《2018高中化學 第三單元 化學與材料的發(fā)展 3.2.1 從礦石中獲得金屬課件 新人教版選修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018高中化學 第三單元 化學與材料的發(fā)展 3.2.1 從礦石中獲得金屬課件 新人教版選修2.ppt（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

課題2金屬材料 第1課時從礦石中獲得金屬 1 會運用金屬冶煉的原理 能根據(jù)金屬活動性的不同選用不同的冶煉方法 2 能說出生鐵的冶煉與煉鋼原理的區(qū)別 3 通過對鋁的生產(chǎn)流程的討論 進一步掌握氧化鋁和氫氧化鋁的兩性以及電解氧化鋁的反應原理 一 二 一 從礦石中獲得金屬1 獲得金屬材料的過程獲得金屬材料首先要通過化學方法把金屬從礦石中提取出來 一般要經(jīng)過開采和初步加工階段 主要包括探礦 采礦 選礦等工序 及冶煉階段 2 金屬冶煉的原理金屬冶煉的原理是利用氧化還原反應將金屬從其化合物中還原出來 三 一 二 3 金屬冶煉的方法 1 火法冶金 是指利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物的冶金方法 2 濕法冶金 是指在水溶液或非水溶液中進行包括氧化還原反應 中和反應 水解反應等 對原料 礦石 精礦等 中間產(chǎn)物或再生資源中的金屬進行提取和分離的冶金過程 三 一 二 從氧化物 碳酸鹽 硫化物中冶煉金屬有哪些不同 為什么 提示以氧化物形式存在的金屬礦石可直接用還原劑還原 如生鐵的冶煉 以碳酸鹽形式存在的金屬礦石則可通過煅燒 在缺少空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化 分解生成金屬氧化物或金屬 然后再將金屬氧化物還原 以硫化物形式存在的金屬礦石 由于低價硫的存在 所以先要焙燒 在有空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化 生成金屬氧化物或金屬 然后再將金屬氧化物還原 三 一 二 二 鋼鐵的冶煉1 生鐵的冶煉 1 常見鐵礦石名稱及主要成分 2 原理 在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物中還原出來 以赤鐵礦為例 用化學方程式表示為 3CO Fe2O32Fe 3CO2 3 原料 鐵礦石 焦炭 石灰石 空氣 4 石灰石的作用 除去脈石 有關化學方程式為 5 設備 煉鐵高爐 三 一 二 高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣 廢渣的成分是什么 提示高爐煉鐵中產(chǎn)生的廢氣有CO CO2 SO2 NO2 爐渣有CaSiO3和少量含C P S Si Mn的化合物及SiO2等 按照化工生產(chǎn)的一般過程 在煉鐵過程的實際生產(chǎn)中必須考慮哪些因素 提示從反應原理 生產(chǎn)中原料的選擇 反應條件的控制 三廢的處理和能量的充分利用等方面考慮生鐵冶煉中的一些問題 三 一 二 2 鋼的冶煉 1 原理 在高溫下用氧化劑將生鐵中過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去 再添加硅 錳 鋁等其他合金作為脫氧劑 調(diào)整鋼水的成分 2 原料 煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵 3 主要的反應 三 一 二 三 三 鋁的冶煉1 原料主要來自鋁土礦 主要成分是Al2O3 2 從鋁土礦中獲得Al2O3的過程 用化學方程式表示 3 從Al2O3中獲得Al 電解冶煉鋁 1 裝置 鋁電解槽 電解質(zhì)是氧化鋁 冰晶石 Na3AlF6 熔融液 其中也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點 電極材料 陽極和陰極都以碳素材料做成 一 二 三 2 化學反應 回憶金屬冶煉有哪些常用方法 如何選擇金屬冶煉方法 提示金屬冶煉常用方法有熱分解法 熱還原法 電解法等 選擇金屬冶煉方法要考慮金屬活動性及經(jīng)濟效益 技術 環(huán)保等因素 金屬冶煉方法的還原強度順序 電解法 熱還原法 熱分解法 經(jīng)濟效益高低 熱分解法 熱還原法 電解法 一 二 一 鋼鐵的冶煉1 生鐵和鋼的比較 一 二 2 煉鐵和煉鋼的比較 一 二 一 二 特別提示 從煉鐵高爐和煉鋼爐中都排出爐氣和爐渣 均是環(huán)境污染物 但爐渣可用于制造水泥和磚等建筑材料 爐氣中的CO和大量熱能都可回收利用 實際生產(chǎn)中 控制氧及各種元素含量是煉鋼中的一項關鍵技術 一 二 二 鋁的冶煉1 從鋁土礦中獲得純凈的氧化鋁實驗方案 1 實驗方案一及步驟 加足量HCl溶液并過濾 除去SiO2 一 二 2 實驗方案二及步驟 加足量NaOH溶液并過濾 除去Fe2O3 一 二 2 電解氧化鋁煉鋁 1 氧化鋁熔點很高 直接電解要消耗大量電能 在實際生產(chǎn)中要加入冰晶石使它的熔點降低 冰晶石 Na3AlF6 的作用是作為助熔劑 其中也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點 2 高溫下陽極產(chǎn)生的O2與陽極碳塊反應產(chǎn)生CO2放出 所以在反應中需要及時更換陽極碳塊 3 一次電解所得鋁的純度可達99 左右 若要提高純度 則需要進行電解精煉 4 鋁的熔點是660 電解鋁反應的溫度是1000 左右 所以電解生成的鋁呈液態(tài) 從電解裝置的底部流出 知識點1 知識點2 鋼鐵的冶煉 例題1 金屬材料在人類社會中發(fā)揮著重要的作用 其冶煉過程離不開化學的支持 鐵是應用最廣泛的金屬 自遠古時代人類就學會了煉鐵 到目前為止 人類研制出很多煉鐵的方法 某研究性學習小組查閱了工業(yè)煉鐵的有關資料后 發(fā)現(xiàn)目前多采用高爐煉鐵這種主流方法 其生產(chǎn)示意圖如下 請回答下列問題 知識點1 知識點2 知識點1 知識點2 1 已知鐵礦石中有一些難熔化的脈石 SiO2 在鐵礦石中加入一定比例的石灰石就是為了除去這些脈石 形成的物質(zhì)就是爐渣的主要成分 請寫出有關化學方程式 2 鐵礦石中加入一定比例的焦炭的目的是生成還原劑CO 請寫出得到CO的化學方程式 3 熱空氣從高爐下部通入 而爐料從高爐頂部投入 這樣操作的主要目的是 知識點1 知識點2 解析 1 高溫下 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3達到除去脈石的目的 2 高爐內(nèi)焦炭在進風口與熱空氣反應 先生成CO2 CO2氣體上升再與熾熱的焦炭反應生成CO 3 固體下落 熱空氣上升 使固體顆粒與氣體充分接觸 反應充分 是利用了逆流原理 3 使爐料和熱空氣充分接觸 使反應得以順利進行 且有利于熱交換 使熱能得以充分利用 知識點1 知識點2 鋁的冶煉 例題2 鋁是地殼中含量最多的金屬元素 1854年法國冶金學家戴維爾用金屬鈉還原NaAlCl4 獲得了金屬鋁單質(zhì) 1886年 美國人霍爾和法國人埃魯 分別獨立地電解熔融的氧化鋁和冰晶石的混合物 制得了金屬鋁 奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎 工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的原料是鋁土礦 主要成分為Al2O3 另含有Fe2O3 工業(yè)中得到較純氧化鋁的過程如圖所示 知識點1 知識點2 請回答下列問題 1 操作 是一種重要的混合物分離方法 實驗室進行該項操作用到的玻璃儀器有燒杯 2 經(jīng)分析不溶物A的主要成分為 3 工業(yè)上電解煉鋁的化學方程式為 若電路中通過1mol電子 可以得到鋁g 4 電解時加入冰晶石 Na3AlF6 的作用是 5 電解生成的金屬鋁是在熔融液的 填 上層 或 下層 6 陰極和陽極均由材料做成 電解時所消耗的電極是 填 陽極 或 陰極 7 鋁是高耗能產(chǎn)品 廢舊鋁材的回收利用十分重要 在工業(yè)上 最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成 填代號 a 冰晶石b 氧化鋁c 鋁錠d 硫酸鋁 知識點1 知識點2 解析 4 Al2O3熔點很高 不易熔化 而Na3AlF6易熔化 Al2O3可溶解于液態(tài)Na3AlF6中 故冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化溫度 5 Al的密度大于Al2O3和Na3AlF6的混合熔融液的密度 故在下層 6 兩極材料均用高熔點 性質(zhì)穩(wěn)定的石墨制作 因陽極上生成氧氣 高溫下石墨會與O2反應生成CO2而消耗 7 單質(zhì)鋁來之不易 高耗能 故回收鋁最好是熔化鑄成鋁錠再作為原料使用 減少鋁在冶煉過程中的能耗 答案 1 玻璃棒漏斗 2 Fe2O3 3 2Al2O34Al 3O2 9 4 降低Al2O3的熔化溫度 5 下層 6 石墨棒陽極 7 c 1234 1下列有關生鐵煉鋼的敘述錯誤的是 A 添加必要的元素 改善鋼材的組織結(jié)構(gòu)和性能B 適當降低生鐵中的含碳量 除去大部分硫 磷等雜質(zhì)C 加入硅 錳 鋁等合金元素調(diào)整成分并脫去鋼水中的氧D 除去生鐵中的非金屬元素解析 選項A正確 如添加鎳 鉻等金屬可以防腐 選項B正確 將生鐵煉成鋼的過程就是一個降碳 除大部分硫 磷的過程 選項C正確 在煉鋼結(jié)束時加入硅 錳 鋁等合金元素調(diào)整成分并脫去鋼水中的氧 選項D不正確 鋼仍然是合金 其中肯定有碳 硅等非金屬元素 答案 D 1234 2下列有關鋁土礦綜合利用的說法中 正確的是 A 鋁土礦提煉鋁時只能用NaOH溶液溶解鋁土礦 不能用酸溶液B 鋁土礦只能提取鋁C 用鋁土礦提取鋁的過程中無有毒氣體產(chǎn)生 所以煉鋁不會對環(huán)境造成任何污染D 鋁土礦提取鋁的過程不涉及置換反應答案 D 1234 3 雙選 在煉鋼時 下列作用與所加生石灰有關的是 A 鋼渣的生成B 降低含碳量C 調(diào)整合金元素的含量D 除去脈石解析 鐵礦石中含有脈石 主要成分是SiO2 加入CaO可生成CaSiO3爐渣 CaO還可以作脫硫劑 答案 AD 1234 4在冶金工業(yè)上 常用電解法得到Na Mg Al等金屬 其主要原因是 A 這些金屬的化合物熔點低B 它們都是輕金屬C 它們的性質(zhì)很活潑D 此方法成本低解析 Na Mg Al性質(zhì)活潑 很難找到合適的還原劑制取單質(zhì) 答案 C