金属资源的利用和保护-优秀教案

金属资源的利用和保护

【教学目标】

1．知道—些常见的含铁、铝、铜等的金属矿物质。

2．了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

3．会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行计算。

【教学过程】

知识点梳理

一、几种主要的金属矿物——矿石

金属资源的存在方式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属化合物性质较活泼，所以它们以化合物的形式存在；只有少数金属化学性质很不活泼，如金、银等以单质形式存在。

矿石：工业上把能提炼金属的矿物叫矿石。

常见矿石名称与其主要成分：

二、铁的冶炼

1．钢铁生产的发展

钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。在古代和中世纪的一段很长的历史时期内，我国的钢铁生产技术一直处于世界领先地位。早在春秋战国时期，我国劳动人们就开始了生产和使用铁器；从公元1世纪起，铁成了我国最主要的金属；新中国成立后，我国的钢铁工业得到了飞速发展，1949年我国的钢铁产量只有15万吨，居世界第26位，1996年，我国的钢产量超过1亿吨，跃居世界首位。

2．一氧化碳还原氧化铁

（1）仪器：铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮赛（2个）、酒精灯、试管、酒精喷灯、双孔橡皮赛、导气管。

（2）药品：氧化铁粉末、澄清石灰水、一氧化碳气体

（3）装置图：

（4）步骤：①检验装置的气密性；②装入药品并固定；③向玻璃管内通入一氧化碳气体；④给氧化铁加热；⑤停止加热；⑥停止通入一氧化碳。

（5）现象：红色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。 （6）化学方程式：3CO+Fe 2O 3

高温

2Fe+3CO 2 2CO+O 2

点燃

2CO 2

Ca(OH)2+CO 2=CaCO 3↓+H 2O

（7）注意事项：与CO 还原氧化铜的实验操作顺序一样，即先通入CO 再加热，实验完毕，停止加热，继续通入CO 至试管冷却。

（8）尾气处理：因CO 有毒，不能随意排放在空气中，处理的原则是将CO 燃烧掉转化为无毒的CO 2或收集备用。

3． 工业炼铁

（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO ）将铁从铁矿石里还原出来。

（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气 （3）主要设备：高炉

（4）冶炼过程中发生的化学反应： C+O 2

点燃

CO 2 2CO+O 2

点燃

2CO 2 3CO+Fe 2O 3

高温

2Fe+3CO 2

CaCO 3

高温

CaO+CO 2↑ CaO+SiO 2

高温

CaSiO 3

注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 知识点三 含杂质化学反应的计算 纯净物与含杂质物质的换算关系： X 纯物质质量分数

4．含杂质物质的化学方程式的计算步骤： （1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。 （2）将纯净物质质量代入化学方程式进行计算。

（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。 【典例精分析】

例1．下列说法正确的是( )

A ．在铁制品的表面刷油漆能起到防锈作用

B ．保留铁制品上的铁锈，能阻止铁制品进一步锈蚀

C ．铜长期在潮湿的空气中也不会生锈

D ．铝合金在空气中容易被腐蚀

【答案】A 解析：本题考查金属材料锈蚀的知识，较易。铁生锈是铁与空气中的氧气和水分共同作用的结果，在铁制品表面涂油漆可隔绝氧气和水分，防止铁制品生锈；铁锈很疏松，如不除掉会加快铁的生锈；铜在潮湿的空气中能与氧气、二氧化碳、水反应而生成铜绿；铝能与空气中的氧气作用生成一层致密的氧化物保护膜，所以铝合金抗腐蚀性强。故选A ．

例2．工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。

（1）通入空气使固态的焦炭转化为具有还原性的气态物质，转化过程中涉及反应的化学方程式是________。

（2）赤铁矿（主要成分为Fe 203）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是________。 （3）计算：

①氧化铁(Fe 203)的相对分子质量是____；

②5000t 含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是____t ； ③上述赤铁矿理论上可炼得含铁98%的生铁 t 。 [答案]（1）2C +O 2

高温

2CO （2）3CO+Fe 2O 3

高温

2Fe+3CO 2 (3)①160②4200③3000

解析：（1）碳与氧气反应生成一氧化碳，即2C +O 2

高温

2CO （2）生成的CO 还原Fe 2O 3，

即有3CO+Fe 2O 3

高温

2Fe+3CO 2 ；（3）①Fe 2O 3的相对分子质量为56×2+16×3=160；②含氧化铁的质量为5000t ×84%= 4200t ；③可炼得含铁98%的生铁的质量为4200t ×

的相对分子质量

e 2

*的相对原子质量e 32O F F ×100%÷98%=4200t ×160112

×100%÷98% =3000t 。

误区指津

1．以为地壳中含量最多的金属因素就是世界上年产量最高的金属，殊不知，金属的冶炼需要一定的条件和设备，不同的金属冶炼的难度不同，不同的金属应用的范围也不同，地壳中含量多的，不一定就是世界上年产量多的。

2．不少同学认为铁矿石都可以用来炼铁，实际上工业炼铁要选择含铁质量分数高，生成物对环境无污染的矿石。

基础回顾轻松入门

知识点一、几种主要的金属矿物

1．人类每年要向地壳和海洋中索取大量的金属矿物资源，以提取数亿吨计

的金属。其中，提取量最大的是 ( )

A．铜 B．铝 C．铁 D．银

2．矿石的名称与主要成分的化学式不一致的是 ( )

A．黄铁矿( FeS

2

) B．赤铁矿(Fe0)

C．辉铜矿( Cu

2S) D．铝土矿(Al

2

3

)

3．炼铁选用的铁矿石不仅要求含铁量高，而且要求含“有害元素”少。今有下列铁矿石，你认为不适宜炼铁的是（）

A．磁铁矿 B．赤铁矿 C．菱铁矿 D．黄铁矿

4．由于铁的化学性质，所以铁在地壳中以形式存在。常见的含铁的矿物有：磁铁矿（主要成分为）、赤铁矿(主要成分为 )。

知识点二铁的冶炼

5．炼铁高炉中发生了下列反应：（）

①高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁②高温煅烧石灰石

③灼热的焦炭和二氧化碳反应④焦炭充分燃烧

其中属于化合反应的是

A．①和④ B．②和③ C．③和④ D．只有④

6．将铁的某种氧化物在高温下与足量的一氧化碳充分反应，生成二氧化碳，则这种铁的氧化物是（）

A．FeO B．Fe

2O

3

C．Fe

3

O

4

D．无法确定

7．某课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe

20

3

）炼铁的主

要反应原理，他们设计的实验装置如下图：回答下列问题：