初三化學(xué)TCT同步教案——鐵的冶煉

1、 全國領(lǐng)先的個(gè)性化教育品牌聚智堂名師教育輔導(dǎo)教案 學(xué)員姓名： 年 級(jí)：初三 授課時(shí)數(shù)：3 輔導(dǎo)科目：化學(xué) 學(xué)科教師：朱老師授課主題 鐵的冶煉授課日期及時(shí)段教 學(xué) 內(nèi) 容 T-鐵的冶煉知識(shí)引入 1、 常見的金屬礦物鐵、銅是兩種活潑的金屬，在自然界中以化合態(tài)的形式存在于礦石中。含有這兩種金屬的主要礦石品種如下圖所示： 名稱 主要成分 物理性質(zhì) 磁鐵礦 Fe3O4黑色，具有金屬光澤，不透明 赤鐵礦 Fe2O3暗紅色，含鐵量越高顏色越深銅鐵礦（孔雀石） Cu2(OH)2CO3綠色2、 鐵的冶煉原理【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】一氧化碳還原氧化鐵【實(shí)驗(yàn)原理】3CO+ Fe2O3 高溫 2Fe + 3CO2【實(shí)驗(yàn)裝置】如下

2、圖所示： 【實(shí)驗(yàn)步驟】1.檢查裝置的氣密性；2.將適量的氧化鐵放入玻璃管內(nèi)；3.通入一氧化碳，并點(diǎn)燃酒精燈；4.待裝置內(nèi)的空氣排凈后，點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱；5.當(dāng)紅棕色粉末變成黑色后，停止加熱；6.待試管內(nèi)的物質(zhì)冷卻后停止通入一氧化碳，熄滅酒精燈?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】紅棕色粉末變成黑色，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰?！咀⒁馐马?xiàng)】1.先通入一氧化碳，以排凈試管內(nèi)原有的空氣，防止一氧化碳與空氣混合加熱后發(fā)生爆炸；2.在通入一氧化碳的同時(shí)點(diǎn)燃酒精燈，燃燒掉一氧化碳，防止有毒的一氧化碳散發(fā)到空氣中污染空氣；3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)通入一氧化碳至試管冷卻，防止高溫下的鐵粉與空氣接觸又被氧化。三、鐵的冶煉

3、【原料】鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣等?！驹怼堪谚F礦石與焦炭、石灰石一起加入高爐里，從下方通入熱風(fēng)，高爐里發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，其中焦炭在爐內(nèi)反應(yīng)生成一氧化碳，一氧化碳與鐵的氧化物在高溫條件下反應(yīng)生成鐵，石灰石則與鐵礦石中的雜質(zhì)（主要是二氧化硅）反應(yīng)生成爐渣。有關(guān)的反應(yīng)方程式：（1）煤爐的底層：C + O2 點(diǎn) 燃 CO2 ； （2）煤爐的中層：CO2 + C 高 溫 2CO ；（3）焦炭還原氧化鐵：3CO+ Fe2O3 高 溫 2Fe + 3CO2【注意】1.煉鐵的過程中焦炭的作用：一是燃燒產(chǎn)生熱量；二是與碳反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳還原氧化鐵；2.爐渣出口高于生鐵出口的原因是因?yàn)闋t渣的密度小于生

4、鐵的密度；3.石灰石的作用是將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成爐渣除去。典例分析1.工業(yè)煉鐵的主要原料中，正確的一組是（ ） 鐵礦石 焦炭 一氧化碳 石灰石 空氣 A B C D2.煉鐵高爐中發(fā)生了下列反應(yīng)：高溫下一氧化碳將鐵礦石還原為鐵；高溫煅燒石灰石；灼熱的焦炭和二氧化碳反應(yīng)；焦炭充分燃燒。其中屬于化合反應(yīng)的是（ ） A和B和 C和 D只有3.實(shí)驗(yàn)室里用如圖所示裝置還原氧化鐵。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)中有二氧化碳生成 B實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，點(diǎn)燃酒精燈給玻璃管加熱的同時(shí)通入純凈的一氧化碳 C為了減少空氣污染，應(yīng)增加尾氣處理裝置 D實(shí)驗(yàn)中觀察到玻璃管中紅色固體變?yōu)楹?/p>

5、色，并且澄清的石灰水變渾濁【解析】試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成，說法是正確的；一氧化碳有可燃性，加熱或點(diǎn)燃一氧化碳和空氣或氧氣的混合物可能發(fā)生爆炸，故一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)開始要先通入純凈的一氧化碳，排凈裝置內(nèi)的空氣，然后再點(diǎn)燃酒精燈。故B說法錯(cuò)誤；尾氣中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以一定要進(jìn)行尾氣處理，故說法正確；一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，故看到的現(xiàn)象為玻璃管中紅色固體變?yōu)楹谏?，澄清的石灰水變渾濁，說法正確?！敬鸢浮緽4.右圖是一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置圖，下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是（ ） A當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)可看到A中的紅棕色粉末變成了銀白色 B該實(shí)驗(yàn)中

6、只能體現(xiàn)出一氧化碳一條化學(xué)性質(zhì) C實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先通一氧化碳再加熱 D若要還原160g氧化鐵，實(shí)際通入的一氧化碳為84g5.圖甲是一氧化碳還原氧化鐵的裝置，圖乙是煉鐵高爐示意圖。下列敘述中錯(cuò)誤的是（ ） A高爐煉鐵中原料焦炭可以提供熱量 B高爐煉鐵原理是：3CO+Fe2O3 高溫2Fe + 3CO2 C甲圖中實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃加熱氧化鐵的酒精噴燈 D甲圖中點(diǎn)燃尾氣是為了防止一氧化碳污染空氣6.煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)，某同學(xué)利用該原理設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置見下圖。 對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析并回答：（1）給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈，要用其_（填“外焰”“內(nèi)焰”或“焰心”）進(jìn)行加熱。（2）實(shí)驗(yàn)

7、中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是_，觀察到澄清石灰水的現(xiàn)象是_。（3）實(shí)驗(yàn)前“通入CO”與“開始加熱”的順序是_；實(shí)驗(yàn)后“停止通入CO”與“停止加熱”的順序是_。（4）實(shí)驗(yàn)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈，其作用是_?！窘馕觥勘绢}考查鐵的冶煉原理，解題時(shí)要注意分析儀器的作用、操作順序、尾氣處理等問題。（1）酒精噴燈的外焰溫度最高，故應(yīng)用外焰加熱。（2）氧化鐵粉末被還原為鐵，可觀察到粉末由紅色變?yōu)楹谏?，生成的二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁。?）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先通入一氧化碳，以排凈玻璃管中的空氣，避免加熱時(shí)發(fā)生爆炸，然后再加熱；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先停止加熱，繼續(xù)通入一氧化碳冷卻至室溫，防止高溫的鐵被氧化。（

8、4）由于一氧化碳有毒，不能直接排放到空氣中，因此必須有尾氣處理裝置，裝置末端a處的酒精燈所起的作用是點(diǎn)燃未反應(yīng)的一氧化碳?xì)怏w，防止污染空氣?！敬鸢浮浚?）外焰（2）由紅色變?yōu)楹谏?變渾濁（3）先通入CO，再開始加熱 先停止加熱，后停止通入CO（4）除去尾氣中的CO，防止造成空氣污染 課堂練習(xí)5書寫下列化學(xué)方程式：1.冶鐵的原料中，除鐵礦石、焦炭、空氣，還應(yīng)添加的是（ ） A一氧化碳 B石灰石 C二氧化錳 D碳化鐵2.下列說法中不正確的是（ ） A自然界中的鐵主要以化合物的形式存在于礦石中 B工業(yè)上煉鐵的主要設(shè)備是高爐來源 C工業(yè)上煉鐵的原理是Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D工業(yè)上煉鐵中發(fā)

9、生反應(yīng)的基本類型是置換反應(yīng)3.實(shí)驗(yàn)室里，用如圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質(zhì)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是（ ） A實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成 B實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵 C反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成 D為了減少空氣污染，應(yīng)增加尾氣處理裝置4.早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，我國就開始生產(chǎn)和使用鐵器。工業(yè)上煉鐵的原理是利用一氧化碳和氧化鐵的反應(yīng)。某化學(xué)興趣小組利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)按要求填空：（1）寫出CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式 ；（2）實(shí)驗(yàn)中盛澄清石

10、灰水的試管中可觀察到的現(xiàn)象是 ；（3）右邊導(dǎo)氣管口放置點(diǎn)燃的酒精燈的目的是 ；（4）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先通入CO，把裝置中的空氣排盡后再加熱，以防發(fā)生爆炸。檢驗(yàn)裝置中的空氣已排盡的方法是 。（1）3CO+Fe2O3= 2Fe+3 CO2（2）石灰水變渾濁 （3）燃燒多余的CO（或消除CO對(duì)空氣的污染）（4）在右端導(dǎo)氣管口用排水法收集一試管氣體，移近火焰，若發(fā)出輕微的爆鳴聲， 證明空氣已經(jīng)排盡。5.某地根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)將石灰石開采、加工和高爐煉鐵建在一起形成聯(lián)產(chǎn)。 （1）煉鐵的原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。焦炭的主要作用有兩點(diǎn)：其一是生成還原劑CO，其二是 。寫出氧化鐵在加熱時(shí)被還原成鐵的方程式

11、。（2）煉鐵過程中，固體原料從爐頂往下加，而熱空氣卻是從爐底通入。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是 。高爐煉鐵排放的廢氣中含有大量的高溫一氧化碳，可作為能源用來煅燒石灰石。請(qǐng)寫出煅燒石灰石的化學(xué)方程式： 。（3）此聯(lián)產(chǎn)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是 （答出一點(diǎn)即可）（1）燃燒放熱，維持爐溫Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2使反應(yīng)物充分接觸 CaCO3 CaO + CO2（3） 降低成本（或變廢為寶、減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、合理利用資源等，其他合理答案均給分） C-含雜質(zhì)的計(jì)算知識(shí)引入一、含雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物的有關(guān)計(jì)算 當(dāng)參加反應(yīng)的物質(zhì)含雜質(zhì)時(shí)，先要把含雜質(zhì)的物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算。一般利用該公式

12、及其變形：（純度就是不純物質(zhì)中純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）【例題】1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？【解法】設(shè)理論上可以煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為x。（x不是純物質(zhì)的質(zhì)量，不能直接代入計(jì)算）1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為：答：800t氧化鐵理論上可以煉出生鐵的質(zhì)量為583t。典例分析1.某鋼鐵廠每天消耗4 000 t含F(xiàn)e2O3 80%的赤鐵礦石，該鋼鐵廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵質(zhì)量是多少？（計(jì)算結(jié)果保留到0.1）【解析】根據(jù)鐵礦石的質(zhì)量和含F(xiàn)e2O3的百分?jǐn)?shù)可以求出鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量，然后根據(jù)化學(xué)方程式確定Fe2O3與Fe的質(zhì)量關(guān)系列

13、出比例式，求出生成物鐵的質(zhì)量。再用鐵的質(zhì)量÷生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可得生鐵的質(zhì)量?！敬鸢浮拷猓涸O(shè)理論上每日可產(chǎn)含鐵98%的生鐵質(zhì)量為xFe2O3+3CO 高溫2Fe+3CO2160 1124 000 t×80% 98%xx2 285.7 t答：該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵質(zhì)量是2 285.7 t。2.為了測(cè)定某赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取礦石樣品40 g，加入鹽酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)，共用去鹽酸219 g，過濾、洗滌、干燥后得濾渣8 g（礦石中的雜質(zhì)既不溶于水也不與鹽酸反應(yīng)）。計(jì)算：（1）該赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（2）現(xiàn)有這種赤鐵礦石1 000 t，用一氧化碳完全

14、還原，理論上可煉出含鐵96的生鐵多少噸？（1）礦石樣品40 g，與鹽酸恰好完全反應(yīng)后得濾渣8 g，這是雜質(zhì)的質(zhì)量。則該赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32 g/40 g ×100%=80%。（2）通過分析（1）我們知道，這種赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80，1 000 t赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量：1 000 t×80=800 t。解：設(shè)理論上可煉出含鐵96%的生鐵質(zhì)量為x。Fe2O3 + 3CO 高溫2Fe3CO2 160 112800 t 96% x160/800 t=112/（96%x）x583 t答：理論上可煉出含鐵96的生鐵583 t。 課堂練習(xí)1.某赤鐵礦樣品中鐵元素的質(zhì)

15、量分?jǐn)?shù)為63%，則該礦石樣品中主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ）A95% B85% C90% D80%2.某煉鐵廠日產(chǎn)雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：（提示：O16 Fe56）（1）該3000t生鐵中含純鐵多少噸？2850t（2）該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）4790t3.化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)某煉鐵廠生產(chǎn)的生鐵（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）進(jìn)行組成分析。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。實(shí)驗(yàn)步驟相關(guān)數(shù)據(jù)1.稱取生鐵樣品放入燒杯中16g2.加入足量15%的鹽酸200.0g3.稱取反應(yīng)后燒杯中物質(zhì)總質(zhì)量215.5g根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算： （1）產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量 （2）生鐵樣品中鐵的質(zhì)量

16、 （3）生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（1）0.5g （2）14g （3）87.5% T-能力提升典例分析1.某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)，對(duì)一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)作了綠色化改進(jìn)后制取單質(zhì)鐵（K1、K2是活塞）（濃硫酸具有吸水性；NaOH能與CO2反應(yīng)生成純堿）：（1）關(guān)閉K1、開啟K2，可以驗(yàn)證CO還原Fe2O3的產(chǎn)物。這是關(guān)于氣體的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)裝置進(jìn)行  ;CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式為  ;在e處點(diǎn)燃?xì)怏w的目的是 。（2）關(guān)閉K2，開啟K1，可以將d口出來的氣體再從a通入裝置而循環(huán)使用。c瓶中應(yīng)裝（填序號(hào)）。 A.澄清石灰水B.水 C.石蕊溶液 D.濃硫酸來源t該實(shí)驗(yàn)這樣改進(jìn)

17、的主要優(yōu)點(diǎn)是  ?！窘馕觥繛榱朔乐褂卸镜腃O氣體逸出對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,且保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行氣密性的檢驗(yàn);為了防止未反應(yīng)的有毒的CO氣體逸出對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,應(yīng)將其燃燒掉或收集起來;為了使CO氣體循環(huán)使用,循環(huán)使用前應(yīng)用濃硫酸進(jìn)行干燥處理;該實(shí)驗(yàn)這樣改進(jìn)可將CO2吸收,減少了CO2的排放,同時(shí)提高了CO氣體的利用率。答案：（1）氣密性檢查 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 防止污染空氣（2）D減少了二氧化碳的排放,提高了原料利用率（合理即可）2.類比法是化學(xué)研究物質(zhì)的重要方法之一草酸的化學(xué)性質(zhì)與碳酸相似已知碳酸易分解，草酸在受熱條件下也分解，僅生成三種氧化物某校研究性學(xué)習(xí)

18、小組對(duì)此展開探究： （1）小明首先根據(jù)草酸中含有 元素，可推測(cè)生成物中含有水（2）小明對(duì)分解生成的其他產(chǎn)物進(jìn)行猜測(cè)、驗(yàn)證：【假設(shè)一】生成物中有二氧化碳實(shí)驗(yàn)一：將生成的氣體通入澄清的石灰水，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 ，小明據(jù)此判斷生成物中含有二氧化碳?！炯僭O(shè)二】生成物中有一氧化碳實(shí)驗(yàn)二：小明用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而證明生成物中含有一氧化碳。請(qǐng)回答：A裝置中紅色固體粉末是 （填化學(xué)式），A裝置中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。（3）討論交流：小芳認(rèn)為，小明的“實(shí)驗(yàn)二”不需要B裝置也能夠推斷出生成物中含有一氧化碳，是否支持小芳的觀點(diǎn)：_（填“支持”或“不支持”），請(qǐng)說出你的理由 。小芳認(rèn)為，從環(huán)保的角度看，“實(shí)驗(yàn)二”裝置有一個(gè)缺

19、陷，請(qǐng)你指出該缺陷 ，處理的方法是 ?！窘馕觥浚?）由草酸分解能生成水，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可推出草酸中一定含有氫元素和氧元素；（2）驗(yàn)證二氧化碳是通過澄清石灰水，能變渾濁說明有二氧化碳；因?yàn)橐谎趸季哂羞€原性，能還原金屬氧化物，根據(jù)該物質(zhì)呈紅色可推出，紅色粉末是氧化鐵；它被一氧化碳還原后，生成了黑色的金屬鐵因此，A裝置中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，（3）因?yàn)槎趸疾痪哂羞€原性，只要是紅色粉末變成黑色，就說明存在還原性物質(zhì)，能說明存在一氧化碳，特別是在驗(yàn)證一氧化碳時(shí)，注意尾氣處理，否則沒反應(yīng)的一氧化碳會(huì)污染空氣?！敬鸢浮浚?）氫和氧；（2）澄清石灰水變渾濁，F(xiàn)e2O3，紅色固體變?yōu)楹谏?；?/p>

20、3）支持，只要根據(jù)紅色固體變?yōu)楹谏?，就可判斷三種氧化物中一定含有一氧化碳，缺少尾氣處理裝置，將尾氣通到酒精燈的火焰上。課堂練習(xí)1.化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了用一氧化碳?xì)怏w還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：（1）為了避免玻璃管a在加熱時(shí)可能發(fā)生爆炸，加熱前應(yīng)_。（2）a管中Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。（3）B裝置除了吸收CO2氣體外，還_。寫出B裝置中NaOH發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。（4）若a管中氧化鐵全部還原成鐵，冷卻后稱量鐵的質(zhì)量比反應(yīng)前氧化鐵的質(zhì)量減少了2.4 g，則加入a管中的氧化鐵的質(zhì)量是_g。（1）先通一氧化碳排盡玻璃管內(nèi)空氣（2）3COFe2O32Fe3CO2 （3）可收集純凈的一氧化碳，防止一氧化碳逸出污染空氣CO22NaOH=Na2CO3H2O（4）8你認(rèn)為本次課最難的知識(shí)點(diǎn)是哪一個(gè)？回家作業(yè)1.含氧化鐵80%的赤鐵礦，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（ ） A63% B56%C70% D80%2.實(shí)驗(yàn)室里用如圖所示裝置還原氧化鐵，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說法錯(cuò)誤的是