智爱初中化学铁的冶炼合金

分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第1页（共11页）2019年12月30日星期一高温智愛初中化學鐵的冶煉合金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+3CO22．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。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？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。分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第2页（共11页）2019年12月30日星期一生铁是含碳量为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。人类历史上使用最早的合金是青铜；世界上最常见、应用最广的合金是钢。合金的硬度一般比各成分金属大。多数合金的熔点低于组成它的成分金属。含杂质物质的质量计算方法纯净物质量==不纯物质量×物质质量分数拓展阅读1、锌、铜与癌症人体是由多种元素组成的。现代科学证明：人体要维持正常的新陈代谢所必需元素有27种。其中14种为微量元素，虽然他们含量极微却对人体的健康起着重要的作用。癌症和微量元素铜和锌在人体里的含量有着很密切的关系。我国广东顺德、江苏启东等癌病高发区的土壤、水、农作物中铜都高于非癌高发区，而锌低于非癌高发区；对肝癌、胃肠道癌等多种恶性肿瘤患者的血清分析都得出一致的结论：恶性肿瘤患者的血清锌与铜的比值明显低于正常人，而进行手术摘除恶性组织或药物治疗后，患者血清中锌与铜比值回升，可见铜、锌与癌病的关分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第3页（共11页）2019年12月30日星期一系最为显著。锌、铜与癌症关系的机理可能在于：锌控制着生物膜的稳定性，可增强膜抵抗自由基攻击和脂质过氧化物损伤的功能；另外，锌对提高生物体的免疫功能有一定的作用。铜进入肝细胞后与蛋白质、氨基酸或一些化学致癌物质形成致癌作用较强的金属大分子络合物；过量的铜离子作用于DNA，导致恶性细胞的分裂、生长。总之，象铜、锌等人体内微量元素主要是通过和有机物形成生物大分子来影响人体生理机能的。2、具有多种用途的铂金除了强度和密度之外，铂金还拥有另外一项出色品质：柔韧性。铂金十分柔韧，只需1克铂金，就可以拉成超过1英里（近2公里）长的细丝。这种品质，加上铂金的强度，令珠宝商们能够创造出极其柔韧的网状铂金首饰，而其他贵重金属绝对无法做到这一点。铂金在其他领域也十分必需：它可以用于工业领域，最著名的就是用在催化反应器中。铂金在医疗领域中也扮演着重要的角色，它不受血液氧化作用的影响，具有出色的传导性，且能与活组织相容。由于上述这些特性，铂金被应用于心脏起博器中。目前，超过五万人依靠心脏起博器健康地生活着。对他们而言，铂金是一种能够拯救生命的金属。3、老年痴呆症的罪魁祸首金属铝在现代工业中大显身手的同时，也渗入到了我们的家庭。为此有人开始研究铝对人体健康的影响。长期以来，人们一直认为铝是一种对人体无害的金属元素，治疗胃酸过多的药——胃舒平的主要成分就是氢氧化铝。然而，近代科技的发展，对“铝无害论”提出了异议。l975年，美国佛蒙特医院雷弗教授等用电子显微镜和X射线衍射光谱测定法分析了多名老年痴呆症患者的神经元，结果发现这些人的神经元中，铝的含量比正常人多了2～4倍。后来，美国科学家达伦用原子吸收光谱分析了老年痴呆症人的大脑，发现他们脑中铝的含量竟是正常人的5倍。美国的一个医疗小组到世界上饮水含铝量最高的关岛调查，最后发现那里患老年痴呆症的人数比正常地区多了3～5倍。这些都证实铝是老年痴呆症的罪魁祸首。那么，铝为什么会导致老年痴呆症呢？这个问题还在争论中。一般的观点认为由于三价铝离子有空的电子轨道，易与碱基对中含未成对电子的原子结合，并进入神经元细胞中，使神经细胞释放的传递物质如乙酚胆碱等不能顺利通过，从而导致神经传递系统受阻，引起铝的过量摄入往往是由于不正确使用铝制品引起的。大家知道，铝在空气中会形成一层致密的氧化铝，可保护它免受进一步的腐蚀，但这层保护膜并非坚不可摧，在酸性或碱性溶液中易被破坏。因此我们平时应养成科学使用铝制品的习惯，如不用铝制品存放酸、碱食物，尽量缩短食物在铝制品中的存放时间，尽量不用铝锅炒菜，让比铝硬的金属制品（如铁勺）与铝制品接触，不用硬质抹布如百洁布擦洗铝制品，等等。当然，平时加强体育锻炼，增强身体活力，也是防止铝元素在体内存积的好办法。分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第4页（共11页）2019年12月30日星期一4、在金属活动性顺序里为什么包括氢1865年，贝开托夫在实验的基础上，根据金属和金属离子间互相置换能力的大小，以及金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度，首先确定了金属活动性顺序，在这个顺序里就已包括了氢。因为氢可以被位于它前面的金属从稀酸里置换出来，而氢也可以把位于它后面的金属，从它们的盐溶液里置换出来，而氢后面的金属不能从酸中置换出氢。这就是说，贝开托夫当时区分金属的活泼与不活泼，是以氢作为标准的。当然，早期的化学家把金属跟酸、跟水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电势来比较金属的活动性大小，而标准电极电势也是以氢电极定为零作为标准来测定的。标准电极电势为负值的金属比氢活泼；标准电极电势为正值的金属活动性小于氢。另外，氢的原子结构决定它在化学反应中表现出与碱金属具有相似的化学性质。例如，氢具有还原性，能和大多数非金属反应显示＋1价；等等。由于以上几个方面的原因，因此把氢排进了金属活动性顺序里。典型例题解析例1、下列说法错误的是（）A．地壳中的铁都以化合物形式存在B．生铁和钢都不能完全溶解在盐酸中C．锯条上的烤蓝是一层致密的氧化膜D．钢是由生铁炼制而成的，因而钢不会生锈点拨铁是较活泼金属，铁元素不可能以单质形式在地壳中存在。生铁和钢都是铁合金，主要成分是铁，差别是含碳量不同，也就是它们除含铁外还含碳，碳不能溶于酸。烤蓝是通过化学处理的方法在钢铁表面形成防锈层——致密氧化膜。总结生铁是含碳量为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.不论是生铁还是钢中的主要成分铁的化学性质不变。解答D变式题1．下列说法中正确的是（）A、生铁和钢都是铁的单质B、生铁和钢都是化合物C、生铁和钢都是铁的合金D、生铁和钢硬度比纯铁小解答C例2、下列两个成语与我们所学的化学知识有关。请你任选一个，简述其中的化学原理。A．百炼成钢（将反复烧红的生铁在空气中不断锤打，转化为钢）B．釜底抽薪（釜：指古代炊具，相当于现在的锅；薪：指柴火）你选择的成语是。其中的化学原理：。点拨。“百炼成钢”有两个要点：①生铁与钢的区别；②生铁转化为钢时发生的化学反应。“釜底抽薪”也包含两个要点：①可燃物是燃烧的必备条件之一；②移走分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第5页（共11页）2019年12月30日星期一可燃物可以灭火。解答A；锤打烧红的生铁时，生铁中的碳与氧气等反应生成了二氧化碳，使含碳量降低，转变为钢。B；燃烧需要可燃物，减少可燃物不利于燃烧。（其他合理答案均可）总结本题要求简述化学原理，解答时应注意兼顾一般原理和具体原理，做到叙述完整.。变式题2．在古代，人们把在高温下烧红的生铁反复锤打，最终使生铁转化为钢，这也是成语“百炼成钢”的来历。请你写出在上述转变中最关键的一步反应的化学方程式：。解答C+O2=CO2例3、生铁和足量的稀盐酸充分反应后会留下黑色残渣，该残渣的主要成分是，铁与稀盐酸反应的化学方程式为。点拨生铁中含有的杂质主要是碳，将生铁和足量稀盐酸反应时，铁完全反应生成了氯化亚铁和氢气，而碳不能与稀盐酸反应，故剩余的黑色残渣的主要成分是碳。解答碳，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑总结。此题应从生铁的成分和铁的化学性质两方面考虑。变式题3．将铁放入下列溶液中，溶液的质量会减少的是（）。（A）（B）（C）（D）解答A例4、依据反应：X+C=2Y和Fe2O3+3Y=2Fe+3X，推断X和Y各表示（）A．CO和CO2B．H2O和COC．CO2和COD．CO2和H2点拨联想炼铁反应：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2知，X为CO2，Y为CO，代入反应：X+C=2Y验证，CO2+C=2CO，符合题意。解答C总结化学反应的本质是原子的种类和个数不变。变式题4在Fe2（SO4）3和FeSO4的混合物中，如果硫元素的质量分数为a%，则铁元素的质量分数为（）A．1.31a%B．2.25a%C．（100-4a）%D．（100-3a）%解答：D例5、现有：①磁铁矿（主要成分：Fe3O4）；②黄铁矿（主要成分：FeS2）；③赤铁矿（主要成分：Fe2O3）。请从多角度分析这三种矿石中哪种不适合用来炼铁？原因是。点拨通过对三种物质的化学式，可知含铁元素质量分数由大到小的顺序是：Fe3O4＞Fe2O3＞FeS2,从各物质组成中可知，使用FeS2炼铁可能产生对空气有污染的SO2。综合以上分析得出结论是黄铁矿最不适合用来炼铁。分享智慧泉源智愛學習传扬爱心喜乐Wisdom&Love第6页（共11页）20