50_课题3___金属资源的利用和保护.ppt

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1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护第一课时第一课时P154.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。金属等金属资源保护的重要性。学习目标：学习目标：2.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解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。从铁矿石中将铁还原出来的方法。3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生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。成物进行有关的计算。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈

2、蚀的简单方法。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生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。成物进行有关的计算。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。重点：重点：图图8-16 8-16 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金图图8-17 8-17 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 1 1、地球上的金属资源广泛地存在于、地球上的金属资源广泛地存在于_和和浩瀚的浩瀚的_中，除少数不活泼的金属如金、银等中，除少数不活泼的金属如金、银等有单质形

3、式存在外有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。一、金属的存在一、金属的存在单质单质(少数，如金和银少数，如金和银)化合物化合物(大多数，如各种铁矿石大多数，如各种铁矿石)2、金属的冶、金属的冶炼：从：从态的金属制出金属的金属制出金属就是金属的冶就是金属的冶炼。3、工业上把能用来提炼、工业上把能用来提炼的的叫做矿石叫做矿石4、地壳中金属元素含量由多到少（按质量、地壳中金属元素含量由多到少（按质量分数计算）是分数计算）是、等等元素名称元素名称质量分数质量分数%元素名称元素名称质量分数质量分数%铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠

4、钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005地壳中含量最多的金属是地壳中含量最多的金属是AlAl！金属元素在地壳中含量：金属元素在地壳中含量：5、常见金属矿物、常见金属矿物 金属矿物 赤铁矿 磁 铁矿黄铁矿 菱铁矿铝土矿 黄铜矿 辉铜矿主要成分Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S化学名称赤铁矿（赤铁矿（主要成分是主要成分是Fe2O3）菱铁矿（主要成分是菱铁矿（主要成分是FeCO3）图图8-18常见的矿石常见的矿石硫铁矿硫铁矿(主要成分是主要成分是FeS2)磁铁矿（磁铁矿（主要成分是主要成分是Fe3O4）图图8-18常见的矿石常见的矿石辉铜矿（主

5、要成分是辉铜矿（主要成分是Cu2S）黄铜矿（主要成分是黄铜矿（主要成分是CuFeS2）铝土矿铝土矿主要成分是主要成分是Al2O3 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O)6、为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨亿吨而发行的邮票而发行的邮票磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46

6、.7%过过渡渡：想一想想一想：假如假如你是炼铁厂的厂长你是炼铁厂的厂长，上面几种含上面几种含铁的矿石，哪些比较适合用来炼铁？（从含铁量铁的矿石，哪些比较适合用来炼铁？（从含铁量及对环境污染角度分析）及对环境污染角度分析），你，你认为哪种矿石最不认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料适宜作为工业炼铁的原料？磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCOFeCO3 3）想一想想一想：假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪假如你是炼铁厂的厂长，你认

7、为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%我们就以我们就以为例，学习如何炼铁？为例，学习如何炼铁？氧化铁转变成铁，寻找一些试剂将其氧化铁转变成铁，寻找一些试剂将其中氧夺走即可，可选用哪些物质？中氧夺走即可，可选用哪些物质？（CO,H2,C）考虑到经济效益等原因，）考虑到经济效益等原因，在工业上常用在工业上常用还原氧化铁还原氧化铁思考：思考：除了焦炭和一氧化碳可以还除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来原出铁来，氢气也可以。你准备选，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？用哪种物质来炼铁？二、二、铁的冶

8、炼铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二生熟炼铁炉二图图8-19我国古代炼铁图我国古代炼铁图图图8-20上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉1、冶炼铁的历史：、冶炼铁的历史：早在早在时期，我国生产和时期，我国生产和使用铁器，从公元使用铁器，从公元世纪起，铁成世纪起，铁成为一种主要的为一种主要的材料。材料。2、炼铁的原料：、炼铁的原料：黄铁矿黄铁矿FeS2赤铁矿赤铁矿Fe2O3菱铁矿菱铁矿FeCO3磁铁矿磁铁矿Fe3O4石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量含铁量含铁量原

9、料的作用是原料的作用是：铁矿石：提供铁元素铁矿石：提供铁元素 石灰石：石灰石：把杂质转化为炉渣把杂质转化为炉渣把杂质转化为炉渣把杂质转化为炉渣 焦炭：焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的燃烧放热提高炉温，并将生成的燃烧放热提高炉温，并将生成的燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2CO2还原为具有还原性的还原为具有还原性的还原为具有还原性的还原为具有还原性的COCO（因此在炼铁高炉中起主（因此在炼铁高炉中起主（因此在炼铁高炉中起主（因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是要作用的还原剂是要作用的还原剂是要作用的还原剂是COCO，优点是气体还原剂具有流，优点是气体还原剂具有流，优点是气体还原剂具有流，优点是

10、气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底）动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底）动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底）动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底）空气：空气：提供氧气提供氧气实验步骤：实验步骤：.按下图组装仪器，按下图组装仪器，并检查其气密性。并检查其气密性。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。把硬质玻璃管接入装置系统中，把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体先通入一氧化碳气体排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口排除空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯处的酒精灯(或用气球收集或用气球

11、收集)，防止一氧化碳污染空气。待排尽，防止一氧化碳污染空气。待排尽后，点燃酒精喷灯，后，点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。并观察装置中所发生的变化。当红棕色粉末已转变成黑色后，当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通入一停止加热，再通入一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。被氧化。一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁必须在必须在封闭封闭的硬质玻的硬质玻管中进行，管中进行，防止一氧防止一氧化碳污染空气化碳污染空气。现象现象分析分析反应式反应式尾气处理尾气处理红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使澄清的使澄清

12、的石灰水变浑浊石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色灰黑色)与二氧化碳与二氧化碳实验室用一氧化碳还原氧化铁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燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气用气球收集尾气【实验实验8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温2.2.工业炼铁：工业炼铁：反应的化学方程式：反应的化学方程式：CO是还原剂；是

13、还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂原理：原理：焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO,CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。的铁还原出来。高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐火耐火砖砖作衬里。炼铁的主要原料是作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还原出来 工业上工业上工业上工业上铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图

14、：高炉炼铁图：设备：炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C2CO 高温高温C+O2CO2点燃点燃3、装装置如右图、仪器（、装装置如右图、仪器（P17）：）：、讨论：（讨论：（1）炼铁时所用的原料是否为纯净物？）炼铁时所用的原料是否为纯净物？产物否为纯净物？产物否为纯净物？（2）实验开始与结束时一氧化碳的问题？）实验开始与结束时一氧化碳的问题？实验开始时先实验开始时先目的是目的是。实验结束时实验结束时目的是目的是。（3）尾气处理方法：）尾气处理方法：。为什么？为什么？。（4）如何验证生成物？）如何验证生成物？、。4、反应

15、原理：在、反应原理：在的条件下，用还原剂的条件下，用还原剂将铁的氧化物中的将铁的氧化物中的。5、现象：、现象：、。6、酒精喷灯处所发生化学反应方程式为：、酒精喷灯处所发生化学反应方程式为：。石灰水处所发生化学反应方程式石灰水处所发生化学反应方程式为为。酒精灯处所发生化学反应方程式为酒精灯处所发生化学反应方程式为。7、主要设备：、主要设备：。在在实际生产时实际生产时,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产物一般都含有杂质有杂质,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时,应考虑到杂质应考虑到杂质问题。问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。

16、列比例时，一定要用纯量。三、有关含杂质问题的计算三、有关含杂质问题的计算：m(纯纯)=m(不纯不纯)纯度纯度m(不纯不纯)=m(纯纯)纯度纯度例题分析：用例题分析：用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石，的赤铁矿石，理论上可炼含铁理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？解法解法1：根据元素质量守恒计算：根据元素质量守恒计算Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温解法解法2：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t80%800t。设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160112800tX160

17、800t=112XX560t折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t96%583t(纯化杂纯化杂)答：答：1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石，理论上可炼出含的赤铁矿石，理论上可炼出含铁铁96%的生铁为的生铁为583t。解法解法2：设设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温160112800tX96%160:112800t:X96%X583t(杂化纯杂化纯)总结：总结：有关含杂质问题的计算方法有关含杂质问题的计算方法所用的原所用的原料或产物含有杂质时，在计算时首先将

18、含杂质的料或产物含有杂质时，在计算时首先将含杂质的物质转化为物质转化为，再根据化学方程式计算。，再根据化学方程式计算。巩固练习：含三氧化二铁的质量分数为巩固练习：含三氧化二铁的质量分数为70%的铁的铁矿石矿石2000吨，可炼出含杂质吨，可炼出含杂质5%的生铁多少吨？的生铁多少吨？设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。解：解：生铁中含纯铁：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2160112X85%2850t高温高温160X85%=1122850tX4790t答答：该该3000t生铁中含纯铁生铁中含纯铁

19、2850t。该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。例题分析例题分析2：某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t，试计，试计算：算：该该3000t生铁中含纯铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）少吨？（计算结果保留整数）3.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。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）写出图中标有序号的仪器名称，。(2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的

20、是_。（填。（填或或）加热加热通一氧化碳通一氧化碳(3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是。B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是，B中观察到的现象是中观察到的现象是_。(4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是。铁架台铁架台试管试管Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温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）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=CaCO3+H2O澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊4.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人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。类

21、大规模开发、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu约约6000年前年前约约200年前年前约约600年前年前约约2500年前年前选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是选择编号填空：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；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要主要原因是原因是。铝的密度小铝的密度小铝很活泼铝很活泼地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学右图是实验

22、室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式方程式；能证明产物；能证明产物中有铁粉的方法是：中有铁粉的方法是：。用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡)3CO+Fe2O32Fe+3CO2=高温高温在组装仪器时，把玻璃管插入在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法橡胶管的操作方法是是。此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：。用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃导管一端用水润湿后旋转插入导管一端用水润湿后旋转插入作业作业1、背诵教学案知识点、背诵教学案知识点（准备默写准备默写）2、课堂作业：教学案上课堂、课堂作业：教学案上课堂检测检测NO：50课时课时3、课后作业：与课堂同行、课后作业：与课堂同行-希望认真、准时、希望认真、准时、独立完成。独立完成。