《金属冶炼和金属材料的保护》导学案1

金属冶炼和金属材料的保护金属冶炼和金属材料的保护 导学案导学案 学习目标学习目标 1 了解金属在自然界中的存在形态 2 掌握金属的冶炼原理和冶炼方法 3 了解钢铁的冶炼及铝的冶炼的主要设备和有关原理 重点难点重点难点 高炉炼铁及电解法炼铝的原理 生产过程和主要设备 课前预习课前预习 情景材料 不同金属的化学活动性不同 它们在自然界中存在形式也各不相同 少 数化学性质不活泼的金属 在自然界中能以游离态存在 如金 铂 铜 银 化学性质比 较活泼的金属 在自然界中以化合态存在 大多数金属在自然界中是以化合态存在的 如 铝以铝土矿形式存在 铁以铁矿石形式存在 人们日常应用的金属材料 多为合金或纯金 属 这就要求人闪必须把金属从从矿物中提炼出来 也就是金属的冶炼 我们这节课介绍 几种金属的冶炼方法 预习内容 根据教材有关内容填写下列空白 一 从矿石中获得金属的基本问题 1 获得金属材料的过程 获得金属材料首先要通过 方法把 中提取出来 一 般要经过 和 主要包括 等 工序 及 阶段 2 金属冶炼的基本原理 金属冶炼的基本原理是 3 金属冶炼的方法 1 火法冶金 是指 的冶金方法 2 湿法冶金 是指 的冶金过程 二 钢铁的冶炼 1 生铁的冶炼 1 几种矿石的主要成分 磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 黄铁矿 2 原理 在高温下用 以赤铁 矿为例 用方程式表示为 3CO Fe2O32Fe 3CO2 3 原料 4 石灰石的作用 有关方程式为 5 设备 2 钢的冶炼 1 原理 在高温下用 再添加硅 锰 铝等其他合金作为 调整钢水的成分 2 原料 3 主要的反应 3 铝的冶炼 1 原料 2 提纯Al2O3 用化学反应方程式表示为 3 电解Al2O3 电解质是 加入少量降低熔点的物质是 阳极和阴极的材料是 在电解槽中进行 电解原理 总反应式 电极反应 阳极 阴极 堂中互动堂中互动 问题探究1 从氧化物 碳酸盐 硫化物中冶炼金属有哪些不同 为什么 教师点拨 关键从冶炼的实质出发 结合物质的性质把握其区别 由于金属的活动 性不同 金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同 因此 对于不同活性的金属 离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼 分析解答 以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原 如生铁的冶炼 以碳酸 盐形式存在的金属矿则可通过煅烧 在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化 分解生 成金属氧化物或金属 然后再将金属氧化物还原 以硫化物形式存在的金属矿 由于低价 硫的存在 所以先要焙烧 在有空气条件下加热至高温但不使炉料熔化 生成金属氧化物或 金属 然后再将金属氧化物还原 即学即练1 在冶金工业上 均不能用通常化学还原剂制得的金属组是 A Na Ba Mg AlB Na K Zn Fe C Zn Fe Cu Ag D Mg Al Zn Fe 答案 A 解析 金属的冶炼方法 根据金属的活动性归纳如下 方法名称冶炼的金属举例 电解法K Al 2Al2O3 4Al 3O2 熔融电解 冰晶石 还原剂法 Zn Cu2Al Fe2O32Fe Al2O3 加热法Hg Ag HgS O2Hg SO2 因为活泼金属的阳离子氧化性很弱 一般还原剂难以将它还原为金属 所以采用电解 法 不活泼金属的阳离子氧化性强 加热时可从化合物内部得电子被还原成单质 所以可 用加热法 问题探究2 高炉炼铁产生的废气 废渣的成分是什么 炼铁和炼钢的主要反应原理 有何异同 分析解答 高炉炼铁中产生的废气 废渣的主要成分 废气有 CO CO2 SO2 NO2 炉渣有CaSiO3 少量含C P S Si Mn的化合物及SiO2等 炼铁和炼钢的主要反应原理的比较 相同点 都是利用氧化还原反应 不同点 炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来 侧重还原 而炼钢主要是用 氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去 侧重氧化 即学即练2 钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用 1 炼铁高炉分为五部分 铁矿石与高温煤气主要在 部分发生反应 在 部 分开始生成生铁和炉渣 2 炼钢时 除磷的化学方程式为 加入硅 锰和铝的目的是 3 不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹 填 前 或 后 加入 原因 是 4 炼铁和炼钢生产中 尾气均含有的主要污染物是 从环保和经 济角度考虑 上述尾气经处理可用作 答案 1 炉身 炉腰 2 2P 5FeO 3CaOCa3 PO4 2 5Fe 脱氧和调整钢的成分 3 后 避免Cr被氧化 或 氧吹前加入 Cr会形成炉渣被除去 4 CO 燃料 或还原剂 解析 熟练掌握教科书中有关钢铁生产的原理 高炉分为炉身 炉腰 炉腹 铁矿 石被CO在炉身中还原 发生反应 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 炼铁中加入硅 锰和铝的目 的是为了调节硫 磷的含量 降低碳的含量 问题探究3 铝土矿的主要成分是Al2O3 另外含有Fe2O3 SiO2等 怎样从铝土矿中获 得纯净的氧化铝 为何用电解法冶炼金属铝 其电解过程如何 教师点拨 阅读教材P60 P61和预习内容就可以回答 分析解答 因铝金属活泼性较强 还原性强 用常见的还原剂C H2 CO等无法还原 故采用电解法 其他见预习内容 即学即练3 金属铝的生产是以Al2O3为原料 在熔融状态下进行电解 2Al2O34Al 3O2 请回答下列问题 1 冰晶石 Na3AlF6 的作用是 2 电解生成的金属铝是在熔融液的 填 上层 或 下层 3 阴极和阳极均由材料做成 电解时不断消耗的电极是 填 阳极 或 阴极 4 铝是高耗能产品 废旧铝材的回收利用十分重要 在工业上 最能体现节能减排思 想的是将回收铝做成 填代号 a 冰晶石b 氧化铝c 铝锭d 硫酸铝 答案 1 降低Al2O3的熔化温度 2 下层 3 碳素 或石墨 阳极 4 c 解析 在冶炼铝时为了降低氧化铝的