黑,澄清石灰水變渾濁,點(diǎn)燃尾氣時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色火焰。(二)工業(yè)煉鐵1.設(shè)備:高爐。2.原料:鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等。3.原理:C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。4.產(chǎn)品:生鐵(混合物