金属的冶炼与防护金属的冶炼与防护中学化学中学化学九九年级下学期第十章年级下学期第十章 第第3 3节节少数少数金属以金属以单质单质形式形式存在存在, ,其他其他大多数大多数金金属以属以化合物化合物形式存在于金属矿物中。形式存在于金属矿物中。思考：金属在自然界的存在形式思考：金属在自然界的存在形式自然自然界以界以单质单质形式形式存在存在的金的金自然自然界以界以单质单质形式形式存在存在的银的银一、认识几种常见的金属矿物一、认识几种常见的金属矿物赤铁矿（主要成分赤铁矿（主要成分FeFe2 2O O3 3）磁铁矿（主要成分磁铁矿（主要成分FeFe3 3O O4 4）一、认识几种常见的金属矿物一、认识几种常见的金属矿物菱铁矿（主要成分菱铁矿（主要成分FeCOFeCO3 3）黄铁矿（主要成分黄铁矿（主要成分FeSFeS2 2）一、认识几种常见的金属矿物一、认识几种常见的金属矿物辉铜矿（主要成分辉铜矿（主要成分CuCu2 2S S）铝土矿（主要成分铝土矿（主要成分AlAl2 2O O3 3）二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法 商代商代四羊方尊四羊方尊二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法 商代商代后母戊鼎后母戊鼎二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法湿湿法法炼炼铜铜工工艺艺流流程程中中国国古古代代炼炼铁铁图图二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法春秋时代铁锄和铁削春秋时代铁锄和铁削二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法百炼成钢百炼成钢二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法中国古代在很中国古代在很多金属的冶炼多金属的冶炼技术上均居于技术上均居于世界前列。世界前列。二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法霍尔霍尔- -埃鲁铝电埃鲁铝电解法：以纯净解法：以纯净的氧化铝为原的氧化铝为原料，用熔化的料，用熔化的冰晶石冰晶石(Na(Na3 3AlFAlF6 6) )作熔作熔剂，电解制铝。剂，电解制铝。二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法常常见见的的冶冶金金方方法法火法（碳还原法）火法（碳还原法）电解法电解法金属氧化物或硫化物的直接金属氧化物或硫化物的直接热分解热分解高温高温C+2CuOC+2CuO2Cu+CO2Cu+CO2 2通电通电2NaCl(2NaCl(熔融熔融) )2Na+Cl2Na+Cl2 22HgO2HgO2Hg+O2Hg+O2 2二、金属冶炼史及方法二、金属冶炼史及方法三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁的主要工业炼铁的主要反应原理反应原理是：是：高温下，用一氧化碳将铁从高温下，用一氧化碳将铁从其氧化物中还原出来。其氧化物中还原出来。三、铁的冶炼三、铁的冶炼1.1.药品选择药品选择还原剂还原剂含铁化合物含铁化合物COCO Fe Fe2 2O O3 3 Fe Fe3 3O O4 4 FeCO FeCO3 3 FeS FeS2 2FeFe2 2O O3 3 COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3选择反应装置选择反应装置请思考：选择反应装置的依据？请思考：选择反应装置的依据？反应物的状态和反应条件反应物的状态和反应条件2.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装发生发生装置装置热源热源三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装组装好的反应装置组装好的反应装置三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装猜想：猜想： FeFe2 2O O3 3 + + COCO高温高温FeFe + + ？ COCO2 2用什么试剂检验：用什么试剂检验： 澄清石灰水澄清石灰水三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3用什么装置：用什么装置：2.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装此套装置仍有不足，为什么？此套装置仍有不足，为什么？COCO有毒，未经处理，不能直接排放到空气中，有毒，未经处理，不能直接排放到空气中，会造成会造成污染污染。三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.仪器选择、装置组装仪器选择、装置组装如何处理多余的如何处理多余的COCO？转化转化再利用再利用三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3资料：资料：COCO有毒，有毒，且具有可燃性且具有可燃性三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3请同学们看视频，请同学们看视频，关注关注实验操作顺序实验操作顺序观察并记录观察并记录实验现象实验现象三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3现象现象硬质玻璃管中硬质玻璃管中试管中试管中末端酒精灯处末端酒精灯处资料资料三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 31.1.实验操作顺序：实验操作顺序： 为什么先通为什么先通COCO，再点燃酒精喷灯，再点燃酒精喷灯？而实验结束时，先熄灭酒精喷灯，而实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再停止通再停止通COCO？通通COCO 点燃尾气处酒精灯点燃尾气处酒精灯 点燃酒精喷灯点燃酒精喷灯熄灭酒精喷灯熄灭酒精喷灯 停止停止COCO 灭尾气处酒精灯灭尾气处酒精灯三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3爆炸爆炸 三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 328实验结束，先灭酒精喷灯，再停通实验结束，先灭酒精喷灯，再停通COCO：排尽管内空气，防止排尽管内空气，防止COCO与空气混合，加热时与空气混合，加热时发生爆炸。发生爆炸。实验开始，先通实验开始，先通COCO，再点燃酒精喷灯：，再点燃酒精喷灯：三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3炸裂炸裂实验结束，先灭酒精喷灯，再停通实验结束，先灭酒精喷灯，再停通COCO：排尽管内空气，防止排尽管内空气，防止COCO与空气混合，加热时与空气混合，加热时发生爆炸。发生爆炸。实验开始，先通实验开始，先通COCO，再点燃酒精喷灯：，再点燃酒精喷灯：防止澄清石灰水倒吸，炸裂硬质玻璃管。防止澄清石灰水倒吸，炸裂硬质玻璃管。三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 32.2.实验中，你观察到了什么现象？实验中，你观察到了什么现象？三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3现象现象硬质玻璃管中硬质玻璃管中试管中试管中末端酒精灯处末端酒精灯处红褐色固体变黑红褐色固体变黑澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊气体燃烧，发出蓝色火焰，气体燃烧，发出蓝色火焰，放热放热 怎样检验有铁生成？怎样检验有铁生成？物理方法：用吸铁石吸引管内固体物理方法：用吸铁石吸引管内固体化学方法：向所得固体中加入足量稀盐酸化学方法：向所得固体中加入足量稀盐酸资料：资料：FeFe2 2O O3 3+6HCl=2FeCl+6HCl=2FeCl3 3+3H+3H2 2O O Fe+2HCl=FeCl Fe+2HCl=FeCl2 2+H+H2 2三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3现象验证了猜想，反应现象验证了猜想，反应生成生成FeFe和和COCO2 2，你能写出此反应的化学方程式么？，你能写出此反应的化学方程式么？3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3工业炼铁是一个复杂的过程。看视频，了解工业炼铁是一个复杂的过程。看视频，了解工业炼铁过程。工业炼铁过程。从原料、原理、设备及产物从原料、原理、设备及产物等方面比较刚才实验与工业炼铁的异同点。等方面比较刚才实验与工业炼铁的异同点。实验室实验实验室实验工业炼铁工业炼铁相同否相同否原料原料原理原理设备设备产物产物三、铁的冶炼三、铁的冶炼COCO还原还原FeFe2 2O O3 3三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁工业炼铁资料资料实验室实验实验室实验 工业炼铁工业炼铁相同否相同否原料原料 COCO、FeFe2 2O O3 3（纯净物）（纯净物）三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁工业炼铁 铁矿石、铁矿石、 焦炭、焦炭、石灰石石灰石（混合物）（混合物）不同不同原理原理实验室实验室实验实验工业炼工业炼铁铁相同否相同否三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁工业炼铁主要原理相同主要原理相同3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温C+OC+O2 2 COCO2 2 点燃点燃COCO2 2+C+C 2CO2CO高温高温3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高温高温上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉实验室实验实验室实验 工业炼铁工业炼铁相同否相同否设备设备三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁工业炼铁硬质玻璃管硬质玻璃管酒精喷灯酒精喷灯高炉高炉不同不同高高炉炉出出铁铁实验室实验实验室实验 工业炼铁工业炼铁相同否相同否产物产物三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼铁工业炼铁FeFe粉粉铁水铁水（含（含C C、SiSi、MnMn、S S、P P等）等）不同不同三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼钢工业炼钢生铁与钢有什么区别？生铁与钢有什么区别？含碳量不同，生铁含碳量高于钢。含碳量不同，生铁含碳量高于钢。怎样将生铁转变为钢？怎样将生铁转变为钢？降低碳含量。降低碳含量。如何降碳？如何降碳？用氧气，与过量的碳反应。用氧气，与过量的碳反应。工业炼钢工业炼钢的原理是：的原理是：高温下，用氧气把生铁中高温下，用氧气把生铁中过量的碳过量的碳和其他杂质，分批氧化成气体或炉和其他杂质，分批氧化成气体或炉渣而除去。渣而除去。三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼钢工业炼钢氧氧气气顶顶吹吹转转炉炉炼炼钢钢三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼钢工业炼钢邮电部为纪念我国钢产量突破邮电部为纪念我国钢产量突破1 1亿吨亿吨而发行的邮票（而发行的邮票（19961996）三、铁的冶炼三、铁的冶炼工业炼钢工业炼钢四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而损失的金属材料和设备竟然相当于其年产量损失的金属材料和设备竟然相当于其年产量的的1/41/4左右！左右！钢铁表面生成的钢铁表面生成的铁锈铁锈，主要成分，主要成分为为FeFe2 2O O3 3。探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件 提出问题提出问题 铁生锈的条件是什么？铁生锈的条件是什么？ 猜想假设猜想假设 猜想猜想1 1：铁与氧气接触：铁与氧气接触猜想猜想2 2：铁与水接触：铁与水接触猜想猜想3 3：铁与氧气、水：铁与氧气、水同时接触同时接触 设计设计实验实验 研究研究因素因素控制控制因素因素装置图装置图1 1氧气氧气水水2 2水水氧气氧气3 3氧气氧气和水和水探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件 实验实验操作操作 现象现象试管试管1 1试管试管2 2试管试管3 3第第1 1天天第第2 2天天第第3 3天天第第4 4天天第第5 5天天第第6 6天天第第7 7天天探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件 实验现象实验现象 第一天第一天第七天第七天第四天第四天探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件 实验现象实验现象 探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件试管试管1 1、2 2中的铁中的铁钉不生钉不生锈锈试管试管3 3中的铁中的铁钉生锈钉生锈了了 实验结论实验结论 铁生锈需铁与氧气、水等同时接触铁生锈需铁与氧气、水等同时接触FeFeO O2 2H H2 2O O生锈生锈探究：铁生锈的条件探究：铁生锈的条件对比实验，对比实验，需控制实验需控制实验条件相同条件相同四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护铁锈铁锈本身带水本身带水，且表面，且表面疏松多孔疏松多孔，具有，具有吸水吸水性性，不仅不能阻碍内部的铁与氧气、水蒸气，不仅不能阻碍内部的铁与氧气、水蒸气等接触，而且能等接触，而且能加速锈蚀加速锈蚀，最终导致钢铁全，最终导致钢铁全部被腐蚀。部被腐蚀。思考：生活中有哪些常见的防锈方法思考：生活中有哪些常见的防锈方法？这些防锈方法利用了什么这些防锈方法利用了什么原理原理？搪瓷盆搪瓷盆汽车喷漆汽车喷漆水龙头镀铬水龙头镀铬四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护FeFeO O2 2H H2 2O O生锈生锈切断铁生锈的任意一个条件，即，切断铁生锈的任意一个条件，即，使钢铁使钢铁与氧气或水隔绝与氧气或水隔绝，就可以，就可以防止锈蚀防止锈蚀的发生。的发生。四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护喷漆喷漆涂油涂油镀层镀层隔离隔离空气法空气法四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护加入合金元素，制成不锈钢加入合金元素，制成不锈钢四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护废旧金属随意弃置，既容易造成废旧金属随意弃置，既容易造成环境污染环境污染，如废旧电池。又如废旧电池。又浪费浪费了有限的了有限的金属资源金属资源。我。我们应该对废旧金属进行们应该对废旧金属进行回收并循环利用回收并循环利用，以，以促进人类社会的可持续发展促进人类社会的可持续发展。四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护小结小结本节收获了：本节收获了：知道了一些常见金属矿物；知道了一些常见金属矿物；了解了用铁矿石炼铁的化学原理；了解了用铁矿石炼铁的化学原理；知道了钢铁生锈的条件及防护方法；知道了钢铁生锈的条件及防护方法；学会了利用控制实验条件对化学问学会了利用控制实验条件对化学问题进行探究的方法题进行探究的方法课后思考：课后思考：1.1. 为什么人类首次发现的单质铁为什么人类首次发现的单质铁陨铁来自外太空？陨铁来自外太空？2.2. COCO还原还原FeFe2 2O O3 3实验中，实验结束实验中，实验结束后，装置内是否还有后，装置内是否还有COCO？应该怎样？应该怎样做才能将其除尽，避免污染空气？做才能将其除尽，避免污染空气？