炼铁与炼钢

高炉

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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、什么是钢？什么是铁？钢、铁之间有何区别与联系？解疑的自学方法，培养提高

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、炼钢生铁、铸造生铁、球墨生铁中碳的存在形式以及

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====CO2CO2+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+CO2CaO+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反应，前

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+SiO2FeO+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。