第八單元第八單元 金屬和金屬材料金屬和金屬材料課題3 金屬資源的利用和保護(hù)金屬元素在自然界中的存在形式金屬元素在自然界中的存在形式自然界中以單質(zhì)形式存在的金自然界中以單質(zhì)形式存在的金自然界中以單質(zhì)形式存在的銀自然界中以單質(zhì)形式存在的銀赤鐵礦赤鐵礦磁鐵礦磁鐵礦菱鐵礦菱鐵礦鋁土礦鋁土礦黃銅礦黃銅礦輝銅礦輝銅礦我國(guó)古代煉鐵圖我國(guó)古代煉鐵圖現(xiàn)代高爐煉鐵現(xiàn)代高爐煉鐵,問(wèn)題一：選擇哪種鐵礦石最好？ 赤鐵礦Fe2O3 、磁鐵礦Fe3O4 、菱鐵礦FeCO3、黃鐵礦FeS2問(wèn)題二：選擇哪種還原劑？ 碳、氫氣、一氧化碳鐵的冶煉鐵的冶煉問(wèn)題三問(wèn)題三：以赤鐵礦為原料，高爐內(nèi)發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)煉鐵設(shè)備煉鐵設(shè)備高爐高爐C+O2 CO2 CO2 +C 2CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2CaCO3 CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3 高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫石灰石的作用：將鐵礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)化為爐渣實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅色粉末變成黑色，澄清石灰水變渾濁有關(guān)化學(xué)方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O高溫2CO + O2 2CO2點(diǎn)燃1.煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石2.煉鐵的原理：在高溫下用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來(lái)。3.煉鐵的設(shè)備：高爐。4.煉鐵時(shí)發(fā)生的反應(yīng)（考一考）。5.關(guān)于含雜質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1.先通CO，再加熱，目的是將玻璃管中的空氣排盡。2.實(shí)驗(yàn)完畢后，先停止加熱繼續(xù)通CO至冷卻，目的是防止石灰水倒吸。3.用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣。 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。 工業(yè)煉鐵與實(shí)驗(yàn)室制鐵的不同點(diǎn)工業(yè)煉鐵與實(shí)驗(yàn)室制鐵的不同點(diǎn) 例1.某煉鐵廠每天需消耗5000 t含F(xiàn)e2O3 76%的赤鐵礦石，理論上可生產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵多少噸？ 溫馨提示：根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，代入的數(shù)據(jù)都是純凈物的質(zhì)量。解：Fe2O3質(zhì)量為5000 t76%3800 t設(shè)：生鐵質(zhì)量為x，則純鐵質(zhì)量為98%xFe2O33CO 2Fe3CO2 160 112 3800t 98%x 160 3800 t112 98%x x 2714.3 t答：理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵2714.3噸。鐵軌的銹蝕鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P鐵釘?shù)纳P各種鐵制品的銹蝕各種鐵制品的銹蝕金屬銹蝕給人類金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損帶來(lái)了巨大的損失。失。 為了減少損失，需為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的要探究金屬銹蝕的原因、防護(hù)的方法原因、防護(hù)的方法和廢金屬的回收利和廢金屬的回收利用。用。探究鐵制品生銹的條件探究鐵制品生銹的條件 現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、現(xiàn)有潔凈無(wú)銹的鐵釘、試管、經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水、植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕植物油、棉花和干燥劑氯化鈣。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以證明鐵制品銹蝕的條件。的條件。蒸蒸餾餾水水浸浸沒(méi)沒(méi)1/2的的鐵鐵釘釘蒸餾水浸沒(méi)鐵釘，再倒入蒸餾水浸沒(méi)鐵釘，再倒入植物油（隔絕空氣）植物油（隔絕空氣） 試管烘試管烘干冷卻干冷卻后放入后放入鐵釘鐵釘 ，棉花和棉花和干燥劑，干燥劑，塞上塞塞上塞子子。（緩慢（緩慢氧化，氧化，放熱）放熱）在空氣中銹蝕，實(shí)際上是在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵鐵跟跟氧氣氧氣、水水等物質(zhì)相等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化化學(xué)變化的過(guò)程。的過(guò)程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！鐵銹成分復(fù)雜，鐵銹成分復(fù)雜，主要是主要是Fe2O3xH2O，它是一種，它是一種疏松多孔的物質(zhì)。疏松多孔的物質(zhì)。- 鐵銹鐵銹這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(guò)它的空隙，不斷向這種多孔性的物質(zhì)，能讓水分和空氣穿過(guò)它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應(yīng)，直至鐵被完全銹蝕。 鐵銹蝕的條件鐵銹蝕的條件 ：鐵與空氣中的鐵與空氣中的氧氣氧氣、水蒸氣水蒸氣接觸接觸 自行車的支架、鏈條、鋼圈等分別采取自行車的支架、鏈條、鋼圈等分別采取了什么防銹措施？了什么防銹措施？支架支架涂油漆涂油漆鏈條鏈條涂潤(rùn)滑油涂潤(rùn)滑油車輪圈車輪圈鍍鎳或鉻鍍鎳或鉻討論燒制搪瓷燒制搪瓷, ,思考思考金屬資源保護(hù)金屬資源保護(hù)資料一：資料一：據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)現(xiàn)在世界上每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的年產(chǎn)量的20% 20% 40%40%。資料二：資料二：礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。礦物的儲(chǔ)量有限，而且不能再生。一些礦物、可供開(kāi)采的年限一些礦物、可供開(kāi)采的年限保護(hù)金屬資源保護(hù)金屬資源防止金屬腐蝕防止金屬腐蝕回收利用廢舊金屬回收利用廢舊金屬合理有效地開(kāi)采礦物合理有效地開(kāi)采礦物尋找金屬的代替品尋找金屬的代替品討論討論