课题3-金属资源利用和保护

第八单元

金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护4.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。学习目标：1.知道一些常见金属矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。3.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。2.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。图8-16自然界以单质形式存在的金图8-17自然界以单质形式存在的银1、金属大多数以化合物形式存在，少数以单质形式存在如金、银等。一、金属的存在形式2、地壳中含量最多的金属元素是铝，其次是铁。赤铁矿（主要成分是Fe2O3

）菱铁矿（主要成分是FeCO3

）黄铁矿(主要成分是FeS2

)磁铁矿（主要成分是Fe3O4）3、矿石：能用来提炼金属的矿物叫做矿石。4、常见矿石有：

P15图8-17常见的矿石辉铜矿（主要成分是Cu2S）

黄铜矿（主要成分是CuFeS2）铝土矿主要成分是Al2O3

二、铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二

P15图8-18我国古代炼铁图P16图8-22宝钢炼铁高炉设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温CO2＋C2CO高温C

+

O2

CO2

点燃（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温1.工业炼铁：（4）反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂（3）原理：在高温条件下,用CO作还原剂把铁矿石中的铁还原出来。（1）设备：高炉现象分析反应式尾气处理红棕色粉末变成黑色，澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)与二氧化碳2.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气球收集尾气【实验8-20】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡产生)实验步骤：①检查其气密性。②把氧化铁粉末装进玻璃管中，固定在铁架台上。③点燃右端的酒精灯（防止一氧化碳污染空气），先通入一氧化碳气体（排除管内的空气），待排尽后，点燃酒精喷灯加热。④先熄灭酒精喷灯，待玻璃管冷却后，再停止通入一氧化碳，（防止Fe被氧化），最后熄灭右端的酒精灯。一氧化碳还原氧化铁必须在封闭的硬质玻管中进行，防止一氧化碳污染空气。注意事项：（1）实验开始前要通入CO（排除管内的空气）（2）试验后，先停止加热，再停止通一氧化碳（3）一氧化碳有毒，实验装置中必须有尾气处理装置（4）实验时，先点燃尾气处的酒精灯，最后熄灭尾气处的酒精灯。酒精喷灯要“迟到早退”。

在实际生产时,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,应考虑到杂质问题。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。三.含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯)=m(不纯)×纯度纯度=纯净物的质量不纯物的质量X100%例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3)

80%的赤铁矿石，理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t×80%＝800t。设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。160112800tX160800t=112XX＝560t折合含铁96%的生铁的质量为560t÷96%＝583t(纯化杂)答：1000t含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t(杂化纯)⑵设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。解：⑴生铁中含纯铁：3000t×(1－5%)=2850t.Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2112X·85%2850t

高温160X·85%=1122850tX≈4790t答：⑴该3000t生铁中含纯铁2850t。⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。1.【06自贡】某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：⑴该3000t生铁中含纯铁多少吨？⑵该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）练习：2.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①

，②

。(2)实验过程中，先要进行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加热Ⅱ．通一氧化碳(3)A中反应的化学方程式是。B中反应的化学方程式是

，B中观察到的现象是_______________

。(4)该装置的不足之处是

。铁架台试管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2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）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水变浑浊①②3.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模开发、利用的大致年限。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu约6000年前约200年前约600年前约2500年前⑴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，其主要原因是

。①铝的密度小②铝很活泼③地壳中铝的含量高④铝的表面易生成致密的保护膜②①④⑵钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。右图是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式

；能证明产物中有铁粉的方法是：

。用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高温⑶在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法

是

。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导管一端用水润湿后旋转插入为什么要保护金属资源？三、金属资源保护保护金属资源的原因：⑴每年大量开采(数以亿吨计)⑵每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%~40%)P171.金属的腐蚀和防护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占世界年产量的四分之一！如何防锈？——a.在干燥空气中b.浸没在水中c.半截浸没在水中铁的生锈过程哪种条件下,铁最易生锈?为什么?不生锈(有水无O2)

不生锈(有O2无水)在水与空气的交界面最易生锈————植物油abc请思考：用橡皮塞塞紧管口(有水和Ｏ2)在潮湿的空气中最容易生锈（铁与氧气、水同时接触），铁锈的主要成份为氧化铁Fe2O3（红棕色）（2）除锈的方法：物理方法：用砂纸打磨化学方法：用稀盐酸或稀硫酸反应除去原理：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（3）为什么铝不容易被腐蚀？铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的Al2O3薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，所以铝耐腐蚀。（1）铁生锈的条件：(缓慢氧化)（5）防止铁生锈的措施(破坏铁生锈的条件即可)：（4）防止铁制品生锈的原理：使铁制品与氧气和水隔绝。①.保持铁制品表面的洁净和干燥。(钢铁生锈后生成铁锈，疏松多孔，易吸水，如不及时除去会加快铁制品的生锈。）⑴三角架：⑵钢线(辐条）：⑷链条：刷漆镀一层耐腐蚀的金属涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！自行车防锈措施有哪些？讨论：⑶钢圈：③.制成耐腐蚀的合金，如把铁制品制成不锈钢。②涂一层保护膜如涂油、刷漆、搪瓷、电镀、烤蓝。

图8-25据估计一些矿物可供开采的年限金属资源保护⑴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。2、金属资源的保护措施：

⑴防止金属的腐蚀。⑵回收利用废旧金属。⑶有计划、合理地开采矿物。⑷寻找金属代用品。如以塑代钢。图8-26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罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A.在潮湿、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮湿、疏松的土壤中D.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()CBA.水面上的船头部分B.水面附近的船体部分C.水面下的船底部分D.各部分都一样速度生锈（1）铁是应用最广泛的金属①生活中用铁锅做炊具，利用了铁的导热性；②铁制品锈蚀的过程，实际上是铁跟空气中氧气和水蒸气等发生了化学反应．为防止铁制栏杆生锈，通常采取的措施是涂漆（写一条）．3.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（）①在铁制品表面镀锌②在铁制品表面涂油脂③保留铁件表面的铁锈作保护层④在铁器表面刷油漆⑤自行车脏了用清水冲洗⑥用废酸液冲洗铁制污水管道⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分别同时入放A、B、C三支试管中进行研究。⑴请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：编号操作方法实验目的A探究铁在干燥空气中的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封C探究铁在有空气和水时的生锈情况加热烘干试管，小心放入铁钉，塞上塞子

探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。⑶用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁栏杆，