高炉炼铁化学方程式 高炉炼铁从上到下三个反应

知识掌握与技能锻炼：

1. 掌握从铁矿石中提取铁的工业还原方法。

2. 熟练进行实验室一氧化碳与氧化铁反应的实验，并掌握相关注意事项。

过程与实际操作：

通过深入探讨工业上铁的冶炼原理，锻炼将理论知识应用于实际生活的能力。

情感态度与价值观的培养：

1. 通过了解钢铁、青铜等金属材料在历史上的重要地位和应用，增强对工业的自豪感。

2. 通过对冶铁过程的安全操作和环保意识的深入分析，提升个人操作的安全意识和环保意识。

重点内容解析：

1. 铁的冶炼基本原理；

2. 合金的概念及其物理特性；

3. 工业炼铁的化学反应原理。

一、提出问题，创设学习情境：

1. 在日常生活中使用最广泛的金属材料是什么？

2. 自然界中铁以何种形态存在？

3. 我国最早是在哪个时期开始炼铁技术的？

4. 现代工业是如何将铁矿石转化为铁单质的？接下来我们将一起学习以铁矿石为原料的冶炼过程。

二、进行实验操作与观察：

我们以赤铁矿（主要成分为Fe₂O₃）为例，研究如何实现铁的冶炼。Fe₂O₃与Fe在组成上均含有Fe元素，不同之处在于Fe₂O₃少了O元素。为了还原Fe₂O₃，我们可以选择加入其他物质与之反应，从而夺取O元素。

从经济效益、反应效率、能源利用等角度出发，工业上常用CO来与Fe₂O₃反应。我们将在矩道VR/3D融合创新实验室进行实验，更好地理解一氧化碳与氧化铁的反应过程，并观察实验现象。

学生进行规范的实验操作，并记录实验现象。

思考并讨论以下问题：

(1) 为什么需要先通一段时间CO再加热Fe₂O₃？

(2) 澄清石灰水的作用是什么？

(3) 从尖嘴管口气体的目的是什么？

(4) 应如何正确停止通一氧化碳气体和熄灭酒精喷灯？

(5) 如何验证实验中产生了铁？

完成实验后，引导学生写出一氧化碳与氧化铁的反应方程式。

请注意：本实验强调实验安全。若一氧化碳参与的实验没有尾气处理装置，可能导致空气中一氧化碳含量升高，达到一定浓度会危害健康甚至危及生命。若一氧化碳气体与空气混合受热，可能发生。

三、展示高炉炼铁模型，分析高炉炼铁的流程：

工业上炼铁的设备是高炉，原料包括铁矿石、焦炭和石灰石。尾气主要成分是CO和CO₂，需经处理后再排放。

拓展：解释为何高炉炼铁使用焦炭，并介绍焦炭的制备过程。

焦炭是通过将特定品种的煤在炼焦炉中加强热干馏得到的坚硬多孔性固体。高炉炼铁时使用焦炭，一是为了提供热源，焦炭燃烧时放出大量热；二是为了生成还原剂一氧化碳。焦炭在高炉炼铁中扮演着至关重要的角色。

由于焦炭具有硬度大、多孔且量高的特点，使其成为高炉炼铁的理想燃料。