金屬的冶煉、

1、 學習目標 1.記住金屬資源分布中各礦石的主要成分。 2.掌握鐵的冶煉。 3.會進行含雜質(zhì)的有關(guān)計算。 人類生活離不開金屬人類生活離不開金屬 知識點一：金屬元素在自然界中的存在知識點一：金屬元素在自然界中的存在 金屬元素在自然界中分布很廣，金屬元素在自然界中分布很廣，極少數(shù)不活潑極少數(shù)不活潑的的 金屬（如金屬（如_、_等）以等）以單質(zhì)形式單質(zhì)形式存在；而絕大存在；而絕大 多數(shù)是以化合物的形式存在多數(shù)是以化合物的形式存在. 思考：原因是什么思考：原因是什么? 金屬的活潑性決定的金屬的活潑性決定的 磁鐵礦的主要成分為磁鐵礦的主要成分為Fe3O4 黃鐵礦的主要成分是黃鐵礦的主要成分是FeS2 鐵的幾

2、種礦石鐵的幾種礦石 赤鐵礦主要成分為赤鐵礦主要成分為Fe2O3 （含鐵量70%） 菱鐵礦主要成分是菱鐵礦主要成分是FeCO3 （含鐵量48.27%） 鐵礦石選擇原則：鐵礦石選擇原則：1、鐵元素含量高、鐵元素含量高2、含有害元素少、含有害元素少 鐵礦石中Fe2O3是怎么變成 Fe 的？你有什么方法？ 高溫下，用還原劑（主要是一高溫下，用還原劑（主要是一氧化碳氧化碳） 從鐵礦石里把鐵還原出來從鐵礦石里把鐵還原出來 (3).(3).一氧化碳的還原性一氧化碳的還原性 黑色黑色的粉末變成了的粉末變成了紅色紅色，澄清的石灰水變渾，澄清的石灰水變渾 濁。濁。 COCuO CuCO2 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 原理：原理

3、： （1）、檢查裝置的氣密性；）、檢查裝置的氣密性； （2）、裝入藥品并固定；）、裝入藥品并固定； （3）、向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳氣體；）、向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳氣體； （4）、給氧化鐵加熱；）、給氧化鐵加熱； （5）、停止加熱；）、停止加熱； （6）、待試管冷卻后停止通一氧化碳）、待試管冷卻后停止通一氧化碳。 實驗步驟實驗步驟 CO:早出晚歸 早出晚歸 酒精燈酒精燈:遲到早退遲到早退 一一 ： 實驗室一氧化碳實驗室一氧化碳 還原氧化鐵還原氧化鐵0803-一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵在在 線播放線播放優(yōu)酷網(wǎng)，視頻高清在線觀看優(yōu)酷網(wǎng)，視頻高清在線觀看 問題1、為什么先通一氧化碳再加熱？

4、問題問題2、實驗完畢為什么先停止加熱再停止通一氧、實驗完畢為什么先停止加熱再停止通一氧 化碳？化碳？ 排出空氣防排出空氣防 止加熱時爆止加熱時爆 炸炸 防止生成的鐵高溫防止生成的鐵高溫 下又被氧化下又被氧化 1.紅色紅色的固體逐漸變成的固體逐漸變成黑色黑色； 2.澄清的石灰水變渾濁。澄清的石灰水變渾濁。 3.導管口處有藍色火焰導管口處有藍色火焰 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 化學方程式化學方程式 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O 2CO+O2 = 2CO2 高溫高溫 點燃 1、某同學改進一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置如圖所示：、某同學改進一氧化碳還原氧化鐵的

5、實驗裝置如圖所示： （1）、若先給氧化鐵加熱，再通入一氧化碳可能產(chǎn)生的后果是）、若先給氧化鐵加熱，再通入一氧化碳可能產(chǎn)生的后果是 。 （2）、寫出）、寫出A中發(fā)生反應的化學方程式中發(fā)生反應的化學方程式 。 （3）、）、B裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象可判斷反應 是否開始發(fā)生，是否開始發(fā)生，B試劑是試劑是 。 （4）、）、C裝置的作用是裝置的作用是 。 （5）、）、C裝置收集氣體的方法叫裝置收集氣體的方法叫 。 Fe2O3 CO ABC 發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸 高溫高溫 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 澄清石灰水澄清石灰水 收集未反應的收集未反應的CO，防止污染空氣，防止污染空氣 排

6、水法排水法 你知道嗎？你知道嗎？ 二二 ：工業(yè)上鐵的冶煉：工業(yè)上鐵的冶煉 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高溫高溫 石灰石、石灰石、鐵礦石鐵礦石 焦炭、空氣焦炭、空氣 化學方程式：化學方程式： 問題問題1、原料中焦炭和石灰石的作用是什么？、原料中焦炭和石灰石的作用是什么？ 問題問題2、產(chǎn)生還原劑的反應是什么？、產(chǎn)生還原劑的反應是什么？ 問題問題4、高爐煉鐵的產(chǎn)品是什么？、高爐煉鐵的產(chǎn)品是什么？ 問題問題3、高爐煉鐵的爐氣能否直接排放到空氣中？、高爐煉鐵的爐氣能否直接排放到空氣中？ 高爐高爐 有關(guān)雜質(zhì)問題的計算有關(guān)雜質(zhì)問題的計算 例1、1000t含雜質(zhì)含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含的赤鐵礦石中

7、含 氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量是多少？ 氧化鐵的質(zhì)量氧化鐵的質(zhì)量： 1000t （ 1- 20% ）=800t 純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量= 不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)（純度）純物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)（純度） 不純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量= 純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量 例例3：用：用1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，的赤鐵礦石， 理論上可以煉出含鐵理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？ 注意：注意： 帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是 純凈物的質(zhì)量純凈物的質(zhì)量 赤鐵礦石赤鐵礦石氧化鐵氧化鐵鐵鐵生鐵生鐵 1000t80% 70%96%=5

8、83.3t 生鐵的質(zhì)量：生鐵的質(zhì)量： 練習：要煉出含雜質(zhì)練習：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵的生鐵3200噸，需噸，需 要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為要含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少的赤鐵礦石多少 噸？噸？ 生鐵生鐵鐵鐵氧化鐵氧化鐵赤鐵礦石赤鐵礦石 3200t（1-2%）70%80%=5600t 赤鐵礦石赤鐵礦石: 三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計算三、有關(guān)雜質(zhì)問題的計算 例 1000t含氧化鐵含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵 96%的生鐵的質(zhì)量是多少？的生鐵的質(zhì)量是多少？ 解：氧化鐵的質(zhì)量解：氧化鐵的質(zhì)量： 1000t 80% =800t 設(shè)：理論上可煉出鐵的質(zhì)量為X Fe2

9、O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800 X 160 800t x=560t 256 x 高溫 = 折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為 560t96%=583t 答：1000t可煉出生鐵為583t。 練習：要煉出含雜質(zhì)練習：要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵的生鐵2000噸，需要含噸，需要含 四氧化三鐵質(zhì)量分數(shù)為四氧化三鐵質(zhì)量分數(shù)為90%的磁鐵礦石多少？的磁鐵礦石多少？ 解：鐵的質(zhì)量解：鐵的質(zhì)量： 2000t(1-3%) =1940t 設(shè)：可煉出四氧化三鐵的質(zhì)量為X Fe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t 高溫 232 x x=2679t 168 1940

10、t = 折合為磁鐵礦石的質(zhì)量為 2679t90%=2977t 答：磁鐵礦石的質(zhì)量為2977t。 據(jù)有關(guān)資料報導，現(xiàn)在全世界每年被腐據(jù)有關(guān)資料報導，現(xiàn)在全世界每年被腐 蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年產(chǎn)量的 20%40% 鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡 三三.金屬資源保護金屬資源保護 1.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護 二、金屬資源保護二、金屬資源保護 資料一：資料一：據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每據(jù)有關(guān)資料報道，現(xiàn)在世界上每 年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于年因腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料相當于 年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20%

11、40%40%。 資料二：資料二：礦物的儲量有礦物的儲量有 限，而且不能再生?？上?，而且不能再生?？?供開采的年限如圖所示。供開采的年限如圖所示。 鐵軌的銹蝕鐵軌的銹蝕 鐵釘?shù)纳P鐵釘?shù)纳P 各種鐵制品的銹蝕各種鐵制品的銹蝕 為了減少損失，為了減少損失， 需要探究需要探究金屬銹金屬銹 蝕的原因蝕的原因、防護防護 的方法的方法和和廢金屬廢金屬 的回收利用的回收利用 金屬銹蝕給人類金屬銹蝕給人類 帶來了巨大的損帶來了巨大的損 失。失。 鐵生銹的條件： 與氧氣（或空氣）接觸 與水接觸 其它影響因素：溫度、鹽等 與氧氣、水和二氧化碳接觸與氧氣、水和二氧化碳接觸 實驗：探究鐵生銹的條件實驗：探究鐵生銹的條

12、件 鐵在什么條件下容易生鐵在什么條件下容易生 銹呢銹呢? 鐵釘放在干燥的空氣中鐵釘放在干燥的空氣中： 鐵不易生銹鐵不易生銹 鐵釘浸沒一半的在水中鐵釘浸沒一半的在水中： 鐵在空氣、水的界鐵在空氣、水的界 面處生銹嚴重面處生銹嚴重 鐵釘完全浸沒的在水中：鐵釘完全浸沒的在水中： 鐵少量生銹鐵少量生銹 鐵釘浸沒一半的在食鹽鐵釘浸沒一半的在食鹽 水中：水中： 浸沒在水中的鐵釘浸沒在水中的鐵釘 幾乎全部生銹幾乎全部生銹 請解釋下列實驗的現(xiàn)象 液面處鐵液面處鐵 銹較多銹較多 干燥劑干燥劑 干燥空氣中干燥空氣中 部分浸沒水中部分浸沒水中 浸沒水中浸沒水中 部分浸沒食鹽水中部分浸沒食鹽水中 在空氣中銹蝕，實際上

13、是在空氣中銹蝕，實際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等等 物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復雜的物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化學變 化化，使鐵轉(zhuǎn)化為，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物鐵的化合物的過程。的過程。 因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易 生銹！生銹！ 鐵銹成分復雜，主要是鐵銹成分復雜，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它 是一種疏松多孔的物質(zhì)是一種疏松多孔的物質(zhì) 鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過它 的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被 完全銹

14、蝕。完全銹蝕。 氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質(zhì)比較 鐵銹鐵銹 (e23) 氧化鋁氧化鋁 (Al2O3) 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 若不除去結(jié)果若不除去結(jié)果 疏松多孔疏松多孔 完全銹蝕完全銹蝕 致密結(jié)實致密結(jié)實 使鋁使鋁“自我保自我保 護護” 與空氣（氧氣）與空氣（氧氣）接觸接觸 與水與水接觸接觸 怎么防止鋼鐵生銹呢？怎么防止鋼鐵生銹呢？ 在在 車車 船船 的的 表表 面面 噴噴 油油 漆漆 在機械表面涂防銹油在機械表面涂防銹油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面燒涂搪瓷等表面燒涂搪瓷 此外，還可以在鋼此外，還可以在鋼 鐵表面鍍上一層能鐵表面鍍上一層能 起保護作用的其他起保護作用的其他 金屬。金屬。 如：在鋼鐵表面鍍?nèi)纾涸阡撹F表面鍍 錫、鍍鋅、和鍍鉻錫、鍍鋅、和鍍鉻 鍍銅鍍銅 金屬防腐蝕的原理： （1)1)隔絕空氣或氧氣隔絕空氣或氧氣 (2)(2)隔絕水隔絕水