第五章 第二节 金属矿物 铁的冶炼
一、辅助环节
1.板书课题:
2. 揭示目标:
(1)了解实验室将氧化铁还原为Fe的原理,装置,步骤和实验注意事项。
(2)认识工业炼铁的主要原料及设备和反应原理。
3. 自学指导:
(1)阅读书本P124页学法指导,知道实验室探究工业炼铁的的原理,装置和实验步骤。知道工业炼铁的设备、原料的作用和反应原理。
(2)观看实验室冶炼铁和工业炼铁的视频。
请同学们根据上述指导,用8分钟的时间完成自学部分,然后用8分钟时间完成自学检测。
4.学法指导:
硬质玻璃管
酒精喷灯
1、实验室探究工业炼铁的原理。
高温
[实验目的] 探究工业炼铁的化学原理
[实验原理] 3CO + Fe2O3 ===== 2 Fe +3 CO2
[实验药品] Fe2O3、CO、澄清石灰水
[实验装置] 见右图
[实验步骤及注意事项]
a.装配好仪器;检查气密性
b.装入药品;固定仪器;
c.先通一会儿CO,再点燃酒精灯给药品加热;
(思考:先通CO再加热的目的。提示:可燃性气体与空气混合加热可能会发生爆炸。)
d.待玻璃管中的红棕色粉末全部变为黑色时,停止加热;
e.继续通入CO,直至玻璃管冷却到室温。
(思考:停止加热前,继续通CO的目的。提示:先停止加热,导致玻璃管中压强迅速减小。)
[实验现象]
[尾气处理]思考:为什么要进行尾气处理?尾气处理的方法有哪些?
[实验结论]CO有还原性,能将 Fe2O3 中铁元素还原为铁单质。
2.工业炼铁的方法
主要设备:高炉
主要原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气
主要原理:高炉中由下至上依次发生
高温
(1)C + O2 ===== CO2
高温
高温
(2)CO2 + C ===== 2CO
(3)3CO + Fe2O3 ===== 2 Fe +3 CO2
焦炭的作用:①制造还原剂CO
②通过燃烧焦炭提高炉温,加快冶炼速度。
石灰石的作用:制造炉渣。
用热空气而非冷空气的原因:提高炉温,加快反应速率。
1.看书:学生看书、看视频,教师巡视,保证每位学生都集中精力学习,并纠正学生不良学习习惯。
教学重点:探究工业炼铁的原理。
教学难点:理解实验室探究工业炼铁的步骤及注意事项。
2. 检测:
1、右图是实验室模拟工业炼铁的装置图,试回答下列问题:
(1)实验过程在仪器①中发生反应的化学方程式是:
,
A B C
(2)实验过程中有如下步骤:
①先通入一会CO;②加热氧化铁粉末;
③停止加热; ④继续通入CO,直至玻璃管冷却到室温。
先通CO的目的是 ,
停止加热后,要继续通CO的原因是 。
(3)若得到5.6克铁,则实际消耗的一氧化碳的质量 4.2g(填“等于”、“大于”、“小于”)
(4)实验现象:A硬质玻璃管中 色固体逐渐变成 色,
B中现象 ,C处现象: ,
化学方程式: ,作用: 。
(5)写出你能想到的尾气处理方法
(6) 可用什么方法检验生成的铁粉?
2、工业炼铁的主要设备是 ,原料是焦炭、 、 、 ;其中焦炭的主要作用是 、 ;高炉冶铁得到的产物是 ,该产物是 。(纯净物或者混合物)
三、后教
1.更正:请学生板演,其余学生讨论,若有疑问或不同意见,上黑板纠错。
2. 讨论:
点评1:(1)C处酒精灯最先点燃最后熄灭,A处酒精喷灯“迟到早退”。
(2)先通CO的目的:排尽空气,防爆炸;
熄灭酒精喷灯后继续通CO至硬质玻璃管冷却到室温的目的:①防倒吸②防氧化
(3)实际消耗CO的质量大于4.2g的原因: CO的质量除了反应掉的,还应该有排空气消耗的CO和继续通CO至硬质玻璃管冷却消耗的CO。
点评2:尾气处理的方法有多种。(点燃法、用气球收集或用导管送至加热的酒精喷灯处点燃,作为热量的来源)
点评3:高炉炼铁得到的产物是含杂质的生铁,是一种混合物。
四、当堂训练(15分钟)
【必做题】
1.工业炼铁的主要原料是:①铁矿石②石灰石③焦炭④一氧化碳 ( )
A.①②④ B.①③④ C.②③④ D.①②③
点燃
高温
2.在高炉炼铁中不发生的反应是 ( )
高温
A.C + O2 ===== CO2 B.CO2 + C ===== 2CO
C.3CO + Fe2O3 ===== 2Fe + 3CO2 D.CO2 + H2O ===== H2CO3
3、在一氧化碳还原氧化铁的实验中,下列说法不正确的是( )
A、反应中氧化铁失去了氧元素,变成了单质Fe
B、盛石灰水的试管中出现浑浊说明反应生成了CO2
C、实验结束时,先停止加热,继续通一氧化碳至玻璃管冷却
D、实验时先点燃酒精喷灯再通CO
4、下列几种物质中,含铁量最低的是 ( )
A、氧化铁 B、钢 C、氧化亚铁 D、生铁
5、 某同学在实验室用一氧化碳还原氧化铁,若要得到11.2g铁,实际通入反应装置的一氧化碳的质量 ( )【 Mr(CO)=28 Ar(Fe)=56 】
A、等于8.4g B、大于8.4g C、小于8.4g D、无法判断
焦炭
过量空气、高温
铁
焦炭、高温
赤铁矿石、高温
7、某钢铁厂用高炉炼铁的主要原料是赤铁矿石、焦炭、空气等,主要反应过程如下图:
1 2 3
(1)在上图方框中填出有关反应生成物的化学式
(2)写出反应的化学方程式
①
②
③
8、已知A为红棕色固体,B、D是中学化学常见的化合物。A、B、C、D之间的有如图所示转化关系:
D
A
紫红色固体
高温
C
溶液
B
(1)B是 (填名称)
A和B的化学方程式为 。
(2)C能与CuSO4溶液反应的原因是 。
【选做题】
9、小强为了探究某冶炼厂赤铁矿石中氧化铁的质量分数,设计了如下图所示的装置进行实验。测得赤铁矿石中氧化铁的质量分数为80%。现炼铁厂利用该赤铁矿石5000t,理论上可炼出含铁98%的生铁的质量是多少(保留整数)。【 Mr(Fe2O3)=160 Ar(Fe)=56 】
五、教学反思