化学课题 3 金属资源的利用和保护第1课时教案

课题3　金属资源的利用和保护

第一课时　铁的冶炼

教学目标

【知识与技能】

(1)知道常见的金属矿物；了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

(2)会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。

【过程与方法】

(1)通过实验，让学生了解炼铁的原理，使学生认识化学原理对实际生产的指导作用。

(2)通过对某些含有杂质的物质的计算，使学生把化学原理、计算和生产实际结合在一起，培养学生灵活运用知识的能力。

【情感态度与价值观】

通过化学知识与生产、生活相联系，引导学生关注身边的化学，增强社会责任感。

教学重难点

【重点】

铁的冶炼和化学方程式中有关杂质问题的计算。

【难点】

化学方程式中有关杂质问题的计算。

教学过程

知识点一　金属资源的概况

【自主学习】

阅读教材第14～15页的有关内容，完成下列填空：

1．地球上的金属资源除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。

2．金属元素在地壳中含量最多的是铝，其次是铁。

3．常见的矿石有：赤铁矿，主要成分的化学式为Fe2O3；磁铁矿，主要成分的化学式为Fe3O4；菱铁矿，主要成分的化学式为FeCO3；铝土矿，主要成分的化学式为Al2O3。

【合作探究】

铁矿石有多种，在炼铁时常用磁铁矿或赤铁矿，而很少用黄铁矿或菱铁矿，为什么？

答：黄铁矿含铁量低，并且含有对环境有害的元素硫，在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿不宜炼铁；菱铁矿中铁元素的质量分数小于磁铁矿和赤铁矿中铁元素的质量分数，所以工业炼铁最好选择磁铁矿或赤铁矿。

【跟进训练】

1．用下列矿石冶炼金属时，排放的废气容易引起酸雨的是(　A　)

A．辉铜矿(主要成分Cu2S)

B．赤铁矿(主要成分Fe2O3)

C．磁铁矿(主要成分Fe3O4)

D．铝土矿(主要成分Al2O3)

2．常见的铁矿石有：磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、褐铁矿(主要成分是Fe2O3·3H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)。其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为磁铁矿、赤铁矿。理由为含铁量较大，矿石中不含硫，冶炼过程中不易产生有害的SO2气体。知识点二　铁的冶炼

【自主学习】

阅读教材第15～16页的有关内容，完成下列填空：

1．炼铁的原理：利用一氧化碳与氧化铁的反应。

2．实验室炼铁的步骤：

要先点燃酒精灯的目的是除尾气防止污染空气；然后再通入CO的目的是除掉装置中的空气；过一会再点燃酒精喷灯(温度可达到1000 ℃)，反应条件是高温；加热一会儿看到玻璃管中的现象是红色物质变成黑色，该反应的化学方程式为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，看到澄清的石灰水变浑浊，化学反应方程式为CO2＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O。

3．工业炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石。石灰石的作用将二氧化硅变为炉渣；焦炭的作用：作为燃料、产生高温、与氧气反应生成一氧化碳；焦炭在高炉中发生的两个化学反应的方程式：C＋O2CO2、C＋CO22CO；高炉炼铁的原理的化学反应方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。

【合作探究】

在高炉炼铁的反应中，还原剂是焦炭还是一氧化碳？

答：高炉炼铁是利用焦炭燃烧产生的一氧化碳将铁从铁矿石中还原出来的过程，故还原剂是一氧化碳。

【教师点拨】

在实验室模拟炼铁的实验中，需要注意的事项：

(1)实验开始先通纯净的CO，再加热氧化铁。防止CO与空气混合加热发生爆炸。

(2)实验结束时要先停止加热，继续通CO直到玻璃管冷却。其目的是防止高温下的铁与氧气接触重新被氧化，同时还可以防止石灰水倒吸。

(3)CO有剧毒，应将尾气点燃或收集处理，防止污染空气。

【跟进训练】

1．下列有关工业炼铁的叙述中，不正确的是(　D　)

A．炼铁用的设备是高炉

B．炼铁的原料是焦炭、石灰石、铁矿石

C．炼铁得到的生铁仍为混合物

D．炼铁是用空气中的氧气将铁矿石中的杂质氧化除去

2．用“W”型玻璃管进行微型实验(如图所示)。下列说法正确的是(　B　)

A．a处的化学方程式为：3CO＋Fe2O3===2Fe＋3CO2

B．b处澄清的石灰水变浑浊

C．尾气可以不经处理就直接排放

D．使用该微型装置进行实验优点只有节约药品

3．下图为教材中实验室模拟炼铁的实验改进装置(部分夹持仪器略去)。

实验步骤如下：

Ⅰ.连接好装置，并检查装置的气密性；

Ⅱ.装好药品，先通一会儿CO，再点燃酒精喷灯；

Ⅲ.实验结束，先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却。

回答下列问题：

(1)实验中可看到A处玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑，说明Fe2O3转化为Fe(填化学式)，B瓶中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。

(2)步骤Ⅲ中先撤去酒精喷灯，继续通CO直至玻璃管冷却的目的是防止生成的铁被空气中的氧气氧化。

(3)盛满澄清石灰水的B装置在此实验中的作用有下列说法：

①收集多余的CO；

②检验并吸收反应生成的CO2。

上述说法中正确的C(填字母序号)。

A．①　B．②C.①和②知识点三　含杂质物质的计算

【合作探究】

前面我们学过利用化学方程式进行计算，但化学方程式表示的是纯净物之间的质量关系，而不表示不纯物质之间的质量关系。故计算时若涉及含杂质物质的质量，我们应该怎么办？

答：化学方程式表示的是纯物质之间的质量比，故计算时须先进行换算：纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯净物的质量分数。

【教师点拨】

进行含杂质物质的计算时，要看清题中所给的质量分数是杂质的质量分数还是纯物质的质量分数，计算时一般都假定杂质不发生反应；换算后的纯物质的质量在代入化学方程式时要找准对应的位置。

【跟进训练】

1．用1000 t含有氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁97%的生铁的质量约是(　C　)

A．560 t B．571 t

C．577 t D．583 t

2．钢铁的使用是人类文明和进步的重要标志。某钢铁公司用500吨含氧化铁(Fe2O3)64%的赤铁矿石进行炼铁，高炉炼铁的原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。计算：

(1)铁矿石中氧化铁的质量为320吨。

(2)这些矿石理论上能炼得铁多少吨？(写出简明的计算过程)

解：设这些矿石理论上能炼得铁的质量为x。

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

160　　　　　　112

320 t            x

＝　x＝224 t

答：这些矿石理论上能炼得铁的质量为224吨。

练习设计

完成本课相应练习部分，并预习下一课的内容。