金属的冶炼、

1、 学习目标 1.记住金属资源分布中各矿石的主要成分。 2.掌握铁的冶炼。 3.会进行含杂质的有关计算。 人类生活离不开金属人类生活离不开金属 知识点一：金属元素在自然界中的存在知识点一：金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼极少数不活泼的的 金属（如金属（如_、_等）以等）以单质形式单质形式存在；而绝大存在；而绝大 多数是以化合物的形式存在多数是以化合物的形式存在. 思考：原因是什么思考：原因是什么? 金属的活泼性决定的金属的活泼性决定的 磁铁矿的主要成分为磁铁矿的主要成分为Fe3O4 黄铁矿的主要成分是黄铁矿的主要成分是FeS2 铁的几

2、种矿石铁的几种矿石 赤铁矿主要成分为赤铁矿主要成分为Fe2O3 （含铁量70%） 菱铁矿主要成分是菱铁矿主要成分是FeCO3 （含铁量48.27%） 铁矿石选择原则：铁矿石选择原则：1、铁元素含量高、铁元素含量高2、含有害元素少、含有害元素少 铁矿石中Fe2O3是怎么变成 Fe 的？你有什么方法？ 高温下，用还原剂（主要是一高温下，用还原剂（主要是一氧化碳氧化碳） 从铁矿石里把铁还原出来从铁矿石里把铁还原出来 (3).(3).一氧化碳的还原性一氧化碳的还原性 黑色黑色的粉末变成了的粉末变成了红色红色，澄清的石灰水变浑，澄清的石灰水变浑 浊。浊。 COCuO CuCO2 现象：现象： 原理：原理

3、： （1）、检查装置的气密性；）、检查装置的气密性； （2）、装入药品并固定；）、装入药品并固定； （3）、向玻璃管内通入一氧化碳气体；）、向玻璃管内通入一氧化碳气体； （4）、给氧化铁加热；）、给氧化铁加热； （5）、停止加热；）、停止加热； （6）、待试管冷却后停止通一氧化碳）、待试管冷却后停止通一氧化碳。 实验步骤实验步骤 CO:早出晚归 早出晚归 酒精灯酒精灯:迟到早退迟到早退 一一 ： 实验室一氧化碳实验室一氧化碳 还原氧化铁还原氧化铁0803-一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁在在 线播放线播放优酷网，视频高清在线观看优酷网，视频高清在线观看 问题1、为什么先通一氧化碳再加热？

4、问题问题2、实验完毕为什么先停止加热再停止通一氧、实验完毕为什么先停止加热再停止通一氧 化碳？化碳？ 排出空气防排出空气防 止加热时爆止加热时爆 炸炸 防止生成的铁高温防止生成的铁高温 下又被氧化下又被氧化 1.红色红色的固体逐渐变成的固体逐渐变成黑色黑色； 2.澄清的石灰水变浑浊。澄清的石灰水变浑浊。 3.导管口处有蓝色火焰导管口处有蓝色火焰 实验现象实验现象 化学方程式化学方程式 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O 2CO+O2 = 2CO2 高温高温 点燃 1、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的

5、实验装置如图所示： （1）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可能产生的后果是）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可能产生的后果是 。 （2）、写出）、写出A中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式 。 （3）、）、B装置中产生的现象可判断反应装置中产生的现象可判断反应 是否开始发生，是否开始发生，B试剂是试剂是 。 （4）、）、C装置的作用是装置的作用是 。 （5）、）、C装置收集气体的方法叫装置收集气体的方法叫 。 Fe2O3 CO ABC 发生爆炸发生爆炸 高温高温 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 澄清石灰水澄清石灰水 收集未反应的收集未反应的CO，防止污染空气，防止污染空气 排

6、水法排水法 你知道吗？你知道吗？ 二二 ：工业上铁的冶炼：工业上铁的冶炼 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石 焦炭、空气焦炭、空气 化学方程式：化学方程式： 问题问题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？ 问题问题2、产生还原剂的反应是什么？、产生还原剂的反应是什么？ 问题问题4、高炉炼铁的产品是什么？、高炉炼铁的产品是什么？ 问题问题3、高炉炼铁的炉气能否直接排放到空气中？、高炉炼铁的炉气能否直接排放到空气中？ 高炉高炉 有关杂质问题的计算有关杂质问题的计算 例1、1000t含杂质含杂质20%的赤铁矿石中含的赤铁矿石中

7、含 氧化铁的质量是多少？氧化铁的质量是多少？ 氧化铁的质量氧化铁的质量： 1000t （ 1- 20% ）=800t 纯物质的质量纯物质的质量= 不纯物质的质量不纯物质的质量纯物质的质量分数（纯度）纯物质的质量分数（纯度） 不纯物质的质量不纯物质的质量= 纯物质的质量纯物质的质量 例例3：用：用1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，的赤铁矿石， 理论上可以炼出含铁理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 注意：注意： 带入化学方程式计算的数据应是带入化学方程式计算的数据应是 纯净物的质量纯净物的质量 赤铁矿石赤铁矿石氧化铁氧化铁铁铁生铁生铁 1000t80% 70%96%=5

8、83.3t 生铁的质量：生铁的质量： 练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，需吨，需 要含氧化铁质量分数为要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少的赤铁矿石多少 吨？吨？ 生铁生铁铁铁氧化铁氧化铁赤铁矿石赤铁矿石 3200t（1-2%）70%80%=5600t 赤铁矿石赤铁矿石: 三、有关杂质问题的计算三、有关杂质问题的计算 例 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁的赤铁矿石，理论上可炼出含铁 96%的生铁的质量是多少？的生铁的质量是多少？ 解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t 80% =800t 设：理论上可炼出铁的质量为X Fe2

9、O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56 800 X 160 800t x=560t 256 x 高温 = 折合为含铁96%的生铁的质量为 560t96%=583t 答：1000t可炼出生铁为583t。 练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质3%的生铁的生铁2000吨，需要含吨，需要含 四氧化三铁质量分数为四氧化三铁质量分数为90%的磁铁矿石多少？的磁铁矿石多少？ 解：铁的质量解：铁的质量： 2000t(1-3%) =1940t 设：可炼出四氧化三铁的质量为X Fe3O4+4CO = 3Fe+4CO2 232 168 X 1940t 高温 232 x x=2679t 168 1940

10、t = 折合为磁铁矿石的质量为 2679t90%=2977t 答：磁铁矿石的质量为2977t。 据有关资料报导，现在全世界每年被腐据有关资料报导，现在全世界每年被腐 蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的 20%40% 钢铁的最大的弱点就是容易生绣钢铁的最大的弱点就是容易生绣 三三.金属资源保护金属资源保护 1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护 二、金属资源保护二、金属资源保护 资料一：资料一：据有关资料报道，现在世界上每据有关资料报道，现在世界上每 年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于 年产量的年产量的20% 20%

11、40%40%。 资料二：资料二：矿物的储量有矿物的储量有 限，而且不能再生。可限，而且不能再生。可 供开采的年限如图所示。供开采的年限如图所示。 铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀 铁钉的生锈铁钉的生锈 各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失， 需要探究需要探究金属锈金属锈 蚀的原因蚀的原因、防护防护 的方法的方法和和废金属废金属 的回收利用的回收利用 金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类 带来了巨大的损带来了巨大的损 失。失。 铁生锈的条件： 与氧气（或空气）接触 与水接触 其它影响因素：温度、盐等 与氧气、水和二氧化碳接触与氧气、水和二氧化碳接触 实验：探究铁生锈的条件实验：探究铁生锈的条

12、件 铁在什么条件下容易生铁在什么条件下容易生 锈呢锈呢? 铁钉放在干燥的空气中铁钉放在干燥的空气中： 铁不易生锈铁不易生锈 铁钉浸没一半的在水中铁钉浸没一半的在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界 面处生锈严重面处生锈严重 铁钉完全浸没的在水中：铁钉完全浸没的在水中： 铁少量生锈铁少量生锈 铁钉浸没一半的在食盐铁钉浸没一半的在食盐 水中：水中： 浸没在水中的铁钉浸没在水中的铁钉 几乎全部生锈几乎全部生锈 请解释下列实验的现象 液面处铁液面处铁 锈较多锈较多 干燥剂干燥剂 干燥空气中干燥空气中 部分浸没水中部分浸没水中 浸没水中浸没水中 部分浸没食盐水中部分浸没食盐水中 在空气中锈蚀，实际上

13、是在空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、水水等等 物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变 化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。的过程。 因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易 生锈！生锈！ 铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3XHXH2 2O O它它 是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它 的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被 完全锈

14、蚀。完全锈蚀。 氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (e23) 氧化铝氧化铝 (Al2O3) 结构特点结构特点 若不除去结果若不除去结果 疏松多孔疏松多孔 完全锈蚀完全锈蚀 致密结实致密结实 使铝使铝“自我保自我保 护护” 与空气（氧气）与空气（氧气）接触接触 与水与水接触接触 怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？ 在在 车车 船船 的的 表表 面面 喷喷 油油 漆漆 在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷 此外，还可以在钢此外，还可以在钢 铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能 起保护作用的其他起保护作用的其他 金属。金属。 如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬 镀铜镀铜 金属防腐蚀的原理： （1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水