PAGEPAGE3《鐵的冶煉》導(dǎo)學(xué)案本課題涉及面廣，包括地球上及我國的金屬資源概況、鐵的冶煉、化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)雜質(zhì)問題的計算、金屬的腐蝕及防護、金屬資源的保護等，既有知識、技能方面的內(nèi)容，又有環(huán)境意識和資源意識等情感領(lǐng)域的內(nèi)容。第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學(xué)的重點，教案設(shè)計時，把鐵的冶煉原理和實驗室模擬工業(yè)冶煉原理的實驗設(shè)計成了探究內(nèi)容，然后由礦石之中存在雜質(zhì)引申到化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)雜質(zhì)問題的計算，以便學(xué)生主動參與，深刻理解，對金屬資源概況這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也特意的精心設(shè)計，一是對學(xué)生的視野進行了拓展，二是為他們將來高中的學(xué)習(xí)作鋪墊。第二部分“金屬資源的保護”重點是有關(guān)鐵的銹蝕以及防護的“活動與探究”內(nèi)容。此部分內(nèi)容全由學(xué)生通過實驗、討論、應(yīng)用等環(huán)節(jié)來完成。關(guān)于金屬資源的保護，也由學(xué)生通過聯(lián)系實際，發(fā)揮想象，進行討論等方式來認(rèn)識和學(xué)習(xí)?？傊?，本課題教案的設(shè)計，充分體現(xiàn)了學(xué)生為主、探究為主，教師引導(dǎo)這一特點。課題鐵的冶煉課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識與技能1.知道常見金屬：鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2.會利用化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進行有關(guān)計算。過程與方法1.通過實驗，讓學(xué)生了解煉鐵的原理，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)原理對實際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。2.通過對某些含有雜質(zhì)的物質(zhì)的計算，使學(xué)生把化學(xué)原理、計算和生產(chǎn)實際緊密地結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識的能力。情感、態(tài)度與價值觀1.通過對我國古代煉鐵史的介紹，讓學(xué)生了解我國的悠久歷史，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。2.增強對生活和自然界中化學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探究欲。3.關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會問題，初步形成主動參與社會決策的意識。4.樹立為社會的進步而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。教學(xué)重點1.鐵的冶煉。2.有關(guān)煉鐵的雜質(zhì)問題計算。教學(xué)難點有關(guān)化學(xué)方程式計算中的雜質(zhì)問題的計算。教具準(zhǔn)備多媒體課件等。特別提醒：在實驗室做一氧化碳還原氧化鐵的實驗時，應(yīng)注意：CO是可燃性氣體，如果混有空氣（或氧氣），溫度達到著火點或與明火接觸可能發(fā)生爆炸，在使用前必須檢驗其純度，因此在加熱之前，必須將管內(nèi)空氣排凈。實驗中尾氣要處理后再排放，防止其污染空氣。課前預(yù)習(xí)1.地球上的金屬資源除金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。2.CO還原Fe2O3：（1）現(xiàn)象紅棕色粉末變黑，澄清的石灰水變渾濁；（2）化學(xué)方程式為。3.工業(yè)煉鐵：（1）設(shè)備：高爐，（2）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石，（3）原理：在高溫的條件下，用CO從鐵的氧化物中把鐵還原出來。新課導(dǎo)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(shù)很不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。以化合物形式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。進行新課一常見的金屬礦石【學(xué)生活動】請同學(xué)們閱讀課本P14~P15，包括圖片和資料，交流討論?；卮穑?.常見的金屬礦物有哪些？其主要成分是什么？2.常見的鐵礦石中理論上最適宜煉鐵的兩種礦石是什么？理由？3.人類目前普遍使用的金屬有哪些？【交流評價】讓學(xué)生分析與交換不同意見。【交流回答】1.常見的金屬礦產(chǎn)有赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）、磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、菱鐵礦（主要成分是FeCO3）、鋁土礦（主要成分是Al2O3）、黃銅礦（主要成分是CuFeS2）、輝銅礦（主要成分是Cu2S）。2.最適宜煉鐵的兩種礦石是磁鐵礦和赤鐵礦，因為這兩種礦石含鐵量高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大），且含硫等“有害元素”少，冶煉時產(chǎn)生的污染小。3.普遍使用的金屬有鐵、鋁等?！具^渡】現(xiàn)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(shù)以億噸計的金屬。其中提取量最大的是鐵。把金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。下面，我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)鐵的冶煉的知識。二鐵的冶煉【學(xué)生活動】1.展示我國古代煉鐵圖——了解我國煉鐵的悠久歷史。2.觀看視頻——參觀煉鐵廠和展示P16圖8-22。3.思考工業(yè)冶煉鐵的原料、原理和設(shè)備。4.煉鐵高爐及爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)過程示意圖。【分析小結(jié)】1.冶煉的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣2.冶煉的原理（用化學(xué)方程式表示）：鐵礦石的種類很多，最重要的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其含鐵量的高低分為富礦(含鐵量高于50%以上)和貧礦(含鐵量在45%～50%以下)。在評定鐵礦石的品位和質(zhì)量時，除看這種鐵礦石里的含鐵量以外，還要看它的脈石的成分和有害雜質(zhì)(硫、磷)的含量的多少。課外拓展：由于鐵礦石里除了鐵的氧化物外，還含有難熔化的脈石（主要成分一般為SiO2）。因此，煉鐵時還要加入助熔劑（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高溫下分解出的生石灰（CaO）與脈石反應(yīng)生成熔點較低的硅酸鈣，這樣將脈石從礦石里分離出來。CaCO3高溫CaO+CO2↑，CaO+SiO2高溫CaSiO3，在冶煉過程中，混在鐵礦石里的錳、硅、硫、磷等元素也會被碳或一氧化碳從它們的化合物中還原出來，少量的碳、錳、硅、硫、磷等在高溫下熔合在鐵里，成為生鐵。這就是煉鐵時不能得到純鐵的原因。3.冶鐵的設(shè)備：高爐4.產(chǎn)品：生鐵（鐵合金、混合物）【演示實驗】利用多媒體課件展示——一氧化碳還原氧化鐵，分析反應(yīng)原理，記錄現(xiàn)象，分析實驗注意事項。【歸納總結(jié)】1.實驗原理：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(nèi)通入CO氣體；④給氧化鐵加熱；⑤停止加熱；⑥停止通入一氧化碳。3.實驗現(xiàn)象：①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(chǎn)生藍色火焰。4.注意事項：①先通CO的目的：排出玻璃管內(nèi)的空氣，以免加熱時CO與空氣混合，發(fā)生爆炸；②實驗完畢后繼續(xù)通CO的目的：防止氧化鐵還原成鐵后，在較高的溫度下又被氧化；③尾氣處理：多余的CO要燃燒掉，防止CO污染空氣；④涉及的其他反應(yīng)：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O、三有關(guān)含雜質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的計算【課件展示】利用多媒體展示課本P17例題。【分析】化學(xué)方程式表示的是純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系，赤鐵礦石中含有純的氧化鐵的質(zhì)量為：1000t×80%。若設(shè)生鐵的質(zhì)量為x，則其純鐵的質(zhì)量為x×96%,根據(jù)化學(xué)方程式就可計算出結(jié)果。解：設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。答：1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵583t。教學(xué)板書課題3金屬資源的利用和保護第1課時鐵的冶煉一、金屬資源的概況1.存在方式：不活潑金屬（金、銀等）以單質(zhì)形式存在，其余金屬以化合物形式存在。2.礦石鐵礦石：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、菱鐵礦（FeCO3）、黃鐵礦（FeS2）銅礦石：黃銅礦（CuFeS2）、輝銅礦（Cu2S）鋁礦石：鋁土礦（Al2O3）二、鐵的冶煉1.工業(yè)煉鐵（1）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣（2）原理：(3)設(shè)備——高爐（4）產(chǎn)品——生鐵（鐵合金、混合物）2.實驗室煉鐵（1）原理：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2（2）步驟：：①查氣密性；②裝樣品；③通CO；④加熱Fe2O3；⑤停止加熱；⑥停止通CO。（3）現(xiàn)象：①紅棕色粉末變黑；②澄清石灰水變渾濁；③點燃尾氣時產(chǎn)生藍色火焰。（4）注意：①先通CO的目的：排出玻璃管內(nèi)的空氣，防止CO與空氣混合發(fā)生爆炸；②實驗完后繼續(xù)通CO的目的：防止生成的鐵在高溫下又被氧化；③尾氣處理：多余CO燃燒掉，防止CO污染空氣。三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計算根據(jù)化學(xué)方程式計算時，要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。課堂小結(jié)本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了金屬資源的概況，鐵的冶煉及有關(guān)雜質(zhì)問題的計算等知識。難點是含雜質(zhì)問題的計算，課后需要練習(xí)強化這類計算。教材習(xí)題解答練習(xí)與應(yīng)用（P21）1.（1）Fe2O3（2）Fe3O4（3）FeCO3（4）Al2O35.解：設(shè)該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量為x。答：該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵2714t。6.解：設(shè)需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量為x。答：需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石2977t。方法點撥：(1)1000t赤鐵礦石是一個干擾因素，它不是純氧化鐵的質(zhì)量，所以應(yīng)把混合物變?yōu)榧儍粑?；純物質(zhì)質(zhì)量=混合物質(zhì)量×純度。(2)化學(xué)方程式必須配平，計算關(guān)系量別忘了計量數(shù)與相對分子質(zhì)量的乘積。（3）列式計算切莫漏掉單位。(4)如何將純凈物的量轉(zhuǎn)化成混合物的量？混合物的質(zhì)量=純凈物的質(zhì)量÷純度。(5)寫出簡答，切莫略或?qū)憽啊?。?guī)律總結(jié)：含雜質(zhì)問題的計算，一般都假定雜質(zhì)不參加化學(xué)反應(yīng)，只能把純凈物的質(zhì)量代入化學(xué)式中計算。難題解答【例1】一地質(zhì)勘探隊經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn)某地有四處鐵礦，貯量相當(dāng)豐富，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)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(zhì)含量相同。則四種鐵礦中最具有開采價值的是（）A.磁鐵礦B.赤鐵礦C.菱鐵礦D.硫鐵礦【解析】根據(jù)化學(xué)式的計算，F(xiàn)e2O3、Fe3O4、FeCO3、FeS2中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70%、72.4%、48.3%、46.7%，黃鐵礦及菱鐵礦中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)是磁鐵礦?！敬鸢浮緼【例2】下列有關(guān)高爐煉鐵的說法正確的一組是（）①高爐中焦炭的作用是產(chǎn)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(yīng)原理是：④高爐中把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應(yīng)原理是：A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④【解析】焦炭在煉鐵過程中的主要作用是轉(zhuǎn)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?！敬鸢浮緿【例3】用2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦礦石理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？【解析】純物質(zhì)的質(zhì)量＝不純物質(zhì)的質(zhì)量×純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。含有雜質(zhì)的物質(zhì)質(zhì)量不能直接代入化學(xué)方程式中計算，因為雜質(zhì)沒有參加化學(xué)反應(yīng)。本題也可以根據(jù)鐵元素的質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后不變，利用化學(xué)式進行計算。【答案】解：2000t礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為2000t×80%＝1600t設(shè)1600t氧化鐵理論上可煉出鐵的質(zhì)量為x。折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量：1120t÷96%≈1166.7t答：理論上可煉出含鐵96%的生鐵1166.7t。布置作業(yè)：完成本課時對應(yīng)練習(xí)，并提醒學(xué)生預(yù)習(xí)下一節(jié)的內(nèi)容。方法點撥：解答該類題應(yīng)從以下幾個方面入手：①反應(yīng)條件；②成本高低；③有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；④對環(huán)境的影響。歸納總結(jié)：（1）混合物中某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（純度）＝＝1－雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2）該物質(zhì)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)（純度）（3）不純物質(zhì)的總質(zhì)量＝歸納總結(jié)：在一氧化碳還原氧化鐵的實驗中，規(guī)律可用口訣法巧記為：一氧化碳早出晚歸，酒精噴燈遲到早退。教學(xué)反思本課教師通過展示我們生活中常見的一些金屬材質(zhì)的物品，讓學(xué)生切身感受到金屬的性質(zhì)與用途，輔以教科書提供的信息，讓學(xué)生在閱讀討論中自由發(fā)揮、自我表現(xiàn)、獲取知識，這種教學(xué)方式對于常識性較強的教學(xué)內(nèi)容，是完全適宜的。教學(xué)過程中老師的疑問：教師點評和總結(jié)：課后知能演練基礎(chǔ)鞏固1.同學(xué)們收集的下列礦石樣品中,主要成分為Fe3O4的是()。A.赤鐵礦 B.磁鐵礦C.赤銅礦 D.鋁土礦2.下列不屬于工業(yè)煉鐵的主要原料的是()。A.赤鐵礦石 B.焦炭C.石灰石 D.二氧化碳3.《天工開物》中描述了系統(tǒng)、連續(xù)的煉鐵過程。利用煤炭煉鐵,從煉鐵爐流出的生鐵水,直接流進炒鐵爐里炒成熟鐵,從而減少了再熔化的過程。下列說法錯誤的是()。A.煤炭燃燒的溫度能夠達到煉鐵所需的溫度B.煉鐵爐中流出的是純鐵C.生鐵炒成熟鐵的過程中降低了含碳量D.該煉鐵工藝減少了再熔化的過程,節(jié)約燃料,彰顯了古代勞動人民的智慧能力提升4.鐵在自然界中分布廣泛,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防科技中有重要應(yīng)用。圖1圖2回答下列問題。(1)用赤鐵礦石冶煉生鐵的高爐如圖1所示。原料中除赤鐵礦石和焦炭外,還有。高爐排出氣體的主要成分有N2、CO2和(填化學(xué)式)。(2)有人設(shè)計出“二步熔融還原法”煉鐵工藝,其流程如圖2所示,其中,還原豎爐相當(dāng)于高爐的部分,主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為;熔融造氣爐相當(dāng)于高爐的部分。5.某化學(xué)興趣小組,為了測定黃銅(銅鋅合金)樣品中鋅的含量,稱取10g樣品于燒杯中,向其中加入25g稀硫酸至恰好完全反應(yīng),反應(yīng)后燒杯中物質(zhì)的總質(zhì)量為34.9g,求:(1)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為多少?(2)樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少?思維拓展6.(選做題)(2024·山西中考)我國是世界上鋅冶煉最早的國家。明代宋應(yīng)星所著的《天工開物》中有關(guān)“火法”煉鋅的工藝記載是:“每爐甘石(主要成分是碳酸鋅)十斤,裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅(反應(yīng)后生成一氧化碳)墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅……冷定,毀罐取出……即倭鉛(鋅)也?！贝斯に囘^程分解模擬如下。(已知:Zn的冶煉溫度為904℃,Zn的沸點為907℃。)請結(jié)合圖文信息,分析思考,解決問題。(1)裝入原料器之前,將爐甘石敲碎的目的是。(2)高溫爐內(nèi),碳酸鋅(ZnCO3)在高溫條件下與煤的主要成分發(fā)生反應(yīng)生成Zn和CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為。該反應(yīng)生成物中碳元素為價。(3)冷凝器中發(fā)生的變化屬于(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。(4)我國古代冶鋅晚于鐵和銅,結(jié)合已知信息,說明其中的原因:。答案：課后知能演練1.B解析:赤鐵礦的主要成分是氧化鐵,其主要成分的化學(xué)式為Fe2O3,A項不符合題意;磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵,其主要成分的化學(xué)式為Fe3O4,B項符合題意;赤銅礦的主要成分是氧化亞銅,其主要成分的化學(xué)式為Cu2O,C項不符合題意;鋁土礦的主要成分是氧化鋁,其主要成分的化學(xué)式為Al2O3,D項不符合題意。2.D解析:工業(yè)煉鐵的主要原料是石灰石、赤鐵礦石、焦炭,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,焦炭提供熱量和一氧化碳,一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成鐵。D項符合題意。3.B解析:煤炭燃燒能夠為煉鐵提供熱量,達到煉鐵所需的溫度,A項正確;煉鐵爐中流出的是鐵碳合金,不是純鐵,B項錯誤;生鐵中碳含量較高,熟鐵中碳含量低,生鐵炒成熟鐵的過程中降低了含碳量,C項正確;冶煉