課題3金屬資源的保護(hù)和利用

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)第一課時P15

4.知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認(rèn)識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(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)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(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)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(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：單質(zhì)(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）哪種鐵礦石最適合煉鐵？選取鐵礦石應(yīng)考慮的因素：1、含鐵量的高低2、是否對環(huán)境有負(fù)面的影響比較好的鐵礦石有：赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）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

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(jì)念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票實驗步驟：①.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。②把氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。③通入一氧化碳(排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸)。

⑥當(dāng)紅色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后，停止加熱，繼續(xù)通入一氧化碳，直至玻璃管冷卻（防止Fe再次被氧化）。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質(zhì)玻管中進(jìn)行，防止一氧化碳污染空氣。1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵④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）。⑤點燃酒精噴燈，給氧化鐵加熱⑦停止通入一氧化碳。⑧熄滅右側(cè)酒精燈方法：在左邊玻璃管處套一根膠管，用彈簧夾夾住膠管，把導(dǎo)管另一端放進(jìn)水中，用酒精燈微熱玻璃管，若看到導(dǎo)管口處有氣泡冒出，冷卻后導(dǎo)管口處形成一段水柱，說明裝置氣密性良好。紅色固體變成黑色，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(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)（1）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫2.工業(yè)煉鐵：反應(yīng)的化學(xué)方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑（2）原理：

焦炭在高溫條件下跟O2反應(yīng)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。提供鐵元素提高爐溫、產(chǎn)生一氧化碳除去雜質(zhì)脈石提供氧氣(3)設(shè)備：高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

高溫（4）產(chǎn)品：生鐵

在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：列比例時，一定要用純量。3.含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)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(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)⑵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。1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的赤鐵礦石多少噸？（計算結(jié)果保留整數(shù)）練習(xí)：2.下圖是課堂中模擬煉鐵的實驗裝置。

（1）寫出圖中標(biāo)有序號的儀器名稱①

，②

。

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

(3)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

B中反應(yīng)的化學(xué)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(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②①④

⑵鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標(biāo)志。右圖是實驗室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學(xué)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(jìn)方法：

。用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點燃導(dǎo)管一端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)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(hù)第二課時P18~21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每年大量開采(數(shù)以億噸計)⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%~40%)P181.金屬的腐蝕和防護(hù)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(xué)反應(yīng)。2、鐵銹的成份：紅色，很復(fù)雜，屬于混合物,主要為氧化鐵（Fe2O3·XH2O）注意：(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(yīng)，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(yīng)生成致密的Al2O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護(hù)里層的鋁不再與氧氣反應(yīng)，所以鋁耐腐蝕。)1、鐵生銹的原理：與氧氣和水同時接觸3、鐵生銹的條件: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)：1.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。2.在鐵制品表面形成致密的氧化膜保護(hù)層。如涂油、刷漆、烤涂搪瓷、電鍍、烤藍(lán)，使鐵制品與空氣隔絕。

3.制成不銹鋼⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍鉻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(hù)⑴為什么要保護(hù)金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2、怎樣保護(hù)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(yán)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(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(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

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(xué)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(jìn)行研究。

⑴請你幫助該學(xué)生完成下列實驗設(shè)計的內(nèi)容：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(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)行實驗，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)。實驗數(shù)據(jù)如下表：

請你認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：

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？改正：(燒杯的質(zhì)量為25.4g；計算結(jié)果精確到0.1%)解：⑴分析表中數(shù)據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質(zhì)量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的實驗中都有一種反應(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)。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。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復(fù)雜的過程，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。2.在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)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(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(jié)：一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質(zhì)的比較：

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(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點燃4Al

+

3O22Al2O3點燃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