第八單元課題3-1金屬資源的利用與保護(hù)(一)第一課時(shí)【2012人教版】

第八單元課題3第一課時(shí)金屬資源的利用和保護(hù)金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用規(guī)律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，極少數(shù)不活潑的金屬（如鉑、金、銀等）以單質(zhì)形式存在；其余的金屬都以化合物形式存在AuAg赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-18常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

圖8-18常見的礦石

我國(guó)是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，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志地位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位。

大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就開始生產(chǎn)和使用鐵器，從公元1世紀(jì)起，鐵便成了一種最主要的金屬材料。一、鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐鋼的主要成分就是鐵。鋼和鐵有著非常廣泛和重要的應(yīng)用，它們?cè)谀撤N程度上代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平。新中國(guó)成立后，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。1949年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量只有15．8萬(wàn)噸，居世界第26位；1996年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸，居世界前茅。一、鐵的冶煉

現(xiàn)象

分析

反應(yīng)式尾氣處理紅色的粉末逐漸變成黑色，試管中的澄清石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉與二氧化碳1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃②用氣球收集尾氣Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)一、鐵的冶煉（3）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（4）注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時(shí)CO不純發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時(shí)還可防止石灰水倒吸。一、鐵的冶煉1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵

排除裝置內(nèi)的空氣，防止混合后加熱時(shí)發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)透視：1.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先通CO，后加熱的目的是

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先停止加熱，后停止通CO的目的是3.硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象是____________________。4.石灰水有何變化______________________。5.這個(gè)反應(yīng)______(填“是”或“不是”)置換反應(yīng)。不是紅色固體變成黑色固體澄清的石灰水變渾濁防止生成的鐵在高溫時(shí)被氧化。一、鐵的冶煉1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵一氧化碳還原氧化鐵優(yōu)點(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)更徹底;氫氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸困難，成本更高。想一想

焦炭和氫氣也可以用來(lái)還原鐵，但為什么選一氧化碳這種物質(zhì)來(lái)煉鐵呢？一、鐵的冶煉1、實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵⑵.原料：鐵礦石、焦炭、石灰石(空氣)赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)⑷.焦炭作用：提供熱量、生成還原劑一氧化碳．C+O2CO2點(diǎn)燃C+CO22CO高溫石灰石作用：將鐵礦石中的SiO2變成爐渣除去．⑴.原理：高爐⑶.設(shè)備：

在高溫條件下，利用還原劑CO把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

高溫Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫一、鐵的冶煉2、工業(yè)煉鐵

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)算用料時(shí)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：列比例時(shí)，一定要用純量。一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算純凈物的質(zhì)量=混合物的質(zhì)量х純度=混合物的質(zhì)量х（1-雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）藍(lán)銅礦黃鐵礦砷銅鉛礦和方解石包裹的翠銅礦一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算方法1例題:用1000t含氧化鐵80％的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96％的生鐵的質(zhì)量是多少?解:設(shè)理論上可以煉出含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為x。

1602×561000t×80％x·96%

1602×561000t×80％x·96%x=2×56×1000t×80％

160×96%=583t答：理論上可以煉出含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為583t

。Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2高溫一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算方法2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？注意：帶入化學(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石→氧化鐵→鐵→生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算方法3例題2：5.8g某鐵樣品與足量的稀硫酸反應(yīng)(雜質(zhì)為碳,不與酸反應(yīng))產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為0.2g,則此鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？此鐵樣是鋼還是生鐵?解：設(shè)此樣品中鐵的質(zhì)量為x562x0.2g562x0.2gx=0.2g×562=5.6g答：此鐵樣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.55%，是生鐵．Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑

樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=5.6g5.8g×100%=96.55%

樣品中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1-96.55%=3.45%∴是生鐵一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算解：練習(xí)：一、鐵的冶煉3、有關(guān)含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算2、冶煉2000t含雜質(zhì)3%的生鐵，需要Fe3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？解：練習(xí)：焦炭

A

B鐵①高溫過量空氣②高溫焦炭③高溫赤鐵礦石2.某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石(主要含有Fe2O3

)、焦炭、空氣等，主要反應(yīng)過程如下圖示：⑴煉鐵廠用于煉鐵的主要設(shè)備是：＿＿＿＿。⑵在上述框圖中A、B所對(duì)應(yīng)的有關(guān)反應(yīng)生成物的化學(xué)式分別是：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。⑶寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。①＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿⑷在此過程中，焦炭的作用是＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。高爐一氧化碳產(chǎn)生一氧化碳提供熱量二氧化碳點(diǎn)燃C+O2CO2高溫C+CO22COFe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫鞏固與練習(xí)１．為了測(cè)定黃銅（銅鋅合金）中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取20g黃銅加入足量稀硫酸產(chǎn)生0.4g氫氣，求黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．２．用磁鐵礦(主要成分Fe3O4)煉鐵，要得到含雜質(zhì)4%的生鐵192t，則理論需要含F(xiàn)e3O4

80%磁鐵礦石多少噸？３．某鋼鐵廠每天消耗2000t含氧化鐵80%的赤鐵礦，理論上可以煉出含鐵98%的生鐵多少噸？鞏固與練習(xí)2.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ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（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鞏固與練習(xí)3.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。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前⑴選擇編號(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④鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜②①④鞏固與練習(xí)⑵鋼鐵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：