課題3第1、2課時金屬資源的利用和保護

1、第八單元第八單元 金屬和金屬材料金屬和金屬材料課題課題3 3 金屬資源的利用和保護金屬資源的利用和保護第一課時第一課時學習目標：學習目標：1.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，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。了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2.會根據化學方程式對含有某些雜質的反應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。物或生成物進行有關的計算。會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成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。物進行有關的計算。重點：重點：圖圖8-16 8-16 自然界以單質形式自然界以單

2、質形式存在的金存在的金圖圖8-17 8-17 自然界以單自然界以單質形式存在的銀質形式存在的銀 除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外形式存在外, ,其余都以化合物形式存在。其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：金屬的存在形式：單質單質( ( 少數，如金和銀少數，如金和銀) )化合物化合物( ( 大多數，如各種鐵礦石大多數，如各種鐵礦石) )磁鐵礦磁鐵礦（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤鐵礦赤鐵礦（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黃鐵礦（黃鐵礦（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱鐵礦（菱鐵礦（主要成分主要成分FeCOFeC

3、O3 3）想一想想一想： 假如你是煉鐵廠的廠長，你認為哪假如你是煉鐵廠的廠長，你認為哪種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料種礦石最不適宜作為工業(yè)煉鐵的原料？ 除了焦炭和一氧化碳可以還原出鐵來除了焦炭和一氧化碳可以還原出鐵來 ，氫氣也可以。你準備選用哪種物質來煉鐵？氫氣也可以。你準備選用哪種物質來煉鐵？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7%圖圖8-20 上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖圖8-21 為紀念為紀念1996年中國鋼產量突破年中國鋼產量突破1億噸而發(fā)行的郵票億噸而發(fā)行的郵票現象現象分析分析反應式反應式尾氣處理尾氣處理紅色的紅色的Fe2O3變

4、成灰黑色，同時產生變成灰黑色，同時產生的氣體的氣體使使澄清的石灰水變渾濁澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉與二氧化碳一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉與二氧化碳1.1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵實驗室用一氧化碳還原氧化鐵用燃著的酒精燈將尾氣點燃或用燃著的酒精燈將尾氣點燃或用氣球用氣球收集尾氣收集尾氣【實驗實驗8-3】Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高溫高溫證明產物中有鐵粉的方法是：證明產物中有鐵粉的方法是： 用磁鐵吸用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡或加稀鹽酸有氣泡 )實驗注意事項 實驗順序：通氣實驗順序：通氣-加熱加熱-停止加熱停止加熱-繼續(xù)通氣（一氧化碳繼續(xù)通氣（一氧化碳“早出晚歸早出晚歸

5、”酒精燈酒精燈“遲到早退遲到早退”） 先通入先通入CO的目的：的目的： 先撤酒精燈的原因：先撤酒精燈的原因：原料：鐵礦石、焦炭、石灰石原料：鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高溫高溫2.2.工業(yè)煉鐵：工業(yè)煉鐵：反應的化學方程式：反應的化學方程式：CO是還原劑；是還原劑；Fe2O3是氧化劑是氧化劑原理：原理： 焦炭在高溫條件下跟焦炭在高溫條件下跟O2反應生成反應生成CO, CO作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中的鐵還原出來。的鐵還原出來。將鐵礦石中的將鐵礦石中的 SiOSiO2 2轉變?yōu)闋t渣轉變?yōu)闋t渣點燃點燃 C + O2 = 2CO2高溫高溫

6、 C + CO2 = 2CO（FeFe2 2O O3 3）生鐵生鐵出鐵口出鐵口爐渣爐渣出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫高爐氣體高爐氣體高爐氣體高爐氣體 產生一氧化碳產生一氧化碳 提供熱量提供熱量焦炭焦炭 A B鐵鐵 高溫高溫過量空氣過量空氣 高溫高溫 焦炭焦炭 高溫高溫赤鐵礦石赤鐵礦石某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有某煉鐵廠用于煉鐵的主要原料是赤鐵礦石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空氣等，主要反應過程如下）、焦炭、空氣等，主要反應過程如下圖示：圖示： 煉鐵廠用于煉鐵的主要設備是：。煉鐵廠用于煉鐵的主要設備是：。 在上述框圖中

7、在上述框圖中A、B所對應的有關反應生成物的化所對應的有關反應生成物的化學式分別是：、學式分別是：、 。 寫出上述反應的化學方程式。寫出上述反應的化學方程式。 ； 在此過程中，焦炭的作用是在此過程中，焦炭的作用是 、 。高爐高爐一氧化碳一氧化碳點燃點燃C + O2 = CO2高溫高溫C + CO2 = 2COFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫產生一氧化碳產生一氧化碳提供熱量提供熱量二氧化碳二氧化碳 在在實際生產時實際生產時, ,所用的原料或產物一般都含所用的原料或產物一般都含有雜質有雜質, ,在計算用料時和產量時在計算用料時和產量時, ,應考慮到雜質應考慮到雜質問題。問題。

8、不純物質、純物質、純度之間的關系：不純物質、純物質、純度之間的關系：列比例時，一定要用純量。列比例時，一定要用純量。含雜質的物質的化學方程式的計算：含雜質的物質的化學方程式的計算：m(純純) = m(不純不純 )純度純度m(不純不純) = m(純純) 純度純度例例4 4、某鋼鐵廠每天需要消耗、某鋼鐵廠每天需要消耗1000t1000t含氧化鐵含氧化鐵80%80%的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含的赤鐵礦石，該廠理論上每天可以煉出含鐵鐵96%96%的生鐵多少噸？的生鐵多少噸？解解1:1:設每天可煉出的生鐵質量設每天可煉出的生鐵質量為為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe

9、+ 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80% X80% X96% 96% 160 112 160 112 800t X 800t X96% 96% X = 583t X = 583t答：略答：略高溫高溫 溫溫解解2:2:設每天以煉出的鐵質量為設每天以煉出的鐵質量為X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 7

10、00t答：略答：略高溫高溫80% 800t560t560t生鐵的質量生鐵的質量 560t560t9696%=%=583t583t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第二課時為什么要保護金屬資源？為什么要保護金屬資源？二、金屬資源保護二、金屬資源保護保護金屬資源的原因：保護金屬資源的原因：每年大量開采每年大量開采(數以億噸計數以億噸計)每年大量的金屬被腐蝕每年大量的金屬被腐蝕(相相當于年產量的當于年產量的20%40%)P181. 1.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護人們采取了許多措施，但每年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全世界因生銹而損失的鋼鐵約 占

11、世界年產量的占世界年產量的四分之一！四分之一！如何防銹？如何防銹？a.在干燥空氣中在干燥空氣中b.浸沒在水中浸沒在水中c.半截浸沒在水中半截浸沒在水中鐵的生銹過程鐵的生銹過程哪種條件下哪種條件下, ,鐵最鐵最易生銹易生銹? ?為什么為什么? ?不生銹不生銹(有水無有水無O2) 不生銹不生銹 ( (有有OO2無水無水) )在水與空氣的交界面最易生銹在水與空氣的交界面最易生銹 植物油植物油 a b c請思考：請思考：用橡皮塞用橡皮塞塞緊管口塞緊管口(有水和有水和2)鐵與空氣中的鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣氧氣、水蒸氣發(fā)生化學反應。發(fā)生化學反應。鐵銹的成份很復雜鐵銹的成份很復雜,主要為氧化鐵主要為氧化鐵

12、 Fe2O3 XH2O。(Fe2O3 XH2O很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)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。銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應生成致密而鋁不同，鋁與氧氣反應生成致密的的Al2O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護里層的鋁不再薄膜，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。與氧氣反應，所以鋁耐腐蝕。)鐵生銹的條件：鐵生銹的條件：要有能夠發(fā)生反應的物質要有能夠發(fā)生反應的物質(Fe、H2O、O2)；鐵制品銹蝕的條件鐵制品銹蝕的條件:

13、反應物要能相互接觸；反應物要能相互接觸；生成物不會對反應起阻礙作用生成物不會對反應起阻礙作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (緩慢氧化緩慢氧化)思考：根據銅綠的化學式思考：根據銅綠的化學式Cu2(OH)2CO3分析分析銅生銹的條件又是什么？銅生銹的條件又是什么？ 與氧氣、水和二氧化碳接觸與氧氣、水和二氧化碳接觸想一想想一想防止鐵生銹的方法防止鐵生銹的方法(破壞破壞鐵生銹的條件即可鐵生銹的條件即可)：P20表表 1.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。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、鍍上在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上 耐腐蝕的金屬、烤藍（耐腐蝕的

14、金屬、烤藍（即表面生成致密的氧即表面生成致密的氧化膜保護層化膜保護層），使鐵制品與空氣隔絕。），使鐵制品與空氣隔絕。3.制成耐腐蝕的合金，制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在如不銹鋼，就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。三角架：三角架：鋼線鋼線(輻條）輻條）：鏈條：鏈條：刷漆刷漆鍍一層耐腐鍍一層耐腐蝕的金屬蝕的金屬涂油等涂油等平時要保持自行車的潔凈與干燥平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）?。ɑ蛲坑停∽孕熊嚪冷P措施有哪些？自行車防銹措施有哪些？討論：討論：鋼圈：鋼圈： 圖圖8-25 據估計一些礦物可供開采的年限據估計一些礦物可供開采的年限2.2.金屬資源保護

15、金屬資源保護為什么要保護金屬資源？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。礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2 2、怎樣保護金屬資源呢、怎樣保護金屬資源呢? ? 防止金屬的腐蝕。防止金屬的腐蝕。金屬的回收與利用。金屬的回收與利用。 有計劃有計劃, ,合理地開采礦物合理地開采礦物, ,嚴禁不嚴禁不顧國家利益的亂采礦。顧國家利益的亂采礦。尋找金屬代用品。如以塑代鋼。尋找金屬代用品。如以塑代鋼。圖圖8-26 金屬的回收利用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罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和，而且還可以節(jié)

16、約金屬資源和95%能源。能源。目前世界上有目前世界上有50%以上的鐵和以上的鐵和90%以上的金得到回收利以上的金得到回收利用。用。反饋練習反饋練習 1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是快的是 （）（） A.在潮濕、致密的土壤中在潮濕、致密的土壤中 B.在干燥、致密的土壤中在干燥、致密的土壤中 C.在潮濕、疏松的土壤中在潮濕、疏松的土壤中 D.在干燥、疏松的土壤中在干燥、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.水面上的船頭部分水面上的船頭部分 B.水面附近的船體部分水面附近

17、的船體部分 C.水面下的船底部分水面下的船底部分 D.各部分都一樣速度生銹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。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（下列做法中不能起防銹作用的是（ ）在鐵制品表面鍍鋅在鐵制品表面鍍鋅 在鐵制品表面涂油脂在鐵制品表面涂油脂保留鐵件表面的鐵銹作保護層保留鐵件表面的鐵銹作保護層在鐵器表面刷油漆在鐵器表面刷油漆自行車臟了用清水沖洗自行車臟了用清水沖洗 用廢酸液沖洗鐵制污水管道用廢酸液沖洗鐵制污水管道切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A. B.C. D.B一周后，編號為一周后，編號為_的試管

18、中的鐵釘最易的試管中的鐵釘最易生銹。生銹。用相同材料制作，經過相同時間防銹處理的鐵用相同材料制作，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，鐵更易生銹南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹A B C鐵在干燥空氣中鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空鐵在有水而無空氣（氧氣）時氣（氧氣）時鐵在有空氣和水時鐵在有空氣和水時用植物用植物油液封油液封用橡皮塞用橡皮塞塞緊管口塞緊管口3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ；=高溫高溫 1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，其主要反應原理是把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過

19、程，其主要反應原理是在高溫條件下在高溫條件下CO作還原劑，奪取作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，鐵礦石里的氧，將鐵還原出來。將鐵還原出來。 2.在實際生產時在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用在計算用料時和產量時料時和產量時,應考慮到雜質問題。應考慮到雜質問題。3.鐵生銹的條件是鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水鐵與空氣中的氧氣、水( (或水蒸氣或水蒸氣) )直接接直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和 耐腐蝕的鉻及制

20、造耐腐蝕的合金，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。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舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。以及尋找金屬代用品等。列比例時，一定要用純量。列比例時，一定要用純量。m(純純) = m(不純不純 )純度純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O本單元小結：本單元小結：一、金屬和金屬材料一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質的比較：金屬與非金屬物理性質的比較：物理性質物理性質金屬金屬非金

21、屬非金屬狀態(tài)狀態(tài) 在常溫下，除汞在常溫下，除汞(Hg)是液體外，其余是液體外，其余都是固體都是固體 在常溫下，有在常溫下，有固、液、氣三態(tài)固、液、氣三態(tài)密度密度 一般較大一般較大 一般較小一般較小光澤光澤 有有 一般無一般無導電性導電性導熱性導熱性能導電、導熱能導電、導熱 一般不導電、不一般不導電、不導熱導熱延展性延展性有有沒有沒有2.金屬材料包括金屬材料包括純金屬和合金純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合。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性的合金 。由于合金的很多性能一般

22、比組成它們的純金屬更好，因。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。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。的難易和劇烈程度不同。)以以Fe、Al、Cu為例，寫出它與氧氣、為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應的化學方程式。稀硫酸反應的化學方程式。，。Fe + H2SO4 FeSO4 + H22Al +3H2SO4 Al2 (SO4) 3 +3H23Fe + 2O2 Fe3O4點燃點燃4Al + 3O2 2Al2O3點燃點燃2Cu + O2 2CuO Cu + H2SO4不反應不反應2.由一種單質由一種單質 和一種和一種 化合物反應，生成另一種單質化合物反應，生成另一種單質 和另一種和另一種 化合物的反應叫做置換反應。例如化合物的反應叫做置換反應。例如如果用如果用A+B C來表示化合反應的話，請用相似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。的方法來表示分解反應和置換反應。置換反應：置換反應：A +BC B + AC分解反應：分解反應：ABA + B ，。Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2Fe + CuSO4 FeSO4