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课题3第1课时　铁的冶炼
学习目标
1.知道常见的用来提炼金属的矿石,记住可用来炼铁的矿石。
2.了解炼铁的基本原理。
3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
◎素养要求:能依据探究任务完成实验操作,能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论,形成实验探究的学科素养。
【预习导学】
课时线索
铁的冶炼→原理→实验室模拟炼铁的实验装置→工业炼铁的设备
自主学习
阅读教材,回答下列问题:
1.常见的铁矿石有　 、　 、菱铁矿(主要成分为FeCO3)、黄铁矿(主要成分为FeS2);铝矿石有铝土矿(主要成分为Al2O3)、钾长石和明矾石等。
2.铁的冶炼(教材图8-20装置实验)
原理:　 。
现象:红棕色粉末变成　 色;澄清石灰水　 。
注意:(1)实验开始时先通入　 ,再点燃　 ,防止CO与空气混合加热发生爆炸。
(2)实验结束后,先　 ,再通一会儿　 ,直至玻璃管冷却。即气体为“早出晚归”或“先通后停”。
(3)由于一氧化碳有毒,所以一定要有　 处理装置。尾气处理可采用　 或用　 收集的方式。
3.还原反应
含氧化合物中的　 被夺去的反应叫还原反应。
巧记:氧化反应、还原反应的关系为“得氧氧化,失氧还原”。
4.铝的冶炼
方法:电解法。
原理:　 。
【答案】
1.赤铁矿(主要成分为Fe2O3)　磁铁矿(主要成分为Fe3O4)
2.3CO+Fe2O32Fe+3CO2　黑　变浑浊　(1)一氧化碳　酒精喷灯
(2)停止加热　一氧化碳
(3)尾气　点燃　气球
3.氧
4.2Al2O34Al+3O2↑
【合作探究】
任务驱动一：自然界中金属元素的存在形式及常见的几种铁矿石的成分
根据教材中提炼金属的矿石图,比较哪种铁矿石最适宜炼铁。(提示:可考虑铁元素的含量高低及在冶炼过程中对环境的影响大小)
【交流归纳】1.(1)少数很不活泼的金属(如金、银、铂等)以　 的形式存在(金以单质的形式存在,因此沙里淘金属于物理变化);(2)其余金属都以　 的形式存在。
2.主要的铁矿石有赤铁矿(主要成分为　 、磁铁矿(主要成分为　 ,菱铁矿、黄铁矿(含　 ,会产生二氧化硫,污染空气)。
【答案】
【交流归纳】1.(1)单质　(2)化合物
2.含铁70%的Fe2O3)　含铁72%的Fe3O4)　硫
跟踪演练
1.常见的金属矿石赤铁矿的主要成分是 ( )
A.Fe2O3　　　　　　　　　　B.Fe3O4
C.FeCO3　　　　　　　　　　D.Al2O3
【答案】
1.A
任务驱动二：铁的冶炼
【观察思考】观察老师演示实验8-20,记录实验现象并分析出现此现象的原因。
直玻璃管内 试管内 酒精灯处
现象 　 　 　
化学方程式 　 　 　
　　【交流讨论】
1.实验开始时,先　 ,再　 ,这样做的目的是　 。
2.实验结束时,要先　 ,再　 ,原因是　 。
3.最后导气管中的气体要接一只燃着的酒精灯,是为了　 。
4.在一氧化碳与氧化铁的反应中,一氧化碳具有　 性,作　 剂。
5.工业炼铁的主要设备是　 ,原料是　 、　 、　 。
6.用化学方程式表示工业炼铁中焦炭如何转化为一氧化碳:
下层:　 ;
中层:　 。
7.工业炼铁中得到的铁　 纯净的铁,因为　 。
【答案】
红色粉末逐渐变成黑色　澄清石灰水变浑浊　气体燃烧,发出蓝色的火焰　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O　2CO+O22CO2
【交流讨论】　1.通气(CO)　加热　排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸
2.移走酒精喷灯　继续通一氧化碳直到玻璃管冷却　防止铁重新被氧化
3.点燃一氧化碳,防止一氧化碳污染空气
4.还原　还原
5.高炉　铁矿石　石灰石　焦炭
6.C+O2CO2　CO2+C2CO
7.不是　含有杂质碳,属于混合物
跟踪演练
2.为适应火车提速,沪宁线上原有的短轨全部接为超长轨。在焊接过程中,工程技术人员点燃铝热剂(铝粉和氧化铁的混合物)能释放大量的能量,生成熔融状态的铁可用来连接铁轨,反应的化学方程式为Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe,其中的还原剂为 ( )
A.Fe2O3 B.Al
C.Al2O3 D.Fe
【问题探究】氧化还原反应(难点)
阅读教材中的有关内容写出炼铁的化学方程式:　 ,并回答下面的问题。
1.　 叫还原反应,该反应中氧化铁　 变成铁,所以氧化铁发生了　 ;而一氧化碳　 了氧化铁中的氧,因此一氧化碳发生了　 ;该反应又叫　 ,注意氧化还原反应　 属于基本反应类型。
2.在这个反应中一氧化碳的作用是　 氧化铁中的氧,使氧化铁发生　 ,因此一氧化碳可作　 ,常见的还原剂还有　 等(氢气和氧化铁反应会产生铁和水,碳和氧化铁反应会产生铁和二氧化碳)。
【答案】
2.B
【问题探究】　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
1.含氧化合物中的氧被夺去的反应　失去氧　还原反应　结合　氧化反应　氧化还原反应　不
2.夺取　还原反应　还原剂　氢气、木炭
任务驱动三：根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算
炼铁厂利用1000 t含Fe2O3 80%的赤铁矿,可以炼出多少t纯铁 可以炼出多少t含铁96%的生铁
分析:这道题是知道不纯物的质量,求算生成的不纯物的质量,要转化。
【答案】
解:设可以炼出纯铁的质量为x。
3CO+Fe2O33CO2+2Fe
160 112
1000 t×80% x
=
　　　　　x=560 t
生铁的质量为560 t÷96%=583 t
答:纯铁的质量为560 t,含铁96%的生铁的质量为583 t。
跟踪演练
3.利用1000 t磁铁矿(含Fe3O4 90%)可炼得含铁96%的生铁的质量是多少t
【方法归纳】
化学方程式表示的是纯物质之间的质量关系,因此,如果物质中含有杂质,要把杂质的质量除去,代入纯物质的质量进行计算。
【学习小助手】
在学习氧化还原反应的概念时,可与氧化反应对比学习,能从得氧、失氧的角度初步认识还原反应与氧化反应。
【答案】
3.解:设可炼得纯铁的质量为x。
4CO+Fe3O43Fe+4CO2
232 168
1000 t×90% 　x
=
　　　　　x=651.7 t
生铁的质量为651.7 t÷96%=678.9 t
答:可炼得含铁96%的生铁的质量是678.9 t。
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