【知识点详解】
本节课主要围绕“金属资源的利用和保护”展开,具体涉及以下几个核心知识点:
1. **金属资源的存在形式及现状**:金属资源在自然界中广泛存在,大多数金属以化合物的形式存在于矿石中,只有极少数如金、银等不活泼金属以游离态存在。常见的金属矿石包括赤铁矿(主要成分为Fe2O3)和磁铁矿(主要成分为Fe3O4)等。
2. **铁的冶炼原理**:炼铁的基本原理是利用还原剂(如一氧化碳CO)在高温下将铁从其氧化物中还原出来。例如,赤铁矿炼铁的化学反应方程式为:Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2,而磁铁矿炼铁的化学反应方程式为:Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2。炼铁所需的原料主要包括铁矿石、焦炭和石灰石,主要设备是高炉。
3. **铁冶炼过程中的注意事项**:实验操作时,需先通入CO排净装置内的空气,以防爆炸;实验结束后,应待玻璃管冷却至室温后再停止通CO,防止还原出的铁再次氧化;尾气中的一氧化碳是有毒气体,必须进行安全处理,如燃烧掉或采用其他处理方法。
4. **环境保护与金属资源的利用**:从环保角度考虑,某些矿石(如黄铁矿,主要成分FeS2)不适宜用于炼铁,因为它们可能产生有害气体,如二氧化硫。此外,人类利用金属的发展历程(青铜器时代到铁器时代,再到铝合金的大量使用)与金属的活动性、提炼技术的进步和环境影响等因素密切相关。
5. **化学反应类型**:在炼铁过程中,涉及的反应类型包括分解反应(如石灰石高温分解)、还原反应(如一氧化碳还原氧化铁)和化合反应(如焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,以及焦炭的充分燃烧)。化合反应是指两种或多种物质结合生成一种新物质的反应,如(3)(4)所示。
通过本节课的学习,学生不仅了解了金属资源的现状和铁的冶炼过程,还体验到了化学在人类生活和生产中的重要性,同时增强了对化学学习的兴趣。课堂小结环节,学生可以分享自己的学习成果,如认识到金属资源的有限性、理解铁冶炼的复杂性以及尾气处理的重要性。课后作业则进一步巩固了所学知识,如通过题目加深对化合反应的理解,识别炼铁过程中的一氧化碳还原氧化铁实验的正确操作和观察结果。教学反思则可以帮助教师评估教学效果,改进教学策略。