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第一课时

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：

2.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。

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。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。

2.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。1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。重点：图8-15自然界以单质形式存在的金图8-16自然界以单质形式存在的银

除少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。金属的存在形式：单质(少数，如金和银)化合物(大多数，如各种铁矿石)赤铁矿（主要成分是Fe2O3

）菱铁矿（主要成分是FeCO3

）图8-17常见的矿石硫铁矿(主要成分是FeS2

)磁铁矿（主要成分是Fe3O4）把菱铁矿放入足量的稀盐酸中，有气泡产生，该气体是：

。反应的方程式为：FeCO3+2HCl=FeCl2+H2O+CO2↑

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

元素名称质量分数%元素名称质量分数%铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2.74银0.00001钾2.47金0.0000005地壳中含量最多的金属是Al！金属元素在地壳中含量：一、铁的冶炼：生熟炼铁炉一生熟炼铁炉二

图8-18我国古代炼铁图图8-20上海宝山钢铁公司炼铁高炉图8-19为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票现象分析反应式尾气处理红色粉末变成灰黑色，澄清的石灰水变浑浊。一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)与二氧化碳1.实验室用一氧化碳还原氧化铁①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气【图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)石灰水Fe2O3

COABFe注意：酒精灯B的作用：处理尾气，防止CO污染大气。6、熄灭点燃尾气的酒精灯步骤：1、通CO；2、点燃处理尾气的酒精灯；3、点燃加热Fe2O3的酒精灯；4、停止加热Fe2O3；5、停止通CO；现象：红棕色的物质变为黑色；澄清的石灰水变浑浊。实验透视：1.实验开始时先通CO，后加热的目的是

2.实验结束后先停止加热，后停止通CO的目的是3.硬质玻璃管内的现象是____________________。4.石灰水有何变化______________________。5.这个反应______(填“是”或“不是”)置换反应。不是红色固体变成黑色固体澄清的石灰水变浑浊

排除装置内的空气，防止混合后加热时发生爆炸。防止生成的铁在高温时被氧化,同时还可防止石灰水倒吸。。一氧化碳还原氧化铁相关的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O用酒精灯点燃尾气的作用是:防止一氧化碳污染空气2CO+O22CO2点燃一氧化碳还原氧化铁优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底;氢气存储和运输困难，成本更高。想一想

焦炭和氢气也可以用来还原铁，但为什么选一氧化碳这种物质来炼铁呢？一．铁的冶炼⑵.原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿(Fe3O4)⑷.焦炭作用：提供热量和还原剂一氧化碳．C+O2CO2点燃C+CO22CO高温石灰石作用：将铁矿石中的SiO2变成炉渣除去．⑴.原理：高炉⑶.设备：

在高温条件下，利用还原剂CO把铁从铁矿石中还原出来．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

高温Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高温2.工业炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温2.工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3是氧化剂⑴原理：在高温条件下CO作还原剂，把铁矿石中的铁还原出来。

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。3.含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯)=m(不纯)×纯度m(不纯)=m(纯)÷纯度例题：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=112X＝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。X=112×800t160×÷方程式解：设此样品中铁的质量为x562x0.2g562x0.2gx=0.2g×562=5.6g答：此铁样中铁的质量分数为96.55%，是生铁．Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑Fe%=5.6g5.8g×100%=96.55%C%=1-96.55%=3.45%∴是生铁例题2：5.8g某铁样品与足量的稀硫酸反应(杂质为碳,不与酸反应)产生氢气的质量为0.2g,则此铁样品中铁的质量分数为多少？此铁样是钢还是生铁?1.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②①④

⑵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二、金属资源的保护资料一：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所示。部分金属资源即将枯竭！原因一：每年大量开采(数以亿吨计)保护金属资源的原因：原因二：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20%~40%。思考1.金属资源短缺对人类社会发展意味着什么？2.金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？3.如何保护金属资源？所以保护金属资源是当今紧要的一件事！保护金属资源的原因：铁轨的锈蚀铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀

为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。1.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？铁的生锈过程哪种条件下,铁最易生锈?为什么?植物油abc请思考：用橡皮塞塞紧管口——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用橡皮塞塞紧管口(有水和Ｏ2)铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化，使铁转化为铁的化合物的过程。因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！

铁锈成分复杂，主要是Fe2O3·xH2O它是一种疏松多孔的物质。铁锈

铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。(缓慢氧化)氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

铁锈

(Fe2O3)氧化铝

(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密结实使铝“自我保护”铁铁锈与空气（氧气）接触与水接触铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应。铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁（Fe2O3）(铁锈很疏松，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，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3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。)铁生锈的条件：⑴要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；铁制品锈蚀的条件:⑵反应物要能相互接触；⑶生成物不会对反应起阻碍作用。(缓慢氧化)防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P201.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、镀上耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜保护层），使铁制品与空气隔绝。

3.制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。讨论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：思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？

推理依据是按铜绿的化学式可知：铜绿含C、H、O、Cu四种元素，若无空气中的O2、H2O、CO2等对铜发生作用则铜绿中不可能含O、C、H等元素。在潮湿的空气中铜与氧气、水、二氧化碳等作用生成了铜绿。用白醋浸泡可除去铜锈。

图8-25据估计一些矿物可供开采的年限2.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.金属资源保护的有效途径:[阅读18页~19页]⑴.防止金属腐蚀⑵.回收利用废旧金属⑶.合理的开采矿物⑷.寻找金属的代用品图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。小结铁生锈的主要条件是与氧气和水（或水蒸气）直接接触。破坏铁生锈的条件就能防止铁生锈。防止铁生锈的方法为：

保持铁制品表面干燥和洁净

在铁制品表面刷油漆、涂油、镀铬、“烤蓝”等

制成合金钢

保护金属资源的有效途径是：

防止金属腐蚀

回收利用废旧金属

合理有效的开采矿物

寻找金属的代用品

物尽其用反馈练习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.②⑤

B.③⑤⑥

C.①③⑦

D.②⑥⑦

B4.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，安装在南方比安装在北方更易生锈，其原因是___________________________________。C南方比北方天气潮湿，铁更易生锈ABC铁在干燥空气中铁在有水而无空气（氧气）时铁在有空气和水时用植物油液封用橡皮塞塞紧管口4.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀