8.3 金属资源的利用和保护第1课时课件（24页）

(共24张PPT)
8.3 金属资源的利用和保护
（第1课时）
如图1表示金属活动性顺序表中铜、铁和铝被人类大规模开发、利用的大致年限。
提疑：为什么铜的开发使用比铁和铝早数千年？金属被大规模开发、利用主要和金属的哪些性质和特点有关？钠、镁等金属为什么在自然界中不能以单质形式存在，而是以化合物形式存在于各种矿物之中？
学习目标
1.知道金属在自然界存在的形式及常见的金属矿物。
2.认识铁的冶炼原理及方法。
3.初步学会含杂质物质的有关化学反应计算。
一、金属资源
金属在自然界中的存在形式
少数很不活泼的金属（Au、Ag）有单质形式存在，大多数金属以化合物的形式存在。
自然界中以单质形式存在的金
自然界中以单质形式存在的银
一、金属资源
金属元素在地壳中含量
元素名称 质量分数/% 元素名称 质量分数/%
铝（Al） 7.73 镁（Mg） 2.00
铁（Fe） 4.75 锌（Zn） 0.008
钙（Ca） 3.45 铜（Cu） 0.007
钠（Na） 2.74 银（Ag） 0.00001
钾（K ） 2.47 金（Au） 0.0000005
大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的是铁。
一、金属资源
常见矿石及主要成分
磁铁矿(Fe3O4)
菱铁矿(FeCO3)
铝土矿(Al2O3)
黄铜矿(CuFeS2)
辉铜矿(Cu2S)
赤铁矿(Fe2O3)
二、一氧化碳还原氧化铁
赤铁矿
（主要成分是Fe2O3)
在地壳中，矿物常与岩石混合共存在一起，形成矿石。
猜测一下：我国古代利用金属单质的顺序是怎样的？为什么会这样？为什么又称作金属？
铁矿石
铁
二，铁的冶炼
早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，从公元1世纪起，铁便成了一种最主要的金属材料。
二、一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
古代炼铁
二、一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
一氧化碳还原氧化铁
2. 装置：
CO
氧化铁
石灰水
1. 实验原理：
二、一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
3. 步骤
①检查装置气密性；
②装入样品并固定；
③向玻璃管内通入CO气体；
④给氧化铁加热；
⑤停止加热；
⑥停止通入CO。
讨论
1.先通CO还是先点燃酒精灯？为什么？
先通后点的原因是排净空气，防止加热一氧化碳和空气的混合气而发生爆炸。
2.先熄灭酒精灯还是先停止通CO？为什么？
先熄灭酒精灯，防止被还原出的铁在较高
的温度下重新被氧化。
二，一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
4. 现象(及方程式的解释)
①玻璃管里红色粉末逐渐变成黑色；
②澄清石灰水变浑浊；
③点燃尾气时，产生蓝色火焰。
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓+ H2O
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
2CO + O2 2CO2
点燃
二、一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
5. 尾气处理
思考：1. 酒精灯的作用
点燃尾气，防治污染空气。
思考：2. 你能否想到一个更好的处理方法？
尾气管出口通至酒精喷灯火焰处
小结：尾气处理：①用燃着的酒精灯将尾气点燃
②用气球收集尾气
二、一氧化碳还原氧化铁
二，铁的冶炼
讨论
1. 如何验证反应中生成了什么物质？
将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O ；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。
2. 石灰水的作用有哪些？
澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳，便于处理尾气。
二、一氧化碳还原氧化铁
三、铁的冶炼
上海宝山钢铁公司炼铁高炉
三、铁的冶炼
1.原料：
2.原理：
在高温下，利用_______与_______ 反应生成的________ 把铁从铁矿石中还原出来。
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
化学方程式：
黄铁矿 FeS2
赤铁矿 Fe2O3
菱铁矿 FeCO3
磁铁矿 Fe3O4
石灰石、铁矿石
焦炭、空气
焦炭
氧气
一氧化碳
三、铁的冶炼
高炉
3. 设备：
三、铁的冶炼
4. 炼铁时各物质的作用
石灰石：把杂质转化为炉渣
焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。
三、铁的冶炼
① 产生一氧化碳
② 提供热量
将铁矿石中的 SiO2转变为炉渣
高温
⑴ C + O2 === CO2
高温
⑵ C + CO2 === 2CO
⑶ Fe2O3 + 3CO ===== 2Fe + 3CO2
高温
5. 炉内主要反应
四、含杂质的化学反应计算
例：用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁多少吨？
解：1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000 t×80%=800 t
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
2×56
800 t x
160
2×56
800 t
x
=
x =
2×56×800 t
160
=560 t
折合为含铁96%的生铁质量为 560 t÷96%=583 t
答：理论上可炼出含铁96%的生铁583吨。
设：800 t氧化铁理论上可以炼出的铁质量为x。
四、含杂质的化学反应计算
解:Fe的质量为1000 t×96%=960 t。
设铁矿石的质量为x，则氧化铁的质量为70% x 。
　 某炼铁厂每天生产1000 t含Fe 96%的生铁，理论上需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石多少吨
x =1959.2 t
答:需消耗含Fe2O3 70%的赤铁矿石1959.2吨。
160　　　　　 112
70% x 　　　　　960 t
160
112
70% x
960 t
=
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
课堂练习
1．工业炼铁的主要原料是（ ）
①铁矿石 ②石灰石 ③焦炭 ④一氧化碳
A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③
2．某化学兴趣小组用以下装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述错误的是（ 　）
A．盛装药品前应先检查装置气密性
B．加热前要先通CO，加热后B中出现浑浊
C．已知方框中连接的是C和D，导管口的连接顺序为a→b→c→d
D．这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
D
C
课堂练习
3. 某化学兴趣小组利用如图所示装置进行实验，探究工业炼铁的化学原理，试按要求填空：
（1）硬质玻璃管中观察到的现象是　 　，写出一氧化碳和氧化铁反应的化学方程式　 。
（2）实验中首先通入一氧化碳的目的是 　 　。
（3）装置中导管末端加一点燃的酒精灯的目的是　 　。
红色固体变为黑色
赶尽玻璃管内的空气，防止加热时爆炸
除去多余的CO，防止污染空气
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
课堂小结
铁的冶炼
一、金属在自解界的存在有单质和化合物两种状态
二、一氧化碳还原氧化铁
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
三、铁的冶炼
四、含杂质的化学反应计算
原理是高温下，一氧化碳夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来