课题3_第1、2课时金属资源的利用和保护

1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料 课题课题3 3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护 第一课时第一课时 学习目标：学习目标： 1.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物， 了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。 2.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应会根据化学方程式对含有某些杂质的反应 物或生成物进行有关的计算。物或生成物进行有关的计算。 会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成 物进行有关的计算。物进行有关的计算。 重点：重点： 图图8-16 8-16 自然

2、界以单质形式自然界以单质形式 存在的金存在的金 图图8-17 8-17 自然界以单自然界以单 质形式存在的银质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等有单质除少数不活泼的金属如金、银等有单质 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。 金属的存在形式：金属的存在形式： 单质单质( ( 少数，如金和银少数，如金和银) ) 化合物化合物( ( 大多数，如各种铁矿石大多数，如各种铁矿石) ) 磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3） 黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿

3、（菱铁矿（主要成分 主要成分FeCOFeCO3 3） 想一想想一想： 假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪 种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？ 除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ， 氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？ 70%70% 72.4%72.4% 48.3%48.3%46.7%46.7% 图图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉 图图8-21 为纪念为纪念1996年中国钢产量突破年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票 现象现象

4、 分析分析 反应式反应式 尾气处理尾气处理 红色的红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生变成灰黑色，同时产生的气体的气体使使 澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊 一氧化碳还原氧化铁生成铁粉与二氧化碳一氧化碳还原氧化铁生成铁粉与二氧化碳 1.1.实验室用一氧化碳还原氧化铁实验室用一氧化碳还原氧化铁 用燃着的酒精灯将尾气点燃或用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球用气球 收集尾气收集尾气 【实验实验8-3】 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温 证明产物中有铁粉的方法是：证明产物中有铁粉的方法是： 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡 ) 实验注意事项 实验顺序：通气实验顺序：通

5、气-加热加热-停止加热停止加热- -继续通气（一氧化碳继续通气（一氧化碳“早出晚归早出晚归 ” 酒精灯酒精灯“迟到早退迟到早退”） 先通入先通入CO的目的：的目的： 先撤酒精灯的原因：先撤酒精灯的原因： 原料：铁矿石、焦炭、石灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温 2.2.工业炼铁：工业炼铁： 反应的化学方程式：反应的化学方程式： CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂 原理：原理： 焦炭在高温条件下跟焦炭在高温条件下跟O2反应生成反应生成CO, CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中作还原剂，在高温条件下把铁矿石中 的铁还原出来。的铁还原出来

6、。 将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣 点燃点燃 C + O2 = 2CO2 高温高温 C + CO2 = 2CO （FeFe2 2O O3 3） 生铁生铁 出铁口出铁口 炉渣炉渣 出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 高温高温 高炉气体高炉气体 高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量 焦炭焦炭 A B铁铁 高温高温 过量空气过量空气 高温高温 焦炭焦炭 高温高温 赤铁矿石赤铁矿石 某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有 FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空气

7、等，主要反应过程如下）、焦炭、空气等，主要反应过程如下图示：图示： 炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。 在上述框图中在上述框图中A、B所对应的有关反应生成物的化所对应的有关反应生成物的化 学式分别是：、学式分别是：、 。 写出上述反应的化学方程式。写出上述反应的化学方程式。 ； 在此过程中，焦炭的作用是在此过程中，焦炭的作用是 、 。 高炉高炉 一氧化碳一氧化碳 点燃点燃 C + O2 = CO2 高温高温 C + CO2 = 2CO Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 高温高温 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量 二氧化碳二氧化碳 在在实际生产

8、时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含所用的原料或产物一般都含 有杂质有杂质, ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时, ,应考虑到杂质应考虑到杂质 问题。问题。 不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：不纯物质、纯物质、纯度之间的关系： 列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。 含杂质的物质的化学方程式的计算：含杂质的物质的化学方程式的计算： m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯度纯度 m(不纯不纯) = m(纯纯) 纯度纯度 例例4 4、某钢铁厂每天需要消耗、某钢铁厂每天需要消耗1000t1000t含氧化铁含氧化铁 80%80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含的赤铁矿石，该厂理

9、论上每天可以炼出含 铁铁96%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ 解解1:1:设每天可炼出的生铁质量设每天可炼出的生铁质量 为为X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 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 高温高温 温温 解解2:2:设每天以炼出的铁质量为设每天以炼出的铁质量为X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3C

10、O + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 700t 答：略答：略 高温高温 80% 800t 560t560t 生铁的质量生铁的质量 560t560t9696%=%=583t583t 第八单元 金属和金属材料 课题3 金属资源的利用和保护 第二课时第二课时 为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？ 二、金属资源保护二、金属资源保护 保护金属资源的原因：保护金属资源的原因： 每年大量开采每年大量开采(数以亿吨计数以亿吨计) 每年大量的金属

11、被腐蚀每年大量的金属被腐蚀(相相 当于年产量的当于年产量的20%40%) P18 1. 1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护 人们采取了许多措施，但每年人们采取了许多措施，但每年 全世界因生锈而损失的钢铁约全世界因生锈而损失的钢铁约 占世界年产量的占世界年产量的四分之一！四分之一！ 如何防锈？如何防锈？ a.在干燥空气中在干燥空气中 b.浸没在水中浸没在水中 c.半截浸没在水中半截浸没在水中 铁的生锈过程铁的生锈过程 哪种条件下哪种条件下, ,铁最铁最 易生锈易生锈? ?为什么为什么? ? 不生锈不生锈(有水无有水无O2) 不生锈不生锈 ( (有有OO2无水无水) ) 在水与空气的交界面最易生

12、锈在水与空气的交界面最易生锈 植物油植物油 a b c 请思考：请思考： 用橡皮塞用橡皮塞 塞紧管口塞紧管口 (有水和有水和2) 铁与空气中的铁与空气中的氧气、水蒸气氧气、水蒸气发生化学反应。发生化学反应。 铁锈的成份很复杂铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁主要为氧化铁 Fe2O3 XH2O。 (Fe2O3 XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续 与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，会加快铁制品的生 锈，使铁全部被腐蚀。锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密而铝不同，铝与氧气反应生成致密 的的Al

13、2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再 与氧气反应，所以铝耐腐蚀。与氧气反应，所以铝耐腐蚀。) 铁生锈的条件：铁生锈的条件： 要有能够发生反应的物质要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)； 铁制品锈蚀的条件铁制品锈蚀的条件: 反应物要能相互接触；反应物要能相互接触； 生成物不会对反应起阻碍作用生成物不会对反应起阻碍作用。 4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (缓慢氧化缓慢氧化) 思考：根据铜绿的化学式思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析分析 铜生锈的条件又是什么？铜生锈的条件又是什么？ 与氧气、水和二氧化碳接

14、触与氧气、水和二氧化碳接触 想一想想一想 防止铁生锈的方法防止铁生锈的方法(破坏破坏铁生锈的条件即可铁生锈的条件即可)： P20表表 1.保持铁制品表面的洁净和干燥。保持铁制品表面的洁净和干燥。 2.在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上 耐腐蚀的金属、烤蓝（耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧即表面生成致密的氧 化膜保护层化膜保护层），使铁制品与空气隔绝。），使铁制品与空气隔绝。 3.制成耐腐蚀的合金，制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就是在如不锈钢，就是在 钢中加入一点镍和铬而制成的合金。钢中加入一点镍和铬而制成的合金。 三角架：三角架： 钢线钢线(辐条）辐条）：

15、 链条：链条： 刷漆刷漆 镀一层耐腐镀一层耐腐 蚀的金属蚀的金属 涂油等涂油等 平时要保持自行车的洁净与干燥平时要保持自行车的洁净与干燥 （或涂油）！（或涂油）！ 自行车防锈措施有哪些？自行车防锈措施有哪些？讨论：讨论： 钢圈：钢圈： 图图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限 2.2.金属资源保护金属资源保护 为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？ 矿物的储量是有限的，而且不能再生。矿物的储量是有限的，而且不能再生。 2 2、怎样保护金属资源呢、怎样保护金属资源呢? ? 防止金属的腐蚀。防止金属的腐蚀。 金属的回收与利用。金属的回收与利用。 有计划有计划,

16、,合理地开采矿物合理地开采矿物, ,严禁不严禁不 顾国家利益的乱采矿。顾国家利益的乱采矿。 寻找金属代用品。如以塑代钢。寻找金属代用品。如以塑代钢。 图图8-26 金属的回收利用金属的回收利用 回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉 罐要便宜罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和，而且还可以节约金属资源和95%能源。能源。 目前世界上有目前世界上有50%以上的铁和以上的铁和90%以上的金得到回收利以上的金得到回收利 用。用。 反馈练习反馈练习 1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最 快的是快的是 （）

17、（） A.在潮湿、致密的土壤中在潮湿、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.在潮湿、疏松的土壤中在潮湿、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.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是 () C B A.水面上的船头部分水面上的船头部分 B.水面附近的船体部分水面附近的船体部分 C.水面下的船底部分水面下的船底部分 D.各部分都一样速度生锈各部分都一样速度生锈 3.日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。 下列做法中不能起防锈作用的是（下列做法中不能起防锈作用的是（ ）

18、 在铁制品表面镀锌在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂在铁制品表面涂油脂 保留铁件表面的铁锈作保护层保留铁件表面的铁锈作保护层 在铁器表面刷油漆在铁器表面刷油漆 自行车脏了用清水冲洗自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道用废酸液冲洗铁制污水管道 切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干 A. B. C. D. B 一周后，编号为一周后，编号为_的试管中的铁钉最易的试管中的铁钉最易 生锈。生锈。 用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁 栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是栏杆，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是

19、 _。 C 南方比北方天气潮湿，铁更易生锈南方比北方天气潮湿，铁更易生锈 A B C 铁在干燥空气中铁在干燥空气中 铁在有水而无空铁在有水而无空 气（氧气）时气（氧气）时 铁在有空气和水时铁在有空气和水时 用植物用植物 油液封油液封 用橡皮塞用橡皮塞 塞紧管口塞紧管口 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ； = 高温高温 1.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是 在高温条件下在高温条件下CO作还原剂，夺取作还原剂，夺取铁矿石里的氧，铁矿石里的氧，将铁还原出来。将铁还原出来。 2.在实际生产时在实际生产时,所用的原料或产物一

20、般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用在计算用 料时和产量时料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。 3.铁生锈的条件是铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水铁与空气中的氧气、水( (或水蒸气或水蒸气) )直接接直接接 触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在在 铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金， 如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。 4. 保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废保护金

21、属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废 旧金属、合理有效地地开采矿物旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。以及寻找金属代用品等。 列比例时，一定要用纯量。列比例时，一定要用纯量。m(纯纯) = m(不纯不纯 )纯度纯度 4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O 本单元小结：本单元小结： 一、金属和金属材料一、金属和金属材料 金属与非金属物理性质的比较：金属与非金属物理性质的比较： 物理性质物理性质金属金属非金属非金属 状态状态 在常温下，除汞在常温下，除汞 (Hg)是液体外，其余是液体外，其余 都是固体都是固体 在常温下，有在常温下，有 固、液、气三态固、液、气

22、三态 密度密度 一般较大一般较大 一般较小一般较小 光泽光泽 有有 一般无一般无 导电性导电性 导热性导热性 能导电、导热能导电、导热 一般不导电、不一般不导电、不 导热导热 延展性延展性有有没有没有 2.金属材料包括金属材料包括纯金属和合金纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合。把两种或两种以上的金属熔合 在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特 性的合金性的合金 。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因 此，在实际中大量使用的金属材料是合金。此，在实际中

23、大量使用的金属材料是合金。 二、金属的化学性质二、金属的化学性质 1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应 的难易和剧烈程度不同。的难易和剧烈程度不同。)以以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、为例，写出它与氧气、 稀硫酸反应的化学方程式。稀硫酸反应的化学方程式。 ， 。 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 2Al +3H2SO4 Al2 (SO4) 3 +3H2 3Fe + 2O2 Fe3O4 点燃点燃 4Al + 3O2 2Al2O3 点燃点燃 2Cu + O2 2CuO Cu + H2SO4不反应不反应 2.由一种单质由一种单质 和一种和一种 化合物反应，生成另一种单质化合物反应，生成另一种单质 和另一种和另一种 化合物的反应叫做置换反应。例如化合物的反应叫做置换反应。例如 如果用如果用A+B C来表示化合反应的话，请用相似来表示化合反应的话，请用相似 的方法来表示分解反应和置换反应。的方法来表示分解反应和置换反应。 置换反应：置换反应：A +BC B + AC 分解反应：分解反应：ABA + B ， 。 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 Fe + CuSO4 F