金属矿物与冶炼教案.docx
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金属矿物与冶炼教案
金属矿物与冶炼
教学目的
1•了解地壳中金属的含量,掌握常见的金属矿物;
2•掌握实验室模拟炼铁的原理、装置、操作、现象、注意事项和产物验证;
3•掌握工业炼铁的原理、原料、设备、产物,熟练书写相关化学方程式;
4•知道生铁和钢的区别,掌握含杂质物质的化学方程式的计算。
1、冠军的味道!
2、妈妈的法宝!
3、爱情的见证
同同大家知道这些金属是怎么炼制的?
自然界有没有现成的金属单质存在?
?
赤铁矿(Fe2O3)黄铁矿(FeS2)
菱铁矿(FeC03)磁铁矿(Fe3O4)
(一)金属在自然界的存在
(1)绝大多数金属在自然界中是以化合物形态(化合态)存在,少数不活泼的金属,如金(Au)银(Ag)^(Pt)等以单质形态(游离态)存在。
(2)地壳中含量最多的金属是铝(Al),占地壳总质量的%其次是铁(卩6)钙(Ca)钠(Na)等
(3)自然界以化合态存在的金属主要是以矿石的形式存在,如:
赤铁矿(Fe2O3磁铁
矿(Fe3O4黄铁矿(FeS2)孔雀石(Cu2(OH2CO3铝土矿(AI2O3)
(二)模拟炼铁(*重点*)
(1)实验装置图:
(2)实验操作:
先通C0(排净装置内空气,放置加热时发生爆炸)再加热,当反应结束后,先停止加热继续通一氧化碳至试管冷却(防止石灰水倒吸入玻璃管,使玻璃管炸裂,防止新进入的空气将热的铁氧化)。
(3)实验现象:
玻璃管内红棕色的粉末变成黑色,导管末端澄清石灰水变浑浊。
WWwrWWWM*M"VWWM"WMWVWVWWWWM"VWWWM"MWVWWW^WWMWWWWW^WWMWBnrWWMWWWVWWWMWWnWB"WM"WWWWVWVMWWWWWWWWMWB"WWMVlj
(4)发生的反应:
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2;Ca(OH)2+CO2=CaCO3H2O
(5)产物:
铁和二氧化碳,为了验证反应的生成物,可用磁铁吸引黑色粉末能被吸起,证明有铁生成(或取反应后的物质,向其中滴加稀盐酸有气泡生成,证明有铁生成,反
应的化学方程式:
Fe+2HCI=FeCI2+H2f)为了验证一氧化碳的氧化产物,将反应后的气体通入澄清石灰水中,澄清的石灰水变浑浊,证明有二氧化碳生成,反应的化学方程式:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
注意:
一氧化碳有毒,反应后的尾气不能直接排放到空气中,正确的做法是:
收集起来
或者点燃烧掉,负责污染空气。
模拟炼铁得到的是纯净的铁,而高炉炼铁得到的是生铁。
(三)工业炼铁(*重点*)
原料:
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
原理:
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO设备:
高炉产物:
生铁(铁合金、混合物)
高炉中发生的反应:
C+O2=CO2;CO2+C=2CO;Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2;CaCO3=CaO+CO2f
(四)生铁和钢(*重点*)
(1)生铁:
生铁是指含碳2%%以及少量磷和硫的铁合金。
它硬而脆,不利于加工,
可铸不可锻。
(2)钢:
钢是含碳量为%--2%,不含或含少量磷、硫杂质的铁合金。
钢硬而韧,有弹性,可铸可锻。
(五)氢气和一氧化碳还原金属氧化物的异同(*难点*)
(1)氢气是单质,一氧化碳是化合物,所以氢气和金属氧化物的反应属于置换反应;一氧化碳属于氧化物,反应不是置换反应。
(2)氢气无毒,尾气无需处理;一氧化碳有毒,装置需密闭,尾气需要点燃或者收集处理。
(3)氢气的反应物是水,试管口应略向下倾斜,不然可能使水倒流引起试管破裂;一氧化碳的反应产物是气体
(4)氢气的反应产物是水,可观察到有水珠产生,检验一氧化碳的产物二氧化碳时利用澄清石灰水。
(六)含有杂质的反应物或生成物的有关计算(*难点*)
(1)金属冶炼选择矿石的标准:
矿石容易获得、金属元素的含量高、冶炼时不会产生污染空气的物质等。
(2)实际生产过程中,所用的原料一般都含有杂质,在计算用料和产量时,应考虑到杂质问题。
(3)化学方程式所表示的都是纯净物发生化反应时的相互关系,各化学式所表示的量是纯净物之间的质量关系,现实生活中绝对纯净的物质不存在,所以进行化学计算时不不纯的物质换成纯物质的质量进行计算:
纯度=纯物质的质量/不纯物质的质量*100%=1-杂质的质量分数
纯物质的质量=不纯物质的质量*纯度;不纯物质的质量=纯物质的质量/纯度。
基础训练
1•人类利用金属的历史经历了从青铜器时代到铁器时代,再到铝合金大量使用的过程。
这一事实与下列因素有关的是()
A•地壳中金属元素的含量B.金属的导电性、延展性
C•金属的活动性D.金属冶炼的水平
2•人类在生产、生活中经常使用铁。
下列关于铁的说法正确的是()
A•铁矿石在地壳中含量最丰富,可以随意开采
B•生铁是含少量碳的铁合金
C•废弃铁制品回收成本太高,属于不可回收垃圾
D.纯铁比生铁硬,不锈钢比纯铁的防腐蚀性能差
Ti显+4价,Fe显+2价,该钛
3.钛(Ti)和铁(Fe)都是有广泛用途的金属,某钛铁矿中
铁矿的化学式是
说法中正确的是
6.下列叙述正确的是
A.由铁矿石炼铁是化学变化,由生铁炼钢是物理变化
D.生铁和钢都能完全溶解在稀盐酸中
7.铁是工农业生产和人们生活离不开的重要金属材料之一,人类每年要从自然界中获取大
量的铁矿资源。
式:
2.
(4)A中反应的化学方程式是
。
B中反应的化学方程式
某同学在实验室用一氧化碳与氧化铁反应,若得到铁,则消耗的一氧化碳的质量是
(5)该装置的不足之处是。
4•某炼铁厂日产杂质5%的生铁3000t,试计算:
(提示:
O-16Fe—56)
(1)该3000t生铁中含纯铁多少吨?
(2)该炼钢厂每天需含FaQ质量分数为85%的赤铁矿石多少吨?
(计算结果保留整数)
5.A〜J都是初中化学中的常见物质,其中DE对维持自然界生命活动至关重要,AB
为黑色固体,C是红色金属单质,H为气体。
它们的相互转化关系如下图所示。
i仝斗D權當水■J(□色沉淀)
请回答下列问题:
(2)反应①③④⑤中属于置换反应的是
(填序号)。
(1)写出下列物质的化学式:
(3)写出反应②⑤的化学方程
式;。
拓展训练
一、选择题:
1、下列金属,不是以单质形态(游离态)存在的矿物是()
A、铝B、金C、银D、铂(白金)
2、根据下列表格中某些金属元素含量的数据,请判断产量最大应用最广的金属是()
A
B
C
D
兀素名称
钾
钠
铝
铁
质量分数/%
3、冶炼金属的方法有很多,请问要把氧化铝冶炼成铝,应当采用的冶炼方法是()
A、热还原法B、电解法C、直接加热法D、煅烧法
4、将氧化铝经过冶炼后可以获得铝,现有氧化铝510kg,假设全部参加反应,可得到铝的
质量为()
A、500kgB、430kgC、270kgD、102kg
5、下列物质不能用来冶炼金属的是()
A、H2B、CC、COD、Cl2
、填空题
1钢铁厂的冶炼过程是:
将铁矿石(主要是赤铁矿)、焦炭和石灰石按一定的比例加入咼
炉中,经过一系列的化学变化,获得生铁,生铁里含有(2%—%的碳,以及少量的磷和硫;
再将生铁放入炼钢炉里,经过一系列的化学反应,使其含碳量降低到
(%—2%,并除去磷、硫杂质,就获得钢。
请你根据所学知识回答下列问题:
1你认为生铁和钢的最大区别是根据;
2所获得的生铁和钢中,含有的杂质最少的应当是;
3请你写出钢具有的2点性能:
4如果在钢中加入各种金属,就能熔炼成多样具有特殊性能的合金钢。
请列举2种合金
钢,分别说明其一个特性和一个用途:
合金钢名称
特性
对应的用途
⑤你认为在高炉中,作为将赤铁矿还原成生铁的具有还原性的物质是(填化学
式);请用精练的语言表述将生铁转变成钢的主要目的
A
2、如图是某种气体A还原
氧化铜的实验装置,请回答:
⑴写出仪器名称:
B:
⑵小明认为A气体可能是
氢气,也可能是一氧化碳,他设计的实验装置如图所示,请你帮助他完成:
a、请你指出上述装置中存在不足之处:
说明改进这个实验装置的理由:
;
当实验装置经改进完善后。
b、小明设计了以下实验步骤:
①在硬质玻璃管中装入氧化铜,②用酒精灯对着玻璃管放氧
化铜处加热,③先通入CO—会儿,
④停止加热,⑤继续通入CO直至玻璃管冷却。
正确的排列顺序是(填序号:
;
c、如果A是CO装置C中放入澄清的石灰水,那么可以观察到的现象
是
写出有关化学方程式
⑶如果A是氢气,反应的化学方程式为。
3、由两种金属粉末组成的混合物共(其中一种是锌),投入足量的盐酸中,充分反应后,收集到1g氢气,则该混合物的组成可能是(填字母)
AZn和MgBZn和AlC、Zn和FeD、Zn和CuE、Zn和Ag
三、计算题:
(结果保留一位小数)
1、将100g锌片投入足量的稀硫酸中完全反应后,得到2g的氢气,求此锌片的纯度是多少?
2、我市某钢铁厂用含杂质80%勺赤铁矿石(主要成分是FezQ)冶炼生铁。
现有8000kg这
种矿石可炼出含铁96%勺生铁多少千克?
4.1.含铁的混合物,与足量的盐酸完全反应时放出氢气。
则铁中混入的另一种金属可能
是()
A.铝B.铜C.锌D.银
2•类比法是化学研究物质的重要方法之一。
草酸的化学性质与碳酸相似。
已知碳酸易分
解,草酸在受热条件下也分解,仅生成三种氧化物。
某校研究性学习小组对此展开探究:
黑色粉末
(2)小明对分解生成的其他产物进行猜测、验证:
【假设一】生成物中有二氧化碳
实验一:
将生成的气体通入澄清的石灰水,
实验现象是,
小明据此判断生成物中含有二氧化碳。
【假设二】生成物中有一氧化碳
实验二:
小明用如右图装置进行实验,
从而证明生成物中含有一氧化碳。
请回答:
A装置中黑色固体粉末是_(填化学式),A装置中的实验现象是:
(3)讨论交流:
小芳认为,小明的“实验二”不需要B装置也能够推断出生成物中含有一
氧化碳,你是否支持小芳的观点:
(填“支持”与“不支持”),请说出
你的理由:
。
小芳认为,从环保的角度看,“实验二”装
置有一个缺陷,请你指出该缺陷:
,处理的方法是。
中考真题
1.生铁和钢的主要区别是()
A、钢是铁的合金,而生铁是纯铁
B、含碳量不同
C、钢含碳而生铁不含碳
D、生铁含碳而钢不含碳
2.炼铁的主要原料是()
A、石灰石、焦炭、生铁
B、焦炭、氯酸钾、二氧化锰
C、石灰石、焦炭、铁矿石
D、铁矿石、氧气、二氧化锰
克CO在高温下跟克铁的某种氧化物完全反应,这种氧化物是()A、FeO?
?
?
B、
FeO?
?
?
CFesO?
?
?
D、无法确定
4.(2014湖州)某电镀厂的电镀液中含有金盐,为了回收其中的金元素,技术人员制作
了如图的“吸金球”,“吸金球”是装入一些“吸金”物质的纱袋,把“吸金球”浸入电镀液,能“吸”出盐溶液中的金,据上所述,“吸金球”中的“吸金”物质可能是()
A.活性炭(C)B.磁石(主要成分是FesO4)
C.铁屑(Fe)D.胆矶(CuSO?
5fO)
5.(2014武威)铁是生产生活中应用最广泛的一种金
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