金屬資源的利用與保護(hù)課時(shí)1鐵的冶煉一、

地球上的金屬資源自然界除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物的形式存在。自然存在的黃金自然存在的銀自然存在的鉑常見(jiàn)的金屬礦石鋁土礦主要成分是Al2O3赤鐵礦主要成分(Fe2O3)

磁鐵礦主要成分(Fe3O4）輝銅礦主要成分是Cu2S

黃銅礦主要成分是CuFeS2菱鐵礦主要成分是FeCO3部分金屬元素在地殼中的含量元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%鋁7.73鐵4.75鈣3.45鈉2.74鉀2.47鎂2.00鋅0.008銅0.007我國(guó)是世界上已知礦物種類(lèi)比較齊全的少數(shù)國(guó)家之一，礦物儲(chǔ)量豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)量在世界上也占有重要地位。大自然向人類(lèi)提供了豐富的金屬礦物資源，人類(lèi)每年要提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬，用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。其中，目前提取量最大的金屬是鐵。孔雀石Cu2(OH)2CO3以下哪種礦物不適宜用來(lái)煉鐵？含鐵量產(chǎn)物是否環(huán)保鐵的幾種礦物:選擇依據(jù)：磁鐵礦，含鐵量最高，但磁鐵礦資源少，缺乏，因此工業(yè)煉鐵是用赤鐵礦磁鐵礦主要成分Fe3O4菱鐵礦主要成分FeCO3硫鐵礦主要成分FeS2赤鐵礦主要成分Fe2O370%72.4%48.3%46.7%含”S”實(shí)驗(yàn)藥品實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)裝置一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳?xì)怏w鐵架臺(tái)（2套）、硬質(zhì)玻璃管、單孔橡皮塞（2個(gè)）、酒精噴燈、酒精燈、試管、雙孔橡皮塞、導(dǎo)氣管若干二、鐵的冶煉檢查裝置氣密性裝藥品，固定儀器通入CO氣體驗(yàn)純后點(diǎn)燃酒精燈熄滅酒精燈冷卻后停止通CO反應(yīng)結(jié)束后熄滅酒精噴燈點(diǎn)燃酒精噴燈實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論氧化鐵在高溫下被CO還原成單質(zhì)鐵，同時(shí)產(chǎn)生CO2。現(xiàn)象化學(xué)方程式紅棕色粉末變成_______澄清的石灰水_________CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O黑色變渾濁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2為什么要先通一段時(shí)間CO，再加熱Fe2O3?排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱發(fā)生爆炸2.為什么要先停止加熱，待物質(zhì)冷卻后再停止通CO？石灰水倒吸使硬質(zhì)玻璃管破裂防止鐵粉再次被氧化3.尾氣處理：方法____________目的：________________點(diǎn)燃或收集防止CO污染空氣工業(yè)煉鐵原料鐵礦石：焦炭：空氣：石灰石：提供鐵元素提供還原劑，提供能量提供反應(yīng)所需氧氣除去鐵礦石中的SiO2轉(zhuǎn)化為爐渣實(shí)驗(yàn)原理：把_____________________一起加入高爐，在高溫下，利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的

的還原性，把鐵從氧化鐵中還原出來(lái)。鐵礦石、焦炭、石灰石COFe2O3+3CO2Fe+3CO21.石灰石的作用是什么？

使有礦石中二氧化硅轉(zhuǎn)變成爐渣而除去。2.工業(yè)上用該方法得到的是純鐵嗎？

不是，高爐煉得的鐵里含有2%~4.3%的碳，以及少量磷和硫，因而是鐵的合金—生鐵。它硬而脆，不利于加工。所以，人們還要把生鐵放在煉鋼爐里，吹進(jìn)氧氣治煉，使其含碳量降至0.03%~2%，并除去磷、硫等雜質(zhì)，所得產(chǎn)品稱為鋼。思考與交流【例題】用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可以煉出含鐵96％的生鐵多少噸？赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)三、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中雜質(zhì)問(wèn)題的計(jì)算1000t×80%=800tFe2O3

+

3CO2Fe

+

3CO2160

2×56800txx=560t解：1000t赤鐵礦石中氧化鐵的質(zhì)量=設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。則含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為=560t÷96%≈583t答：1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵約583t。1602×56=800tx高溫

不純物質(zhì)、純物質(zhì)、物質(zhì)純度之間的關(guān)系課堂訓(xùn)練C1.

下列有關(guān)金屬的說(shuō)法，正確的是（

）A．多數(shù)金屬以單質(zhì)的形式存在B．在地殼中含量最高的金屬元素是鐵C．常見(jiàn)的鐵礦石有赤鐵礦和磁鐵礦D．人類(lèi)每年從自然界提取量最大的金屬是鋁2.下列關(guān)于工業(yè)煉鐵的敘述不正確的是（）A．煉鐵的設(shè)備是高爐B．煉鐵得到的產(chǎn)品是生鐵C．煉鐵過(guò)程中加入石灰石的目的是將礦石中二氧化硅轉(zhuǎn)化為爐渣D．煉鐵原料中焦炭的主要作用：一是燃燒提供高溫；二是作為還原劑還原氧化鐵D3.某鋼鐵廠每天需消耗5000

t含

Fe2O376%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵的質(zhì)量是多少？（Fe-56C-12O-16）1探究金屬銹蝕的條件思考：如果洗過(guò)的鐵鍋里有殘留的水，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在靠近水面的部位鐵鍋生銹的最厲害，是什么原因使得鐵鍋生銹的呢？查閱資料：鐵銹的主要成分Fe2O3·xH2O鐵銹蝕的條件探究——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.根據(jù)相關(guān)常識(shí)和化學(xué)式的組成列出可能的影響因素；2.探究哪個(gè)因素，就只改變這一個(gè)影響因素，保持其他因素不變

實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)=1個(gè)對(duì)照+影響因素的個(gè)數(shù)；多因素實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)策略——以鐵銹蝕的條件探究為例答：水、氧氣。答：設(shè)計(jì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)：對(duì)照實(shí)驗(yàn)、只改變氧氣、只改變水。氧氣水實(shí)驗(yàn)一（對(duì)照）實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三√√√√如何組合氧氣和水這兩個(gè)條件進(jìn)行三個(gè)實(shí)驗(yàn)？在需要的條件下畫(huà)√探究金屬銹蝕的條件提出問(wèn)題猜想與假設(shè)儀器和藥品鐵生銹與哪些物質(zhì)有關(guān)？

O2

H2OO2和H2O實(shí)驗(yàn)與探究：鐵釘銹蝕條件的研究取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)步驟1：

在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在水中。步驟2：在試管2中注滿經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水，上面覆蓋一層植物油，塞緊橡皮塞。步驟3：在試管3中放一團(tuán)棉花，再加入少量干燥劑（無(wú)水氯化鈣），塞緊橡皮塞。思考1.為什么要使用蒸餾水?蒸餾水為什么煮沸呢?蒸餾水：排除水中其他雜質(zhì)對(duì)鐵生銹的影響煮沸：目的是除去水中溶解的氧氣2.為什么要在水面上覆蓋一層植物油？隔絕氧氣，防止氧氣溶解在水中。實(shí)驗(yàn)與探究：鐵釘銹蝕條件的研究取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘，分別放入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)步驟1：

在試管1中加入少量的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊话虢](méi)在水中。步驟2：在試管2中注滿經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水，上面覆蓋一層植物油，塞緊橡皮塞。步驟3：在試管3中放一團(tuán)棉花，再加入少量干燥劑（無(wú)水氯化鈣），塞緊橡皮塞。

一周后…全浸在水中一半在水中干燥空氣中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象條件分析①鐵釘一半浸入水中②鐵釘浸沒(méi)在水中③鐵釘在干燥空氣中鐵釘表面無(wú)明顯現(xiàn)象氧氣①和③可得出鐵生銹與水有關(guān)鐵釘生銹水、氧氣鐵釘表面無(wú)明顯現(xiàn)象水①和②可得出鐵生銹與氧氣有關(guān)在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹（緩慢氧化，放熱）鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O

，紅棕色固體。鐵銹是混合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)論拓展延伸鐵的純度，鹽類(lèi)物質(zhì)，環(huán)境的溫度、濕度、酸堿性等影響鐵銹蝕的速率。思考鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)里層的鐵呢？鐵銹疏松多孔，不能阻礙里層的鐵與氧氣、水接觸，因此鐵制品可以全部銹蝕。拓展提升：銅銹蝕的條件探究已知：銅片在空氣中長(zhǎng)時(shí)間放置也會(huì)緩慢氧化，生成綠色的銅銹（主要成分為Cu2(OH)2CO3）。利用上述條件仿照鐵生銹實(shí)驗(yàn)探究銅片銹蝕的條件。拓展提升：銅銹蝕的條件探究答：水、二氧化碳、氧氣。1.根據(jù)銅銹化學(xué)式Cu2(OH)2CO3列出可能的影響因素；答：設(shè)計(jì)4個(gè)實(shí)驗(yàn)：對(duì)照實(shí)驗(yàn)、只改變水、只改變氧氣、只改變二氧化碳。2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的個(gè)數(shù)？2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2(OH)2CO3拓展提升：銅銹蝕的條件探究實(shí)驗(yàn)裝置接觸的物質(zhì)1（對(duì)照）2（改變水）3（改變氧氣）4（改變二氧化碳）水、二氧化碳、氧氣二氧化碳、氧氣二氧化碳、水水、氧氣金屬生銹的利與弊弊利用鐵粉緩慢氧化放熱如制成暖寶寶利用鐵生銹吸收O2和H2O制成鐵粉雙吸劑生銹造成金屬資源浪費(fèi)Part.2金屬資源保護(hù)2.防止鐵制品腐蝕的原理和方法防銹的原理——？破壞生銹條件水氧氣破壞其中任意一個(gè)條件即可——隔絕水或氧氣原理方法①保持鐵制品的潔凈和干燥。②“穿外衣”在金屬表面涂上一層保護(hù)膜③強(qiáng)體質(zhì)----改變鐵的組織結(jié)構(gòu)，制成合金，如不銹鋼。2.防止鐵制品防腐蝕的原理和方法噴漆搪瓷涂油烤藍(lán)（1）防止金屬的

。3.保護(hù)金屬資源的有效途徑（4）積極尋找金屬的

。（2）金屬的

。（3）有計(jì)劃、合理地

。銹蝕回收利用開(kāi)采礦物代用品

據(jù)估算，回收一個(gè)鋁制飲料罐比制造一個(gè)新飲料罐要便宜20%，而且還可節(jié)約金屬資源和95%的能源。1t廢鋼鐵回爐冶煉可煉成近1t的鋼，跟用鐵礦石冶煉比，能節(jié)約11t煤和鐵礦石，減少污染空氣的懸浮微粒11kg。廢棄金屬的回收有什么意義？節(jié)約金屬資源2.節(jié)約能源3.降低金屬制品的生產(chǎn)成本