课题三 金属资源的利用和保护.doc

课题3 金属资源的利用和保护教学目的：1 了解铁冶炼的原料、原理及设备和炼钢的原理 2 了解如何保护金属（铁的防锈）教学重点：炼铁及铁生锈原理教学难点：铁制品防锈原理教学过程：一、金属的存在引入： 金属元素在自然界的分布很广，除了极少数不活泼的金属（如Pt、 Au、Ag等）有单质形式存在外，大多数以化合物形式存在。化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在，含有矿物的岩石称为矿石。地球上的金属资源广泛存在于地壳和浩瀚的海洋中。元素存在的形式： 化合态：以化合物形式存在 游离态：以单质形式存在地壳：A l 、Fe 海水：Na介绍：常见的矿石 铁的矿石主要有：磁铁矿：主要成分Fe3O4 ，“磁”表示磁性。赤铁矿：主要成分Fe2O3 ,“赤”表示红色。黄铁矿：主要成分FeS2 ，“黄”表示黄色。菱铁矿：主要成分FeCO3铜的矿石主要有：黄铜矿、辉铜矿、孔雀石 铝的矿石主要有：铝土矿、明矾、讲解：用金属矿石可以冶炼金属，人类每年要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源，以提取数亿吨计的金属，其中，提取量最大的是铁。二、 铁的冶炼讲解：铁在地壳中含量仅次于铝，约占地壳总质量的4.75%。早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。铁矿石怎样炼成铁呢？演示实验： 现象：红色物质变成黑色，澄清石灰水变浑浊介绍：原料：铁矿石、焦炭、石灰石设备：高炉原理：在高温条件下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。(过程) 炼铁的时候，把铁矿石、焦炭和石灰石按一定比配成炉料，从炉顶进料口 分批加入炉内，同时把预热过的空气从炉腹底部的进风口鼓入炉内。因为热的气体由下上升，炉料由上下落，它们在炉内能够充分接触，使反应得以顺利进行，同时又能使炉料逐步预热，使热能得以充分利用。在进风口附近，焦炭遇热空气燃烧生成二氧化碳，并放出大量的热。 二氧化碳气体上升，跟赤热的焦炭反应，生成一氧化碳。 一氧化碳气体上升，跟从炉顶不断装入并逐步下降的铁矿石接触。在炉身中部，绝大部分铁的氧化物被一氧化碳还原成铁。 在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化 碳从它们的化合物中还原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在 铁里，成为生铁。生铁的熔点（11001200）比纯铁的熔点（1535）低得多。铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石，如果不把它们除去，就会影响生铁的冶炼。加入的石灰石是作为熔剂，用来除去脉石的。因为石灰石在高温下分解出的氧化钙，能跟脉石里的二氧化碳起反应而生成熔点较低的 硅酸钙，从矿石里分离出来。 硅酸钙是炉渣的主要成分。从高炉里放出来的铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭或铸件。炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。从炉顶放出的一氧化碳、二氧化碳和氮气等混合气体叫高炉煤气。高炉煤气里含有大量灰尘和有害气体，必须经过净化处理，以防止污染环境。除去尘粒后的高炉煤气里含有热值很高的一氧化碳，可作为气体燃料。 讲解：铁矿石在高炉中冶炼时，得到的是含有较多C、S、P、S元素的生铁。烧菜用的铁锅、暖气片、机床的底座等，大多是用生铁制造的。三、 钢的冶炼讲解：钢的性能比生铁优越, 钢较硬，有韧性，良好的延展性，机械性能好，可以锻、轧和铸造。广泛用于制造机械、交通工具和武器等。钢在工农业生产和国防建设中的用途远远超过了生铁，因此，我们需要把 大部分生铁冶炼成钢。 介绍：原料：生铁和废钢 设备：电炉、转炉和平炉 原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中过多的C和杂质转变成气体或炉渣除去。先讲解:把生铁冶炼成钢要解决的主要问题，就是适当地降低生铁里的含碳量，调整钢里合金元素含量到规定范围之内，并除去大部分硫、磷等有害杂质。炼钢 的主要反应原理，也是利用氧化还原反应，高温下，用氧化剂把生铁里过多的 碳和其它杂质氧化成为气体或炉渣除去。因此，炼钢和炼铁虽然都是利用氧化 还原反应，但是炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石里还原出来，而炼钢主要是 用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化而除去。炼钢时常用的氧化剂是空气、纯氧气或氧化铁。 讲解：钢铁工业是否发达，一直是衡量国力的重要标志。我国是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国，新中国成立以来，短短几十年的发展，1996年我国的钢产量已占