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1、 鐵的冶煉 合金 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想： 1.通過(guò)尾氣處理裝置的設(shè)計(jì)的探討，初步形成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題的能力。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)中對(duì)氣體檢驗(yàn)，學(xué)習(xí)驗(yàn)證氣體的一般原理和步驟。 實(shí)驗(yàn)原理： 1.主要反應(yīng)原理是高溫條件下，利用一氧化碳將鐵從氧化物中還原出來(lái) 2.鐵與氧氣、水同時(shí)接觸能生銹。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1.了解從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)的方法。 2.了解鋼鐵銹蝕的條件。 實(shí)驗(yàn)用品： 一氧化碳、氧化鐵、澄清石灰水 石英玻璃管、鐵架臺(tái)、酒精燈、酒精噴燈、試管、導(dǎo)管、貯氣瓶 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.一氧化碳和氧化鐵反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋和結(jié)論 按圖裝配好儀器并檢驗(yàn)氣密性

2、 在玻璃管里裝入氧化鐵粉末，在左面的導(dǎo)管口通上一氧化碳?xì)怏w； 觀察石灰水有無(wú)變混濁； 點(diǎn)燃裝置末端的酒精燈。 石灰水無(wú)變化 管口有藍(lán)色火焰 一氧化碳不能使石灰水變混濁 點(diǎn)燃酒精噴燈，觀察粉末有何變化，在玻璃管上方放置一塊磁鐵； 觀察石灰水有何變化？ 觀察裝置末端導(dǎo)管口有何變化？ 粉末逐漸變黑 有小碎屑被吸起 石灰水變混濁 火苗時(shí)斷時(shí)續(xù) 反應(yīng)生成了金屬鐵和二氧化碳： 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通一氧化碳。待玻璃管冷卻后停止通一氧化碳，并熄滅酒精燈。 2.鐵釘銹蝕的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)

3、現(xiàn)象 解釋和結(jié)論 取5枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入5支試管中： ① ② ③ ④ ⑤ 進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)： 1．在試管①中加入稀硫酸或醋酸溶液，浸沒鐵釘后，倒去溶液； 2．在試管②中把鐵釘放在一團(tuán)含氯化鈉溶液的濕棉球中； 3．在試管③中把鐵釘放在一團(tuán)含水的濕棉球中； 4．在試管④中注滿迅速冷卻的沸水，塞緊橡皮塞； 5．在試管⑤中加入少量干燥劑(生石灰或無(wú)水氯化鈣)，再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞。 試管①②中的鐵釘很快生銹； 試管③中的鐵釘逐漸生銹，但是速率沒有①②快； 試管④⑤中的鐵釘很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒

4、有變化 鐵僅與水或僅與干燥空氣接觸不易生銹； 鐵同時(shí)與水、空氣接觸易生銹； 酸或氯化鈉溶液的存在會(huì)加速鐵生銹的速率。 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥： 1．原理拓展 （1）一氧化碳高溫時(shí)具有較強(qiáng)的還原性，在高溫條件下可以將奪走鐵氧化物中氧元素，從而得到單質(zhì)鐵。這是煉鐵的基本原理。煉鐵的主要原料還有磁鐵礦（主要成分是四氧化三鐵） 反應(yīng)方程式為 。一氧化碳是金屬冶煉的重要還原劑之一。 但是同學(xué)們也注意到高爐煉鐵的原料是鐵礦石、焦炭以及石灰石等，一氧化碳是利用高溫時(shí)焦炭和二氧化碳化合生成的： 。雖然碳在高溫時(shí)也具有還原性，但

5、是煉鐵時(shí)的還原劑主要還是一氧化碳。 （2）酸和氯化鈉是不是鐵生銹的必要條件？是不是金屬生銹一定需要酸或者是氯化鈉存在呢？ 從實(shí)驗(yàn)中可以看到只與水和空氣接觸的鐵釘也會(huì)生銹，但是生銹速度要明顯慢于與酸或氯化鈉溶液接觸的鐵釘?shù)纳P速率。由此我們可以得出結(jié)論：鐵釘只要和水以及氧氣同時(shí)接觸就可以生成鐵銹，而有酸或氯化鈉存可以加快鐵生銹的速率。鐵生銹后如不及時(shí)除去鐵銹，由于鐵銹疏松更易吸收水分，因此生銹速率會(huì)加快。 2．注意事項(xiàng) （1）一氧化碳和氧化鐵反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意通氣和加熱的順序。在實(shí)驗(yàn)中，要先同一氧化碳?xì)怏w，然后點(diǎn)燃酒精噴燈加熱。這是因?yàn)橐谎趸际强扇夹詺怏w，在和空氣混合的情況下，加

6、熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸。先通一氧化碳可以排除裝置內(nèi)的空氣。 尾氣要進(jìn)行處理。一氧化碳是劇毒的氣體，因此加熱之前排入的以及實(shí)驗(yàn)中未完全參加反應(yīng)的一氧化碳要避免直接排入空氣中。處理尾氣的方法主要有兩種：一是將其點(diǎn)燃轉(zhuǎn)化為二氧化碳，二是收集后集中處理。 （2）鐵釘銹蝕的實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)的操作要求是用迅速冷卻的沸水，并且把試管密封。這是為了能夠讓水中的氧氣被趕出，并且隔絕鐵釘和氧氣的接觸。實(shí)際操作可以把經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間沸騰的水迅速冷卻裝入試管，并且馬上在液面上到一層菜油，再塞上塞子，這樣可以很好地將水與空氣隔絕。 實(shí)驗(yàn)拓展： 1.一氧化碳和氧化鐵反應(yīng)中裝置的重新設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)中尾氣處理的方法主要是兩種，但

7、是在裝置的設(shè)計(jì)上可以多種多樣。 如尾氣處理用收集的方法可用排水集氣法（一氧化碳難溶于水）收集?；蛴檬称反占?，如圖Ⅰ。 由于實(shí)驗(yàn)中的一氧化碳使用貯氣瓶盛裝，包括氧化鐵與一氧化碳的反應(yīng)容器和尾氣檢驗(yàn)及處理裝置，裝置復(fù)雜。為減少所用的儀器裝置可以用食品袋收集代替排水法所用的水槽和集氣瓶，也可利用下列裝置進(jìn)行尾氣處理,如圖Ⅱ。 Ⅱ Ⅰ 食品袋 生活中的實(shí)驗(yàn)： 在切過(guò)咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相近的三處進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：一處用濕棉球潤(rùn)濕；另一處用干布擦干；第三處用干布擦干后，涂上一層食油。放置一晝夜，觀察菜刀三處表面發(fā)生的變化。 一

8、晝夜后，可以觀察到濕棉球潤(rùn)濕濕潤(rùn)的地方出現(xiàn)較多的銹跡，干布擦干處只有少許銹跡，而用干布擦干后，涂上一層食油的地方?jīng)]有銹跡。這說(shuō)明保持鐵制品表面的潔凈和干燥，并涂上保護(hù)?？梢杂行У胤乐硅F制品生銹。 實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)導(dǎo)航： 例題1：下列做法不能起防銹作用的是( )。 A．保留鐵制品上的鐵銹 B．在鐵制品表面鍍鋅 C．在金屬機(jī)械上涂油 D．在車、船表面刷油漆 例題點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)鋼鐵生銹原理的掌握，以此確定防銹方法。要求學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生生活常識(shí)的一個(gè)考查。 解題指導(dǎo)：因?yàn)殍F生銹的主要條件是同時(shí)與水、空氣接觸，因此防止鐵與水

9、、空氣接觸是主要的防銹原理。而鐵銹疏松易吸收水分，如不及時(shí)除去生銹速率會(huì)加快。 答案：A 例題2：工業(yè)煉鐵的原理是：在高溫下使CO與鐵礦石(主要成分是Fe2O3)反應(yīng)，生成鐵和二氧化碳。在這一反應(yīng)中 ( ) A．CO被還原 B．CO具有氧化性 C．Fe2O3被還原 D．CO在反應(yīng)中提供氧 例題點(diǎn)評(píng)：此題從氧化還原反應(yīng)的角度來(lái)考查學(xué)生對(duì)冶煉生鐵的化學(xué)反應(yīng)的掌握，既要會(huì)書寫該化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式，又要能從得氧失氧的角度分析反應(yīng)的原理。 解題指導(dǎo)：反應(yīng)方程式為

10、 ，在該反應(yīng)中CO得氧是被氧化的物質(zhì)，F(xiàn)e2O3失氧是被還原的物質(zhì)，所以答案為C。 答案：C 例題3：全世界每年因生銹而損失大量的鋼鐵。某同學(xué)想弄清楚鐵生銹是否必須同時(shí)有空氣和水，他將干凈的鐵釘放入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三支試管中進(jìn)行研究。問題： Ⅰ Ⅱ Ⅲ (1)在上圖的每支試管中畫出并標(biāo)明所需的物質(zhì)和用品。 (2)一段時(shí)間后，編號(hào)為 的試管中鐵釘最易生銹。 例題點(diǎn)評(píng)：本題是一道對(duì)鐵生銹條件的探究題。 解題指導(dǎo)：解答此題的關(guān)鍵是根據(jù)鐵生銹與空氣和水的關(guān)系來(lái)控制反應(yīng)條件，使干凈的鐵釘分別處在以下三種不同環(huán)

11、境中：與空氣和水同時(shí)接觸、只與水接觸、只與干燥空氣接觸，以此來(lái)確定每支試管中所需的物質(zhì)和用品，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探究出鐵生銹與空氣和水之間的關(guān)系，從而得出正確的結(jié)論。 答案：（1）如圖 干燥的空氣 煮沸的水 干燥劑 沾水的棉花 Ⅱ Ⅲ Ⅰ (2)Ⅰ 例題4：請(qǐng)你參與某學(xué)習(xí)小組的探究活動(dòng)，并回答相關(guān)問題： [發(fā)現(xiàn)問題] A同學(xué)發(fā)現(xiàn)盛水的鐵鍋在與水面接觸的部位最易生銹；B同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己的銅制眼鏡框表面出現(xiàn)了綠色的銅銹；C同學(xué)發(fā)現(xiàn)蘋果切開不久，果肉上會(huì)產(chǎn)生一層咖啡色物質(zhì)，好像生了“銹”一般。 [提出問題] 這三種物質(zhì)“

12、生銹”的原因是什么? [收集證據(jù)] (1)回憶已有知識(shí)：鐵生銹的條件是 。 (2)查閱有關(guān)資料：“銅銹”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗稱銅綠)；蘋果“生銹”是果肉 里的物質(zhì)(酚和酶)與空氣中的氧氣發(fā)生了一系列的反應(yīng)，生成咖啡色的物質(zhì)。 (3)實(shí)驗(yàn)探究：將四小塊銅片分別按下圖所示放置一個(gè)月，觀察現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 銅片不生銹 銅片不生銹 銅片不生銹 銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴(yán)重 由實(shí)驗(yàn)可知：銅生銹是銅與水、 、 等物質(zhì)共同作用的結(jié)果，銅變成銅綠的化學(xué)方程式為

13、 。 [得出結(jié)論] 經(jīng)過(guò)交流討論，三位同學(xué)認(rèn)為這些物質(zhì)“生銹”除了可能與水有關(guān)外，還可能都與 (填物質(zhì)名稱)有關(guān)。 [反思與應(yīng)用] 利用所得結(jié)論填空： (1)寫出一種防止鐵或銅等金屬制品生銹的具體方法： ； (2)請(qǐng)你提出一條延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的建議： 。 例題點(diǎn)評(píng)：本題以一個(gè)研究課題為背景，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、收集證據(jù)、實(shí)驗(yàn)探究等步驟，讓同學(xué)們身臨其境般地去

14、體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，并要求同學(xué)們結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)行分析，從而得出結(jié)論，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行反思與應(yīng)用。 解題指導(dǎo)：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的分析，銅生銹是銅與水、氧氣、二氧化碳等物質(zhì)共同作用的結(jié)果?；貞浰鶎W(xué)鐵生銹的有關(guān)知識(shí)及題給有關(guān)信息，綜合判斷知，鐵生銹、銅生銹、蘋果“生銹”都與空氣中的水和氧氣有關(guān)。知道這些物質(zhì)的銹蝕原因后，可采用如噴漆、涂油等方法防止金屬銹蝕，將食品隔絕氧氣進(jìn)行包裝等。 答案：[收集證據(jù)]（1）與氧氣、水同時(shí)接觸 （3）氧氣、二氧化碳，2Cu+O2+CO2＝Cu2(OH)2CO3 [得出結(jié)論]氧氣 [反思與應(yīng)用]（1）保持金屬制品表面的潔凈和干燥，在表面上涂保護(hù)膜 （2）將食品進(jìn)行真空包裝或充入氮?dú)饣蚨趸肌? 用心 愛心 專心