高炉
&Nbsp;
炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中(还原物质CO、H2、C;适宜温度等)通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。
第三章 第二节 炼铁和炼钢
授课教师:柳州地区高中 黄国宝
使用教材:人民教育出版社高中《化学》(必修)第二册第三章第一节P49—57 教学目的:
知识技能:使学生在初中学习生铁和钢的知识基础上,进一步了解生铁和钢的特 点、分类以及各种钢的性能和用途;掌握炼铁的反应原理及炼铁的主 要反应,了解炼铁高炉的结构及炼铁原料;掌握转炉炼钢的反应原理、 原料及炼钢的主要反应。
能力培养:指导学生阅读自学,培养提高学生的自学能力;利用挂图、模型等进 行直观教学,培养提高学生的观察能力;通过比较炼铁、炼钢及冶炼 其它金属的原理,培养提高学生的归纳能力;通过炼铁、炼钢过程的 教学,培养提高学生的分析能力。
科学思想:通过介绍我国古代冶炼钢铁的历史和现代钢铁工业发展情况,激发学 生的爱国热情,增强民族自豪感,树立忧患意识;结合环境保护,培 养学生热爱科学、善待环境的优良品质;结合“保尔”的故事及“千 锤百炼”“百炼成钢”的道理,对学生进行思想品德教育。 教学重点:结合炼铁炼钢原理,渗透人文精神,加强思想教育。 教学难点:炼铁炼钢原理及主要反应。
教学方法:引导启发、自学归纳。
教辅材料:人民教育出版社高中《化学》教学参考书,电子幻灯、挂图、模型。 教学过程:
一、 创设情境、激趣引题 说 明 请学生讲述保尔的故事——《钢铁是怎样炼成的》训练学生口语表达;渗透人 那么在工业上钢铁是怎样炼成的?——引入课题文精神,激发学生学习兴趣。 炼铁和炼钢
二、指导自学、归纳新知
一、铁的合金
指导学生阅读教材P49—51并思考问题: 指导学生掌握设疑、导思、
1
2、铁合金是怎样分类的?分类的依据是什么? 学生阅读自学能力。
3
它们的性能有何差别?
4、 为什么球墨生铁能代替部分钢材使用?
5、 白铁、马口铁、白口铁、灰口铁有何区别? 联系旧知,利于巩固、掌握。
6、 碳素钢中碳的含量与钢的性能有何关系?
7、 合金钢有哪些特殊的性能和用途?
展示电子幻灯片,指导学生填写表格。 检查学生阅读情况,培养学 表一:生铁和钢的比较 生阅读归纳能力。
表二:各种生铁的比较
表三:各类钢的比较
师生共同归纳: 使知识系统化,利于学生记 炼钢生铁 忆掌握。
生铁 铸造生铁
球墨生铁
合金生铁
铁合金
低碳钢
中碳钢
钢 高碳钢
指出铁是自然界分布最广的金属元素之一,都以化合态
存在,介绍常见铁矿石及主要成分: 为讲授炼铁原理做铺垫。 磁铁矿——Fe3O4 赤铁矿——Fe2O3
褐铁矿——2Fe2O3.3H2O 菱铁矿——FeCO3
杂质:脉石(SiO2)、硫、磷等。
怎样把铁矿石炼成铁呢?
二、炼铁
演示[实验3-5],引导学生观察并思考问题:
(1)、硬质玻璃管里粉末的颜色有什么变化? 培养学生观察、分析能力。
(2)、试管中的石灰水是否浑浊?为什么?
(3)、为了防止CO污染环境,应采取什么措施? 增强学生的环保意识。
(4)、由以上实验现象得出什么结论?试写出该反应的
化学方程式。
展示炼铁高炉模型,结合模型讲述炼铁高炉结构和炼铁 培养学生观察能力,分析归 过程,引导学生分析弄清几个问题: 纳能力。
(1)、炼铁的原料有哪些?石灰石有何作用?
(2)、炼铁高炉由哪几部分组成?主要反应在哪一部分
进行?
(3)、作为还原剂的CO是怎样产生的?
(4)、高炉煤气的主要成分是什么?如何净化处理?
师生共同归纳炼铁的有关知识:
1、炼铁原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气 使知识系统化,利于学生记
2、炼铁原理: 高温 忆、掌握。
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
3、炼铁过程:
(1)CO生成: 高温 高温
C+O2====CO2 CO2+C====2CO
(2)Fe的还原: 高温
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
(3)炉渣生成(除去脉石SiO2):
高温 高温
CaCO3===CaO+CO2 CaO+SiO2===CaSiO3
4、高炉煤气:N2、CO、CO2
指出炼铁就是在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出
来,那么工业上又如何炼钢呢?
三、炼钢
指导学生阅读教材P55—57并思考问题: 进一步培养提高学生的自学
(1)、炼钢的目的是什么? 能力,分析思维能力。
(2)、炼钢的原料有哪些?为什么用生石灰不用石灰石? (3)、纯氧代替空气炼钢有哪些优点?
(4)、炼钢开始和结束都有2FeO+Si==2Fe+SiO2
后有什么区别?
(5)、炼钢尾气能否直接排放?任何处理利用? 增强环保意识。
指导学生填写表四:炼铁和炼钢的比较。 检查学生阅读、自学效果。 展示炼钢转炉的模型,结合模型讲述炼钢原理。
师生共同归纳炼钢的有关知识: 使知识系统化,利于学生记
1、炼钢目的:降碳量、除硫磷、调硅锰。 忆、掌握。
2、炼钢原料:生铁、氧气、脱氧剂、生石灰。
3、原理及过程:
(1)、杂质的氧化
高温 高温
2Fe+O2===2FeO 2FeO+Si===2Fe+SiO2
高温 高温
FeO+Mn===Fe+MnO FeO+C===Fe+CO
(2)、除去硫和磷
高温
FeS+CaO===FeO+CaS
高温
2P+5FeO+3CaO===5Fe+Ca3(PO4)2
(3)、脱氧
高温 高温
2FeO+Si===2Fe+SiO2 FeO+Mn===Fe+MnO
4、炼钢尾气:棕色烟气——Fe2O3尘粒和CO
三、合作总结、拓展知识
师生合作讨论总结: 尊重学生主体地位,鼓励合
炼铁、炼钢的主要反应原理 作,培养学生合作精神。 相同点:都是利用氧化还原反应。
不同点:炼铁主要是利用还原剂(CO)把铁从铁矿石里总结归纳,把握实质。 还原出来。
炼钢主要是用氧化剂(纯氧)把生铁里过多的
碳和其它杂质氧化而除去。
一般常见金属的冶炼方法 拓宽知识,发展思维。 焦炭法
H2、CO法
金属的冶炼 活泼金属置换法
电解法(较活泼的金属)
利器的制造方法:将铁矿和木炭分层放入炼炉中,高温 进行思想品德教育。
下反复锻打,除去杂质——“千锤百炼,百炼成钢”
介绍我国近代钢铁工业发展情况:
我国钢产量:
1949年——15.8万吨 1980年——4000万吨 增强民族自豪感,
1990年——6635万吨 1994年——9500万吨
90年代初人均钢产量:
世界人均产量——130kg 我国——55kg 树立忧患意识。
美国——355kg 日本——876kg
四、作业练习、巩固提高
1、石灰石是许多工业原料之一,制取下列物质不需要联系旧知,巩固新知。 直接用石灰石的是(A)
A、炼钢 B、炼铁 C、制玻璃 D、制水泥
2、下列关于炼铁炼钢的说法中,错误的是(B) 加深理解炼铁、炼钢原理。
A、炼铁是铁矿石被还原的过程
B、炼钢是生铁被氧化的过程
C、炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石
D、炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂
3、将一小块铸造生铁与足量稀硫酸共热,最后剩下固 培养学生分析思维能力。 体残渣的成分是(C)
A、Fe2(SO4)3 B、FeSO4 C、碳 D、铁
五、反思
炼铁和炼钢属于化工生产方面的内容,从应试教育的角度来看,本课时所涉及的化学重要知识点不是很多,知识目标的要求也不是很高,只要做好了有关的演示实验,学生不难达到了解和掌握炼铁和炼钢的原理和主要反应。但是从素质教育的角度来看,炼铁和炼钢却是很好的教育内容,因此,在本课时的设计和教学过程中,不仅要使学生达到知识目标和能力目标的要求,更重要的是要结合炼铁和炼钢原理,从“千锤百炼”,“百炼成钢”中所蕴含的科学道理,加强对学生进行思想品德教育,渗透人文精神,让学生不仅懂得在工业生产上“钢铁是怎样炼成的?”,更应该懂得人的意志、品质方面“钢铁是怎样炼成的?”。
本课时的设计和教学应该说难度是比较大的,如果照本宣科,平铺直叙,学生容易失去兴趣,达不到教育效果。因此,要求教师认真把握好,注意调动学生学习积极性,避免俗套
说教。如果条件允许的话,可让学生先到钢铁厂进行参观考察,增强感性认识,理论联系实际,才能取得更好的教育教学效果。
高炉
&Nbsp;
炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中(还原物质CO、H2、C;适宜温度等)通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。
第三章 第二节 炼铁和炼钢
授课教师:柳州地区高中 黄国宝
使用教材:人民教育出版社高中《化学》(必修)第二册第三章第一节P49—57 教学目的:
知识技能:使学生在初中学习生铁和钢的知识基础上,进一步了解生铁和钢的特 点、分类以及各种钢的性能和用途;掌握炼铁的反应原理及炼铁的主 要反应,了解炼铁高炉的结构及炼铁原料;掌握转炉炼钢的反应原理、 原料及炼钢的主要反应。
能力培养:指导学生阅读自学,培养提高学生的自学能力;利用挂图、模型等进 行直观教学,培养提高学生的观察能力;通过比较炼铁、炼钢及冶炼 其它金属的原理,培养提高学生的归纳能力;通过炼铁、炼钢过程的 教学,培养提高学生的分析能力。
科学思想:通过介绍我国古代冶炼钢铁的历史和现代钢铁工业发展情况,激发学 生的爱国热情,增强民族自豪感,树立忧患意识;结合环境保护,培 养学生热爱科学、善待环境的优良品质;结合“保尔”的故事及“千 锤百炼”“百炼成钢”的道理,对学生进行思想品德教育。 教学重点:结合炼铁炼钢原理,渗透人文精神,加强思想教育。 教学难点:炼铁炼钢原理及主要反应。
教学方法:引导启发、自学归纳。
教辅材料:人民教育出版社高中《化学》教学参考书,电子幻灯、挂图、模型。 教学过程:
一、 创设情境、激趣引题 说 明 请学生讲述保尔的故事——《钢铁是怎样炼成的》训练学生口语表达;渗透人 那么在工业上钢铁是怎样炼成的?——引入课题文精神,激发学生学习兴趣。 炼铁和炼钢
二、指导自学、归纳新知
一、铁的合金
指导学生阅读教材P49—51并思考问题: 指导学生掌握设疑、导思、
1
2、铁合金是怎样分类的?分类的依据是什么? 学生阅读自学能力。
3
它们的性能有何差别?
4、 为什么球墨生铁能代替部分钢材使用?
5、 白铁、马口铁、白口铁、灰口铁有何区别? 联系旧知,利于巩固、掌握。
6、 碳素钢中碳的含量与钢的性能有何关系?
7、 合金钢有哪些特殊的性能和用途?
展示电子幻灯片,指导学生填写表格。 检查学生阅读情况,培养学 表一:生铁和钢的比较 生阅读归纳能力。
表二:各种生铁的比较
表三:各类钢的比较
师生共同归纳: 使知识系统化,利于学生记 炼钢生铁 忆掌握。
生铁 铸造生铁
球墨生铁
合金生铁
铁合金
低碳钢
中碳钢
钢 高碳钢
指出铁是自然界分布最广的金属元素之一,都以化合态
存在,介绍常见铁矿石及主要成分: 为讲授炼铁原理做铺垫。 磁铁矿——Fe3O4 赤铁矿——Fe2O3
褐铁矿——2Fe2O3.3H2O 菱铁矿——FeCO3
杂质:脉石(SiO2)、硫、磷等。
怎样把铁矿石炼成铁呢?
二、炼铁
演示[实验3-5],引导学生观察并思考问题:
(1)、硬质玻璃管里粉末的颜色有什么变化? 培养学生观察、分析能力。
(2)、试管中的石灰水是否浑浊?为什么?
(3)、为了防止CO污染环境,应采取什么措施? 增强学生的环保意识。
(4)、由以上实验现象得出什么结论?试写出该反应的
化学方程式。
展示炼铁高炉模型,结合模型讲述炼铁高炉结构和炼铁 培养学生观察能力,分析归 过程,引导学生分析弄清几个问题: 纳能力。
(1)、炼铁的原料有哪些?石灰石有何作用?
(2)、炼铁高炉由哪几部分组成?主要反应在哪一部分
进行?
(3)、作为还原剂的CO是怎样产生的?
(4)、高炉煤气的主要成分是什么?如何净化处理?
师生共同归纳炼铁的有关知识:
1、炼铁原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气 使知识系统化,利于学生记
2、炼铁原理: 高温 忆、掌握。
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
3、炼铁过程:
(1)CO生成: 高温 高温
C+O2====CO2 CO2+C====2CO
(2)Fe的还原: 高温
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
(3)炉渣生成(除去脉石SiO2):
高温 高温
CaCO3===CaO+CO2 CaO+SiO2===CaSiO3
4、高炉煤气:N2、CO、CO2
指出炼铁就是在高温下用还原剂从铁矿石里把铁还原出
来,那么工业上又如何炼钢呢?
三、炼钢
指导学生阅读教材P55—57并思考问题: 进一步培养提高学生的自学
(1)、炼钢的目的是什么? 能力,分析思维能力。
(2)、炼钢的原料有哪些?为什么用生石灰不用石灰石? (3)、纯氧代替空气炼钢有哪些优点?
(4)、炼钢开始和结束都有2FeO+Si==2Fe+SiO2
后有什么区别?
(5)、炼钢尾气能否直接排放?任何处理利用? 增强环保意识。
指导学生填写表四:炼铁和炼钢的比较。 检查学生阅读、自学效果。 展示炼钢转炉的模型,结合模型讲述炼钢原理。
师生共同归纳炼钢的有关知识: 使知识系统化,利于学生记
1、炼钢目的:降碳量、除硫磷、调硅锰。 忆、掌握。
2、炼钢原料:生铁、氧气、脱氧剂、生石灰。
3、原理及过程:
(1)、杂质的氧化
高温 高温
2Fe+O2===2FeO 2FeO+Si===2Fe+SiO2
高温 高温
FeO+Mn===Fe+MnO FeO+C===Fe+CO
(2)、除去硫和磷
高温
FeS+CaO===FeO+CaS
高温
2P+5FeO+3CaO===5Fe+Ca3(PO4)2
(3)、脱氧
高温 高温
2FeO+Si===2Fe+SiO2 FeO+Mn===Fe+MnO
4、炼钢尾气:棕色烟气——Fe2O3尘粒和CO
三、合作总结、拓展知识
师生合作讨论总结: 尊重学生主体地位,鼓励合
炼铁、炼钢的主要反应原理 作,培养学生合作精神。 相同点:都是利用氧化还原反应。
不同点:炼铁主要是利用还原剂(CO)把铁从铁矿石里总结归纳,把握实质。 还原出来。
炼钢主要是用氧化剂(纯氧)把生铁里过多的
碳和其它杂质氧化而除去。
一般常见金属的冶炼方法 拓宽知识,发展思维。 焦炭法
H2、CO法
金属的冶炼 活泼金属置换法
电解法(较活泼的金属)
利器的制造方法:将铁矿和木炭分层放入炼炉中,高温 进行思想品德教育。
下反复锻打,除去杂质——“千锤百炼,百炼成钢”
介绍我国近代钢铁工业发展情况:
我国钢产量:
1949年——15.8万吨 1980年——4000万吨 增强民族自豪感,
1990年——6635万吨 1994年——9500万吨
90年代初人均钢产量:
世界人均产量——130kg 我国——55kg 树立忧患意识。
美国——355kg 日本——876kg
四、作业练习、巩固提高
1、石灰石是许多工业原料之一,制取下列物质不需要联系旧知,巩固新知。 直接用石灰石的是(A)
A、炼钢 B、炼铁 C、制玻璃 D、制水泥
2、下列关于炼铁炼钢的说法中,错误的是(B) 加深理解炼铁、炼钢原理。
A、炼铁是铁矿石被还原的过程
B、炼钢是生铁被氧化的过程
C、炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石
D、炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂
3、将一小块铸造生铁与足量稀硫酸共热,最后剩下固 培养学生分析思维能力。 体残渣的成分是(C)
A、Fe2(SO4)3 B、FeSO4 C、碳 D、铁
五、反思
炼铁和炼钢属于化工生产方面的内容,从应试教育的角度来看,本课时所涉及的化学重要知识点不是很多,知识目标的要求也不是很高,只要做好了有关的演示实验,学生不难达到了解和掌握炼铁和炼钢的原理和主要反应。但是从素质教育的角度来看,炼铁和炼钢却是很好的教育内容,因此,在本课时的设计和教学过程中,不仅要使学生达到知识目标和能力目标的要求,更重要的是要结合炼铁和炼钢原理,从“千锤百炼”,“百炼成钢”中所蕴含的科学道理,加强对学生进行思想品德教育,渗透人文精神,让学生不仅懂得在工业生产上“钢铁是怎样炼成的?”,更应该懂得人的意志、品质方面“钢铁是怎样炼成的?”。
本课时的设计和教学应该说难度是比较大的,如果照本宣科,平铺直叙,学生容易失去兴趣,达不到教育效果。因此,要求教师认真把握好,注意调动学生学习积极性,避免俗套
说教。如果条件允许的话,可让学生先到钢铁厂进行参观考察,增强感性认识,理论联系实际,才能取得更好的教育教学效果。