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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(shí)
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。
2.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。重點(diǎn):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(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(shí)驗(yàn)步驟:①.按下圖組裝儀器,并檢查其氣密性。②把少量研細(xì)的氧化鐵粉末裝進(jìn)硬質(zhì)玻璃管中。③把硬質(zhì)玻璃管接入裝置系統(tǒng)中,先通入一氧化碳?xì)怏w排除空氣,防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點(diǎn)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(diǎn)燃酒精噴燈,并觀察裝置中所發(fā)生的變化。④當(dāng)紅棕色粉末已轉(zhuǎn)變成黑色后,停止加熱,再通入一會(huì)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(zhì)玻管中進(jìn)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(yīng)的化學(xué)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(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(lái)。⑵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
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?;蛟O(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(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))練習(xí):2.下圖是課堂中模擬煉鐵的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱①
,②
。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(tái)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(dòng)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(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)重要標(biāo)志。右圖是實(shí)驗(yàn)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(shí),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(qǐng)說(shuō)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(diǎn)燃導(dǎo)管一端用水潤(rùn)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(shí)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(jì))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(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)鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鐵銹的成份很復(fù)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(yīng),如不及時(shí)除去,會(huì)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。)鐵生銹的條件:⑴要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(Fe、H2O、O2);鐵制品銹蝕的條件:⑵反應(yīng)物要能相互接觸;⑶生成物不會(huì)對(duì)反應(yīng)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(lán)(即表面生成致密的氧化膜保護(hù)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(diǎn)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(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:
圖8-25據(jù)估計(jì)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(chǔ)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(jì)劃,合理地開采礦物,嚴(yán)禁不顧國(guó)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(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。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
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(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________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。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(shí),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: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)×純度課題3金屬資源的利用和保護(hù)人類生活離不開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(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:
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(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:課題3金屬資源的利用和保護(hù)世界跨徑最大的斜拉橋———蘇通大橋
蘇通大橋總長(zhǎng)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(zhǎng)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(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(如鉑、金、銀等)有單質(zhì)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(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(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)
補(bǔ)充:煉鋼視頻:工業(yè)上生鐵煉鋼
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。取3枚潔凈無(wú)銹的鐵釘,分別放入3支試管中進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)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(wú)水氯化鈣)再放一團(tuán)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(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。在切過(guò)咸菜的鐵質(zhì)菜刀同一面上選相近的三處進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)一處:用濕棉球濕潤(rùn);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(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。(為什么?)如:在鋼鐵表面鍍錫、鍍鋅、和鍍鉻鍍銅?總結(jié):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(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng),生成的氧化鋁形成一層致密而結(jié)實(shí)的膜覆蓋在鋁的表面,防止鋁繼續(xù)與氧氣反應(yīng),從而起來(lái)“自我保護(hù)”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(hù)膜(如:刷油漆、涂油、電鍍、致密的氧化膜)2.“打強(qiáng)心針”——在鐵中加入其它金屬改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu),(如:制成不銹鋼)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:2.怎樣保護(hù)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(zhì)能否發(fā)生反應(yīng)?寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(guò)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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