教學目標:
知識與技能:
1、了解工業上從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。
2、掌握實驗室一氧化碳與氧化鐵反應的實驗過程及注意事項。
過程與方法:
通過對工業上鐵的冶煉原理的探討與研究,鍛煉運用知識于實際生活的能力。
情感態度與價值觀:
1、通過了解鋼鐵、青銅等在歷史上的冶煉和應用過程,增強民族自豪感。
2、通過對冶鐵原理的分析,增強安全操作意識和良好的環保意識。
重點難點:
1、鐵的冶煉原理;
2、合金及合金的物理特性;
3、工業煉鐵的化學原理。
教學過程
一、提出并討論問題,創設情境:
1.在平時的生產生活中應用最廣泛的金屬是什么?
2.自然界中鐵元素以何種形式存在?
3.你知道我國最早在什么時期發明的煉鐵技術?
4.當代工業又是通過什么技術將鐵礦轉化為鐵單質的呢?今天我們一起學習以鐵礦石為原料冶煉出鐵的反應原理及過程。
二、進行實驗。
今天我們以主要成分為Fe?O?的赤鐵礦為例,來學習研究如何實現鐵的冶煉。Fe?O?與Fe的組成上均含有Fe元素,不同之處在于Fe少了O元素,要使Fe?O?轉變為Fe,可選擇加入其他易得氧的物質與Fe?O?反應,以奪氧的方式還原Fe?O?。
從經濟效益、反應是否充分、能源利用率等角度出發,工業上選擇CO來奪取Fe?O?中的O。為更好地理解一氧化碳與氧化鐵反應制取鐵的過程,我們利用矩道VR/3D融合創新實驗室進行實驗,觀察實驗現象,分析實驗過程。
組織學生進行正確的實驗操作,觀察并記錄實驗現象。
思考并討論下列問題:
(1)實驗中為什么要先通一段時間CO,再加熱Fe?O??
(2)澄清石灰水的作用是什么?
(3)點燃從尖嘴管口排出氣體的目的是什么?
(4)先停止通一氧化碳氣體還是先熄滅酒精噴燈,為什么?
(5)如何驗證實驗中產生了鐵?
分析完實驗,讓學生嘗試寫出一氧化碳與氧化鐵的反應方程式。
注意:本實驗需要強調實驗安全,若一氧化碳參與的實驗,沒有尾氣處理裝置,會導致空氣中一氧化碳含量越來越高,達到一定濃度會使人中毒,甚至危及生命;若一氧化碳氣體與空氣混合受熱,會發生爆炸,十分危險。
三、展示煉鐵高爐的模型,分析高爐煉鐵的過程。
歸納:工業上煉鐵
設備:高爐
原料:鐵礦石、焦炭、石灰石
尾氣主要成分:CO和CO? (需經處理后再排放)
拓展:
拓展:在高爐中煉鐵為什么使用焦炭?
焦炭是把一定品種的煤在煉焦爐中隔絕空氣加強熱——干餾,而得到的一種堅硬多孔性固體。高爐煉鐵時使用焦炭,一是用作熱源,焦炭在燃燒時放出大量熱;二是生成的二氧化碳在高溫下與焦炭反應得到還原劑一氧化碳,一氧化碳將鐵礦石還原成鐵。
焦炭硬度大、多孔、在高爐不易壓碎,容易使氣體通過,且發熱量比煤大,所以高爐用焦炭而不用煤。