课程内容
第八单元《金属和金属材料》课题3 金属资源的利用和保护(一)
知识回顾
判断金属活动性强弱的三种方法
①根据金属与氧气反应的难易程度与反应现象的剧烈程度判断
②根据金属是否与稀盐酸或稀硫酸反应或反应的剧烈程度判断金属的活动性强弱
③根据金属能否与金属化合物的溶液发生置换反应判断金属的活动性强弱
金属活动性顺序的应用:
常见金属的活动性顺序:
钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 氢 铜 汞 银 铂 金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性顺序由强逐渐减弱
在金属活动顺序表里:
1、金属位置越靠前,它的活动性就越强
2、位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢
3、位于前面的金属能把位于其后面的金属从它们的化合物的溶液里置换出来
金属的存在形式:
地球上的金属资源广泛地存在于地壳和海洋中,除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。
金属元素在地壳中含量:(含量最多的金属是:Al)
元素名称 |
质量分数% |
元素名称 |
质量分数% |
铝 |
7.73 |
镁 |
2.00 |
铁 |
4.75 |
锌 |
0.008 |
钙 |
3.45 |
铜 |
0.007 |
钠 |
2.74 |
银 |
0.00001 |
钾 |
2.47 |
金 |
0.0000005 |
人们把含有某种金属的矿物叫矿石。
如何获得金属单质?
金属的冶炼:
我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一,矿物储量很丰富。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源,人类每年要提取数以亿吨计的金属,用于工农业生产和其他领域。其中提取量最大的是铁。
一、铁的冶炼:
春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器,从1世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料。
钢铁的生产总量是一国家工业发展水平的重要标志。
铁的冶炼
1、实验室炼铁步骤:
①按下图组装仪器,并检查其气密性。
②把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。
③把硬质玻璃管接入装置系统中,先通入一氧化碳气体排除空气,防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。点燃出气口处的酒精灯(或用气球收集),防止一氧化碳污染空气。待排尽空气后,点燃酒精喷灯,并观察装置中所发生的变化。
④当红棕色粉末已转变成黑色后,停止加热,再通入一会儿一氧化碳,直至玻璃管冷却,防止Fe被氧化及石灰水倒流。
证明产物中有铁粉的方法是:用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)
现象 |
红色的Fe2O3变成黑色,同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊 |
分析 |
一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)与二氧化碳 |
反应式 |
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 |
尾气处理 |
①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气 |
2、工业炼铁
把铁矿石炼成铁是一个复杂的过程:工业上炼铁时,把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。
(1)原料:铁矿石(提高铁元素)、焦炭(提供热量和还原剂)、石灰石(制造炉渣)。
(2)原理:焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,CO作还原剂,在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(3)设备:高炉
高炉是个竖直的圆筒形炉子,炉壳用钢板制成,内部用耐火砖作衬里。
3、含杂质的物质的化学方程式的计算:
在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。
列比例时,一定要用纯量。
不纯物质、纯物质、纯度之间的关系:
m(纯)=m(不纯)×纯度
m(不纯)=m(纯)÷纯度
例题:用1000t含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石,理论上可炼含铁96%的生铁多少吨?
第一种方法:
解:1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为
1000t×80%=800t
设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
160 112
800t X
160/112=800t/X
X=560t
折合含铁96%的生铁的质量为
560t÷96%=583t (纯化杂)
答:理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。
第二种方法:
解:设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
160 112
800t X×96% (杂化纯)
160:112=800t:X×96%
X=583t
答:理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。
练习
1、某炼钢厂日产含杂质10%的生铁1000t,试计算:
(1)1000t生铁中含纯铁多少吨?
(2)钢厂每天需含Fe2O3质量分数为80%的赤铁矿石多少吨?(计算结果保留整数)
2、下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。
(1)写出图中标有序号的仪器名称①______,②______。
(2)实验过程中,先要进行的是______。(填Ⅰ或Ⅱ)
Ⅰ、加热 Ⅱ、通一氧化碳
(3)A中反应的化学方程式是____________________
B中反应的化学方程式是____________________
B中观察到的现象是____________________。
(4)该装置的不足之处是____________________。
3、右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。
(1)选择编号填空:铝的利用比铜和铁晚得多,原因是______;目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁,其主要原因是______。
①铝的密度小 ②铝很活泼
③地壳中铝的含量高 ④铝的表面易生成致密的保护膜