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2019-2020年九年級(jí)化學(xué)鐵的冶煉 合金教案 滬教版 教學(xué)目標(biāo)： 知識(shí)與技能： 1．了解從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的方法； 2．知道生鐵和鋼等重要的合金，認(rèn)識(shí)加入其他元素可以改善金屬特性的重要性； 3．認(rèn)識(shí)金屬材料在生產(chǎn)、生活和社會(huì)發(fā)展中的重要作用。 過(guò)程與方法： 1．學(xué)習(xí)從日常生活事物中發(fā)現(xiàn)和提出問題； 2．指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種媒體和資料收集、整理和加工信息。 情感態(tài)度價(jià)值觀： 了解我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展；認(rèn)識(shí)金屬冶煉的重要性。 內(nèi)容要點(diǎn)： 1、 在煉鐵高爐里用一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵（或其他鐵的氧化物）在高溫下反應(yīng)能生成生鐵。（寫出化學(xué)方程式） 2、生鐵和鋼是重要的鐵合金。 3、合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合形成的有金屬特性的物質(zhì)。如青銅是由銅、錫等元素形成的合金。世界上最常見、應(yīng)用很廣的鋼是由鐵、碳等元素形成的合金。 通常所說(shuō)的“金屬材料”，既包括各種純金屬，也包括各種合金。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：生鐵的冶煉；鐵的兩種合金；含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算。 教學(xué)難點(diǎn)：1．含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算； 2．“一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)”的演示實(shí)驗(yàn)。 探究學(xué)習(xí)： 1．一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的注意事項(xiàng) 2．生鐵和鋼的比較 知識(shí)整理： 一．生鐵的冶煉 1．煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣 鐵礦石：主要有赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦Fe3O4、菱鐵礦FeCO3、黃鐵礦FeS2 焦炭：主要作用是提供熱量和產(chǎn)生還原劑CO； 石灰石：主要作用是造渣，除去鐵礦石中SiO2等雜質(zhì)。 2．煉鐵的設(shè)備：高爐 3．煉鐵的原理：在高溫條件下，利用還原劑一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來(lái)。 4．煉鐵的過(guò)程及反應(yīng)（以赤鐵礦為例）： （1）焦炭燃燒產(chǎn)生熱量并生成還原劑 C+O2CO2；CO2+C2CO （2）氧化鐵被CO還原成鐵 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （3）SiO2與CaCO3分解產(chǎn)生的CaO反應(yīng)生成硅酸鈣 CaCO3CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；爐渣主要成分 5．煉鐵產(chǎn)物：生鐵 有關(guān)問題：常見的鐵礦石主要有：吃鐵礦（主要成分是Fe2O3）、磁鐵礦（主要成份Fe3O4）、菱鐵礦（主要成分為FeCO3）、黃鐵礦（主要成分是FeS2）。請(qǐng)你從多角度分析這幾種礦石哪些不適合用來(lái)煉鐵。 分析：根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算，黃鐵礦及菱鐵礦中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都較小，并且黃鐵礦中含有硫元素，在煉鐵的過(guò)程中，很有可能形成二氧化硫氣體，排放到空氣中引起空氣污染。 6．金屬冶煉的方法： （1）還原法：把金屬礦物與焦炭、氫氣、一氧化碳等還原性物質(zhì)一起加熱反應(yīng)。 如：利用赤銅礦（Cu2O）提取銅Cu2O+C2Cu+CO；古代濕法煉銅：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu （2）電解法：活潑金屬很難從其礦石中還原出來(lái)，需要用電解法。 如：電解熔融氧化鋁制鋁：2Al2O34Al+3O2↑，電解熔融氯化鈉制鈉：2NaCl2Na+Cl2↑ （3）分解法：有些金屬的氧化物受熱容易分解，可以用簡(jiǎn)單加熱的方法得到。 如：氧化汞制水銀:2HgO2Hg+O2↑ 二．一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn) 1．反應(yīng)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅棕色的粉末變?yōu)楹谏勰吻迨宜儨啙帷? 3．實(shí)驗(yàn)步驟： 反應(yīng)前，先通一段時(shí)間一氧化碳，然后再加熱。目的是為了盡可能的排盡試管中的空氣，防止造成爆炸。 反應(yīng)后，先撤走酒精燈，等固體冷卻后再停止通一氧化碳。目的是為了使固體冷卻，防止石灰水倒吸。 4．尾氣處理：由于一氧化碳有毒，在關(guān)于該氣體的實(shí)驗(yàn)都需要注意尾氣的處理，點(diǎn)燃或收集。 5．氧化劑、還原劑；氧化性、還原性；氧化反應(yīng)、還原反應(yīng) 氧化劑具有氧化性，在反應(yīng)過(guò)程中失去氧，本身被還原，發(fā)生還原反應(yīng)； Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 失氧 得氧 還原劑具有還原性，在反應(yīng)過(guò)程中得到氧，本身被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。 如： 在該反應(yīng)中，F(xiàn)e2O3是氧化劑，CO是還原劑。 三．鐵的兩種重要的合金——生鐵和鋼 1．合金：由一種金屬和其他金屬（或者非金屬）熔合形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 2．生鐵和鋼組成和性能上的差異： 生鐵 鋼 含碳量 2%~4.3% 0.03%~2% 其他元素 硫、磷、硅、錳（少量） 硅、錳（少量）、硫、磷（幾乎沒有） 冶煉原料 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 生鐵、氧氣 冶煉原理 在高溫下，用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來(lái) 在高溫下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含有過(guò)量的碳和其他雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w或爐渣而除去 化學(xué)方程式 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 C+O2CO2 機(jī)械性能 硬而脆，無(wú)韌性 堅(jiān)硬、韌性好，塑性好 機(jī)械加工 可鑄造 可鍛、軋和鑄造 應(yīng)用 制造鐵鍋、暖氣片、機(jī)床底墊 制造機(jī)械、交通工具和武器 差異本質(zhì)原因 含碳量不同 3．合金的性能： （1）一般來(lái)說(shuō)，合金的硬度比組成它的金屬大； （2）大多數(shù)合金的熔點(diǎn)比組成金屬的熔點(diǎn)低； （3）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能比組成它的金屬差 （4）合金的性能主要決定于合金的成分 4．金屬材料：包括各種純金屬，也包括各種合金。 有關(guān)問題：黃銅是由銅與鋅組成的合金，外觀上類似于黃金。請(qǐng)你設(shè)計(jì)有關(guān)問題：黃銅是由銅與鋅組成的合金，外觀上類似于黃金。請(qǐng)你設(shè)計(jì)些具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒別黃金與黃銅。 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 將該固體在酒精燈進(jìn)行加熱 若看到黃色固體變黑； 看到?jīng)]有明顯變化 是黃銅 是黃金 將該固體加入到稀鹽酸中 在金屬表面出現(xiàn)氣泡 金屬?zèng)]有明顯變化 是黃銅 是黃金 稱取一定質(zhì)量的該固體m 投入水中，測(cè)得固體的體積V 根據(jù)ρ= 查找資料，金的密度為ρ0 ρ=ρ0 ρ<ρ0 是黃金 是黃銅