铁的冶炼学案。

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课题：铁的冶炼、合金学案

[学习目标]

1.了解从铁矿石中将铁冶炼出来的方法；

2.了解冶炼金属的其他方法；

3.了解合金的性质及常见的合金。

[学习重点]

1．铁的冶炼原理

2．合金的性质

[学法指导]

[学习过程]

一、导入谈话：

我们教室里使用的金属都是纯金属吗？

二、自学自测：

自主学习文本，完成自测作业

1．工农业生产中用途最广，用量最多的金属是()

A．铜B．铝C．金D．铁

2．金属的冶炼是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程。

3．在地壳中含量居第二位的金属是＿＿＿，约占地壳总质量的＿＿＿＿＿＿＿

4．用铁矿石炼铁主要的反应原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。工业炼铁的主要设备是＿＿＿＿＿＿＿，原料是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。反应的化学方程式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．生铁的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿，钢的含碳量为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6．钢的冶炼原理是将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿经反应后形成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。因此生铁和钢的主要区别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿的不同。

7．钢比生铁具有哪些优越的性能＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

8．合金是由＿＿＿＿＿跟＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿熔合形成的具有＿＿＿＿的物质。

9．通常所说的“金属材料”既包括各种＿＿也包括各种＿＿＿＿＿＿＿＿。

10．合金具有许多特殊的性能，＿＿＿＿＿一般比纯金属大，＿＿＿＿＿＿低于组成它的成份金属。＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿的形成，可以制成不同的各种合金。

三、互学互助：

（一）、铁的冶炼

实验室方法：一氧化碳与氧化铁反应来冶炼铁

实验前：Fe2O3是颜色，状态，能否被磁铁吸起？

实验步骤：

1.反应前先检查装置的

2.装入药品，连接好装置

3.先制CO气体，然后验纯，如果已比较纯了，再用酒精灯对着氧化铁加热，尾气的处理：方法一：；方法二：，目的是：。

4.观察氧化铁的颜色变化和石灰水的变化

5.反应结束，先撤氧化铁处酒精灯，稍稍冷却后停止通CO气体

6.待冷却后取出产物，用磁铁吸引，看能否被吸起，判断反应中生成了什么物质。

实验后：产物是颜色，状态，能否被磁铁吸起？

结论：

反应原理：。[

上述反应原理也用于工业炼铁。

工业炼铁的主要设备：

原料：

主要反应：

（二）、合金

四、导学导练：

1．炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是：（）

A磁铁矿（Fe3O4）72.4%B赤铁矿（Fe2O3）70%

C菱铁矿（FeCO3）48.3%D黄铁矿（FeS2）46.7%

2．1000含氧化铁80%的赤铁矿中可炼多少吨的铁？

3．下列关于生铁和钢的说法正确的是()

A．生铁和钢都是混合物，其主要成份都是碳

B．生铁硬而有韧性，既可铸又可锻

C．钢是用铁矿石和焦炭做原料炼制而成的

D．生铁和钢的性能差别较大，主要由于生铁和钢的含量碳不同

附：金属的冶炼方法

1.把金属矿物与焦碳或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应

冶炼锰、锌、铁、镍、铅等都是这种方法。

举例：高炉炼铁

2.电解法

冶炼钠、钾、镁、铝等是这种方法

举例：2Al2O3=＝==4Al+3O2↑

3.湿法冶金（金属）

用活泼金属将一些不太活泼的金属从其盐溶液中置换出来

适于处理金属含量较低和组分比较复杂的原料，如有色和稀有金属

举例：Fe+CuSO4===FeSO4+Cu

两个概念：

a.金属的氧化：金属跟氧结合生成金属氧化物的过程称为金属的氧化

b.金属氧化物的还原：金属氧化物失去氧转化为金属的过程称为金属氧化物的还原

举例：K]

3CO+Fe2O3====3CO2+2Fe____________________________

H2+CuO===Cu+H2O____________________________

2Cu+O2===2CuO____________________________

3Fe+2O2====Fe3O4____________________________

化苑漫步

“百炼成钢”

“百炼成钢”比喻人经过长期的艰苦磨练，变得非常坚强、成熟。但是这里面却蕴含着许多丰富的化学知识。

我们知道历史上青铜器的使用早于铁器，主要由于铁的熔点较铜高，较难冶炼。早期的炼铁是将铁矿石和木炭一起在炼炉中加热，大约在1200℃的温度下得到一种含杂质较多的块炼铁，这种铁状若海绵，质地疏松，需要反复加热锻打除去其中的夹杂物，改善其机械性能，方可使用。在反复锻打铁块的基础上，我国劳动人民又摸索出了炼钢的技术。它是以块炼铁为原料在木炭火中加热，趁热打铁，少量的碳从铁的表面渗进去，夹杂物被挤出，含碳量调整至0.03－2%之间，就炼成了钢，西汉时，为提高块炼铁渗碳钢的质量，人们增加了锻打的次数，由10次、20次增至近百次，这样可使钢的组织致密，成分均匀，从而进一步提高了钢的质量。这就是所谓的“百炼钢”，由此也就有了“百炼成钢”这一成语。

精选阅读

铁的冶炼合金

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第5章第二节铁的冶炼合金（第1课时）
【学习目标】1.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2．了解：生铁的冶炼原理及相关实验的现象、操作过程、设计注意点。
【学习重点】了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
【学习难点】了解从铁矿石中将铁还原出来的方法
【学习过程】
一、知识准备
1.了解铁在自然界的分布。
2.常见的铁矿石有哪些？选择最适合炼铁的铁矿石考虑哪些因素？
3.一氧化碳、二氧化碳气体分别有哪些性质？
二、思考与交流
（一）铁的冶炼
1.铁的冶炼原理
（1）炼铁原理的实验装置图
（2）实验操作步骤：
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③通④
⑤⑥
③④两步不能颠倒，目的是
⑤⑥两步不能颠倒，原因是
3.处理尾气的原因是，应如何处理？
4.实验中观察到的现象：（1）
（2）
5.写出一氧化碳与氧化铁在高温条件发生反应的化学方程式
2.铁的冶炼
（1）设备：
（2）原料：、、、
（3）各原料的作用：
铁矿石焦炭石灰石
（4）反应原理
用化学方程式表示，高炉中如何产生一氧化碳：
，。
（5）产品：
3.金属的冶炼方法
(1)法(2)法
三、总结与反思
工厂炼铁与实验室实验得到铁之间不同的是_____________________。
工厂炼铁需要考虑的因素有_________、___________、___________、_____________等等。
四、达标检测
1.工业上高炉炼铁用的原料是（）
①焦炭；②石灰石；③一氧化碳；④铁矿石
A．①②B．③④C．①②④D．②③④
2、以下是高炉中发生的部分反应，其中能产生还原金属氧化物的物质的反应是（）
A．C+O2CO2B．CO2+C2CO
C．CaCO3CaO+CO2↑D．3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3、下列物质中呈红色的氧化物是（）
A．Fe2O3B．CuC．FeOD．CuO
4、从含钠或钾的矿物中冶炼得到钠或钾常用的方法为（）
A．热还原法B．直接加热法C．电解法D．氧化法
5、做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质的方法是（）
A．用大量水边冲边洗B．用试管刷左右、上下用力刷
C．用盐酸或稀硫酸冲洗后再用水冲洗
D．用肥皂粉清洁后再用水冲洗
6、某化工厂用废钢铁和稀硫酸生产硫酸亚铁，在一定量的稀硫酸中不断加入废钢铁，下列图象中正确的是（）

五、课后训练
1.矿石是冶炼金属的主要原材料，要冶炼某种金属，如何选取矿石，冶炼过程中发生了哪些化学反应，这是冶炼前必须应该知道的，就这方面的内容，回答下列问题。
（1）在评定铁矿石的品位和质量时，除看到这种铁矿石里的含铁量外，还要看它的脉石（SiO2）成分和有害杂质（硫、磷）的含量的多少，下列铁矿石不能作为炼铁矿石的是（）
A．赤铁矿（Fe2O3）B．磁铁矿（Fe3O4）
C．硫铁矿（FeS2）D．菱铁矿（FeCO3）
（2）人类在很早就发现，孔雀石在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来。在这里主要发生了以下两个反应：①孔雀石中的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]受热分解成为氧化铜、水和二氧化碳；②氧化铜与赤热的木炭反应生成了铜和二氧化碳。请写出这两个反应的化学方程式。
2.铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币，已知铜的熔点是1083.4℃，铁的熔点是1534.8℃。试从物理性质和化学性质的角度分析，为什么用铜而不用铁来铸造货币？
从物理性质的角度分析：
从化学性质的角度分析：
3.我国古代将炉甘石（ZnCO3）、赤铜矿（主要成分为Cu2O）和木炭混合加热至800℃左右，可得到与黄金外观相似的“药金”。
（1）你认为制得的“药金”是黄金吗？，为什么？。
（2）“药金”的主要成分是。
4.测定Cu—Zn合金及Cu—Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀盐酸和必要的仪器。
（1）你认为能测出其铜的质量分数的是合金。
（2）小华取该合金的粉末65g与足量该盐酸充分反应，经测定，产生了0.4g气体，请求出该合金中铜的质量分数。

（3）若想测出该盐酸的质量分数，实验时必须提供和测出的数据是_________（填序号）
A．参加反应的合金质量B．参加反应的稀盐酸的质量C．产生气体的质量
5、一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图所示
（1）若先给氧化铁加热，再通一氧化碳可能产生的后果是。
（2）A中的现象是，A中发生反应的化学方程式为：。
（3）B装置中的现象是，根据该现象可判断A中反应是否已经开始，B中发生化学反应的化学方程式：。
（4）C装置的作用是，C装置收集气体的方法叫，收集到C瓶中的气体应如何处理，你还有哪些处理的办法。
（5）当氧化铁全部还原成铁后停止实验，应该先熄灭直到试管冷却，再停，其目的是。
六、教学后记

《金属、金属矿物和铁的冶炼》教学案

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《金属、金属矿物和铁的冶炼》教学案
班级姓名学号
知识回顾
1．金属有许多共同的物理特征，如。
2．金属的化学性质：常见的金属有铝、铁、铜（写出它们下列反应的化学方程式）
（1）在加热或点燃的条件下，它们与O2能反应：、
、。
（2）与稀硫酸的反应：、。
（3）与盐溶液的反应：①铁丝浸入硫酸铜溶液；②铜片浸入硝酸银溶液；③锌粒浸入硫酸亚铁溶液。
以上（2）（3）反应中反应的基本类型是，这种反应类型的基本特征是
。
（4）铝、铁、铜与冷水。（填“反应”或“不反应”）
3．金属元素在自然界中，除极少数不活泼的金属（如：）有单质存在，其余
大多数金属以存在。
4．铁的矿物主要有、、和。
5．某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下：
焦炭

(1)请在方框内填入相应物质的化学式。
(2)写出步骤①②③的化学方程式：①
②③
(3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为。
6．在实验室中用CO还原Fe2O3的实验中：
（1）观察到的现象是、。
（2）实验中的注意事项有：（用“先”“后”）实验开始时，通CO，点燃酒精灯；
实验结束后，停止通CO，熄灭酒精灯；
7．常见的铁合金有和，它们的含碳量分别是。
8．人类历史上使用最早的合金是，世界上最常见、应用很广的合金是。
9．合金的硬度一般比各成分金属的硬度；多数合金的熔点组成它的成分合金。
常见的合金有、、、、。
10．铁在空气中生锈，主要是铁跟、等物质相互作用，发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的主要成分是（写化学式）。
稀硫酸、醋酸溶液、食盐水都能（填“加快”或“减慢”）铁打的生锈速度。
11．防止金属制品生锈的方法有、、
。
12．废金属的危害①②。
回收利用废金属的优点有、。
练习巩固
1．下列物质中不属于合金的是（）
A、青铜B、四氧化三铁C、保险丝D、高炉炼出来的生铁
2．绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点之一是：提高原子的利用率，使原料中所有的原子全部转化到产品中，实现“零排放”。下列反应符合绿色化学这一特点的是()
A、工业冶铁B、用生石灰制熟石灰C、实验室制取二氧化碳D、实验室制取氧气
3．把铁片分别放入下列溶液中，铁片会溶解，而且溶液质量会减轻，则此溶液是（）
A、稀硫酸B、硫酸铜溶液C、稀盐酸D、硫酸亚铁溶液
4．有关合金的叙述：①合金中至少含两种金属②合金中的元素以化合物的形式存在③合金中一定含有金属④合金一定是混合物⑤生铁是含杂质较多的铁合金⑥生铁可完全溶解在稀盐酸中。其中正确的是（）
A、①②③④⑤⑥B、①②C、①③④⑤D、③④
5．向混有少量CuO粉末的铁粉中加入一定量的稀硫酸，加热。反应完毕后，铁粉还有剩余所得溶液中一定含有（）
A、CuSO4、FeSO4B、CuSO4、Fe2(SO4)3C、CuSO4D、FeSO4
6．钛和钛合金是21世纪重要的金属材料，它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀性强、钛合金与人体有良好的“相容性”等等。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（）
A、用于潜艇设备的制造B、用于制造航天设备
C、用于做保险丝D、用于制造人骨替代品
7．如图5－3所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，
用带Ｕ型管的胶塞塞紧，Ｕ型管内水面处于同一高度。
数天后观察到Ｕ型管内的水面()
A．a比b高B．b比a高C．一样高D．无法判断
8．下列成语与我们所学的化学知识有关。请简述其中的化学原理。
（1）百炼成钢；
（2）釜底抽薪。

5.2金属矿物、铁的冶炼（第1课时）学案

第5章第二节金属矿物铁的冶炼（第1课时）
【学习目标】1、了解金属矿物在自然界中的存在
2、掌握实验室炼铁的原理、装置、步骤及注意点
3、掌握工业炼铁的原料、设备、原理、产品与实验室的区别。
4、认识C、CO、CO2的相互转化。
【学习重点】掌握实验室炼铁的原理、装置、步骤及注意点
【学习难点】掌握工业炼铁的原料、设备、原理、产品与实验室的区别
【学习过程】
一、回顾、预习与交流
【旧知回顾】：
阅读p116-117，了解金属矿物在自然界中的存在方式。
1.自然界中以单质形式存在的有___________________。因为这些金属的化学性质______活泼。地壳中含量最多的金属元素为_______，其次为____________。
2.铁的矿物主要有________、________、_______和黄铁矿。赤铁矿的主要成分为_________，磁铁矿的主要成分为________。
3.矿石都是_______物，赤铜矿的主要成分为________，（标出铜元素的化合价），名称为___________。
4.比较氧化铁、四氧化三铁及FeS2中铁元素的质量分数由高到低的顺序为________________________________。
5.一氧化碳化学式_______：煤气的主要成分，______溶于水，有______性，能和人体的血红蛋白结合，而导致无法与氧气结合，同时一氧化碳具有_______性，可作为燃料。燃烧的化学方程式为____________________。
【新知导学】：
1.什么叫金属的冶炼？
名称铁粉氧化铁四氧化三铁氧化亚铁
化学式
颜色
2．
3.常见的铁矿石有哪些？选择最适合炼铁的铁矿石考虑哪些因素？

二、合作、研讨与点拨：
活动一、实验室模拟炼铁
（1）炼铁原理的实验装置图
（2）实验操作步骤：
①检查装置气密性
②装药品并固定装置
③通④
⑤⑥
注意：③④两步不能颠倒，目的是
⑤⑥两步不能颠倒，原因是
（3）.处理尾气的原因是，应如何处理？
（4）.实验中观察到的现象：（1）
（2）
（5）.写出一氧化碳与氧化铁在高温条件发生反应的化学方程式
活动二工业炼铁
（1）设备：
（2）原料：、、、
（3）各原料的作用：
铁矿石焦炭和热空气，
石灰石
（4）反应原理
用化学方程式表示，高炉中如何产生一氧化碳：
，。
（5）产品：
（6）出铁口为什么低于炉渣出口？
三、总结、反思与提升
1、总结：活动一、二。对比实验室与工业炼铁
实验室炼铁工业炼铁
装置（设备）
药品（原料）
原理
产品
2、活动一中实际使用的CO的质量比参加反应的CO的质量要。
直玻璃管内的物质反应前后质量差为的质量。
澄清石灰水增加的质量的理论上是的质量。
3、提升：金属的冶炼方法
电解法：（铝的冶炼）
热还原法：利用还原剂C、CO、H2在加热或高温的条件下将金属氧化物中的氧夺走，使金属氧化物被还原成金属单质。
如：一氧化碳还原氧化铁___________________________
一氧化碳还原四氧化三铁________________________
氢气还原氧化铜________________________________等。
4、书写C、CO、CO2的转化反应化学方程式
①_______________________________
②_______________________________
③_______________________________
④_______________________________
四、自检、反馈与巩固
【课堂作业】
1.工业上高炉炼铁用的原料是（）
①焦炭；②石灰石；③一氧化碳；④铁矿石
A．①②B．③④C．①②④D．②③④
2、以下是高炉中发生的部分反应，其中能产生还原金属氧化物的物质的反应是（）
A．C+O2CO2B．CO2+C2CO
C．CaCO3CaO+CO2↑D．3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3、下列物质中呈红色的氧化物是（）
A．Fe2O3B．CuC．FeOD．CuO
4、从含钠或钾的矿物中冶炼得到钠或钾常用的方法为（）
A．热还原法B．直接加热法C．电解法D．氧化法
5、做一氧化碳还原氧化铁的实验后，清洗试管壁上留下的黑色物质的方法是（）
A．用大量水边冲边洗B．用试管刷左右、上下用力刷
C．用盐酸或稀硫酸冲洗后再用水冲洗D．用肥皂粉清洁后再用水冲洗
5、一氧化碳还原氧化铁的实验装置如下图所示
（1）若先给氧化铁加热，再通一氧化碳可能产生的
后果是。
（2）A中的现象是，
A中发生反应的化学方程式为：。
（3）B装置中的现象是，根据该现象可判断A中反应是否已经开始，B中发生化学反应的化学方程式：。
（4）C装置的作用是，C装置收集气体的方法叫，收集到C瓶中的气体应如何处理，你还有哪些处理的办法。
（5）当氧化铁全部还原成铁后停止实验，应该先熄灭直到试管冷却，再停，其目的是。
【课后训练】
1.矿石是冶炼金属的主要原材料，要冶炼某种金属，如何选取矿石，冶炼过程中发生了哪些化学反应，这是冶炼前必须应该知道的，就这方面的内容，回答下列问题。
（1）在评定铁矿石的品位和质量时，除看到这种铁矿石里的含铁量外，还要看它的脉石（SiO2）成分和有害杂质（硫、磷）的含量的多少，下列铁矿石不能作为炼铁矿石的是（）
A．赤铁矿（Fe2O3）B．磁铁矿（Fe3O4）
C．硫铁矿（FeS2）D．菱铁矿（FeCO3）
（2）人类在很早就发现，孔雀石在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来。在这里主要发生了以下两个反应：①孔雀石中的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]受热分解成为氧化铜、水和二氧化碳；②氧化铜与赤热的木炭反应生成了铜和二氧化碳。请写出这两个反应的化学方程式。
3.某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：（已知：CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O）
(1)为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序为a→()→()→()。C装置中NaOH的作用是
(2)实验开始时，应(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是。
(3)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为，反应方程式为。
(4)除CO外，还有(写化学式)可以还原Fe2O3。