金属的冶炼与利用
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第五章金属的冶炼与利用(重要方程式)1、铁丝在氧气中燃烧:化学方程式为: 3Fe+2O2点燃Fe3O42、镁带在空气中燃烧:化学方程式为:2Mg+O2点燃2MgO3、铝在空气中反应:化学方程式为:4Al+3O2==2Al2O3实验现象为:铝表面变暗,形成致密的氧化膜,“自我保护”4、铜在空气中受热:化学方程式为:2Cu+O2Δ2CuO实验现象为:铜表面变黑;金在通常情况下不与氧气反应:即“真金不怕火炼”,表明金的化学性质不活泼。
5、铁与稀硫酸反应:化学方程式为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑铁与稀盐酸反应:化学方程式为:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑实验现象为:铁不断溶解,铁表面有气泡产生,溶液由无色变成浅绿色;★注意:置换反应都生成亚铁化合物6、镁与稀硫酸反应:化学方程式为:Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑镁与稀盐酸反应:化学方程式为:Mg+2HCl=MgCl2+H2↑实验现象为:镁不断溶解,镁表面有气泡产生;7、铝与稀硫酸反应:化学方程式为:2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑铝与稀盐酸反应:化学方程式为:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑注意:Al+3价8、锌与稀硫酸反应:化学方程式为:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑实验室制氢气锌与稀盐酸反应:化学方程式为:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑常见的金属中,镁、铝、锌、铁能与稀盐酸或稀硫酸反应,铜、银、金等不与稀盐酸或稀硫酸反应。
9、(湿法冶金、曾青得铁则化为铜)化学方程式为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu实验现象为:铁表面有红色物质析出,溶液由蓝色变成浅绿色。
(不能用铁制容器盛放硫酸铜溶液)★单质铁在发生置换反应时,生成的都是+2价的亚铁。
10、实验室用一氧化碳和氧化铁炼铁:3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2实验现象为:红棕色固体逐渐变黑,澄清的石灰水变浑浊;11、尾气的点燃:2CO+O2点燃2CO212、焦炭的作用:①做燃料提供热量(方程式为C+O2点燃CO2);②产生还原剂CO(方程式为C+CO2高温2CO)。
古代人类对金属的利用与冶炼揭示人类对金属资源的探索与应用古代人类是金属利用的先驱者,他们从自然界中获取金属资源,并通过冶炼技术将其转化为实用的工具和材料。
这种对金属资源的探索和应用不仅促进了人类文明的发展,也为现代工业的兴起奠定了基础。
本文将探讨古代人类对金属的利用和冶炼的重要意义,以及对人类历史和现代社会的影响。
一、金属利用的起源与意义古代人类利用金属的历史可以追溯到石器时代晚期。
当时的人类逐渐发现,金属比石头更加坚固和耐用,可以用于制作更为高效的工具和武器。
通过对金属的利用,人类开始了从打猎采集生活方式向农耕和工艺生产的转变,对社会发展产生了深远的影响。
首先,金属的利用提高了人类的劳动生产力。
相比于石器时代的原始工具,金属工具更加坚固且易于制造,提高了人们开垦土地、制造器物和进行建筑等工作的效率。
通过冶炼技术,人类能够将金属加热后以适当的方式塑形,制作出更加精确和复杂的工具,进一步提升了生产效率。
其次,金属对于社会各个领域的发展起到了推动作用。
在农业方面,农具的改进和铁器的广泛使用使农业生产水平大幅提高。
在工业方面,金属的利用使得人们能够开采矿石、进行冶炼,并将金属用于制造机器和设备。
这为现代工业的兴起奠定了基础。
最后,金属的利用也推动了人类社会的进步和文明的发展。
通过金属的利用,人们构建了更加复杂的社会结构和组织形式。
贵族阶层通过对金属的垄断控制,获得了财富和权力,推动了政治、文化和艺术等领域的繁荣。
同时,金属的利用也促进了不同地区之间的交流与交往,推动了人类文明的多样性和交融。
二、古代人类对金属资源的探索古代人类探索金属资源的历程可以追溯到新石器时代晚期。
当时人们开始从山脉和河流中发掘金属矿石,并通过熔炼和提纯等方法提取金属。
最早的金属是铜,随后发现了铁、金、银等金属。
对于金属资源的探索主要依赖于地质和矿产的发现。
古代人类观察到一些山脉和矿脉上存在颜色异常和贵重金属的迹象,从而引发了他们对金属资源的探索欲望。
工业冶炼金的原理及应用1. 简介工业冶炼金是一种将金从其原矿中提取出来的过程。
金作为一种有价值且广泛应用的贵金属,在各个行业有许多的应用。
本文将介绍工业冶炼金的原理和应用。
2. 冶炼金的原理2.1 加热和熔化冶炼金的第一步是将金矿石加热及熔化。
通常,金矿石是混合了金和其他杂质的矿石。
加热矿石可以使其内部的金熔化,而其他杂质则会留在固态。
2.2 分离和纯化一旦金矿石熔化,就需要进行分离和纯化步骤。
这通常通过使用氰化物溶液或其他化学物质来实现。
这些化学物质可以与金结合并形成溶解的金络合物。
其他非金属元素则可以通过其他化学方法进行分离。
2.3 电解精炼分离和纯化步骤通常还包括电解精炼。
电解精炼是利用电流的化学反应来纯化金。
在这个过程中,金金属会从其他杂质中被分离出来,并在电极上沉积。
3. 工业冶炼金的应用3.1 珠宝制造金作为一种贵金属,被广泛用于珠宝制造。
它的黄金色和稳定性使其成为制作各种首饰的理想材料。
从项链、戒指到手镯,金都拥有独特且高质量的外观。
3.2 电子行业金在电子行业中有广泛的应用。
由于其导电性能和化学稳定性,金被用于制造电子器件,如电路板和芯片连接器。
此外,金还常用于制造电子设备中的导线和插头。
3.3 化工领域金在化工领域中也有重要的应用。
它被广泛用于催化剂的制造,例如汽车尾气净化器中的催化剂。
此外,金在医药领域也有一些应用,例如治疗关节炎和治疗癌症。
3.4 金币和金条工业冶炼金也用于制造金币和金条。
金币是一种被广泛用于投资和收藏的贵金属。
工业冶炼金的高纯度和稳定性使其成为制造金币和金条的理想选择。
3.5 金饰品回收在金饰品制造过程中,一些废料和废弃物会产生。
工业冶炼金可以用来回收和提取这些废金,从而实现资源的再利用和环境的保护。
3.6 金融市场金在金融市场中也是一种重要的投资标的。
许多投资者将金作为避险资产,用来对冲通胀和市场波动。
工业冶炼金的净化和纯度可以满足金融市场的要求。
4. 结论工业冶炼金是将金从原矿中提取出来并纯化的过程。
金属冶炼绿色冶金技术与资源循环利用随着人类对金属产品的需求不断增长,冶金行业面临的环境压力也逐渐加大。
传统的冶炼方法不仅消耗大量能源和资源,还会产生大量的废气、废水和固体废弃物,给环境造成严重的污染。
为了实现可持续发展,绿色冶金技术的研究与应用成为当今冶金行业的重要课题之一。
本文将介绍几种金属冶炼绿色技术,并探讨资源循环利用的潜力。
一、绿色冶炼技术的应用1. 高温氧化法高温氧化法是一种常用的绿色冶炼技术,它通过利用高温氧化反应将金属化合物转化为有用的金属。
与传统冶炼方法相比,高温氧化法具有能耗低、废气排放少的优势。
例如,氧化铝的生产过程中采用的Bayer法,通过高温反应将铝矿石中的铝氧化物转化为氢氧化铝,然后再经过电解过程得到纯铝。
2. 水热合成法水热合成法是利用高温高压的水环境来实现金属冶炼的一种绿色技术。
这种方法能够有效地利用水的溶解性和热膨胀性,提高金属离子的溶解度和反应速率。
例如,氧化镁的生产中可以采用水热合成法,将镁离子与氢氧化钠在高温高压的水溶液中反应,生成氢氧化镁。
3. 生物冶金技术生物冶金技术是利用微生物的作用来进行金属冶炼的一种绿色技术。
微生物可以通过吸附、沉淀和还原等方式与金属相互作用,从而实现金属的提取和分离。
例如,通过利用硫酸还原细菌的作用,可以将含铜矿石中的铜离子还原成金属铜。
这种方法既能够避免传统的高温冶炼过程,又能够减少对环境的污染。
二、资源循环利用的潜力金属冶炼不仅消耗大量的能源和资源,还会产生大量的废弃物。
为了实现资源的循环利用,可以采用以下几种途径:1. 废旧金属回收利用废旧金属是指使用过后的金属制品,如废旧电线、废旧汽车等。
通过回收废旧金属,可以减少对原始矿石的开采,降低能源消耗和环境污染。
废旧金属回收利用已经成为金属工业中的重要环节,不仅可以获得可再利用的金属资源,还可以创造就业机会。
2. 冶炼废渣的资源化利用冶炼过程中会产生大量的废渣,如冶炼渣、粉煤灰等。
以第5章《金属的冶炼与利用》为例,设计整单元的课堂设计框架
一.本单元内容分析
本章内容主要是元素化合物的知识。
围绕“金属的性质、金属矿物存在的形态、怎样冶炼、金属的特点和用途、如何防止金属腐蚀和如何利用石灰石资源”等问题进行了“活动与探究”,使学生从熟悉身边的物质及现象入手,并通过相关资料的交流、动手实验、大胆猜测,让学生走进实验室、走向生活以及走向社会。
教师对这部分元素化合物知识的处理,要突出实验教学,加强对典型反应和现象的感知,注重联系社会生活实际,使学生逐步掌握元素化合物知识的内在联系,形成一定的知识网络,而不是孤立地死记硬背有关物质的性质;有条件的话要设计一些开放性的学习主题,有意识地引导学生从多个角度对有关问题做出价值判断,使学生形成新的认识,将科学探究向深层次推进。
二.本单元教学目标
知识与技能:
1了解金属的物理性质,能区分常见的金属与非金属;
2.通过实验了解从铁矿石中将铁还原出来的方法.
3.掌握根据化学方程式进行含一定量杂质的反应物或生成物质量的计算,化学原理、计算和生产实际紧密地结合在一起学习.
4.了解防止金属锈蚀的简单方法;
5.知道废弃金属对环境的污染,认识回收金属的重要性。
过程与方法
1通过对金属的性质的活动和探究,学习对生活实际及实验事实进行归纳、整理、得出结论的方法。
2认识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。
3通过铁锈蚀条件的探究活动,进一步提高科学探究的欲望和分析、归纳能力。
情感、态度与价值观
1初步形成物质的性质决定物质的用途的观点。
2认识合金的概念,了解几种常见合金的用途。
3认识处理废金属,回收金属的价值,提高资源意识和环保意识。
三.2.本章重点和难点
能否正确分析和把握教材内容的重、难点,是决定教学成效的关键。
第一节:重点—金属的物理性质和化学性质
难点—如何鼓励胆小的学生在探究过程中能得到锻炼
第二节:重点—铁的冶炼、合金
难点—“一氧化碳与氧化铁反应”的操作全过程
第三节:重点—钢铁的锈蚀条件、防锈方法、变废金属为宝
难点—铁生锈的条件
第一节金属与金属矿物
知识与技能
1.了解常见金属的物理特征以及物质的性质、价格和资源情况在很大程度上
决定了物
质的用途,同时还需考虑其废料是否易于回收和对环境的影响等.了解一些常见的
金属矿物.
2.通过对铁、铝、铜等常见金属与氧气反应的实验现象的对比和分析,从而得
出金属与
氧气反应的一些规律性知识.
3.初步掌握常见金属与盐酸、硫酸以及盐溶液的置换反应,并能用置换反应解
释一些
与日常生活有关的化学问题.
过程和方法
通过对金属性质的实验探究,学习利用实验认识物质的性质和变化的方法。
情感、态度与价值观
初步形成“物质的性质决定物质的用途”的观点
重点金属的物理性质及化学性质
难点金属的物理、化学性质的应用
教学过程
导入:金属是一类重要的材料,在我们日常生活中用得很多,请大家回忆一下,你知道哪些金属?见过哪些金属并把它们填入教材113页的表中。
展示图片:(如教材上,也可以是自选的)让学生讨论金属的用途及所用的性质。
讨论教材114页上的联想与启示。
上面的内容教师让学生充分发挥,最后总结归纳出金属的物理性质。
实验探究:(1)金属与氧气的反应.
分别取光亮的铁丝、铝丝、铜丝做如下实验,再引导学生归纳交流
实验现象,书写化学方程式,最后得出结论。
铁在氧气中燃烧铝在空气中加热铜在空气中加热
实验现象火星四射
剧烈燃烧
有黑色物质生成
表面变暗
失去金属光泽
表面发黑
化学方程式
3Fe+ 202
Fe3O4
(银白色) (黑色)
4Al+302 A1203
(此反应在常温下也能进
行,生成一层氧化膜
2Cu+02 2Cu0
(亮红色) (黑色)
结论 Fe、Al、cu能与氧气反应
讨论:①在铁丝的燃烧实验中,集气瓶中收集的是空气还是氧气?铁丝为什么要弯曲
成螺旋状?火柴棒有什么作用?集气瓶底部铺少量沙子(或加少量水)的作用是什么?
②铝在常温下也能跟氧气反应生成一层致密的氧化铝膜,阻止反应继续发生。
这一性质有什么实际应用?
③铜制炊具使用一段时间为什么会变黑?
④铁、铝、铜与氧气反应后的产物分别是什么?什么叫金属氧化物?
总结:金属与氧气化合生成的物质叫金属氧化物。
引导:下面我们继续观察、研究铁、铝、铜分别加入到冷水、稀硫酸中的现象。
(2)金属与稀硫酸的反应
探究实验:⑵分别将光亮的铁丝、铝丝、铜丝浸入到冷水中,引导学生归纳交流实验现象,最后得出结论。
实验现象无明显现象
【探究实验3】分别将光亮的铁丝、铝丝、铜丝浸入到稀硫酸中,引导学生归纳交
流实验现象,书写化学方程式,最后得出结论。
讨论:①怎样验证铁、铝与稀硫酸反应产生的气体是氢气?
②我们还知道哪些方法可以制备氢气?氢气燃烧的产物是什么?氢气作为新型能源有哪些优点?
③铁、铝能与稀硫酸反应产生氢气,而铜不能。
这说明金属的活泼性是否相同?
④铁、铝与稀硫酸的反应均为置换反应,请你归纳总结出置换反应的定义。
总结:由一种单质跟一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物,这种反应叫置换反应。
铁、铝与稀硫酸的反应属于置换反应。
除此以外,还有许多反应属于置换反应。
下面我们来研究铁丝与硫酸铜溶液的反应属于什么反应。
探究活动:
①推测:铁丝浸入硫酸铜溶液中会产生什么现象?铜丝浸入硫酸亚铁溶液会产生什么现象?
②实验。
③总结:铁与硫酸铜溶液发生的是置换反应。
结合实验现象,书写化学方程式。
Fe+CuS04=Cu+FeS04
讨论铁和铜相比哪种金属更活泼?(铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,而铜不能从硫酸亚铁溶液中置换出铁,这说明铁比铜活泼。
)
展示教材中的图片:了解地壳中金属的含量常见的金属矿物
总结:教师再结合前面知识总结出物质的性质决定物质的用途。
作业:书后练习。