第一节　合金名师课堂实录

第二节

铁的冶炼

合金

教学目标：

知识与技能：

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，认识加入其他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。

过程与方法：

1．学习从日常生活事物中发现和提出问题；

2．指导学生通过各种媒体和资料收集、整理和加工信息。

情感态度价值观：

了解我国钢铁工业的发展；认识金属冶炼的重要性。

内容要点：

1、

在炼铁高炉里用一氧化碳把铁矿石中的氧化铁（或其他铁的氧化物）在高温下反应能生成生铁。（写出化学方程式）

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、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。

教学重点与难点

教学重点：生铁的冶炼；铁的两种合金；含杂质物质的化学方程式的计算。

教学难点：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。

探究学习：

1．一氧化碳与氧化铁反应的注意事项

2．生铁和钢的比较

知识整理：

一．生铁的冶炼

1．炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气

铁矿石：主要有赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、黄铁矿FeS2

焦炭：主要作用是提供热量和产生还原剂CO；

石灰石：主要作用是造渣，除去铁矿石中SiO2等杂质。

2．炼铁的设备：高炉

3．炼铁的原理：在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

4．炼铁的过程及反应（以赤铁矿为例）：

（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂

高温C+O2点燃===CO2；CO2+C===2CO （2）氧化铁被CO还原成铁

Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2

（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙

CaCO3高温===CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；炉渣主要成分

5．炼铁产物：生铁

有关问题：常见的铁矿石主要有：吃铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成份Fe3O4）、菱铁矿（主要成分为FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）。请你从多角度分析这几种矿石哪些不适合用来炼铁。

分析：根据化学式的计算，黄铁矿及菱铁矿中铁的质量分数都较小，并且黄铁矿中含有硫元素，在炼铁

的过程中，很有可能形成二氧化硫气体，排放到空气中引起空气污染。

6．金属冶炼的方法：

（1）还原法：把金属矿物与焦炭、氢气、一氧化碳等还原性物质一起加热反应。

如：利用赤铜矿（Cu2O）提取铜Cu2O+C高温===2Cu+CO；古代湿法炼铜：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu（2）电解法：活泼金属很难从其矿石中还原出来，需要用电解法。

通电如：电解熔融氧化铝制铝：2Al2O3通电===4Al+3O2↑，电解熔融氯化钠制钠：2NaCl===2Na+Cl2↑

（3）分解法：有些金属的氧化物受热容易分解，可以用简单加热的方法得到。

如：氧化汞制水银:2HgO高温===2Hg+O2↑

二．一氧化碳还原氧化铁实验

1．反应方程式：Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2

2．实验现象：红棕色的粉末变为黑色粉末，澄清石灰水变浑浊。

3．实验步骤：

反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热。目的是为了尽可能的排尽试管中的空气，防止造成爆炸。

反应后，先撤走酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳。目的是为了使固体冷却，防止石灰水倒吸。

4．尾气处理：由于一氧化碳有毒，在关于该气体的实验都需要注意尾气的处理，点燃或收集。

5．氧化剂、还原剂；氧化性、还原性；氧化反应、还原反应

氧化剂具有氧化性，在反应过程中失去氧，本身被还原，发生还原反应；

还原剂具有还原性，在反应过程中得到氧，本身被氧化，发生氧化反应。

如：

失氧

Fe2O3+3CO高温

===2Fe+3CO2

得氧

在该反应中，Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂。

三．铁的两种重要的合金——生铁和钢

1．合金：由一种金属和其他金属（或者非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。2．生铁和钢组成和性能上的差异：

含碳量

其他元素[来源:Z,xx,k.Com][来源学科网]

[来源学科网]

生铁

2%~4.3%

硫、磷、硅、锰（少量）

铁矿石、焦炭、石灰石、空气

在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来

Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2

硬而脆，无韧性

可铸造

制造铁锅、暖气片、机床底垫

含碳量不同

钢

0.03%~2% 硅、锰（少量）、硫、磷（几乎没有）

生铁、氧气

在高温下，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含有过量的碳和其他杂质转变为气体或炉渣而除去

C+O2高温===CO2

坚硬、韧性好，塑性好

可锻、轧和铸造

制造机械、交通工具和武器

冶炼原料

冶炼原理

化学方程式

机械性能

机械加工

应用

差异本质原因

3．合金的性能：

（1）一般来说，合金的硬度比组成它的金属大；

（2）大多数合金的熔点比组成金属的熔点低；

[来源学科网]

（3）导电、导热性能比组成它的金属差

（4）合金的性能主要决定于合金的成分

4．金属材料：包括各种纯金属，也包括各种合金。

有关问题：黄铜是由铜与锌组成的合金，外观上类似于黄金。请你设计有关问题：黄铜是由铜与锌组成的合金，外观上类似于黄金。请你设计些具体的实验来鉴别黄金与黄铜。

实验步骤

将该固体在酒精灯进行加热

将该固体加入到稀盐酸中

称取一定质量的该固体m 投入水中，测得固体的体积V 实验现象

若看到黄色固体变黑；

看到没有明显变化

在金属表面出现气泡

金属没有明显变化

是黄铜

是黄金

是黄铜

是黄金

实验结论

m根据ρ=

V查找资料，金的密度为ρ0

ρ=ρρ<ρ0 0 是黄金

是黄铜