铁的冶炼 合金

§ 5-2 铁的冶炼 合金
1、 教学目标：
1. 通过铁的冶炼，使学生了解工业炼铁的原理、设备、原料，从而将书本上的化学知识与工业生产相结合。
2. 了解生铁和钢等重要的合金，认识加入其它元素可以改善金属特性的重要性。
3. 认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。
4. 通过含杂质的化学方程式的计算，让学生明白实际应用与理论计算之间的差异。
2、 重点、难点：
重点----含杂质物质的化学方程式的计算；铁的两种合金。
难点---①含杂质物质的化学方程式的计算；
②“一氧化碳与氧化铁反应”的演示实验。
三、课前准备：
1． 让学生观看参观炼铁厂的录像，了解从铁矿石开采到铁水出炉的大致生产过程。
2． 要求学生调查下日常生活中我们用到了那些金属。
3． 教师了解其他常见金属的冶炼方法，准备“一氧化碳与氧化铁反应”的演示实验。
四、教学过程
学习课题 教师活动 学生活动 教学设想
一、组织教学、音乐欣赏、导入新课 在电脑中给出工人采矿炼铁的画面，背景音乐为《咱们工人有力量》片断。提问：画面上展示的是那种劳动？ 在观看画面的同时欣赏背景音乐。学生回答 激发学生兴趣，活跃课堂气氛。
二、工业炼铁的过程及原理 比较铁矿石中Fe2O3和Fe的组成上的差别。提问：从以前接触过的一些物质中寻找，通过化学反应使Fe2O3失去氧。金属的冶炼方法从经济效益等各方面原因考虑，我们一般选择C或CO，展示高炉剖面示意图，介绍高炉工作过程。指出高炉里面所发生的主要化学反应，即炼铁的原理：3CO+Fe2O3高温＝＝2Fe+3CO2 学生回答学生回答分析讨论Mg、H2、C、CO等物质是否符合条件。分析讨论CO的来源 让学生通过比较组成差别来寻求冶炼的方法，即使Fe2O3失去氧，得到Fe
三、“一氧化碳与氧化铁反应”的演示实验。 展示仪器装置图按图组装好仪器，开始实验展示另外两种处理尾气的方法：将尾气直接燃烧。用化学试剂将尾气吸收。 分析讨论为什么要先通入CO，过会儿才开始加热。根据实验原理，预期会看到那些实验现象。分析讨论怎么判断铁矿石反应后变为铁分析讨论后面尾气出口为什么要加个气球收集好尾气？这种方法有什么缺点？分析讨论有没有其他办法来处理尾气 增强学生环保意识
四、生铁和钢 展示生铁和钢的含碳量数据。因为含碳量不同，所以生铁和钢的性质有很大的差别。介绍生铁和钢的用途。展示我国历年来钢产量的图表 比较两者含碳量，分析条论用什么方法除去生铁中的碳请学生举例举例比较各个年份钢产量的递增量 让学生了解生铁和钢都不是纯净物。让学生了解钢铁在生产和生活中的重要性对学生进行爱国主义教育
五、含杂质物质的化学方程式的计算 化学方程式所表示的反应物与生成物之间的质量关系，指的是纯净物。然而现实生产、生活所接触的物质大多为不纯物，因此在进行含有一定量杂质的反应物或生成物的计算时，首先要掌握不纯物与纯净物之间的质量关系。 1．不纯物的质量 = 纯净物的质量＋杂质的质量 2．纯净物质量 = 不纯物质量×纯净物质量分数 3．不纯物质量= 纯净物质量÷纯净物质量分数 〔例题〕用2000吨含氧化铁75%的赤铁矿，可炼铁多少吨？[解] 2000吨赤铁矿含氧化铁的质量为2000吨×75%=1500吨设：1500吨氧化铁可炼出铁的质量为x。Fe2O3 +3CO2Fe + 3CO2160 2×561500t xx==1050t答：可炼铁1050吨。 练习书上P121，“交流与讨论”中的题目 掌握含杂质物质的化学方程式的计算
六、合金 讲述古代“宝刀”的秘密展示生活中所使用的不锈钢、飞机上用的钛合金、灯泡里面用的钨丝、电工用的保险丝、切割金属材料的刀具和杂技表演者的保险钢丝绳。[提问] 切割金属材料的刀具和表演用的钢丝绳，两者所用钢材有什么不同？不同的合金性质不同，性质决定了用途。展示一些常见合金的特性和用途展示另外几种有趣的合金图片。不锈钢并不是真的不会生锈，只是它的自我保护能力比较强。 学生回答。分析讨论的合金的性质与其组成金属单质的性质有哪些不同？得出合金的属性和其组成金属单质的性质差别的一般规律设想下如果记忆合金、储氢合金广泛的应用到我们的日常生活中，能给我们的生活带来哪些便利。 激发学生的学习兴趣。让学生了解不同的合金有不同的用途让学生了解不同金属组成的合金性质和原来组成的金属性质有明显的差异。激发学生的学习兴趣。
七、小结 自然界中的金属很少以单质形式存在，大多是以化合物的形式存在的，所以大部分金属必需通过冶炼才能得到单质形式的金属。而且，各种金属互相混合能得到性质优异的合金，适用于不同的领域。其中尤其以钢最为重要，应用也最为广泛。通过这节内容的学习，使我们知道了生铁、钢等合金的重要性。也掌握了含杂质物质的化学方程式计算。明白了实际应用和理论计算之间的差异。金属冶炼的方法很多，除了书上介绍的以外，科学家还正在研究利用植物和细菌来冶炼金属的“绿色冶炼”方法。
五、板书设计：
§ 5-2 铁的冶炼 合金
一、工业炼铁的过程及原理
3CO+Fe2O3高温＝＝2Fe+3CO2
二、一氧化碳与氧化铁反应
三、生铁和钢
含碳量不同：生铁2％－4.3％ 钢0.03％－2％
四、含杂质物质的化学方程式的计算
不纯物与纯净物之间的质量关系。
1．不纯物的质量 = 纯净物的质量＋杂质的质量
2．纯净物质量 = 不纯物质量×纯净物质量分数
3．不纯物质量= 纯净物质量÷纯净物质量分数
五、合金
六、练习：
1、成语“百炼成钢”与我们所学的化学知识有关。请你简述其中的化学原理。
2、下列物质属于纯净物的是（ ）
A、硬铝 B、氧化铁 C、生铁 D、不锈钢
3、下列物质属于合金的是（ ）
A、氧化铜 B、水银 C、锌 D、钢
4、赤铁矿的主要成分是（ ）
A、Fe3O4 B、FeCO3 C、Fe2O3 D、FeS2
5、高炉炼铁的主要原料是（ ）
A、铁矿石、焦碳、一氧化碳
B、铁矿石、一氧化碳、石灰石
C、铁矿石、一氧化碳、二氧化碳
D、铁矿石、焦碳、石灰石
6、有一种红色粉末在高温下可以和CO发生反应，该粉末可能是下列物（ ）
A、氧化铁 B、铜粉 C、氧化铜 D、木炭粉
7、合金是具有很多特殊性能的“新型金属”，具有良好的物理、化学或机械性能。合金的硬度一般比各组成金属的硬度________（填“大”或“小”），多数合金的熔点比组成它的成分金属熔点__________（填“高”或“低”）。下列几种合金的用途，主要是利用了它们的什么特性：用不锈钢制造各种医疗器械或生活日用品_____________；用武德合金制电路保险丝__________；用硬铝制造飞机、汽车的外壳或作建筑材料____________。
8、某高炉年产生铁500万吨（设生铁中含铁96%），生产过程中铁的损耗不计，问需要含60% Fe2O3的赤铁矿（Fe2O3）多少吨？
七、答案：
1. 捶打烧红的生铁时，生铁中的碳与氧气等反应生成二氧化碳，使含碳量降低，转化为钢。
（这题有两个要点：a生铁与钢的区别；b生铁转化为钢时发生的化学变化。古时候炼得的生铁叫块炼铁，这种铁质地疏松，还夹杂着许多来其他矿石的氧化物。在实践中人们发现如果把这种铁，加热到一定温度下经这反复锻打，就可把夹杂的氧化物挤出去，此时铁的机械性能就得到了改善。为改变块炼铁的性能而要用木炭作燃料，加热块炼铁并锤打，这样少量的碳会从铁的表面渗进去。这就是最早的钢。）
2.B 3.D 4.C 5.D 6.A 7.大 低 不易生锈 熔点低 硬度大，密度小
8. （炼铁原理）Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2
【思路】
此题属于利用化学性质，据化学方程式的基本计算，但要注意题目中两个百分含量的意义。生铁纯度为96%，则年产500万吨的生铁中含纯铁500×96%=480（万吨）。含Fe2O360%的赤铁矿，即Fe2O3％＝60％
【解法】
年产纯铁量500×96%=480万吨
设：需要含60% Fe2O3的赤铁矿（Fe2O3）万吨
3CO + Fe2O32Fe + 3CO2
160 112
60％万吨 480万吨
答：需含60% Fe2O3的赤铁矿1142.9万吨。