假如是一位王老吉公司的老板,你正在寻找易拉罐厂商,现在有两个生产易拉罐的工厂,有两个工厂投标,一个工厂老板建议用铁,一个工厂老板建议用铝?那么到底是应该用铁还是用铝呢?
易拉罐材质的选择这个问题,你应该考虑哪些问题呢?
1.市面上的金属材料都有哪些?铁、铝、不锈钢等
2.金属是怎么制备的?
3.金属材料都具有哪些性能?物理性质、化学性质(与氧气、与酸反应)
4.金属的成本问题(1,资源含量问题;2,制备成本问题3,金属的存放问题)
课时1:金属的制备
在自然界,大多数金属是以矿石的形式存在,是以化合态存在,只有少数的金属是以单质的形式存在,例如金、铂等。而我们今天需要对比的铁与铝这两种金属都是以矿石的形式存在,那么应该如何从矿石中冶炼金属呢?应该从什么角度进行对比呢?
请同学们讨论,需要考虑的角度有哪些?原料来源(储量、选矿、开矿、运输等)、金属的材料的制备(原理、技术、设备、选厂),金属成品的加工等等,但是应该采用铝制品还是铁制品,相同的地方就不用比较了,需要比较不同的方面,我们主要从这几个方面来进行对比。
从矿石的储存量角度:铁矿资源已探明储量的矿区有1834处,总保有储量矿石463亿吨,居世界第五位;铝土矿资源有310处,总保有储量22.7亿吨,居世界第七位。
成本角度:
从反应条件的难易这个角度分析,不同的金属采用不同的方法,铝采用的是电解法,而铁采用的是热还原法,那么接下来我们重点来了解热还原法制取氧气的过程。矿石的主要成分是铁的氧化物,我们只需要将氧化物中的氧去除掉就可以了,不同的金属用不同的方法,我们常用一氧化碳还原铁矿石的方法来制取铁。我们来看实验室是如何炼铁的。
看完视频之后,请个别学生叙述实验步骤,并且解释为什么要这样做,并且描述实验现象。
练习:具有还原性的物质还有氢气和碳,请同学们练习写出方程式。
练习:根据化学方程式进行计算:例1 用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?
下面我们来了解工业上炼铁的过程。从高炉中得到的铁里含有2%--4.3%的碳,以及少量的磷与硫,因而成为这样的铁是生铁,它硬而脆,不易加工。所以,还需要把生铁放在炼钢炉里,炼成钢。生铁与钢的区别最主要的就是含碳量不一样,把铁炼成钢的方法就是降低含碳量,方法就是控制温度,通入氧气。
那么工业上是如何炼铝呢?
这节课,我们主要是从金属制备的角度来进行对比,主要了解了金属冶炼的原理、流程,工业生产的过程是一个很复杂的过程,就像我们的生活一样,需要考虑的细节有很多,希望同学们把今天在课堂上学到的思维用到以后的日常生活中,有所收获。
上课的时候,四个班,同样的内容,往往在第一个班讲的时候容易讲不完,最主要的原因是第一个讲第一遍的时候,特别是刚刚开始的时候容易啰嗦,总想着要一遍遍地重复,仿佛只要自己重复的遍数多了,学生就能学会,其实学习不是这样发生的,通过这样获得知识之后,我总是担心他们会忘记,学生学习这些基本在生活中用不上的知识,其实最重要的是训练学生的记忆力和阅读能力,锻炼的是一个人
第二课时
今天我们接着从另外金属性质的角度来进行对比。我们知道性质包括物理性质和化学性质。物理性质包括物质的颜色、状态、气味、硬度、密度、熔点、沸点等,那么请同学们分别从这几个方面列出铝和铁的物理性质。
我们再来对比这两种金属的化学性质。我们知道化学性质是通过与其他物质的反应来体现的。那么我们就来对比一下铁和铝与其他物质反应的状况。
1:与氧气的反应。对比与氧气反应的现象:在常温下,铁与氧气反应不反应,而铝与氧气发生反应生成三氧化二铝。在点燃的条件下,铁与氧气反应,火星四射,生成黑色固体,铝在氧气中燃烧,发出明亮的白光,生成白色的固体,铜与氧气在加热的条件下,变得红热。从反应的条件和反应的现象可推测金属的活动性。
2.与酸反应:铁和铝都能与酸反应,产生氢气,只是气泡的密集程度不一样。而铜与之不发生反应,
3:这样的对比没有直接比较这两种金属的活动性,那么有没有直接的办法来直接对比这两种金属的活动性呢?