课堂新坐标2016_2017学年高中化学第3单元化学与材料的发展课题2金属材料第1课时从矿石中获得金属课件

【解析】 (2)炼钢时， P 被 FeO 氧化， 生成的 P2O5 与 CaO 结合成 Ca3(PO4)2 而除去，据此即可写出方程式。 (4)炼铁尾气主要含有 N2、CO、CO2 等，炼钢尾气主要含有 CO、CO2、Fe2O3 粉尘等，共同的主要污染物为 CO。
高温 【答案】 (1)炉身 炉腰 (2)2P＋5FeO＋3CaO=====Ca3(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】 虽然铝比铁更容易氧化而被腐蚀，但由于铝在空气中被氧化 后，在其表面生成了一层致密的氧化膜而阻止了内部的铝进一步被氧化，所以 在空气中实际上是铁更容易被腐蚀；金属的应用除了考虑其储量外，还需要考 虑其冶炼的成本、抗腐蚀能力、回收程度等多种因素，所以实际上铁比铝的应 用更广泛；人类使用铁的历史比使用铝早，是因为铝的冶炼太困难造成的。
高温 ①还原剂CO的生成C＋O2===== CO2 高温 CO2＋C=====2CO 主要化 ②铁的还原 高温 学反应 Fe2O3＋3CO===== 2Fe＋3CO2 ③炉渣的生成 高温 CaCO3=====CaO＋CO2↑ 高温 CaO＋SiO2=====CaSiO3 尾气 高炉煤气(CO、CO2、N2 等)
①氧化造渣(降C，调Si、Mn) 高温 2Fe＋O2=====2FeO(Fe 过量) 高温 FeO＋C=====Fe＋CO↑ 高温 2FeO＋Si=====2Fe＋SiO2 高温 FeO＋Mn=====Fe＋MnO ②还原FeO，调节钢的成分，如： 高温 2FeO＋Si=====2Fe＋SiO2 高温 FeO＋Mn=====Fe＋MnO 棕色烟气(Fe2O3 尘粒、CO等)
每转移1 mol电子，可生成9 g Al。 (4)Al2O3 熔点很高，不易熔化，而Na3AlF6易熔化，Al2O3可溶解于液态
Na3AlF6中。故冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化温度。
(5)Al的密度大于Al2O3和Na3AlF6的混合熔融液，故在下层。 (6)两极材料均用高熔点、性质稳定的石墨制作，因阳极上生成氧气，高温 下石墨会与O2反应生成CO2而消耗。 (7)单质铝来之不易(高耗能)，故回收铝最好是熔化铸成铝锭再作为原料使 用，减少铝在冶炼过程中的能耗。
3．电解Al2O3 (1)电解质是冰晶石(Na3AlF6)和 氧化铝 的熔融液，加入少量降低熔点的物 质是氟化钙，阳极和阴极的材料是碳素材料，在电解槽中进行。 (2)电解原理： 950～970 ℃ 2Al2O3 ===== 4Al＋3O2↑ 通电，Na3AlF6 总反应式： 电极反应： 阳极：6O2－－12e－===3O2↑； 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。
从矿石中获得金属
1.获得金属材料的过程 获得金属材料首先要通过化学方法把金属从 矿石 中提取出来，一般要经 过 开采 和初步加工阶段(主要包括探矿、采矿、选矿等工序)及 冶炼 阶段。 2．金属冶炼的原理 金属冶炼的原理是利用 氧化还原 反应将金属从其化合物中 还原 出来。
3．金属冶炼的方法 (1)火法冶金：是指利用高温从矿石中提取金属或其他化合物的冶金方法。 (2)湿法冶金：是指在水溶液或非水溶液中进行包括 氧化还原 反应、中 和反应、水解反应等，对原料(矿石、精矿等)、中间产物或再生资源中的金属 进行 提取和分离的冶金过程。
【解析】 本题主要从铝土矿的成分以及炼铝过程中每一步具体反应入手 进行分析。
【答案】 D
1．下列关于铁和铝的叙述不正确的是(
)
A．铝的金属性比铁强，但铝制品可在空气中稳定存在 B．铝在自然界的储量比铁更大，所以铝的应用比铁更广泛 C．铁比铝的冶炼更容易，所以人类使用铁的历史比使用铝早 D．综合考虑铁和铝的生产成本、资源储量、抗腐蚀能力等方面因素，铁 比铝的应用更广泛
磁铁矿 Fe3O4 赤铁矿 Fe2O3 褐铁矿 2Fe2O3·3H2 O 黄铁矿 FeS2
(2)原理：在高温下用 还原剂 将铁从其氧化物中 还原 出来。以赤铁矿为 高温 2Fe＋3CO2 例，用方程式表示为：3CO＋Fe2O3===== 。 (3)原料： 铁矿石 、焦炭、石灰石、空气。
高温 (4)石灰石的作用：除去脉石，有关方程式为： CaCO3=====CaO＋CO2↑，
【答案】 (1)玻璃棒 漏斗 (2)Fe2O3 通电 (3)2Al2O3=====4Al＋3O2↑ 9 (4)降低Al2O3的熔化温度 (5)下层 (6)碳棒 阳极 (7)c
2．下列有关铝土矿综合利用的说法中，正确的是(
)
A．铝土矿提炼铝时只能用NaOH溶液溶解铝土矿，不能用酸溶液 B．铝土矿只能提取铝 C．用铝土矿提取铝的过程中无有毒气体产生，所以炼铝不会对环境造成 任何污染 D．铝土矿提取铝的过程不涉及置换反应
(7)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________(填字母)。 a．冰晶石 c．铝锭 b．氧化铝 d．硫酸铝
【解析】 (1)操作Ⅰ的方法是过滤，所用玻璃仪器有玻璃棒、漏斗和烧 杯。 (2)Fe2O3不与NaOH溶液反应，作为不溶物被滤出。
950～970 ℃ 4．电解铝工业生产的原理是：2Al2O3 ===== 4Al＋3O2↑ 通电，Na3AlF6
1．Al2O3是一种高熔点(2045 ℃)化合物，电解时需将Al2O3熔化，对条件要 求很高。为了降低熔点，在Al2O3中添加了冰晶石(Na3AlF6)，从而在不到1 000 ℃时即将Al2O3熔融。冰晶石为助熔剂。 2．AlCl3是共价化合物，熔融时不能产生自由移动的离子，因此不能电解 熔融的氯化铝制备铝。
铝是地壳中含量最多的金属元素，1854年法国冶金学家戴维尔用 金属钠还原NaAlCl4，获得了金属铝单质。1886年，美国人霍尔和法国人埃 鲁，分别独立地电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物，制得了金属铝，奠定了 今天大规模生产铝的基础。 工业生产金属铝的原料是铝土矿(主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3)，工业 中得到较纯氧化铝的过程如图所示：
请回答下列问题： (1)操作Ⅰ是一种重要的混合物分离方法，实验室进行该项操作用到的玻璃 仪器有烧杯、________、________。 (2)经分析不溶物A的主要成分为________。 (3)工业上电解炼铝的化学方程式为：______________，若电路中通过1 mol电子，可以得到铝________g。 (4)电解时加入冰晶石(Na3AlF6)的作用是________。 (5)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或“下层”)。 (6)阴极和阳极均由________材料做成；电解时所消耗的电极是_______(填 “阳极”或“阴极”)。
高温 CaO＋SiO2=====CaSiO3。 (5)设备：炼铁高炉。
2．高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么？
【提示】 高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分：废气有CO、CO2、 SO2、N2等，炉渣有CaSiO3，少量含C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO2等。
2．钢的冶炼 (1)原理：在高温下用 氧化剂 将生铁中过多的碳和其他杂质 氧化 成气体或 炉渣除去，再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，调整钢水的成分。 (2)原料： 炼铁厂的铁水 或 废钢铁 。 (3)主要的反应： 点燃 2C＋O2=====2CO； 高温 2Fe＋O2=====2FeO
金属材料在人类社会中发挥着重要的作用，其冶炼过程离不开化学 的支持。 铁是应用最广泛的金属，自远古时代人类就学会了炼铁，到目前为止，人类 研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工业炼铁的有关资料后，发现 目前多采用高炉炼铁这种主流方法，其生产示意图如下，请回答下列问题：
高炉炼铁示意图
(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2)， 在铁矿石中加入一定比例的石 灰石就是为了除去这些脉石，形成的物质就是炉渣的主要成分，请写出有关化 学方程式：________________，______________________________。 (2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂 CO，请写出得到 CO 的化学方程式：_______________________，__________________。 (3)热空气从高炉下部通入，而炉料从高炉顶部投入，这样操作的主要目的 是____________________________________________________。
阶 段
阶 段
1
课题 2 金属材料 第 1 课时 从矿石中获得金属
3
阶 段 2
学 业 分 层 测 评
1．掌握金属冶炼的原理，能根据金属活动性的不同采用不同的冶炼方 法。(重点) 2．了解生铁的冶炼与炼钢原理的区别。 3．通过对铝的生产流程的讨论，进一步掌握氧化铝和氢氧化铝的两性以 及电解氧化铝的反应。(重难点)
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炼钢与炼铁的区别
【问题导思】 ①使用赤铁矿炼铁的反应中什么是氧化剂？什么是还原剂？
【提示】 Fe2O3是氧化剂，CO为还原剂。 ②按照化工生产的一般过程，在炼铁过程中必须考虑哪些因素？
【提示】 从反应原理、生产中பைடு நூலகம்料的选择、反应条件的控制、三废的处 理和能量的充分利用等方面考虑生铁冶炼中的一些问题。
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高温 FeO＋C=====CO＋Fe(脱碳)； 高温 FeS＋CaO=====CaS＋FeO(脱硫)
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铝的冶炼
1.原料：铝土矿。 2．提纯Al2O3，用化学反应方程式表示为： (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O； (2) NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 ； △ (3)2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。
高温 高温 【解析】 (1)高温下，CaCO3=====CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====CaSiO3 达到除去脉石的目的。 (2)高炉内焦炭在进风口与热空气反应，先生成 CO2，CO2 气体上升再与炽 热的焦炭反应生成 CO。 (3)固体下落，热空气上升，使固体颗粒与气体充分接触，反应充分，是利 用了逆流原理。