《鐵的冶煉》教案1．化學(xué)觀念：(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)會概括化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計算。2．科學(xué)思維：(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(yùn)用知識的能力。3．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：(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(qiáng)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(jìn)步而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。重點：鐵的冶煉及有關(guān)煉鐵的雜質(zhì)問題計算。難點：有關(guān)化學(xué)方程式計算中的雜質(zhì)問題的計算。預(yù)習(xí)贈送的小冊子。一、情景導(dǎo)入【投影】【講述】1965年，湖北省博物館在湖北江陵發(fā)掘楚墓時，發(fā)現(xiàn)了兩把寒光閃閃的寶劍，劍面上漂亮的黑色菱形格子花紋清晰流暢，并嵌著綠色玻璃裝飾品。其中一把劍身上鑄有“越王鳩淺自乍用劍”八個字。這就是著名的“越王勾踐劍”。【引入新課】這把寶劍埋藏在地下已有兩千多年了，出土?xí)r仍然光彩奪目、鋒利無比，沒有絲毫銹蝕。千年古劍不銹之謎是什么呢？學(xué)完本課題內(nèi)容，相信你們就會找到問題的答案。二、合作探究金屬礦物【投影展示】eq\o(\s\up7(),\s\do5(自然界中以單質(zhì)形式存在的金))eq\o(\s\up7(),\s\do5(自然界中以單質(zhì)形式存在的銀))【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】引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第16頁的相關(guān)內(nèi)容，了解常見的金屬礦石?！局v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，礦物儲量豐富?，F(xiàn)在，人類每年都要提取數(shù)以億噸計的金屬，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。鐵的冶煉【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。【原理】煉鐵的主要原理是一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2?！局v解】高爐煉鐵把赤鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用爐內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳把鐵從氧化鐵里還原出來?！就队罢故尽扛郀t煉鐵示意圖：【歸納總結(jié)】高爐煉鐵產(chǎn)品：生鐵(含碳量為2%～4.3%的鐵合金，不是純鐵)。含有雜質(zhì)的化學(xué)方程式的有關(guān)計算【過渡】實際生產(chǎn)過程中，所有的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì)，在計算用料和產(chǎn)量時應(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)＝eq\f(該純凈物的質(zhì)量,混合物的總質(zhì)量)×100%＝1－雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(2)某純凈物的質(zhì)量＝混合物的總質(zhì)量×該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(3)混合物的總質(zhì)量＝eq\f(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？(計算結(jié)果保留整數(shù))【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)行計算，應(yīng)先換算成純凈物的質(zhì)量，然后再代入計算。【答案】解：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＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO21602×56800txeq\f(160,2×56)＝eq\f(800t,x)x＝560t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%的生鐵約583t。課題3金屬資源的利用和保護(hù)第1課時鐵的冶煉一、金屬資源概況二、鐵的冶煉工業(yè)煉鐵(1)原料：赤鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。(2)設(shè)備：高爐。(3)產(chǎn)品：生鐵。三、原料或產(chǎn)物有雜質(zhì)的計算含雜質(zhì)的物質(zhì)要乘以質(zhì)量分?jǐn)?shù)，換算為純凈物的質(zhì)量代入計算。完成課件中隨堂練習(xí)。本課時主要向同學(xué)們講解了金屬冶煉的基本原理，并以工業(yè)煉鐵為載體介紹煉鐵的原料、原理、設(shè)備及產(chǎn)品，使同學(xué)們對金屬的冶煉有一個整體的了解。同時，也是對還原反應(yīng)進(jìn)行鞏固和應(yīng)用。但由于時間關(guān)系，不能對還原反應(yīng)及氧化劑和還原劑、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)作過深的探究，還存在一定的缺憾，應(yīng)在今后的教學(xué)中加強(qiáng)訓(xùn)練，使學(xué)生真正理解氧化還原反應(yīng)。本課時還有一個重要內(nèi)容就是以鐵的冶煉為載體向同學(xué)們講解了有關(guān)含雜質(zhì)(雜質(zhì)不參加反應(yīng))的化學(xué)反應(yīng)的解題方法和思路，在訓(xùn)練中同學(xué)們對于含雜質(zhì)的物質(zhì)與純凈物之間的轉(zhuǎn)化存在一定困難，易把含雜質(zhì)的物質(zhì)質(zhì)量寫成純凈物質(zhì)量乘以(1＋雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù))。另外也易把雜質(zhì)含量看成純凈物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有關(guān)這些不足，應(yīng)在今后的訓(xùn)練中加以強(qiáng)化訓(xùn)練和糾正。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(jìn)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(dá)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(dá)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;冶煉得到的生鐵水直接炒成熟鐵,減少再熔化的過程,節(jié)約了燃料,D項正確。4.(1)石灰石CO(2)爐身Fe2O3+3CO2Fe+3CO2爐腹解析:(1)赤鐵礦石中含有氧化鐵和SiO2等,為除去SiO2,可加入石灰石,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。高爐煉鐵時有CO,而CO無法完全反應(yīng),因此尾氣中含有CO。(2)高爐煉鐵時,爐身部分發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,爐腰部位生成爐渣,爐腹部位生成CO,因此還原豎爐相當(dāng)于爐身部位,熔融造氣爐相當(dāng)于爐腹部位。5.解:(1)生成氫氣的質(zhì)量為10g+25g-34.9g=0.1g。(2)設(shè)參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為x。Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑65 2x 0.1g652x=3.25g樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.25g答:產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為0.1g,樣品中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.5%。6.(1)增大反應(yīng)物的接觸面積,使反應(yīng)更充分(2)2C+ZnCO3Zn+3CO↑+2(3)物理變化(4)鋅的金屬活動性比鐵和銅的強(qiáng)解析:(1)將爐甘石敲碎可以增大