第八單元-課題3-金屬資源的利用和保護(hù)

人類生活離不開(kāi)金屬金屬活動(dòng)性順序表：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護(hù)P15

4.知道廢舊金屬對(duì)環(huán)境的污染，認(rèn)識(shí)回收利用廢舊金屬等金屬資源保護(hù)的重要性。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

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

3.會(huì)根據(jù)化學(xué)方程式對(duì)含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡(jiǎn)單方法。

圖8-16自然界以單質(zhì)形式存在的金圖8-17自然界以單質(zhì)形式存在的銀除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：?jiǎn)钨|(zhì)(少數(shù)，如金銀)化合物(大多數(shù)，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8-18常見(jiàn)的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）

圖8-18常見(jiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)%元素名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)%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8-19我國(guó)古代煉鐵圖圖8-20上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-21為紀(jì)念1996年中國(guó)鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應(yīng)式尾氣處理紅色的Fe2O3變成灰黑色，同時(shí)產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(灰黑色)與二氧化碳1.實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點(diǎn)燃或②用氣球收集尾氣【實(shí)驗(yàn)8-3】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫※(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到了哪些現(xiàn)象？※(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)是先通入一氧化碳?xì)怏w還是先給氧化鐵加熱？為什么？【觀察與思考】：

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)是先停止加熱還是先停止通入一氧化碳?xì)怏w？為什么？※(3)尾氣主要是什么？你覺(jué)得應(yīng)如何處理？為什么？CO熱源早來(lái)晚走遲到早退先后先停止后停止通CO氣體加熱實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入CO氣體加熱氧化鐵排凈空氣，防止爆炸防止鐵被氧化石灰水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(diǎn)燃尾氣的酒精燈步驟：1、通CO；2、點(diǎn)燃處理尾氣的酒精燈；3、點(diǎn)燃加熱Fe2O3的酒精燈；4、停止加熱Fe2O3；5、停止通CO；現(xiàn)象：紅棕色的物質(zhì)變?yōu)楹谏?；澄清的石灰水變渾濁?.（視頻）原料主要反應(yīng)原理主要設(shè)備

鐵礦石焦炭石灰石高爐高溫C＋O2＝CO2高溫CO2＋C＝2CO高溫3CO+Fe2O3

＝2Fe+3CO2★2.工業(yè)煉鐵1.冶鐵的目的2.冶鐵的化學(xué)原理

4.我國(guó)冶金業(yè)的歷史設(shè)備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO高溫C

+

O2

CO2

點(diǎn)燃我國(guó)冶金業(yè)的歷史古代解放前現(xiàn)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期（煉銅、煉鐵等）鋼鐵的年產(chǎn)量最多為92萬(wàn)噸，1949年，其產(chǎn)量排在世界第26位。

鋼鐵的年產(chǎn)量為6000萬(wàn)噸，其產(chǎn)量已經(jīng)上升到世界第4位

在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時(shí)，一定要用純量。3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例1、1000t含雜質(zhì)20%的赤鐵礦石中含氧化鐵的質(zhì)量是多少？氧化鐵的質(zhì)量：1000t×（1-20%）=800tm純物質(zhì)=

m不純物質(zhì)×純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例2、計(jì)算多少噸生鐵(含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%)，含鐵560t？生鐵的質(zhì)量：560t÷96%=583.3t不純物質(zhì)的質(zhì)量=

純物質(zhì)的質(zhì)量÷純物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量為1000t×80%＝800t。設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為X。160112800tX160800t=112XX＝560t折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)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。或設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質(zhì)量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t

(雜化純)練習(xí)：要煉出含2%雜質(zhì)的生鐵1600噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的赤鐵礦石多少噸？解：設(shè)需要含為80%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x生鐵1600噸含純?yōu)?600噸×（1－2%）=1568噸Fe2O3+3CO2Fe+3CO2160112x×80%1568噸

x=2800噸答：需這種赤鐵礦石2800噸。

高溫某同學(xué)晚上幫媽媽做飯，切完青菜就將菜刀放在砧板上，第二天早晨發(fā)現(xiàn)菜刀生銹了．試問(wèn)：（1）菜刀上是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？（2）菜刀為什么會(huì)生銹？（3）為了防止這把菜刀生銹，該同學(xué)應(yīng)該怎么做？鐵軌的銹蝕鐵釘?shù)纳P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(hù)的方法和廢金屬的回收利用金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損失。為什么要保護(hù)金屬資源？二、金屬資源保護(hù)保護(hù)金屬資源的原因：⑴每年大量開(kāi)采(數(shù)以億噸計(jì))⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%)P18——a.半截浸沒(méi)在水中b.浸沒(méi)在水中c.在干燥空氣中鐵的生銹過(guò)程哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?不生銹

(有水無(wú)O2)

不生銹

(有O2無(wú)水)在水與空氣的交界面最易生銹————植物油abc請(qǐng)思考：用橡皮塞塞緊管口鐵在空氣中銹蝕，實(shí)際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使鐵轉(zhuǎn)化為鐵的化合物的過(guò)程。因此，鐵與空氣接觸，又有水分時(shí)，最易生銹！鐵銹成分復(fù)雜，主要是Fe2O3·XH2O它是一種疏松多孔的物質(zhì)鐵銹

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

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)若不除去結(jié)果疏松多孔完全銹蝕致密結(jié)實(shí)使鋁“自我保護(hù)”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸怎么防止鋼鐵生銹呢？在車船的表面噴油漆在機(jī)械表面涂防銹油在面盆、杯子、等表面燒涂搪瓷此外，還可以在鋼鐵表面鍍上一層能起保護(hù)作用的其他金屬。如：在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅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(shí)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：金屬防腐蝕的方法：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成合金，如不銹鋼形成保護(hù)層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水2.怎樣保護(hù)金屬資源呢?一.防止金屬腐蝕二.回收利用廢舊金屬三.合理有效地開(kāi)采礦物四.尋找金屬的代用品自學(xué)20頁(yè)內(nèi)容圖8-26金屬的回收利用回收一個(gè)鋁制的易拉罐比制造一個(gè)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。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫

1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其主要反應(yīng)原理是在高溫條件下CO作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來(lái)。

2.在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計(jì)算用料時(shí)和產(chǎn)量時(shí),應(yīng)考慮到雜質(zhì)問(wèn)題。

3.鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水(或水蒸氣)直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。

4.保護(hù)金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開(kāi)采礦物,以及尋找金屬代用品等。列比例時(shí)，一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O反饋練習(xí)

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(yùn)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(jīng)常會(huì)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(hù)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

B⑵設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)量為x。解：⑴生鐵中含純鐵：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高溫160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴該3000t生鐵中含純鐵2850t。⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。

4【06自貢】某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)5%的生鐵3000t，試計(jì)算：⑴該3000t生鐵中含純鐵多少噸？⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）

4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產(chǎn)量的1/4。某學(xué)生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時(shí)入放A、B、C三支試管中進(jìn)行研究。⑴請(qǐng)你幫助該學(xué)生完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：編號(hào)操作方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁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(méi)鐵釘，并用植物油液封C探究鐵在有空氣和水時(shí)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(wú)空氣（氧氣）時(shí)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(hào)為_(kāi)_______的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經(jīng)過(guò)相同時(shí)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(wú)空氣（氧氣）時(shí)鐵在有空氣和水時(shí)用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外興趣小組對(duì)一批鐵樣品（含有雜質(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）進(jìn)行分析，甲、乙、丙三位同學(xué)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中只有一位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

請(qǐng)你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：⑴哪位同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)；⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實(shí)驗(yàn)生成氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的實(shí)驗(yàn)中都有一種反應(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過(guò)量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，丙中的金屬過(guò)量。綜合分析可知乙同學(xué)所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應(yīng)。甲乙丙燒杯＋稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應(yīng)后，燒杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設(shè)Fe的質(zhì)量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

2X0.3g則Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵計(jì)算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；答：樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？解：⑶需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質(zhì)量為Y。1000t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t×93.3%＝930t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫160112Y×80%930t160:112=Y×80%:930tY=1666.1t答：生產(chǎn)1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦為1666.1t。本單元小結(jié)：一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：物理性質(zhì)金屬非金屬狀態(tài)在常溫下，除汞(Hg)是液體外，其余都是固體在常溫下，有固、液、氣三態(tài)密度一般較大一般較小光澤有一般無(wú)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性能導(dǎo)電、導(dǎo)熱一般不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱延展性有沒(méi)有

2.金屬材料包括純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實(shí)際中大量使用的金屬材料是合金。二、金屬的化學(xué)性質(zhì)

1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。)以Fe、Al、Cu為例，寫(xiě)出它與氧氣、稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。

，

。

Fe

+

H2SO4

＝

FeSO4

+

H2↑2Al

+3H2SO4

＝

Al2(SO4)3

+3H2↑3Fe

+

2O2Fe3O4點(diǎn)燃4Al

+

3O22Al2O3點(diǎn)燃2Cu

+

O2

2CuO

△Cu

+

H2SO4→不反應(yīng)

2.由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。例如如果用A+B→C來(lái)表示化合反應(yīng)的話，請(qǐng)用相似的方法來(lái)表示分解反應(yīng)和置換反應(yīng)。置換反應(yīng)：A+BC→B+AC分解反應(yīng)：AB→A+B

，

。

Zn

+

H2SO4

＝ZnSO4

+

H2↑Fe

+

CuSO4

＝

FeSO4

+

Cu3.常見(jiàn)金屬活動(dòng)性順序如下：

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動(dòng)性，由強(qiáng)逐漸減弱舉例說(shuō)明金屬活動(dòng)性順序可以給你哪些判斷的依據(jù)：

。

。

⑴只有排在H前面的才能置換酸中的氫。⑵只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬?gòu)乃鼈兊幕衔锏娜芤褐兄脫Q出來(lái)。(KCaNa

特殊、反應(yīng)復(fù)雜)三、金屬資源保護(hù)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應(yīng)原理是：在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),還會(huì)遇到有關(guān)雜質(zhì)的計(jì)算問(wèn)題。2.鐵銹蝕的主要條件以及防止鐵銹蝕的主要措施是：鐵銹蝕的主要條件是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。防止鐵銹蝕的主要措施是在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。

防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開(kāi)采礦物,以及尋找金屬代用品等。4.保護(hù)金屬資源的有效途徑是：列比例時(shí)，一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度

3.右下圖是金屬活動(dòng)性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開(kāi)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(hào)填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是

；目前鋁在多個(gè)領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是

。①鋁的密度?、阡X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(hù)膜②①④⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個(gè)重要