铁的冶炼和合金.docx

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1、铁的冶炼和合金第五章 金属与矿物(课时3铁的冶炼合金) 自学导航 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在地壳中含量居其次位的金属是，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分是的不同。 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合金具有很多特别的性能，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

2、合金。 111000含氧化铁80%的赤铁矿中含氧化铁多少吨。含铁元素多少吨。 指引迷津 例题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 思路分析：生铁和钢是两种重要的合金，它们的主要成份依旧还是铁，两者本质的区分是含碳量的不同。生铁的含碳量高，所以硬而脆，可铸不行锻。钢的含量低所以韧性好，可铸可锻。因此，两者性能的差别主要是由含碳量不同造成的。在自然界中的铁主要以化合物的形式存在于矿石中，冶炼生铁的原料是铁矿石、焦炭，而钢是用生铁来冶炼的

3、，其原理就是将生铁中过多的碳除去，故正确的答案是（D） 基础评价 1下列说法正确的是（） A生铁和钢都是铁的单质 B生铁和钢都是铁的化合物 C生铁和钢硬度比纯铁小 D生铁和钢都是铁的合金 2下列物质不属于合金的是（） A不锈钢B硬铝 C氧化铜D黄铜 3下列物质属于金属材料的是（） A青铜B铁矿石 C焦炭D12K黄金 4炼铁的主要原料是（） 铁矿石石灰石 焦炭一氧化碳 AB CD 5下列改变必需加入还原剂才能实现的是（） AFeFe3O4BCCO2 CFe2O3FeDKClO3O2 6今有赤铁矿样品10克，经试验分析，其中含氧化铁8克，该铁矿石中铁的质量分数为（） A80%B70%C56%D30

4、% 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）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 8炼钢过程中须要用抽样的方法对产品的技术指标进行检测，现抽取6克样品，在足量氧气中充分燃烧最终收集到0.11克CO2，通过计算推断该样品是否已达钢的要求。 9冶炼1000吨含杂质2.5%的生铁，需含Fe3O485%的磁铁矿多少吨？ 拓展探究 自然界有一种颜色漂亮的铜矿叫孔孔雀石，主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，它受热时会发生分解反应，生成一种黑色固体和两种气体，其中一种是水蒸气。请设计试验方案鉴定孔雀石加热分解的产物。 化苑闲逛

5、 “百炼成钢” “百炼成钢”比方人经过长期的艰苦磨练，变得特别坚毅、成熟。但是这里面却蕴含着很多丰富的化学学问。 我们知道历史上青铜器的运用早于铁器，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，须要反复加热锻打除去其中的夹杂物，改善其机械性能，方可运用。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0.032%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

6、数，由10次、20次增至近百次，这样可使钢的组织致密，成分匀称，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。 铁的冶炼学案 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： 我们教室里运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在地壳中含量居其次位的金属是，约占地壳总质量的

7、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分是的不同。 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合金具有很多特别的性能，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 试验室方法：一氧化碳与氧化铁反应来冶炼铁 试验前：Fe2O3是颜色，状态，能否被磁铁吸起？ 试验步骤： 1.反应前先检查装置的 2.装入药品，连接好装置 3.先制C

8、O气体，然后验纯，假如已比较纯了，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.视察氧化铁的颜色改变和石灰水的改变 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，推断反应中生成了什么物质。 试验后：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相宜炼铁的是：（） A磁铁矿（Fe3O4）72.4%B赤铁矿（Fe2O3

9、）70% C菱铁矿（FeCO3）48.3%D黄铁矿（FeS2）46.7% 21000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

10、溶液中置换出来 适于处理金属含量较低和组分比较困难的原料，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_ 化苑闲逛 “百炼成钢” “百炼成钢”比方人经过长期的艰苦磨练，变得特别坚毅、成熟。但是这里面却蕴含着很多丰富的化学学问。 我们知道历史上青铜器的运用早于铁器，主要由于铁的熔点较铜高，较难冶炼。早

11、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，须要反复加热锻打除去其中的夹杂物，改善其机械性能，方可运用。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0.032%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，成分匀称，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。 第五章其次节铁的冶炼合金沪教化学教案

12、 其次节铁的冶炼合金 教学目标： 1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法； 2、知道生铁和钢等重要的合金，相识加入其他元素可以改善金属特性的重要作用； 3、相识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。 过程与方法： 1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与探讨，培育学生运用学问于实际生活的实力； 2、提高学生分析和解决实际问题的实力及创新思维实力。 情感看法与价值观： 1、通过对钢铁、青铜等合金学问的介绍，培育学生的爱国主义情感； 2、通过对冶铁原理的分析，培育学生平安操作意识和良好的环保意识。 重点难点： 铁的冶炼原理；合金及合金的物理特性；工业炼铁的化学原理。 【教学设计思路】： 一、铁的冶炼

13、 从你所了解的钢铁学问入手 如何从铁矿石中提取铁？ CO还原Fe2O3的化学原理 工业炼铁的设备及过程 【教学过程】： 1、地壳中铁的含量在金属中居于第几位？自然界中铁元素以何种形式存在？ 2、你知道的铁矿石有哪些？我国的铁矿主要分布在哪些地区？ 3、就你所知的历史学问，你知道我国劳动人民早在什么时期就独创了炼铁和运用铁器了？ 4、人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么？ 引导学生从地壳中铁的含量，自然界中铁元素的存在形式，我国铁矿的类型及基地分布状况等方面进行探讨。 既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和驾驭以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。 【老

14、师引导】 今日我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例，来学习探讨如何实现铁的冶炼。对比Fe2O3与Fe组成上的区分，请大胆假设，如何实现从Fe2O3到Fe的转变。 Fe2O3与Fe的组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe少了O元素，要使Fe2O3转变为Fe，可从下列方面入手： （1）可在肯定条件下，使Fe2O3干脆失氧，转变为铁； （2）可加入某类物质，让其与Fe2O3中的O元素结合，主动夺取Fe2O3中的“O”元素，使Fe2O3转变为金属Fe。 评析： （1）对于活动性比较活泼的金属（如Na、K、Mg、Al等）很难从其矿物中提取出来，为了得到它们，可采纳电解的方式干脆将它们分解，引读P120

15、“拓宽视野”。金属Fe的活动性不是很强，一般不采纳这种方式。 （2）冶炼金属铁，可选择加入其他易得氧的物质与Fe2O3反应，以夺氧的方式还原Fe2O3。 引导：我们以前所学过和接触的物质中，哪些可以和“O”结合，形成新的物质？ Mg、H2、C、CO、P、Cu等物质可实现以上改变。 MgMgOH2H2OCCO2 PP2O5CuCuOCOCO2 引导：从理论上讲,这些物质都可以实现所需转变,但从经济效益、环境爱护、人体健康及平安角度动身，我们一般选择C或CO。现以CO为例，探讨铁的冶炼过程。 阅读P119“视察与思索”中CO与Fe2O3的反应工业炼铁的反应原理。并思索下列问题： （1）试验中为什么

16、要先通一段时间CO，再加热Fe2O3？ （2）澄清石灰水的作用是什么？试验中会出现什么现象？ （3）点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么？ （4）试验结束前应如何操作，才能保证得到较纯净的铁粉？ （5）如何验证明验中产生了铁？ 引导： 书写CO和Fe2O3反应的化学方程式。Fe2O3+3COFe+3CO2 引导学生阅读P120文字及展示炼铁高炉的模型。（展示实物模型及光盘上关于高炉炼铁的演示过程） 归纳：工业上炼铁设备：高炉原料：铁矿石、焦炭、石灰石 主要反应：2C+O22CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2=CaSiO3（炉渣可用于制水泥） 尾气

17、主要成分：CO和CO2（需经处理后再排放） 二、生铁和钢 引导：生铁和钢均为铁的合金。它们在生产生活中有着广泛的用途。钢铁的生产和运用是人类文明和社会进步的一个重要标记。 阅读P120-121归纳：生铁：含碳量在24.3之间的铁的合金 钢：含碳量在0.032之间的铁的合金 从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰 三、合金 引导：作为“金属材料”之一的合金在生产生活中起着越来越重要的作用，合金的出现大大拓宽了金属材料的范围和运用价值。 阅读：P122有关文字。归纳：合金是一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。人类历史上运用最早的合金是青铜；世界上最常见、应用最广的合金是

18、钢。 引导学生阅读P122活动与探究：某种保险丝是用武德合金制成的，熔点约为69。其组成金属及其熔点分别为鉍（271）、铅（327）、锡（232）、镉（321）。比较武德合金和其组成金属的熔点差异，归纳出合金的优良特性。 归纳：合金具有很多良好的物理、化学或机械性能；合金的硬度一般比各成分金属大；多数合金的熔点低于组成它的成分金属。 内容： 1、在炼铁高炉里用一氧化碳与铁矿石中的氧化铁（或其他铁的氧化物）在高温下反应能生成生铁。 2、生铁和钢是重要的铁合金。 3、合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。如青铜是由铜、锡等元素形成的合金。世界上最常见、应用很广的钢是由铁

19、、碳等元素形成的合金。通常所说的“金属材料”，既包括各种纯金属，也包括各种合金。 4、含杂质的化学方程式的计算。 本节在本章中的地位与作用：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学问与工业生产相结合。知道生铁和钢等重要的合金，相识加入其它元素可以改善金属特性的重要性；相识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。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。通过学习，使学生了解我国钢铁工业的发展；相识金属冶炼的重要性。 参考资料： 1、古代的炼铁 自然的纯铁在自然界几乎不存在，人类最早发觉和运用的铁，是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴

20、等金属的混合物，含铁量较高。但是，陨铁终归非常稀有，它对制造生产工具起不了什么大的作用，但通过对陨铁的利用，终归使人们初步相识到铁。 原始的炼铁方法，大致是在山坡上就地挖个坑，内壁用石块堆砌，形成一个简陋的“炉膛”，然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”，依靠自然通风，空气从“炉膛”下面的孔道进入，使木炭燃烧，部分矿石就被还原成铁。由于通风不足，“炉膛”又小，故炉温难以提高，生成的铁混有很多渣滓，叫毛铁。 铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁，我国要比欧洲大约早1000多年。 2、古代的炼铜 人类最早用石器制造工具，曾称为“石器时代”。接着，人们独创了炼铜并用铜制造工具，曾称为“

21、铜器时代”。紧接着人们又独创了炼制铜与锡的合金青铜，青铜被大量用于制造工具，曾称为“青铜时代”。青铜的运用为人类运用金属揭开了历史的新篇章。 大约在5000年以前，中国已学会用孔雀石（碱式碳酸铜）冶炼出铜。冶炼时，在熔锅或熔炉内放置孔雀石和木炭，让木炭在里面燃烧，用吹管往里送风，产生高温，熔化矿石，同时产生一氧化碳使铜析出。依据牢靠的文献资料和出土铜器，可以确定在殷商时期我国对青铜器的冶炼和青铜器的铸造已达到相当高的水平。 在铜的冶金史和化学史上，我国还有一项重大的独创，就是湿法炼铜。早在公元前一两百年，就已经知道用铁从铜盐中置换出铜。在距今1200多年前，就用铁锅熬胆水（硫酸铜溶液）炼铜，此

22、法炼铜到宋朝时发展到顶峰。直到今日，湿法炼铜仍旧被世界各国采纳，因为湿法炼铜相宜开采低品位贫铜矿。 3、铁与人体健康 铁是人们特别熟识的一种物质，且再日常生活中应用广泛。如建筑材料、工业机床、钢木家具、锅、铲、瓢、勺等等均离不开铁做原料。然而铁的用途并不仅仅是这些，更重要的是铁元素人体健康必不行少的元素，它是人体血红蛋白的一个重要组成部分，血红蛋白之所以能把氧带到全身的每一个细胞中去，其主角就是铁，人体中的血是红色的，就是由于铁的存在。血红蛋白的每一个次小单位都含有一个铁原子，没有铁原子，血红蛋白就制造不出来，氧就无法被输送，这样血液就变白，进而使肤色苍白，因为血红蛋白与氧结合，才使血带上鲜红

23、色。人们每天吃进的食物中含有一部分铁，在日常饮食中含铁的食物主要有：鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊肉及肝脏、心脏、猪肚、蛋黄、海带、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、萝卜、番茄等。 当人膳食含有足够的铁时，所汲取的铁就会被储存在机体组织中，吃进的铁不足时，储存的铁就会因渐渐消耗而削减，严峻缺铁会引起缺铁性贫血。人体汲取铁一般是无机铁盐比有机铁盐简单，二价铁（Fe2+）比三价铁（Fe3+）汲取率约大3倍。所以在给缺铁性贫血病人补充铁时，明显应赐予无机的二价铁如硫酸亚铁以及维生素C等酸性物质。近几年来世界卫生组织，多次提倡推广运用中国的铁锅、铁铲烹调食物，通过铁铲与铁锅而获得大量的无机二价铁，在胃酸中成离子态时被

24、人体干脆汲取，以补充人体对铁的须要。 4、炼铁的矿石及识别 铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石许多，具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。 识别铁矿石的方法通常是利用其颜色，光泽、密度、磁性、刻痕等性质。 磁铁矿（Fe3O4）黑色，用粗瓷片在矿石上刻划时，留下的条痕是黑色的。具有磁性，密度为4.95.2克/厘米3。 赤铁矿（Fe2O3）颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的刻痕仍旧是红色，不具磁性。成致密块状或结晶块状（镜铁矿）产出，也有成土状产出。密度为55.3克/厘米3。 褐铁矿（Fe2O33H2O）矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色

25、，瓷片的划痕呈黄褐色。无磁性，密度为3.34克/厘米3。 菱铁矿（FeCO3）有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆，无磁性，在盐酸里有气泡（CO2）冒出。密度为3.83.9克/厘米3。 5、在高炉中炼铁为什么运用焦炭 焦炭是把肯定品种的煤在炼焦炉中隔绝空气加强热干馏，而得到的一种坚硬多孔性固体。高炉炼铁时运用焦炭，一是用作热源，焦炭在燃烧时放大量热；二是生成的二氧化碳在高温下与焦炭反应得到还原剂一氧化碳，一氧化碳使铁矿石还原成铁。 焦炭硬度大、多孔、在高炉不易压碎，简单使气体通过，且发热量比煤大，所以高炉用焦炭而不用煤。 6、不锈钢为什么能抗腐蚀 不锈钢是能反抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。不

26、锈钢分两大类：一类是铬不锈钢，含铬在12%以上；另一类是铬镍不锈钢，通常含铬18%，含镍8%左右。含铬不锈钢能抗一般腐蚀，镍铬不锈钢有更强的抗蚀性能。广泛用于化工、制药、食品加工、手术器械。 一般来说，纯金属比不纯金属或合金难于被腐蚀，这是因为它们不简单形成电化腐蚀。而不锈钢为什么反而能抗腐蚀呢？ 这是因为在不锈钢中镍、铬含量相当高，足以在合金表面形成一层致密的氧化膜，如氧化铬，起到爱护内部金属的作用。 还有一种理论认为是铬、镍等元素使铁发生钝化，使铁原子难以失去电子，因而活泼性大大降低，因而有抗腐蚀性。 第21页 共21页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页