《铁的冶炼、合金》教案

约7270字。

　　第二节  铁的冶炼 合金
　　学习目标
　　1．从铁矿石中将铁还原出来的方法
　　工业炼铁的主要设备是高炉。把铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入热风，焦炭在炉内反应生成的一氧化碳跟氧化铁在高温下反应生成铁。发生反应的化学方程式为：
　　Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
　　2．生铁和钢等重要的合金
　　生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷、硅等杂质。
　　钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。钢的性能比生铁优越。
　　合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。合金具有许多良好的物理、化学或机械性能。
　　3．认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。
　　4．含杂质物质的质量计算方法：纯净物质量=不纯物质量×物质质量分数。
　　学习要点
　　重点、难点和疑点
　　1．重点：⑴铁的冶炼。⑵合金的特点及应用。
　　2．难点：(1)铁的冶炼。(2)用所学知识解释和解决生活中有关金属和合金的问题。
　　3．疑点：(1)冶炼生铁时为什么要用焦炭而不用煤？
　　(2)炼铁时为什么生成的是生铁而不是纯铁？
　　教材解读
　　内容要点 解析
　　金属的冶炼：使金属矿物变成金属的过程。 铁在不同化合物中表现出不同的化合价。一般，铁在置换反应的生成物中表现为+2价；铁在氯气等物质化合时生成+3价的铁离子；另外铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，可将Fe3O4表示成FeO·Fe2O3，即Fe3O4中铁即表现出+2价，又表现出+3价。
　　炼铁的原理：
　　Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2  设备为高炉，原料为石灰石、铁矿石、焦炭、空气，产品为生铁。  焦炭有着多孔性，它含硫量少，并有发热量高的优点。而煤中含有大量的硫、磷等杂质，如不经过洗涤干馏，把它们除去变成焦炭，则会使生铁中除含有碳外，还含有大量的硫、磷，从而大大影响生铁的性能。所以冶铁不能用煤而必须用焦炭。
　　生铁是含碳量为2%---4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷等杂质。
　　钢是含碳量为0.03%----2%的铁的合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。钢的性能比生铁优越。 炼铁时，分别把焦炭、铁矿石和石灰石等原料，按一定数量比送到炉顶的自动装料设备，然后装进高炉里（加料后，开炉第一次先将下层的焦炭点燃），并鼓入热空气，焦炭就被氧化，生成二氧化碳，并放出大量热。C+O2=CO2+热，二氧化碳从炉底上升，与烧红的焦炭相遇，被还原成一氧化碳。CO2+C=2CO，一氧化碳继续上升，遇到炽热的铁矿石，就把铁逐步还原出来。3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO=3FeO+CO2，FeO+CO=Fe+CO2，由于铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石（主要成分一般为SiO2）。因此，炼铁时还要加入助熔剂（一般用石灰石），利用石灰石（CaCO3）在高温下分解出的生石灰（CaO）与脉石反应生成熔点较低的硅酸钙，这样将脉石从矿石里分离出来。CaCO3=CaO+CO2 ↑， CaO+SiO2=CaSiO3，在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来，少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。这就是炼铁时不能得到纯铁的原因。
　　从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰