金属资源的利用和保护

《金属资源的利用和保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属资源的利用和保护（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第八单元 金属和金属材料课题3 金属资源的利用和保护第一课时P14学习目标：1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解 从铁矿石中将铁还原出来的方法。2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生 成物进行有关的计算。2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生 成物进行有关的计算。重点： 1、从铁矿石中将铁还原出来的方法。 地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的 海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等 以单质形式存在外，其余都以化合物形式存 在。以化合物存在的金属在自然界中以矿物 形式存在，含矿物的岩石称为矿石，工业上 就是从矿石中来提炼金属的。新课导入图8-15 自然界以单质形式存在

2、的金一、金属的存在形式 ：单质( 不活泼，如金和银)化合物( 活泼，如各种铁矿石)金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的 金属（如金、银等）有单质形式存在；图8-16 自然界以单质形式存在的银其余大多数以化合物的形式存在。赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）菱铁矿（主要成分是FeCO3 ） 图8-18 常见的矿石硫铁矿(主要成分是FeS2 )磁铁矿（主要成分是Fe3O4）含有矿物的岩石称为矿石图8-18 常见的矿石辉铜矿（主要成分是Cu2S） 黄铜矿（主要成分是CuFeS2） 铝土矿主要成分是Al2O3 孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿 Cu2O罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O )元素名称质

3、量分数%元素名称质量分数% 铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2. 74银0.00001钾2.47金0.0000005地壳中含量最多的金属是Al ！金属元素在地壳中含量：我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数 国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等 储量在世界上也占有重要地位。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源， 人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业 生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。二、铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二 图8-19 我国古代炼铁图图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉图8-21 为纪念199

4、6年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票1.实验室用一氧化碳还原氧化铁用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气【实验8-3】证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡 )CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊 。 点燃尾气有蓝色火焰相关的化学方程式：相关的化学方程式：尾气处理方法高温2CO + O2 = = 2CO2点燃实验步骤： 1、检查装置气密性 2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置 3、点燃右边酒精灯 4、通入验纯后的一氧化碳气体 5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热 6、待硬质玻璃

5、管内红色物质完全变为黑色时停止加热 7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒 精灯 注意： 1、实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时 CO与空气混合发生爆炸； 2、实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却， 防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石 灰水倒吸。(1)(1)原料：原料：黄铁矿 FeS2赤铁矿 Fe2O3 菱铁矿 FeCO3 磁铁矿 Fe3O4(2)(2)原理：原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁 从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石 焦炭、空气(3)(3)设备：高炉设备

6、：高炉化学方程式：70%70% 48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量2.工业炼铁：1、用黄铁矿炼铁好吗？为什么？ 2、用什么矿石炼铁比较好？为什么？设备：高炉铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温CO2C 2CO 高温C + O2 CO2 点燃炼铁时各物质的作用：炼铁时各物质的作用： 石灰石：把矿石中石灰石：把矿石中SiOSiO2 2杂质转化为炉渣杂质转化为炉渣 焦炭：焦炭：燃烧放热提高炉温，燃烧放热提高炉温，将生成的将生成的COCO2 2还原为具有还原性的还原为具有还原性的COCO，因，因 此在炼铁高炉中起主要作用的

7、还原剂是此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是COCO，优点优点 是是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使 反应更彻底。反应更彻底。生铁出口低于炉渣出口原因：生铁出口低于炉渣出口原因： 生铁密度大于炉渣密度生铁密度大于炉渣密度炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石 生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的 氧化物中将铁还原出来。FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 2用氧气或铁的氧化 物除去生铁中多余 的碳元素 主要 设备高炉转炉、平炉、电炉 产品 生铁钢高温在实际生产时,所用的原料或产物一

8、般都含 有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质 问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯) = m(不纯 )纯度m(不纯) = m(纯) 纯度例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理 论上可炼含铁96%的生铁多少吨？Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温解：1、1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160 112 800t X160 800t=112XX560t折合含铁96%的生铁的质量为560t 96%583t (纯化杂)答

9、： 1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含 铁96%的生铁为583t。2、设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温160 112 800t X96%160 :112800t :X96% X583t (杂化纯)设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 160 112X 85% 2850t高温160X 85%=1122850tX4790t答：该3000 t生铁中含纯铁2850t。 该炼钢厂每天需含Fe2

10、O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：该3000 t生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多 少吨？（计算结果保留整数）练习：2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。（1）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是_ 。（填或） 加热 通一氧化碳(3)a中反应的化学方程式是 。b中反应的化学方程式是，b中观察到的现象是_ 。(4)该装置的不足之处是。铁架台试管 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）Ca(OH)2+CO2=CaC

11、O3+H2O澄清的石灰水变浑浊3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素 被人类大规模开发、利用的大致年限。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au约6000年前约200年前约600年前约2500年前选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是 ；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是 。 铝的密度小 铝很活泼 地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜 本节课我们主要学习了金属资源的概况，铁 的冶炼以及有关杂质问题的计算等知识。难 点是含杂质问题的计算，课后还要强化练习 这类计算。课堂小结学习的敌人是自己的满足，要认真学习 一点

12、东西，必须从不自满开始。对自己，“ 学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应 取这种态度。毛泽东 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ；=高温1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是 在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。2.在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用 料时和产量时,应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)直接接 触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在 铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金 ，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。4. 保护金属资源的有效途径是防止金

13、属的腐蚀、回收与利用废 旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。列比例时，一定要用纯量。m(纯) = m(不纯 )纯度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O本单元小结：一、金属和金属材料 金属与非金属物理性质的比较：物理性质金属非金属状态在常温下，除汞 (Hg)是液体外，其余 都是固体在常温下，有 固、液、气三态密度 一般较大 一般较小光泽 有 一般无导电性 导热性能导电、导热一般不导电、不 导热延展性有没有2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合 在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特 性的合金 。由于合金的很多性能一般比组成它们的

14、纯金属更好，因 此，在实际中大量使用的金属材料是合金。二、金属的化学性质1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应 的难易和剧烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气 、稀硫酸反应的化学方程式。，。Fe + H2SO4 FeSO4 + H22Al +3H2SO4 Al2 (SO4) 3 +3H23Fe + 2O2 Fe3O4点燃4Al + 3O2 2Al2O3点燃2Cu + O2 2CuOCu + H2SO4不反应2.由一种单质 和一种 化合物反应，生成另一种单质 和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如如果用A+B C来表示化合反应的话，请用相似 的方法来表示分解反应和置换反应。置换反应：A +BC B + AC分解反应：ABA + B ，。Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu3.常见金属活动性顺序如下：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性，由强逐渐减弱举例说明金属活动性顺序可以给你哪些判断的依据：。