沪教版九年级化学铁的冶炼 合金教案（通用）

铁的冶炼 合金实验设计思想：1.通过尾气处理装置的设计的探讨，初步形成设计实验解决问题的能力。2.通过实验中对气体检验，学习验证气体的一般原理和步骤。实验原理：1.主要反应原理是高温条件下，利用一氧化碳将铁从氧化物中还原出来2.铁与氧气、水同时接触能生锈。实验目的：1.了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。2.了解钢铁锈蚀的条件。实验用品：一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水石英玻璃管、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、试管、导管、贮气瓶实验步骤：1.一氧化碳和氧化铁反应实验步骤实验现象解释和结论按图装配好仪器并检验气密性在玻璃管里装入氧化铁粉末，在左面的导管口通上一氧化碳气体；观察石灰水有无变混浊；点燃装置末端的酒精灯。石灰水无变化管口有蓝色火焰一氧化碳不能使石灰水变混浊点燃酒精喷灯，观察粉末有何变化，在玻璃管上方放置一块磁铁；观察石灰水有何变化？观察装置末端导管口有何变化？粉末逐渐变黑有小碎屑被吸起石灰水变混浊火苗时断时续反应生成了金属铁和二氧化碳：实验结束时，先熄灭酒精喷灯，继续通一氧化碳。待玻璃管冷却后停止通一氧化碳，并熄灭酒精灯。2.铁钉锈蚀的实验实验步骤实验现象解释和结论取5枚洁净无锈的铁钉，分别放入5支试管中： 进行下面的实验：1在试管中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸没铁钉后，倒去溶液；2在试管中把铁钉放在一团含氯化钠溶液的湿棉球中；3在试管中把铁钉放在一团含水的湿棉球中；4在试管中注满迅速冷却的沸水，塞紧橡皮塞；5在试管中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙)，再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞。试管中的铁钉很快生锈；试管中的铁钉逐渐生锈，但是速率没有快；试管中的铁钉很长时间内都没有变化铁仅与水或仅与干燥空气接触不易生锈；铁同时与水、空气接触易生锈；酸或氯化钠溶液的存在会加速铁生锈的速率。实验点拨：1原理拓展（1）一氧化碳高温时具有较强的还原性，在高温条件下可以将夺走铁氧化物中氧元素，从而得到单质铁。这是炼铁的基本原理。炼铁的主要原料还有磁铁矿（主要成分是四氧化三铁）反应方程式为 。一氧化碳是金属冶炼的重要还原剂之一。但是同学们也注意到高炉炼铁的原料是铁矿石、焦炭以及石灰石等，一氧化碳是利用高温时焦炭和二氧化碳化合生成的： 。虽然碳在高温时也具有还原性，但是炼铁时的还原剂主要还是一氧化碳。（2）酸和氯化钠是不是铁生锈的必要条件？是不是金属生锈一定需要酸或者是氯化钠存在呢？从实验中可以看到只与水和空气接触的铁钉也会生锈，但是生锈速度要明显慢于与酸或氯化钠溶液接触的铁钉的生锈速率。由此我们可以得出结论：铁钉只要和水以及氧气同时接触就可以生成铁锈，而有酸或氯化钠存可以加快铁生锈的速率。铁生锈后如不及时除去铁锈，由于铁锈疏松更易吸收水分，因此生锈速率会加快。2注意事项（1）一氧化碳和氧化铁反应实验时要注意通气和加热的顺序。在实验中，要先同一氧化碳气体，然后点燃酒精喷灯加热。这是因为一氧化碳是可燃性气体，在和空气混合的情况下，加热时可能会发生爆炸。先通一氧化碳可以排除装置内的空气。尾气要进行处理。一氧化碳是剧毒的气体，因此加热之前排入的以及实验中未完全参加反应的一氧化碳要避免直接排入空气中。处理尾气的方法主要有两种：一是将其点燃转化为二氧化碳，二是收集后集中处理。（2）铁钉锈蚀的实验试验的操作要求是用迅速冷却的沸水，并且把试管密封。这是为了能够让水中的氧气被赶出，并且隔绝铁钉和氧气的接触。实际操作可以把经过长时间沸腾的水迅速冷却装入试管，并且马上在液面上到一层菜油，再塞上塞子，这样可以很好地将水与空气隔绝。实验拓展：1.一氧化碳和氧化铁反应中装置的重新设计实验中尾气处理的方法主要是两种，但是在装置的设计上可以多种多样。如尾气处理用收集的方法可用排水集气法（一氧化碳难溶于水）收集。或用食品袋收集，如图。由于实验中的一氧化碳使用贮气瓶盛装，包括氧化铁与一氧化碳的反应容器和尾气检验及处理装置，装置复杂。为减少所用的仪器装置可以用食品袋收集代替排水法所用的水槽和集气瓶，也可利用下列装置进行尾气处理,如图。食品袋生活中的实验：在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验：一处用湿棉球润湿；另一处用干布擦干；第三处用干布擦干后，涂上一层食油。放置一昼夜，观察菜刀三处表面发生的变化。一昼夜后，可以观察到湿棉球润湿湿润的地方出现较多的锈迹，干布擦干处只有少许锈迹，而用干布擦干后，涂上一层食油的地方没有锈迹。这说明保持铁制品表面的洁净和干燥，并涂上保护模可以有效地防止铁制品生锈。实验考点导航：例题1：下列做法不能起防锈作用的是( )。 A保留铁制品上的铁锈 B在铁制品表面镀锌 C在金属机械上涂油 D在车、船表面刷油漆例题点评：本题考查学生对钢铁生锈原理的掌握，以此确定防锈方法。要求学生利用化学知识解决实际问题，同时也是对学生生活常识的一个考查。解题指导：因为铁生锈的主要条件是同时与水、空气接触，因此防止铁与水、空气接触是主要的防锈原理。而铁锈疏松易吸收水分，如不及时除去生锈速率会加快。答案：A例题2：工业炼铁的原理是：在高温下使CO与铁矿石(主要成分是Fe2O3)反应，生成铁和二氧化碳。在这一反应中 ( ) ACO被还原 BCO具有氧化性 CFe2O3被还原 DCO在反应中提供氧例题点评：此题从氧化还原反应的角度来考查学生对冶炼生铁的化学反应的掌握，既要会书写该化学反应的化学方程式，又要能从得氧失氧的角度分析反应的原理。解题指导：反应方程式为 ，在该反应中CO得氧是被氧化的物质，Fe2O3失氧是被还原的物质，所以答案为C。答案：C例题3：全世界每年因生锈而损失大量的钢铁。某同学想弄清楚铁生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入、三支试管中进行研究。问题：(1)在上图的每支试管中画出并标明所需的物质和用品。(2)一段时间后，编号为 的试管中铁钉最易生锈。例题点评：本题是一道对铁生锈条件的探究题。解题指导：解答此题的关键是根据铁生锈与空气和水的关系来控制反应条件，使干净的铁钉分别处在以下三种不同环境中：与空气和水同时接触、只与水接触、只与干燥空气接触，以此来确定每支试管中所需的物质和用品，再根据实验现象探究出铁生锈与空气和水之间的关系，从而得出正确的结论。答案：（1）如图干燥的空气煮沸的水干燥剂沾水的棉花(2)例题4：请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题： 发现问题 A同学发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；B同学发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；C同学发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好像生了“锈”一般。 提出问题 这三种物质“生锈”的原因是什么? 收集证据 (1)回忆已有知识：铁生锈的条件是 。 (2)查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗称铜绿)；苹果“生锈”是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。 (3)实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：实验装置实验现象铜片不生锈铜片不生锈铜片不生锈铜片生锈且水面附近锈蚀最严重由实验可知：铜生锈是铜与水、 、 等物质共同作用的结果，铜变成铜绿的化学方程式为 。 得出结论 经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外，还可能都与 (填物质名称)有关。 反思与应用 利用所得结论填空： (1)写出一种防止铁或铜等金属制品生锈的具体方法： ； (2)请你提出一条延长食品保质期的建议： 。例题点评：本题以一个研究课题为背景，通过发现问题、提出问题、收集证据、实验探究等步骤，让同学们身临其境般地去体验科学探究的过程，并要求同学们结合实验原理，进行分析，从而得出结论，并对结果进行反思与应用。解题指导：通过对实验装置的分析，铜生锈是铜与水、氧气、二氧化碳等物质共同作用的结果。回忆所学铁生锈的有关知识及题给有关信息，综合判断知，铁生锈、铜生锈、苹果“生