工业炼铁的原理化学方程式(实验室炼铁原理化学方程式)

教学目标：

知识与技能：

1、了解工业上从铁矿石中将铁还原出来的方法。

2、掌握实验室一氧化碳与氧化铁反应的实验过程及注意事项。

过程与方法：

通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究，锻炼运用知识于实际生活的能力。

情感态度与价值观：

1、通过了解钢铁、青铜等在历史上的冶炼和应用过程，增强民族自豪感。

2、通过对冶铁原理的分析，增强安全操作意识和良好的环保意识。

重点难点：

1、铁的冶炼原理；

2、合金及合金的物理特性；

3、工业炼铁的化学原理。

教学过程

一、提出并讨论问题，创设情境：

1.在平时的生产生活中应用最广泛的金属是什么？

2.自然界中铁元素以何种形式存在？

3.你知道我国最早在什么时期发明的炼铁技术？

4.当代工业又是通过什么技术将铁矿转化为铁单质的呢？今天我们一起学习以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。

二、进行实验。

今天我们以主要成分为Fe₂O₃的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。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。

从经济效益、反应是否充分、能源利用率等角度出发，工业上选择CO来夺取Fe₂O₃中的O。为更好地理解一氧化碳与氧化铁反应制取铁的过程，我们利用矩道VR/3D融合创新实验室进行实验，观察实验现象，分析实验过程。

组织学生进行正确的实验操作，观察并记录实验现象。

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思考并讨论下列问题：

（1）实验中为什么要先通一段时间CO，再加热Fe₂O₃？

（2）澄清石灰水的作用是什么？

（3）点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么？

（4）先停止通一氧化碳气体还是先熄灭酒精喷灯，为什么？

（5）如何验证实验中产生了铁？

分析完实验，让学生尝试写出一氧化碳与氧化铁的反应方程式。

注意：本实验需要强调实验安全，若一氧化碳参与的实验，没有尾气处理装置，会导致空气中一氧化碳含量越来越高，达到一定浓度会使人中毒，甚至危及生命；若一氧化碳气体与空气混合受热，会发生爆炸，十分危险。

三、展示炼铁高炉的模型，分析高炉炼铁的过程。

归纳：工业上炼铁

设备：高炉

原料：铁矿石、焦炭、石灰石

尾气主要成分：CO和CO₂ （需经处理后再排放）

拓展：

拓展：在高炉中炼铁为什么使用焦炭？

焦炭是把一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。高炉炼铁时使用焦炭，一是用作热源，焦炭在燃烧时放出大量热；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，一氧化碳将铁矿石还原成铁。

焦炭硬度大、多孔、在高炉不易压碎，容易使气体通过，且发热量比煤大，所以高炉用焦炭而不用煤。