課題金屬資源的利用和保護(hù)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)(第一課時(shí))自然界以單質(zhì)形式存在的金自然界以單質(zhì)形式存在的銀金、銀為什么在自然界是以單質(zhì)形式存在？鈉、鎂等金屬為什么在自然界中不能以單質(zhì)形式存在，而是以化合物形式存在于各種礦物之中？資料卡片元素名稱質(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%銀0.00001%金0.0000005%金屬元素在地殼中的含量含量最多的

金屬元素含量較多的

金屬元素赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)菱鐵礦(主要成分是FeCO3)黃銅礦(主要成分是CuFeS2)鋁土礦(主要成分是Al2O3)輝銅礦(主要成分是Cu2S)磁鐵礦(主要成分是Fe3O4

)常見的金屬礦石二硫化亞鐵銅硫化亞銅碳酸亞鐵我國(guó)是世界上已知礦物種類比較齊全的的少數(shù)國(guó)家之一，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地位。人類要向地殼和海洋索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬，其中，提取量最大的是鐵。把金屬礦物變成金屬的過程，叫做金屬的冶煉。煉鐵的過程稱之為鐵的冶煉。說起鐵，同學(xué)們對(duì)人類認(rèn)識(shí)和使用鐵的歷史也許缺乏一些了解，鐵是人類最早認(rèn)識(shí)和使用的金屬之一，人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是從天空中落下來的隕鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，其含鐵量較高。在埃及等一些文明古國(guó)所發(fā)現(xiàn)的最早的鐵器，都是由隕鐵加工而成的，古埃及人曾把鐵叫做“天石”。大約在公元前1000年～公元初年，人類社會(huì)就進(jìn)入了鐵器時(shí)代。我國(guó)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。閱讀材料生熟煉鐵爐（二）生熟煉鐵爐（一）我國(guó)古代煉鐵圖我國(guó)為紀(jì)念1996年鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票。2010年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量已超過6億噸有關(guān)化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O高溫2CO+O22CO2點(diǎn)燃【討論】比較Fe2O3與Fe的組成差異，設(shè)想用什么方法或試劑去完成鐵的冶煉。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅色粉末變成黑色，澄清石灰水變渾濁在高溫下，利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)。煉鐵原理：防止一氧化碳污染空氣?；顒?dòng)二純鐵是怎樣煉成的？【討論】（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先通CO把裝置內(nèi)空氣排干凈，然后再加熱，為什么？（2）實(shí)驗(yàn)完畢后，為什么要先停止加熱繼續(xù)通CO至冷卻？（3）為什么要將尾氣點(diǎn)燃？先通CO，再加熱，目的是將玻璃管中的空氣排盡，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸。實(shí)驗(yàn)完畢后，先停止加熱繼續(xù)通CO至冷卻，目的防止石灰水倒吸。生鐵的冶煉煉鐵設(shè)備——高爐在高溫下，利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。將鐵礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)化為爐渣CaCO3CaO+CO2↑CaO+SiO2CaSiO3

C+O2CO2

CO2+C2COFe2O3+3CO2Fe+3CO2煉鐵原理：石灰石的作用：原料上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐工業(yè)煉鐵和實(shí)驗(yàn)室煉鐵有什么不同

1.原料、產(chǎn)物不同。工業(yè)煉鐵原料和產(chǎn)物都是混合物，實(shí)驗(yàn)室煉鐵原料和產(chǎn)物都是純凈物。

2.設(shè)備不同。工業(yè)煉鐵設(shè)備是高爐，實(shí)驗(yàn)室用玻璃管。

3.溫度不同。高爐內(nèi)溫度高，玻璃管內(nèi)溫度較低。

4.對(duì)環(huán)境影響不同。高爐煉鐵對(duì)環(huán)境影響大，實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境影響小

5.操作難易程度不同。高爐煉鐵工藝復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)室操作簡(jiǎn)單。

……【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？【點(diǎn)撥】本題是有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算，但化學(xué)方程式表示的是純凈物質(zhì)之間的數(shù)量比，而不表示不純物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系，故計(jì)算時(shí)須先進(jìn)行換算，如果題目給出或要求算出不純物質(zhì)的質(zhì)量，必須先換算成純凈物質(zhì)的質(zhì)量?！纠}】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？1000t×80％=800tFe2O3＋3CO2Fe＋3CO21602×56800txx=560t560t÷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583t。解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量為設(shè)：800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為x。折合為含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為：赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)解：設(shè)理論上可煉出含鐵96％的生鐵的質(zhì)量為x。另解：1602×56溫馨提示：根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，代入的數(shù)據(jù)必須是純凈物的質(zhì)量。Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2x=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583t。96％x1000t×80％

【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？【補(bǔ)充例題】某煉鐵廠每天生產(chǎn)1000t含鐵96%的生鐵，理論上需消耗含F(xiàn)e2O370%的赤鐵礦石多少噸？解：每天生產(chǎn)Fe的質(zhì)量為1000t×96%＝960t設(shè)：鐵礦石質(zhì)量為x，則氧化鐵質(zhì)量為70%xFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160

11270%x

960t答:需消耗含氧化鐵70%的赤鐵礦1959.2噸。x=1959.2t小結(jié)1.煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石2.煉鐵的原理：把鐵礦石煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程，其主要反應(yīng)原理是：在高溫下，利用爐內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。3.煉鐵的設(shè)備：高爐4.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)量是，應(yīng)注意雜質(zhì)問題。Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2習(xí)題第4題評(píng)講我國(guó)古代將爐甘石（ZnCO3）、赤銅（Cu2O）和木炭粉混合加熱至800℃左右，得到一種外觀似金子的鋅和銅的合金，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式（提示：ZnCO3加熱可分解為ZnO）。ZnCO3Cu2O+CZnO+CZnO+CO2↑Cu+CO2↑Zn+CO2↑2422CaCO3CaO+CO2↑類比某鋼鐵廠每天需消耗5000t含F(xiàn)e2O376%的赤鐵礦石，該廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵多少噸？習(xí)題第5題評(píng)講解：Fe2O3質(zhì)量為5000t×76%＝3800t設(shè)：可日產(chǎn)含F(xiàn)e98%的生鐵質(zhì)量為x，則純鐵質(zhì)量為98%·xFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2160

11298%·x3800t

x＝2714.3t答：理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵2714.3噸習(xí)題第6題評(píng)講冶煉2000t含雜質(zhì)3%的生鐵，需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？解：煉出的Fe質(zhì)量為2000t×（1-3%）＝1940t