第八單元-課題三-金屬資源的利用和保護(hù)

課題3金屬資源的利用和保護(hù)AlXCu現(xiàn)象開(kāi)始時(shí)幾乎無(wú)氣泡產(chǎn)生產(chǎn)生氣泡速度慢無(wú)氣泡產(chǎn)生一段時(shí)間后產(chǎn)生氣泡速度快產(chǎn)生氣泡速度慢無(wú)氣泡產(chǎn)生【分析與結(jié)論】(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，鋁表面幾乎無(wú)氣泡產(chǎn)生的原因是______________________。(2)銅表面始終無(wú)氣泡產(chǎn)生的原因是______________。(3)三種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是___________。鋁表面有一層氧化鋁薄膜

1、某校同學(xué)以“比較Al、X、Cu三種金屬的活動(dòng)性”為課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究?！舅盟幤贰咳苜|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀鹽酸，大小形狀都相同的Al、X、Cu三種金屬。【實(shí)驗(yàn)記錄】銅不能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)

Al>X>Cu

人類生活離不開(kāi)金屬金屬有廣泛的用途，對(duì)于人類社會(huì)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(zhì)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(jiàn)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(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赤鐵礦黃鐵礦FeS2菱鐵礦FeCO3鋁士礦黃銅礦輝銅礦Fe2O3常見(jiàn)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(jiàn)的銅礦石毛赤銅礦(Cu2O)

我國(guó)是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國(guó)家這一，礦物儲(chǔ)量也很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲(chǔ)量居世界前列，銅、鋁、錳等儲(chǔ)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(jì)的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。二.鐵的冶煉為紀(jì)念1996年中國(guó)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(diǎn)燃尾氣有藍(lán)色火焰一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的化學(xué)方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2點(diǎn)燃高溫用酒精燈點(diǎn)燃尾氣的作用是防止一氧化碳污染空氣實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃右邊酒精燈4、通入一氧化碳?xì)怏w5、點(diǎn)燃酒精噴燈給氧化鐵加熱6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈實(shí)驗(yàn)前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時(shí)CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實(shí)驗(yàn)完畢后，停止加熱時(shí)要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)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(shí)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(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫石灰石、鐵礦石焦炭、空氣3、設(shè)備：高爐化學(xué)方程式：70%48.27%46.67%72.41%含鐵量高爐是個(gè)豎直的圓筒形爐子，爐殼用鋼板制成，內(nèi)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(lái)

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(shí)各物質(zhì)的作用：石灰石：把雜質(zhì)轉(zhuǎn)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(diǎn)是氣體還原劑具有流動(dòng)性，能與礦石充分接觸，使反應(yīng)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(lái)。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(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐產(chǎn)品生鐵鋼高溫例1000t含氧化鐵80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是多少？解：氧化鐵的質(zhì)量：1000t×80%=800t設(shè)：理論上可煉出鐵的質(zhì)量為XFe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫160112800tX160X112800tX=560t折合為含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t÷96%=583t答：1000t可煉出生鐵為583t。160X=112×800t含雜質(zhì)的物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算：列比例時(shí)，一定要用純量。不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例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(xué)方程式計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)是純凈物的質(zhì)量赤鐵礦石—氧化鐵—鐵—生鐵1000t×80%×70%÷96%=583.3t生鐵的質(zhì)量：練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)2%的生鐵3200噸，需要含氧化鐵質(zhì)量分?jǐn)?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:練習(xí)：要煉出含雜質(zhì)3%的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵90%的磁鐵礦石的質(zhì)量是多少？Fe3O4+4CO3Fe+4CO2高溫解：需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質(zhì)量為X2323×56X·90％2000t×(1-3%)

2323×56X·90％2000t×(1-3%)X=2977t答：磁鐵礦石的質(zhì)量為2977t。作業(yè)：P223、41、為避免一氧化碳污染空氣，并回收利用一氧化碳，方框中連接的是C和D，導(dǎo)管接口的連接順序a→

→

→

。C裝置中NaOH的作用是

。2、實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)

(填“先加熱再通CO”或“先通CO再加熱”)，目的是

。3、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，玻璃管A中出現(xiàn)的現(xiàn)象為

，反應(yīng)方程式為

。4、除CO外，還有哪些物質(zhì)可以還原Fe2O3

(請(qǐng)寫(xiě)一物質(zhì)的化學(xué)式)。某化學(xué)興趣小組用一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)來(lái)探究煉鐵的原理，裝置如下圖所示。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：訂正作業(yè)（教師介紹）dbe除去殘余的二氧化碳

先通一氧化碳再加熱

趕盡玻璃管內(nèi)的空氣，防止加熱爆炸

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫C或H2

固體由紅棕色變成黑色

據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)在全世界每年被腐蝕而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料相當(dāng)于年產(chǎn)量的20%——40%鋼鐵的最大的弱點(diǎn)就是容易生繡三.金屬資源保護(hù)1.金屬的腐蝕和防護(hù)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。全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中實(shí)驗(yàn)：探究鐵生銹的條件

一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴(yán)重銹蝕鐵釘浸沒(méi)一半的在食鹽水中：浸沒(méi)在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒(méi)一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒(méi)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(zhì)相互作用。（緩慢氧化,放熱）2.在有酸性和鹽條件下會(huì)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(jié)論: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——a.在干燥空氣中b.浸沒(méi)在水中c.半截浸沒(méi)在水中鐵的生銹過(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(有水和Ｏ2)金屬銹蝕給人類帶來(lái)了巨大的損失。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.

1、金屬的腐蝕和防護(hù)活動(dòng)與探究（鐵生銹條件的探究）①②③條件現(xiàn)象分析①②③水、氧氣水氧氣生銹不生銹不生銹①②可得鐵生銹與氧氣有關(guān)①③可得鐵生銹與水有關(guān)結(jié)論：在水、氧氣同時(shí)存在的環(huán)境中鐵能生銹。（緩慢氧化，放熱）問(wèn)題：鋁的化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑為什么不生銹呢？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(xué)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(shí)驗(yàn)：探究鐵生銹的條件想一想閱讀教材P19頁(yè)，回答下列問(wèn)題：1、試管Ⅱ中為什么要用煮沸過(guò)的蒸餾水，且要加入植物油？

2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護(hù)里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護(hù)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?yàn)殍F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(xué)反應(yīng)速度)較不活潑金屬接觸（置換反應(yīng))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(hù)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(huì)生銹油漆剝落后油漆氧氣和水與鐵接觸，導(dǎo)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(hù)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(yīng)，鐵不會(huì)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(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①保持鋼鐵表面的清潔干燥。②鍍金屬保護(hù)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(hù)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(hù)層：槍套上形成四氧化三鐵、鋸條上的烤藍(lán)。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：鋁與氧氣反應(yīng)生成的致密的氧化鋁薄膜，能覆蓋在鋁表面，從而保護(hù)里層的鋁不再與氧氣反應(yīng)；而鐵與氧氣、水等反應(yīng)生成的鐵銹[Fe2O3·H2O]卻很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水等反應(yīng)，因此鐵制品可以全部銹蝕。結(jié)論：金屬銹蝕的條件：①要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，②反應(yīng)物要能相互接觸，③生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)起阻礙作用等。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)燃燒條件和滅火的方法結(jié)合鐵生銹的條件，說(shuō)出防止鐵生銹的方法。（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水討論：自行車的構(gòu)件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？刷油漆涂油鍍鉻1、改變金屬的內(nèi)部結(jié)制成合金，如不銹鋼2、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3、改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈對(duì)防止鐵制品銹蝕的建議：2、金屬資源保護(hù)保護(hù)金屬資源的主要途徑：1、防止金屬的腐蝕2、金屬的回收和利用3、有計(jì)劃合理地開(kāi)采礦物4、尋找金屬代用品學(xué)完本課題你應(yīng)該知道：P21學(xué)生練習(xí)：1、根據(jù)銅綠的化學(xué)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5、物盡其用2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答，鐵釘在下列哪些情況下容易生銹？（1）在干燥的空氣中（2）在潮濕的空氣中（3）部分浸入食鹽水中（4）浸沒(méi)在植物油中3、如圖所示實(shí)驗(yàn)，裝置中出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A、鐵絲不變化B、鐵絲逐漸消失C、試管中的液面不變化D、試管中的液面上升D4、下列關(guān)于金屬資源的說(shuō)法，不正確的是（）A