金屬資源利用和保護

第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護第一課時

4.知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護的重要性。學習目標：

2.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。

3.會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。

2.會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。重點：圖8-15自然界以單質形式存在的金圖8-16自然界以單質形式存在的銀

除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(少數，如金和銀)化合物(大多數，如各種鐵礦石)赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-17常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）把菱鐵礦放入足量的稀鹽酸中，有氣泡產生，該氣體是：

。反應的方程式為：FeCO3+2HCl=FeCl2+H2O+CO2↑

圖8-17常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

元素名稱質量分數%元素名稱質量分數%鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：一、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-18我國古代煉鐵圖圖8-20上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-19為紀念1996年中國鋼產量突破1億噸而發(fā)行的郵票現象分析反應式尾氣處理紅色粉末變成灰黑色，澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點燃或②用氣球收集尾氣【圖8-20】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)石灰水Fe2O3

COABFe注意：酒精燈B的作用：處理尾氣，防止CO污染大氣。6、熄滅點燃尾氣的酒精燈步驟：1、通CO；2、點燃處理尾氣的酒精燈；3、點燃加熱Fe2O3的酒精燈；4、停止加熱Fe2O3；5、停止通CO；現象：紅棕色的物質變?yōu)楹谏怀吻宓氖宜儨啙?。實驗透視?.實驗開始時先通CO，后加熱的目的是

2.實驗結束后先停止加熱，后停止通CO的目的是3.硬質玻璃管內的現象是____________________。4.石灰水有何變化______________________。5.這個反應______(填“是”或“不是”)置換反應。不是紅色固體變成黑色固體澄清的石灰水變渾濁

排除裝置內的空氣，防止混合后加熱時發(fā)生爆炸。防止生成的鐵在高溫時被氧化,同時還可防止石灰水倒吸。。一氧化碳還原氧化鐵相關的化學方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O用酒精燈點燃尾氣的作用是:防止一氧化碳污染空氣2CO+O22CO2點燃一氧化碳還原氧化鐵優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應更徹底;氫氣存儲和運輸困難，成本更高。想一想

焦炭和氫氣也可以用來還原鐵，但為什么選一氧化碳這種物質來煉鐵呢？一．鐵的冶煉⑵.原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)⑷.焦炭作用：提供熱量和還原劑一氧化碳．C+O2CO2點燃C+CO22CO高溫石灰石作用：將鐵礦石中的SiO2變成爐渣除去．⑴.原理：高爐⑶.設備：

在高溫條件下，利用還原劑CO把鐵從鐵礦石中還原出來．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

高溫Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵：反應的化學方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑴原理：在高溫條件下CO作還原劑，把鐵礦石中的鐵還原出來。

在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料時和產量時,應考慮到雜質問題。不純物質、純物質、純度之間的關系：列比例時，一定要用純量。3.含雜質的物質的化學方程式的計算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000t×80%＝800t。設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為X。160112800tX160800t=112X＝560t折合含鐵96%的生鐵的質量為560t÷96%＝583t

(純化雜)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。X=112×800t160×÷方程式解：設此樣品中鐵的質量為x562x0.2g562x0.2gx=0.2g×562=5.6g答：此鐵樣中鐵的質量分數為96.55%，是生鐵．Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑Fe%=5.6g5.8g×100%=96.55%C%=1-96.55%=3.45%∴是生鐵例題2：5.8g某鐵樣品與足量的稀硫酸反應(雜質為碳,不與酸反應)產生氫氣的質量為0.2g,則此鐵樣品中鐵的質量分數為多少？此鐵樣是鋼還是生鐵?1.下圖是課堂中模擬煉鐵的實驗裝置。

（1）寫出圖中標有序號的儀器名稱①

，②

。

(2)實驗過程中，先要進行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳

(3)A中反應的化學方程式是。

B中反應的化學方程式是

，

B中觀察到的現象是_______________

。

(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②3.右下圖是金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約6000年前約200年前約600年前約2500年前

⑴選擇編號填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是

；目前鋁在多個領域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是

。①鋁的密度小②鋁很活潑③地殼中鋁的含量高④鋁的表面易生成致密的保護膜②①④

⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標志。右圖是實驗室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學方程式

；能證明產物中有鐵粉的方法是：

。用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫

⑶在組裝儀器時，把玻璃管插入橡膠管的操作方法

是

。此裝置有不完善的地方，請說出其中一種改進方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點燃。導管一端用水潤濕后旋轉插入第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護第二課時二、金屬資源的保護資料一：根據已探明的一些礦物的儲藏量和目前消耗速度，有人估計一些礦物可供開采的年限如下圖所示。部分金屬資源即將枯竭！原因一：每年大量開采(數以億噸計)保護金屬資源的原因：原因二：據有關資料報道，現在世界上每年因腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產量的20%~40%。思考1.金屬資源短缺對人類社會發(fā)展意味著什么？2.金屬腐蝕的條件是什么？如何防腐？3.如何保護金屬資源？所以保護金屬資源是當今緊要的一件事！保護金屬資源的原因：鐵軌的銹蝕鐵釘的生銹各種鐵制品的銹蝕

為了減少損失，需要探究金屬銹蝕的原因、防護的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。1.金屬的腐蝕和防護人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產量的四分之一！如何防銹？鐵的生銹過程哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?植物油abc請思考：用橡皮塞塞緊管口——a.在干燥空氣中b.浸沒在水中c.半截浸沒在水中鐵的生銹過程不生銹(有水無O2)

不生銹(有O2無水)在水與空氣的交界面最易生銹————植物油abc用橡皮塞塞緊管口(有水和Ｏ2)鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質相互作用，發(fā)生一系列復雜的化學變化，使鐵轉化為鐵的化合物的過程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時，最易生銹！

鐵銹成分復雜，主要是Fe2O3·xH2O它是一種疏松多孔的物質。鐵銹

鐵銹這種多孔性的物質，能讓水分和空氣穿過它的空隙，不斷向里層滲透，繼續(xù)跟鐵反應，直至鐵被完全銹蝕。(緩慢氧化)氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質比較

鐵銹

(Fe2O3)氧化鋁

(Al2O3)結構特點若不除去結果疏松多孔完全銹蝕致密結實使鋁“自我保護”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學反應。鐵銹的成份很復雜,主要為氧化鐵（Fe2O3）(鐵銹很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應，如不及時除去，會加快鐵制品的生銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應生成致密的Al2O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣反應，所以鋁耐腐蝕。)鐵生銹的條件：⑴要有能夠發(fā)生反應的物質(Fe、H2O、O2)；鐵制品銹蝕的條件:⑵反應物要能相互接觸；⑶生成物不會對反應起阻礙作用。(緩慢氧化)防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可)：P201.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。

2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上耐腐蝕的金屬、烤藍（即表面生成致密的氧化膜保護層），使鐵制品與空氣隔絕。

3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。討論⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？討論：⑶鋼圈：思考：根據銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么？

推理依據是按銅綠的化學式可知：銅綠含C、H、O、Cu四種元素，若無空氣中的O2、H2O、CO2等對銅發(fā)生作用則銅綠中不可能含O、C、H等元素。在潮濕的空氣中銅與氧氣、水、二氧化碳等作用生成了銅綠。用白醋浸泡可除去銅銹。

圖8-25據估計一些礦物可供開采的年限2.金屬資源保護⑴為什么要保護金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2.金屬資源保護的有效途徑:[閱讀18頁~19頁]⑴.防止金屬腐蝕⑵.回收利用廢舊金屬⑶.合理的開采礦物⑷.尋找金屬的代用品圖8-26金屬的回收利用回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。小結鐵生銹的主要條件是與氧氣和水（或水蒸氣）直接接觸。破壞鐵生銹的條件就能防止鐵生銹。防止鐵生銹的方法為：

保持鐵制品表面干燥和潔凈

在鐵制品表面刷油漆、涂油、鍍鉻、“烤藍”等

制成合金鋼

保護金屬資源的有效途徑是：

防止金屬腐蝕

回收利用廢舊金屬

合理有效的開采礦物

尋找金屬的代用品

物盡其用反饋練習1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）

A.在潮濕、致密的土壤中

B.在干燥、致密的土壤中

C.在潮濕、疏松的土壤中

D.在干燥、疏松的土壤中2.某運輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(

)CBA.水面上的船頭部分B.水面附近的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品經常會被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作保護層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤

B.③⑤⑥

C.①③⑦

D.②⑥⑦

B4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產量的1/4。某學生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時入放A、B、C三支試管中進行研究。

⑴請你幫助該學生完成下列實驗設計的內容：編號操作方法實驗目的A探究鐵在干燥空氣中的生銹情況B放入鐵釘，注入蒸餾水浸沒鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時的生銹情況加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子

探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時的生銹情況小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中

⑵一周后，編號為________的試管中的鐵釘最易生銹。

⑶用相同材料制作，經過相同時間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空氣（氧氣）時鐵在有空氣和水時用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質，雜質不溶于水，也不與稀