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文檔簡介
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(jù)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(jù)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8-16自然界以單質形式存在的金圖8-17自然界以單質形式存在的銀
除少數(shù)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(shù),如金和銀)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(shù)%元素名稱質量分數(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為紀念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應式尾氣處理紅色的Fe2O3變成灰黑色,同時產(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【實驗8-3】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是:
用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)實驗步驟:①.按下圖組裝儀器,并檢查其氣密性。②把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質玻璃管中。③把硬質玻璃管接入裝置系統(tǒng)中,先通入一氧化碳氣體排除空氣,防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集),防止一氧化碳污染空氣。待排盡后,點燃酒精噴燈,并觀察裝置中所發(fā)生的變化。④當紅棕色粉末已轉變成黑色后,停止加熱,再通入一會兒一氧化碳,直至玻璃管冷卻,防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質玻管中進行,防止一氧化碳污染空氣。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:焦炭在高溫條件下跟O2反應生成CO,CO作還原劑,在高溫條件下把鐵礦石中的鐵還原出來。⑵設備: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
點燃
在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質,在計算用料時和產(chǎn)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=112XX=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?;蛟O800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112=800t:X×96%X=583t
(雜化純)⑵設需含F(xiàn)e2O3質量分數(shù)為85%的赤鐵礦石的質量為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質量分數(shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。
1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質5%的生鐵3000t,試計算:⑴該3000t生鐵中含純鐵多少噸?⑵該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質量分數(shù)為85%的赤鐵礦石多少噸?(計算結果保留整數(shù))練習:2.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(xiàn)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?、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膜②①④⑵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(chǎn)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為什么要保護金屬資源?二、金屬資源保護保護金屬資源的原因:⑴每年大量開采(數(shù)以億噸計)⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產(chǎn)量的20%~40%)P181.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(chǎn)量的四分之一!如何防銹?——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哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?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請思考:用橡皮塞塞緊管口(有水和O2)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·XH2O。(Fe2O3·XH2O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。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O
(緩慢氧化)防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可):P20表1.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。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:
圖8-25據(jù)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、怎樣保護金屬資源呢?⑴防止金屬的腐蝕。⑵金屬的回收與利用。⑶有計劃,合理地開采礦物,嚴禁不顧國家利益的亂采礦。⑷尋找金屬代用品。如以塑代鋼。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。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(jīng)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(chǎn)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(jīng)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,也不與稀硫酸反應)進行分析,甲、乙、丙三位同學分別進行實驗,其中只有一位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。實驗數(shù)據(jù)如下表:
請你認真分析數(shù)據(jù),回答下列問題:⑴哪位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應;⑵計算樣品中鐵的質量分數(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充分反應后,燒杯+剩余物208.7g158.7g163.7g改正:(燒杯的質量為25.4g;計算結果精確到0.1%)解:⑴分析表中數(shù)據(jù)可知,甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g=0.3g),即各人的實驗中都有一種反應物完全反應。由甲、乙數(shù)據(jù)可知,9g鐵樣品中的鐵完全反應,甲中的酸過量。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,丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。甲乙丙燒杯+稀硫酸200g150g150g加入的鐵樣品9g9g14g充分反應后,燒杯+剩余物208.7g158.7g163.7g解:⑵乙反應生成氫氣的質量為150g+9g-158.7g=0.3g。
設Fe的質量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
2X0.3g則Fe%=8.4g9g×100%=93.3%⑵計算樣品中鐵的質量分數(shù);答:樣品中鐵的質量分數(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%的赤鐵礦的質量為Y。1000t這種純度的鐵含純鐵的質量為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。3CO+
Fe2O3
2Fe
+
3CO2
;====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程,其主要反應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。2.在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質,在計算用料時和產(chǎn)量時,應考慮到雜質問題。
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、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。列比例時,一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O本單元小結:一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質的比較:物理性質金屬非金屬狀態(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
一般無導電性導熱性能導電、導熱
一般不導電、不導熱延展性有沒有
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,在實際中大量使用的金屬材料是合金。二、金屬的化學性質
1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應,但反應的難易和劇烈程度不同。)以Fe、Al、Cu為例,寫出它與氧氣、稀硫酸反應的化學方程式。
,
。
Fe
+
H2SO4
=
FeSO4
+
H2↑2Al
+3H2SO4
=
Al2(SO4)3
+3H2↑3Fe
+
2O2Fe3O4點燃4Al
+
3O22Al2O3點燃2Cu
+
O2
2CuO
△Cu
+
H2SO4→不反應
2.由一種單質和一種化合物反應,生成另一種單質和另一種化合物的反應叫做置換反應。例如如果用A+B→C來表示化合反應的話,請用相似的方法來表示分解反應和置換反應。置換反應:A+BC→B+AC分解反應:AB→A+B
,
。
Zn
+
H2SO4
=ZnSO4
+
H2↑Fe
+
CuSO4
=
FeSO4
+
Cu3.常見金屬活動性順序如下:KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動性,由強逐漸減弱舉例說明金屬活動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從它們的化合物的溶液中置換出來。(KCaNa
特殊、反應復雜)三、金屬資源保護3CO+
Fe2O3
2Fe
+
3CO2
;====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵的主要反應原理是:在實際生產(chǎn)時,還會遇到有關雜質的計算問題。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)生化學反應。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、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。4.保護金屬資源的有效途徑是:列比例時,一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度課題3金屬資源的利用和保護人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途,對于人類社會起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬一.金屬元素在自然界中的存在
金屬元素在自然界中分布很廣,極少數(shù)不活潑的金屬(如金、銀等)有單質形式存在;圖5—2地殼中金屬的百分含量
含有礦物的巖石稱為礦石。鐵礦石等都是常見的礦石
其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。元素名稱質量分數(shù)/%元素名稱質量分數(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赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3常見幾種金屬礦物的成分
孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦
Cu2O磁鐵礦(主要成分Fe3O4)罕見的銅礦石毛赤銅礦(Cu2O)
我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一,礦物儲量也很豐富,其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列,銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。
大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源,人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領域。其中,提取量最大的是鐵。二.鐵的冶煉為紀念1996年中國鋼產(chǎn)產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐現(xiàn)象:紅色粉末變成黑色,澄清的石灰水變渾濁。點燃尾氣有藍色火焰一氧化碳還原氧化鐵實驗室相關的化學方程式:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3
↓+H2O2CO+O22CO2點燃高溫用酒精燈點燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣實驗步驟:1、檢查裝置氣密性2、將適量的氧化鐵裝入試管并固定裝置3、點燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳氣體5、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質玻璃管內紅色物質完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱7、待玻璃管內固體冷卻后停止通入一氧化碳,然后熄滅右邊酒精燈實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱,防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸;實驗完畢后,停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內固體冷卻,防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化,同時還可防止石灰水倒吸。1、原料:黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O42、原理:在高溫下,利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣3、設備:高爐化學方程式:70%48.27%46.67%72.41%含鐵量高爐是個豎直的圓筒形爐子,爐殼用鋼板制成,內部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。高溫下,用還原劑(主要是一氧化碳)從鐵礦石里把鐵還原出來
工業(yè)上鐵礦石焦炭熱空氣爐渣出口生鐵出口石灰石高爐煉鐵圖:煉鐵時各物質的作用:石灰石:把雜質轉化為爐渣焦炭:燃燒放熱提高爐溫,并將生成的CO2還原為具有還原性的CO,因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO,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。煉鋼和煉鐵的比較生鐵冶煉煉鋼原料鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石
生鐵、廢鋼原理在高溫下,用一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧氣或鐵的氧化物除去生鐵中多余的碳元素主要設備高爐轉爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫例3:用1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石,理論上可以煉出含鐵96%的生鐵多少噸?注意:帶入化學方程式計算的數(shù)據(jù)應是純凈物的質量赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t生鐵的質量:練習:要煉出含雜質2%的生鐵3200噸,需要含氧化鐵質量分數(shù)為80%的赤鐵礦石多少噸?生鐵—鐵—氧化鐵—赤鐵礦石3200t×(1-2%)÷70%÷80%=4571.5t赤鐵礦石:
據(jù)有關資料報導,現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡三.金屬資源保護1.金屬的腐蝕和防護鐵軌的銹蝕鐵釘?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。全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中實驗:探究鐵生銹的條件
一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴重銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中:浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒一半在水中:鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中(上面還加植物油):鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中(加干燥劑等):鐵未生銹全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食鹽水中干燥空氣中1.鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質相互作用。(緩慢氧化,放熱)2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3.鐵銹(混合物)的主要成分是氧化鐵Fe2O3,紅棕色.結論: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。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)接觸與水接觸鐵生銹的條件:與氧氣(或空氣)接觸與水接觸其它影響因素:溫度、鹽等思考:根據(jù)銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析銅生銹的條件又是什么?與氧氣、水和二氧化碳接觸實驗:探究鐵生銹的條件想一想閱讀教材P19頁,回答下列問題:1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過的蒸餾水,且要加入植物油?
2、鋁與氧氣反應生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢?
3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎?是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。不能,因為鐵銹是疏松的。4.
加快鐵生銹速率的情況酸性污染物的存在
(酸雨)加快生銹速度離子化合物的存在
(氯化鈉)高溫
(加快化學反應速度)較不活潑金屬接觸(置換反應)經(jīng)刮擦或凹凸扭曲表面(增加接觸面)氧氣水生銹5.
怎樣防止鐵生銹加上保護層(1)加上油漆、塑膠層或油脂鐵油漆氧氣和水不能與鐵接觸,所以鐵不會生銹油漆剝落后油漆氧氣和水與鐵接觸,導致鐵生銹(2)
鍍上其他金屬,如鍍錫或鉻等「罐頭」是由鍍錫鐵制成。鍍鉻的浴室水籠頭。(3)犧牲性保護由鍍鋅鐵制造的水桶。把鐵與一較活潑的金屬相連接,因而防止鐵生成Fe2+(aq)離子,從而防銹。破損部位鋅表層氧與鋅反應,鐵不會腐蝕鐵鋅塊(4)使用鐵合金用不銹鋼制造的器具金屬防腐蝕的方法:改變金屬的內部結構制成合金,如不銹鋼形成保護層刷油漆、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)、通過化學反應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①保持鋼鐵表面的清潔干燥。②鍍金屬保護層:如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等;白鐵皮鍍鋅,馬口鐵鍍錫,鋼圈鍍鉻、鎳。③涂非金屬保護層:如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。④形成氧化膜保護層:槍套上形成四氧化三鐵、鋸條上的烤藍。⑤在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金:如不銹鋼(加Cr、Ni)防止鐵銹蝕的主要措施:課題3金屬資源的利用和保護世界跨徑最大的斜拉橋———蘇通大橋
蘇通大橋總長8206米,斜拉橋主孔跨度1088米,列世界第一;主塔高度306米,列世界第一;斜拉索的長度580米,列世界第一。
人類生活離不開金屬金屬有廣泛的用途,對于人類社會起著不可替代的作用!軍事與科技也需要大量的金屬一.金屬元素在自然界中的存在
金屬元素在自然界中分布很廣,極少數(shù)不活潑的金屬(如鉑、金、銀等)有單質形式存在;圖5—2地殼中金屬的百分含量
鋁7.73%
鐵4.75%
鈣3.45%
鈉2.74%
鉀2.47%
鎂2.00%
含有礦物的巖石稱為礦石鐵礦石等都是常見的礦石
其余大多數(shù)以化合物的形式存在。金屬化合物在自然界中以礦物的形式存在。常見幾種金屬礦物的成分磁鐵礦褐鐵礦赤鐵礦Fe3O4Fe2O3·XH2OFe2O3
孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦
Cu2O赤鐵礦黃鐵礦菱鐵礦鋁士礦黃銅礦輝銅礦
我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一,礦物儲量也很豐富,其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列,銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。
大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源,人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領域。其中,提取量最大的是鐵。二.鐵的冶煉現(xiàn)象:紅色粉末變成黑色,產(chǎn)生氣體使澄清的石灰水變渾濁。一氧化碳還原氧化鐵高爐是個豎直的圓筒形爐子,爐殼用鋼板制成,內部用耐火磚作襯里。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣。高溫下,用還原劑(主要是一氧化碳)從鐵礦石里把鐵還原出來
補充:煉鋼視頻:工業(yè)上生鐵煉鋼
據(jù)有關資料報導,現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點就是容易生繡三.金屬資源保護1.金屬的腐蝕和防護鐵軌的銹蝕鐵釘?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。取3枚潔凈無銹的鐵釘,分別放入3支試管中進行下面的實驗步驟一、在試管1中加入少量的蒸餾水,使鐵釘?shù)囊话虢]在水中步驟二、在試管2中注滿迅速冷卻的沸水塞緊橡皮塞步驟三、在試管3中加入少量干燥劑(生石灰或無水氯化鈣)再放一團干棉球,把鐵釘放在干棉球上,塞緊橡皮塞鐵在空氣中銹蝕,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。在切過咸菜的鐵質菜刀同一面上選相近的三處進行下列實驗一處:用濕棉球濕潤;一處:用干布檫干一處:用干布檫干后,涂上一層食油;放置一晝夜,觀察菜刀三處表面發(fā)生的變化鐵鐵銹與空氣(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作用的其他金屬。(為什么?)如:在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅?總結:防止鋼鐵制品生銹的方法:
鋁比鐵更容易跟氧氣和其他物質發(fā)生化學反應。鋁在空氣中與氧氣反應,生成的氧化鋁形成一層致密而結實的膜覆蓋在鋁的表面,防止鋁繼續(xù)與氧氣反應,從而起來“自我保護”的作用(1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水具體方法:1.“穿外衣”——加一層保護膜(如:刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜)2.“打強心針”——在鐵中加入其它金屬改變其內部結構,(如:制成不銹鋼)①保持鋼鐵表面的清潔干燥。②鍍金屬保護層:如鍍錫、鍍鋅、鍍鉻等;白鐵皮鍍鋅,馬口鐵鍍錫,鋼圈鍍鉻、鎳。③涂非金屬保護層:如噴涂油漆、涂防銹油、在臉盆、杯子表面燒涂搪瓷、用橡膠或塑料包在鋼鐵表面。④形成氧化膜保護層:槍套上形成四氧化三鐵、鋸條上的烤藍。⑤在鋼鐵里加入金屬或非金屬形成耐腐蝕合金:如不銹鋼(加Cr、Ni)防止鐵銹蝕的主要措施:2.怎樣保護金屬資源呢?一.防止金屬的腐蝕二.回收利用廢舊金屬三.合理有效開采礦物四.尋找金屬的代用品(1)汞與稀鹽酸(2)鋁與硫酸銅溶液(3)銀與硫酸鋅溶液(4)鋅與硝酸銀溶液(5)鈉與稀硫酸1、下列物質能否發(fā)生反應?寫出能發(fā)生反應的化學方程式。2、回答下列問題:(1)為什么沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢?(2)切過咸魚的刀不經(jīng)洗凈抹干,為什么很快就生銹?(3)被雨水淋濕的自行車,為什么須先用干布擦凈后才能用帶有油的布擦?例:某
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