金属资源利用和保护教案标准版Word文档格式.docx
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教学过程
教学环节
教学内容
学生活动设计
一、导入新课
导入新课
【引入】地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中,除了少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
如常说的“沙里淘金”就是这个原因,所以,虽然金在地壳中的含量很低,但人类很久以前就发现了金。
【学生活动】
请同学到黑板上书写化学方程式,其余同学在笔记本上书写。
【阅书】教材的15页图8-16和8-17及资料
二、课程主体内容和过程
【板书】一、金属在自然界的存在方式
大部分以化合物形式
少数以单质形式:
如AgAu
【板书】
1、铁矿石
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
菱铁矿FeCO3
2、铜矿石
辉矿石:
主要成分Cu2S
孔雀石:
主分碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3
问:
铁以化合物形式存在于铁矿石中,怎样从中得到单质铁呢?
常见的铁矿石中理论上最适宜炼铁的两种矿石是什么?
理由?
【解答】赤铁矿和磁铁矿,因为其他矿石不仅含铁的含量低,且会生成二氧化硫等有害气体。
(选择矿石的原则:
含铁量高,且污染少,既可以提高经济效益,又可减少环境污染。
)
【讲述】磁铁矿和赤铁矿所含的主要成分都是铁的氧化物,可以利用还原剂将它们变成单质铁。
那应该如何在实验室得到单质铁呢?
下面来做一氧化碳还原氧化铁的实验,了解实验室炼铁的方法,进一步得到工业炼铁的方法。
【板书】二、铁的冶炼
实验室冶炼(纯铁)
1、原理
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
2、步骤:
1检验装置的气密性
2装入药品并固定
3向玻璃管内通入一氧化碳气体
4给氧化铁加热
5停止加热
⑥停止通一氧化碳
【一氧化碳早出晚归,酒精灯迟到早退】
3、现象:
红色粉末逐渐变为黑色【这种黑色粉末是还原出来的铁】
澄清石灰水变浑浊【证明有二氧化碳生成】,尾气燃烧生成蓝色火焰【说明为一氧化碳气体】。
2CO+O2点燃2CO2
3、注意事项
a实验前先通一会CO(目的排除装置内的空气,以免加热时一氧化碳与空气混合,可能会发生爆炸。
b实验后继续通CO至试管冷却(防止铁重新被氧化)
c实验前,先点酒精灯,后点酒精喷灯
d实验后,先熄酒精喷灯,先熄酒精灯。
4、尾气的处理:
因为一氧化碳有毒,所以尾气中的一氧化碳气体要经过点燃处理或收集备用,防止污染空气。
5、实验前要检查一氧化碳的纯度,因为一氧化碳是可燃性气体,如果其中混有空气或氧气,温度达到着火点或与明火接触可能发生爆炸。
(氢气同理)
6、试验后继续通入一氧化碳的目的:
防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化(后果是得到铁和氧化铁的混合物);
防止液体倒吸。
【讲述】在我国及埃及、伊朗等地出土的最早的铁器都是用陨石(天外来客-陨石中含铁量高达90%)打制的。
陨铁虽好,但其数量及其有限。
地球上的铁多于铜,可是铁器大规模的使用即铁器时代为什么会出现在铜器时代之后呢?
其关键在于炼铁比炼铜更难些,难在哪里?
学了下面的内容,再和以前学过的炼铜比较,你就明白了。
【炼铜的方法有湿法炼铜,利用铁比铜活泼,氯化铜中还原出铜;
电解方法;
火法炼铜:
硫化亚铜和氧气生成铜单质和二氧化硫,高温条件下。
】
【板书】
工业炼铁
1、原料:
铁矿石、石灰石、焦炭、空气
2、原理:
在高温下,利用还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来
3、设备:
高炉
4、冶炼过程中发生的化学方程式
1)在高温下,焦炭跟氧气反应生成二氧化碳;
C+O2
CO2
(2)二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳.
CO2+C
2CO
(3)一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应,生成铁.
3CO+Fe2O3
【拓展】为了确保CO只与Fe2O3反应,还需将矿石中含的杂质SiO2除去.石灰石高温分解成氧化钙,CaCO3
CaO+CO2↑,氧化钙再与二氧化硅反应,CaO+SiO2====CaSiO3(硅酸钙),硅酸钙作为炉渣会从铁水中分离出来,从而达到除去二氧化硅的目的.
【讲述】从以上的活动中可以看到,是一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来,但是这时炼出来的铁含有很多的杂质,叫生铁,所以在实际生产中,所用的原料或产物都含有杂质,在计算用料和产量时应考虑到杂质问题。
可按下列公式进行转化:
(1)混合物中某物质的质量分数(纯度)=该物质的质量/混合物的质量×
100%=1-杂志的质量分数
(2)该物质的质量=不纯物质的总质量×
该物质的质量分数
不纯物质的总质量=该物质的质量/该物质的质量分数
【例题】用2000t含氧化铁80%的赤铁矿石,
理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?
分析:
化学方程式表示的是纯物质间的质量
关系,该物质的质量=含杂质物质的质量×
纯
物质的质量分数。
含有的杂质不能直接代入
化学方程式计算,因为杂质没有参加反应。
解:
1000t赤铁矿石中含有纯的氧化铁的质量为:
2000t×
80%=1600t,
设800t氧化铁理论可以炼出铁的质量为x,根据化学方程式就可得出结果。
Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
160112
800x
160112
1600x
X==1120t
折合为含铁96%的生铁的质量:
1120÷
96%=1166.7t
答:
可以炼出含铁96%的生铁1166.7t。
【学生活动1】
阅书教材的16页(常见矿石的图片),了解矿石概念。
【学生活动2】
经过阅读教材和老师讲解的矿石概念,完成下表
【学生活动3】
让学生分析与交换不同的意见
思考这个实验需要
注意的事项
①在一氧化碳还原氧化铁的实验中,为什么要先通一氧化碳?
②实验后的尾气如何处理?
③实验前做什么准备工作?
④试验完毕后继续通入一氧化碳的目的是什么
【学生活动4】
回忆思考炼铜的方法
阅读教材,思考工业炼铁的原理、原料和设备
【学生活动5】
根据工业炼铁的原理思考并书写冶炼过程中的化学方程式
【学生活动6】
思考含有杂质的物质能否参加化学反应的计算
【学生活动7】
思考含有杂志的物质该如何参与化学计算
认真自学例题,
审题,抓住有用
信息,理解数据
含义,讨论和交
流如何将不纯物
质转化为纯净
物。
三、本课
重、难点突出
1、工业炼铁的原理、原料和设备以及冶炼过程中的化学方程式。
2、一氧化碳还原氧化铁实验的装置、实验步骤、注意事项。
3、矿石的种类及主要主要成分。
将三个重点问题进行归纳总结,熟记于心。
四、实际
题型训练
1.炼铁和炼钢有何不同
炼铁是把铁从矿石中还原出来,而炼钢是把生铁中的碳含量降下来.
炼钢是用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳
元素主要设备是转炉、平炉、电炉
炼铁是Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气设备是高炉
2.在研究铁的冶炼过程时,应区别焦炭和一氧化碳的作用,虽然焦炭也有还原性,但在炼铁时起还原剂作用的是CO,CO是由焦炭和二氧化碳反应得到的.
[例2]某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、空气等,主要反应过程如下所示:
(1)在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式.
(2)写出②、③两步反应的化学方程式
②_____________________________ ③______________________________
答案:
(1)CO2,CO;
(2)CO2+C
2CO,3CO+Fe2O3
点拨:
解本题的关键是弄清冶铁过程中还原剂是什么?
它是怎样生成的?
然后根据题目所给条件综合分析,便可迎刃而解.
3.在本课题涉及到的计算中,尤其要注意的是关于不纯物的计算,一定要先将不纯量转化成纯量后再根据方程式计算.
[1]若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%,600t这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨?
设可炼出含杂质质量分数为7%的生铁的质量为x
160 112
600t×
80% x·
(1-7%)
x=
=365t
可炼出含碳等杂质质量为7%的生铁365t.
这类题很容易出错,错误原因主要在于没有理解哪些是不纯物的质量,哪些是纯净物的质量.赤铁矿和生铁都是混合物,而在化学方程式的计算中,所涉及到的都是纯净物的质量,只要牢牢把握住这一点,所有含杂质的计算都可迎刃而解.
[2].某钢铁厂每天需消耗5000t含Fe2O376%的赤铁矿石,该厂理论上可日产含Fe98%的生铁多少吨?
指导建议:
首先将不纯物的量转化成纯物质量
Fe2O3质量=5000t×
76%=3800t
设生铁质量为x,则纯铁质量=98%·
x
然后再根据方程式进行计算.
160 112
3800t 98%·
160∶3800t=112∶98%·
x x=
≈2714.3t
[3]冶炼2000t含杂质3%的生铁,需要含Fe3O490%的磁铁矿石多少吨?
纯铁质量=2000t×
(1-3%)=1940t
设磁铁矿石质量为x,则Fe3O4质量为90%·
反应原理:
Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2
232 168
90%·
x 1940t
232∶90%·
x=168∶1940t
=2976.7t
所以磁铁矿质量为2976.7t.
进行课堂练习,巩固所学内容
五、知识点的归纳和总结
本节课共有4个知识点
1、矿石的概念和种类
2、一氧化碳还原氧化铁的实验
3、工业炼铁
4、含有杂质的物质计算
对四个知识点进行深入的剖析理解,总结整理
六、课后作业
1、总结本节课的知识点
2、完成习题
教学反思
课程主要特色和创新之处
结合实际,每个问题进行详细的归纳总结,各个知识点都有拓展问题,融合在教学中,学生不仅学到教材知识,还能了解到很多近似的的问题。
课程存在的
问题与不足
日期
教学主管签字
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- 金属 资源 利用 保护 教案 标准版
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