初中化学第八章第3节-金属资源的利用和保护

1、第八单元 金属和金属材料 第二节 金属的化学性质 第三节 金属资源的利用和保护 第一节 金属材料 图图8-16 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金 图图8-17 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银 除少数不活泼的金属如金、银等以除少数不活泼的金属如金、银等以单质形式单质形式存在存在 外外,其余都以其余都以化合物形式化合物形式存在。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) 常见的铁矿石常见的铁矿石 (Fe3O4)(Fe2O3) (Fe2O3nH2O ) (FeS2

2、) 黄铜矿(CuFeS2 ) 蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2 ) 常见的常见的铜铜矿石矿石 辉铜矿（主要成分是辉铜矿（主要成分是Cu2S） 孔雀石(Cu2(OH)2CO3 ) 其它矿石其它矿石 (TiO2) 地壳中含量最多的金属是地壳中含量最多的金属是AlAl！金属元素在地壳中含量：金属元素在地壳中含量： 人类每年向大自然提取数以亿吨计的金属人类每年向大自然提取数以亿吨计的金属 用于工农业生产和其他领域用于工农业生产和其他领域, ,其中提取量最大其中提取量最大 的是的是铁铁。 为纪念为纪念19961996年中国钢产量年中国钢产量 突破突破1 1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票 步骤：步骤

3、： 现象：现象： Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温 CO2Ca(OH) 2 CaCO3 H2O 2COO2 2CO2 点燃点燃 点燃或用气球收集，防止点燃或用气球收集，防止CO污染空气污染空气 开始先通开始先通CO，再高温加热，再高温加热（防止（防止CO不纯加热爆炸）不纯加热爆炸） 结束先停加热，再停通结束先停加热，再停通CO （防止生成物被（防止生成物被O2氧化）氧化） 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 ) 1 1、实验室一氧化碳还原氧化铁实验实验室一氧化碳还原氧化铁实验 一、铁的冶炼 ( (2 2) ). .原

4、料：原料： 铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石 ( (Fe2O3) ) ( (Fe3O4) ) ( (3 3) ). .焦炭作用：焦炭作用： 提供提供热量热量和还原剂和还原剂一氧化碳一氧化碳 C+O2 CO2 C+CO2 2CO (4).(4).石灰石作用：石灰石作用： 将铁矿石中的将铁矿石中的SiOSiO2 2变成炉渣除去变成炉渣除去 ( (1 1) ). .设备：设备： 高炉高炉 (5)(5). .原理：原理： 在高温条件下，利用在高温条件下，利用还原剂还原剂COCO把把 铁铁从铁矿石中从铁矿石中还原还原出来出来 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温 Fe2O33CO 2Fe3

5、CO2 高温高温 一、铁的冶炼 2 2、工业炼铁工业炼铁 在实际生产时在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质 ,在计算用料时和产量时在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。应考虑到杂质问题。 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。 3.3.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 一、铁的冶炼 例题例题1 1：5.8g5.8g某铁样品与足量的稀硫酸反应（杂质为某铁样品与足量的

6、稀硫酸反应（杂质为 碳，不与酸反应）产生氢气的质量为碳，不与酸反应）产生氢气的质量为0.2g0.2g，则此铁样，则此铁样 品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁 ? ? 解：设此样品中铁的质量为解：设此样品中铁的质量为x 56 2 x 0.2g 56 2 x 0.2g x= 0.2g56 2 = 5.6g 答：此铁样中铁的质量分数为答：此铁样中铁的质量分数为96.55%，是生铁，是生铁 FeH2SO4= FeSO4H2 Fe%= 5.6g 5.8g 100% = 96.55% C%=1-96.55%=3.45%是生铁是生铁 例题：例题：用用1000

7、t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理 论上可炼含铁论上可炼含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？ Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高温高温 解：解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t80%800t。 设设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。 160 112 800t X 160 800t = 112 X X560t 折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t 96%583t 或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质

8、量为X。 Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2 高温高温 160 112 800t 96%X (杂化为纯杂化为纯) 160 256 800t x96% x= 256 1000t80 16096% = 583.3 t 设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。 解：解：生铁中含纯铁：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t. Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 112 X 85% 2850t 高温高温 160 X 85% = 112 2850t X4790t 答答：该该3000 t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。 该炼钢厂每

9、天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。 1.某炼钢厂日产含杂质某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t，试计算：，试计算： 该该3000t生铁中含纯铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？ 该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结的赤铁矿石多少吨？（计算结 果保留整数）果保留整数） 练习：练习： 2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的是_

10、。（填。（填或或） 加热加热 通一氧化碳通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 B中观察到的现象是中观察到的现象是_ 。 (4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 铁架台铁架台试管试管 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高温高温 没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等） Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊 3.右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类右下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类 大规

11、模开发、利用的大致年限。大规模开发、利用的大致年限。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 约约6000年前年前约约200年前年前约约600年前年前 约约2500年前年前 选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是_ ; 目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要主要原因是原因是 。 铝的密度小铝的密度小 铝很活泼铝很活泼 地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜 钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。钢铁的冶炼是人类文

12、明的一个重要标志。 右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方 程式程式 ; 能证明产物中有铁粉的方法是：能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) 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 = 高温高温 在组装仪器时，把玻璃管插入在组装仪器时，把玻璃管插入 橡胶管的操作方法是橡胶管的操作方法是： 。 (4)此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法： 用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃用气球收集尾气或用燃着的酒精灯点燃 导管一端用水润湿后旋转

13、插入导管一端用水润湿后旋转插入 二、金属资源的保护 资料一：资料一：根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消根据已探明的一些矿物的储藏量和目前消 耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图 所示。所示。 二、金属资源的保护 资料二：资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而 报废的金属设备和材料相当于年产量的报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40%。 二、金属资源的保护 现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸 迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干

14、 燥剂氯化钙等。试设计实验证明铁制品燥剂氯化钙等。试设计实验证明铁制品 锈蚀的条件。锈蚀的条件。 一周后 第一支试管中：第一支试管中： 铁钉在水面以上部分生成了一层铁钉在水面以上部分生成了一层 红褐色的铁锈，且铁钉位于水面和空气交界面的部红褐色的铁锈，且铁钉位于水面和空气交界面的部 分铁锈较多。分铁锈较多。 第二、三支试管中铁钉没有生锈。第二、三支试管中铁钉没有生锈。 全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空气中干燥空气中 铁钉在水面以上部分生铁钉在水面以上部分生 成了一层红褐色的铁锈成了一层红褐色的铁锈 ，且铁钉位于水面和空，且铁钉位于水面和空 气交界面的部分铁锈较气交界面的部分铁锈较

15、 多。多。 铁既与水接触，铁既与水接触， 又与氧气接触又与氧气接触 。 想一想想一想 讨论：在实际生活和生产中如何防止铁制讨论：在实际生活和生产中如何防止铁制 品生锈呢？品生锈呢？ 在在 车车 船船 的的 表表 面面 喷喷 油油 漆漆 在机械表面涂防锈油在机械表面涂防锈油 在面盆、杯子、在面盆、杯子、 等表面烧制搪瓷等表面烧制搪瓷 此外，还可以在钢此外，还可以在钢 铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能 起保护作用的其他起保护作用的其他 金属。金属。 如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀 锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬 镀铜镀铜 讨论：讨论： 讨论讨论 二、金属资源的保护 讨论讨论 2.2.金属资源保

16、护的有效途径金属资源保护的有效途径: : . .防止金属腐蚀防止金属腐蚀. .回收利用废旧金属回收利用废旧金属 . .合理的开采矿物合理的开采矿物. .寻找金属的代用品寻找金属的代用品 1.如右图所示，在一盛有水的试管中放如右图所示，在一盛有水的试管中放 入一根洁净的铁钉入一根洁净的铁钉,请问：在请问：在a、b、c三三 处，哪一处最容易生锈处，哪一处最容易生锈? 2.回答下列问题：回答下列问题： （1）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？）为什么沙漠地区的铁制品锈蚀较慢？ （2）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净）被雨水淋湿的自行车，为什么须先用干布擦净 后才能用带有油的布擦？后才能用带有油的布擦？ 沙漠地区气侯干燥 防止自行车生锈 3.3.某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上，某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上， 第二天早晨发现菜刀生锈了第二天早晨发现菜刀生锈了 试问：（试问：（1 1）菜刀上是否发生了化学反应？）菜刀上是否发生了化学反应？ （2 2）菜刀为什么会生锈？）菜刀为什么会生锈？ （3 3）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？ 答：