第八單元 金屬和金屬材料課題3 金屬資源的利用和保護(hù)人類生活離不開金屬圖8-15自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-16 自然界以單質(zhì)形式存在的銀 除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(zhì)( 少數(shù)，如金和銀)化合物( 大多數(shù)，如各種鐵礦石)問題出示：本節(jié)課，我們將從以下四個(gè)方面進(jìn)行學(xué)習(xí)：1．煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石2．煉鐵的原理、設(shè)備： 在高溫下用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來；高爐3. 實(shí)驗(yàn)過程中注意的安全事項(xiàng)4．煉鐵時(shí)發(fā)生的反應(yīng)5．關(guān)于含雜質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁士礦黃銅礦輝銅礦 孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤銅礦 Cu2O磁鐵礦（主要成分Fe3O4）想一想： ⑴ 假如你是煉鐵廠的廠長，你認(rèn)為哪種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料?哪種最適宜？ ⑵ 除了焦炭和一氧化碳可以還原出鐵來 ，氫氣也可以。你準(zhǔn)備選用哪種物質(zhì)來煉鐵？70%62.4%48.3%46.7%一.鐵的冶煉原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣1.工業(yè)煉鐵：反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑴原理： 在高溫條件下，利用焦炭與O2反應(yīng)生成的CO把鐵從鐵礦石中還原出來。⑵設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石 請(qǐng)看《一氧化碳還原氧化鐵》 視頻紅色的粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)和二氧化碳1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵（煉鐵的原理）①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃②用氣球收集尾氣實(shí)驗(yàn)步驟：1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈注意：應(yīng)先通CO后加熱，實(shí)驗(yàn)完畢后繼續(xù)通CO直到試管冷卻（即：CO“早出晚歸”，酒精燈“遲到早退”）。先通CO后加熱，是為了將玻璃管中的空氣排盡，防止加熱時(shí)可能發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，先停止加熱，繼續(xù)通CO直至玻璃管冷卻，是為了防止高溫下的生成物鐵與氧氣接觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。 在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：代入化學(xué)方程式中計(jì)算的數(shù)據(jù)，必須是純凈物的質(zhì)量。含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純) = m(不純 )×純度m(不純) = m(純) ÷ 純度[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？解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為： 1000t× 80％=800tFe2O3 + 3CO ＝ 2Fe + 3CO2高溫160 112800t xx=560t折合為含鐵96 ％的生鐵的質(zhì)量為 560t÷ 96 ％=583t答：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583t⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.X≈4790t 答：⑴該3000 t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。　　　1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：　　⑴該3000 t生鐵中含純鐵多少噸？　　⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）練習(xí)：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲？ 小結(jié)1、某鋼鐵廠每天需消耗5000t含氧化鐵76％的赤鐵礦石， 該廠理論上可以日產(chǎn)含F(xiàn)e98％的生鐵多少t?2、冶煉2000t含雜質(zhì)3％的生鐵，需要含90%Fe2O3的赤鐵礦石多少t?練習(xí)：3.下圖是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱① ，② 。 (2)實(shí)驗(yàn)過程中，先要進(jìn)行的是______________ 。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱 Ⅱ．通一氧化碳 (3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。 B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ， B中觀察到的現(xiàn)象是_______________ 。 (4)該裝置的不足之處是 。鐵架臺(tái)試管Ⅱ沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①② 4.右下圖是金屬活動(dòng)性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限?！　、胚x擇編號(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是 ；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是 　。①鋁的密度小 　　 ②鋁很活潑 ③地殼中鋁的含量高 ?、茕X的表面易生成致密的保護(hù)膜②①④　?、其撹F的冶煉是人類文明的一個(gè)重要標(biāo)志。右圖是實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學(xué)方程式 　　　 　　　　 ；能證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是： 　　　　　　　　　　。 用磁鐵吸引(或加稀鹽酸有氣泡) 　?、窃诮M裝儀器時(shí)，把玻璃管插入橡膠管的操作方法 是 　　　?！　〈搜b置有不完善的地方，請(qǐng)說出其中一種改進(jìn)方法： 　　　　　　　　　　　　。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點(diǎn)燃導(dǎo)管一端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)插入5.某課外興趣小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進(jìn)行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 請(qǐng)你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題： ⑴哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)； ⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； ⑶若生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？ (燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)　　解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實(shí)驗(yàn)生成氫氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即每人的實(shí)驗(yàn)中都有一種反應(yīng)物已反應(yīng)完。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－ 25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g?！　≡O(shè)Fe的質(zhì)量為X。 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 56　　　　　　　　 2 X 0.3g⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。⑶若生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？解：⑶需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為Y。 1000 t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t×93.3%＝930t。160 112Y×80% 930t160:112=Y×80%: 930t Y=1666.1t答：生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦為1666.1t。謝謝！

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課題 3 金屬資源的利用和保護(hù)

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