第2節(jié)金屬礦物 鐵的冶煉

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5.2 金屬礦物 鐵的冶煉 教學(xué)目標(biāo)【知識與能力】1.了解一些常見金屬礦物（鐵礦、鋁礦等）的主要成分。2.了解實驗室將氧化鐵還原為Fe的原理、裝置、步驟和實驗注意事項。3.認(rèn)識工業(yè)煉鐵的主要原料及設(shè)備和反應(yīng)原理。4.能利用化學(xué)方程式進(jìn)行不純物質(zhì)的相關(guān)計算。【過程與方法】1.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)知識與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。2.通過含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計算，讓學(xué)生明白實際應(yīng)用與理論計算之間的差異?！厩楦袘B(tài)度價值觀】通過對鐵的冶煉原理的分析，培養(yǎng)學(xué)生安全操作意識和良好的環(huán)保意識。教學(xué)重難點【教學(xué)重點】1.了解常見的金屬礦物。2.理解鐵的冶煉方法及原理。3.含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計算?！窘虒W(xué)難點】 1.工業(yè)煉鐵的化學(xué)原理、設(shè)備及原料。2.能利用化學(xué)方程式對不純物質(zhì)進(jìn)行相關(guān)計算。課前準(zhǔn)備儀器：鐵架臺、硬質(zhì)粗玻璃管、酒精噴燈、試管、導(dǎo)氣管等。藥品：氧化鐵粉末、一氧化碳、澄清石灰水等。教學(xué)過程【情景引入】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了金屬的性質(zhì)，了解鐵、鋁、銅等金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。那么，大家知道這些金屬是怎么來的嗎？在自然界能找到這些金屬嗎？它們是以什么形式存在的？一、常見的金屬礦物1.金屬礦物的存在形式自然界中，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）以游離態(tài)（單質(zhì)）存在，大多數(shù)金屬以化合態(tài)（化合物）存在。2.常見的金屬礦物（1）鐵礦石：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、菱鐵礦（FeCO3）和黃鐵礦（FeS2）等。（2）銅礦石：黃銅礦（CuFeS2）、孔雀石Cu2(OH)2CO3、斑銅礦（Cu5FeS4）和赤銅礦（Cu2O）等。（3）鋁礦物：鋁土礦（Al2O3）、明礬石（KAlSO412H2O）?！具^渡】用金屬礦石可以冶煉金屬。使金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。鐵在自然界中分布很廣，我國遼寧鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型鐵礦。那么，怎么用鐵礦石冶煉鐵呢？二、鐵的冶煉1.實驗室探究工業(yè)煉鐵的原理實驗?zāi)康模禾骄抗I(yè)煉鐵的化學(xué)原理實驗原理：3CO + Fe2O3 高溫2Fe +3CO2實驗裝置：見下圖實驗步驟：（1）組裝儀器，檢查裝置的氣密性。（2）裝入藥品。（3）先通入CO，再點燃酒精噴燈加熱玻璃管中的氧化鐵。（4）待玻璃管中的紅棕色粉末變成黑色時停止加熱。（5）繼續(xù)通入CO，直至玻璃管內(nèi)物質(zhì)冷卻到室溫。實驗現(xiàn)象：紅棕色的粉末變?yōu)楹谏勰吻迨宜儨啙?。尾氣處理：點燃或收集。實驗結(jié)論：CO有還原性，能將 Fe2O3 中鐵元素還原為鐵單質(zhì)?！窘涣饔懻摗肯韧–O再加熱的目的。停止加熱前，繼續(xù)通CO的目的。為什么要進(jìn)行尾氣處理？答案要點：可燃性氣體與空氣混合加熱可能會發(fā)生爆炸。若先停止加熱，導(dǎo)致玻璃管中壓強(qiáng)迅速減小，石灰水倒吸。由于CO有毒，在做關(guān)于該氣體的實驗都需要注意尾氣的處理。2.工業(yè)煉鐵的方法主要設(shè)備：高爐主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、熱空氣主要原理：高爐中由下至上依次發(fā)生（1）C + O2 高溫CO2（2）CO2 + C高溫2CO（3）3CO + Fe2O3 高溫2 Fe +3CO2焦炭的作用：制造還原劑CO；通過燃燒焦炭提高爐溫，加快冶煉速度。石灰石的作用：制造爐渣。用熱空氣而非冷空氣的原因：提高爐溫，加快反應(yīng)速率。【教師引導(dǎo)】閱讀P125的【拓展視野】，試著歸納出金屬冶煉的方法有哪些？3.金屬的冶煉方法（1）熱還原法金屬氧化物跟焦炭或氫氣、一氧化碳等物質(zhì)一起加熱反應(yīng)，使其失去氧轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)?？捎脽徇€原法冶煉的金屬，其金屬性比較強(qiáng)。例如，古代濕法煉銅：2CuO+C高溫2Cu+CO2。（2）電解法活潑金屬很難從其礦物中提取出來，需要用電解法。例如，電解熔融氧化鋁制金屬鋁：2Al2O3通電4Al+3O2。（3）熱分解法有些金屬的氧化物受熱容易分解，可以用加熱其氧化物或煅燒其硫化物的方法制備相應(yīng)的金屬單質(zhì)。例如，熱分解法制汞單質(zhì)：2HgO(s)加熱2Hg(l)+O2(g)?！具^渡】化學(xué)方程式所表示的反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系，指的是純凈物。然而現(xiàn)實生產(chǎn)、生活所接觸的物質(zhì)大多為不純物，因此在進(jìn)行含有一定量雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物的計算時，首先要掌握不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系。4.不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系（1）不純物的質(zhì)量 =純凈物的質(zhì)量雜質(zhì)的質(zhì)量（2）純凈物質(zhì)量 =不純物質(zhì)量純凈物質(zhì)量分?jǐn)?shù)（3）不純物質(zhì)量=純凈物質(zhì)量純凈物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 例題：用2 000噸含氧化鐵75%的赤鐵礦，可煉鐵多少噸？解答：2 000噸赤鐵礦含氧化鐵的質(zhì)量為2 000噸75%=1 500噸。設(shè)：1 500噸氧化鐵可煉出鐵的質(zhì)量為x。Fe2O3 +3CO 2Fe + 3CO2160 2561 500 t xx= =1 050 t答：用2 000噸含氧化鐵75%的赤鐵礦，可煉鐵1 050噸。三、板書（一）常見的金屬礦物1.金屬礦物的存在形式2.常見的金屬礦物（二）鐵的冶煉1.實驗室探究工業(yè)煉鐵的原理2.工業(yè)煉鐵的方法3.金屬的冶煉方法4.不純物與純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系四、課堂練習(xí)1. 關(guān)于元素在地殼中的含量說法正確的是（ ）A.大多數(shù)元素在地殼中以單質(zhì)的形式存在B.地殼中含量最高的金屬元素是鐵C.地殼中含量最高的非金屬元素是硅 D.大多數(shù)金屬元素在地殼中以礦石的形式存在2.赤鐵礦的主要成分是（ ）A.Fe3O4 B.FeCO3 C.Fe2O3 D.FeS23.工業(yè)煉鐵的主要原料是（ ）鐵礦石 石灰石 焦炭 一氧化碳 A. B. C. D.4.關(guān)于實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗，下列敘述錯誤的是（）A.實驗開始時要先通入一氧化碳后加熱氧化鐵，實驗結(jié)束時通入一氧化碳至試管冷卻B.實驗過程要對尾氣進(jìn)行處理，不能排放到空氣中C.實驗觀察到的現(xiàn)象為紅棕色固體變黑，澄清石灰水變渾濁D.實驗原理：CO+FeO高溫Fe+CO25. 甲圖是一氧化碳還原氧化鐵的裝置，乙圖是煉鐵高爐示意圖。下列敘述中正確的是（）A.煉鐵的主要原理是：3CO+Fe2O3高溫2Fe+3CO2B.乙圖煉鐵中原料焦炭的作用只是提供熱量C.甲圖中實驗開始時應(yīng)先點燃加熱氧化鐵的酒精噴燈D.兩圖中得到的鐵是完全相同的6.某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要原料是赤鐵礦石、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如圖所示：（1）在上圖方框中填出有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式。（2）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_； _； _。 7.某高爐年產(chǎn)生鐵500萬噸（設(shè)生鐵中含鐵96%），生產(chǎn)過程中鐵的損耗不計，問需要含60% Fe2O3的赤鐵礦（Fe2O3）多少噸？ - 5 -