第八单元-课题三-金属资源的利用和保护

课题3金属资源的利用和保护AlXCu现象开始时几乎无气泡产生产生气泡速度慢无气泡产生一段时间后产生气泡速度快产生气泡速度慢无气泡产生【分析与结论】(1)实验开始时，铝表面几乎无气泡产生的原因是______________________。(2)铜表面始终无气泡产生的原因是______________。(3)三种金属的活动性由强到弱的顺序是___________。铝表面有一层氧化铝薄膜

1、某校同学以“比较Al、X、Cu三种金属的活动性”为课题进行实验探究。【所用药品】溶质质量分数相同的稀盐酸，大小形状都相同的Al、X、Cu三种金属。【实验记录】铜不能与稀盐酸发生反应

Al>X>Cu

人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属一.金属元素在自然界中的存在

金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在；图5—2地壳中金属的百分含量

含有矿物的岩石称为矿石。铁矿石等都是常见的矿石

其余大多数以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。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赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝士矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿

Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O)

我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要志地位。

大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。二.铁的冶炼为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰一氧化碳还原氧化铁实验室相关的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2点燃高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气实验步骤：1、检查装置气密性2、将适量的氧化铁装入试管并固定装置3、点燃右边酒精灯4、通入一氧化碳气体5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。1、原料：黄铁矿FeS2赤铁矿Fe2O3菱铁矿FeCO3磁铁矿Fe3O42、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温石灰石、铁矿石焦炭、空气3、设备：高炉化学方程式：70%48.27%46.67%72.41%含铁量高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来

工业上铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，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。炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石

生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温例1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁的质量是多少？解：氧化铁的质量：1000t×80%=800t设：理论上可炼出铁的质量为XFe2O3+3CO2Fe+3CO2高温160112800tX160X112800tX=560t折合为含铁96%的生铁的质量为560t÷96%=583t答：1000t可炼出生铁为583t。160X=112×800t含杂质的物质的化学方程式的计算：列比例时，一定要用纯量。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：m(纯)=m(不纯)×纯度m(不纯)=m(纯)÷纯度例3：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？注意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁1000t×80%×70%÷96%=583.3t生铁的质量：练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？生铁—铁—氧化铁—赤铁矿石3200t×（1-2%）÷70%÷80%=4571.5t赤铁矿石:练习：要炼出含杂质3%的生铁2000吨，需要含四氧化三铁90%的磁铁矿石的质量是多少？Fe3O4+4CO3Fe+4CO2高温解：需要含Fe3O490%的磁铁矿石的质量为X2323×56X·90％2000t×(1-3%)

2323×56X·90％2000t×(1-3%)X=2977t答：磁铁矿石的质量为2977t。作业：P223、41、为避免一氧化碳污染空气，并回收利用一氧化碳，方框中连接的是C和D，导管接口的连接顺序a→

→

→

。C装置中NaOH的作用是

。2、实验开始时，应

(填“先加热再通CO”或“先通CO再加热”)，目的是

。3、实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象为

，反应方程式为

。4、除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3

(请写一物质的化学式)。某化学兴趣小组用一氧化碳与氧化铁的反应来探究炼铁的原理，装置如下图所示。请回答有关问题：订正作业（教师介绍）dbe除去残余的二氧化碳

先通一氧化碳再加热

赶尽玻璃管内的空气，防止加热爆炸

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温C或H2

固体由红棕色变成黑色

据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%——40%钢铁的最大的弱点就是容易生绣三.金属资源保护1.金属的腐蚀和防护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。全浸在水中干燥空气中一半在水中食盐水中稀H2SO4中实验：探究铁生锈的条件

一周后铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食盐水中干燥空气中1．铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热）2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3．铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3,红棕色.结论: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。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——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)金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。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.

1、金属的腐蚀和防护活动与探究（铁生锈条件的探究）①②③条件现象分析①②③水、氧气水氧气生锈不生锈不生锈①②可得铁生锈与氧气有关①③可得铁生锈与水有关结论：在水、氧气同时存在的环境中铁能生锈。（缓慢氧化，放热）问题：铝的化学性质比铁活泼为什么不生锈呢？铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件想一想阅读教材P19页，回答下列问题：1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？

2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？

3、你能否根据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。4.

加快铁生锈速率的情况酸性污染物的存在

(酸雨)加快生锈速度离子化合物的存在

(氯化钠)高溫

(加快化学反应速度)较不活泼金属接触（置换反应)经刮擦或凹凸扭曲表面(增加接触面)氧气水生锈5.

怎样防止铁生锈加上保护层(1)加上油漆、塑胶层或油脂铁油漆氧气和水不能与铁接触，所以铁不会生锈油漆剥落后油漆氧气和水与铁接触，导致铁生锈(2)

镀上其他金属,如镀锡或铬等「罐头」是由镀锡铁制成。镀铬的浴室水笼头。(3)牺牲性保护由镀锌铁制造的水桶。把铁与一较活泼的金属相连接，因而防止铁生成Fe2+(aq)离子，从而防锈。破损部位锌表层氧与锌反应，铁不会腐蚀铁锌块(4)使用铁合金用不锈钢制造的器具金属防腐蚀的方法：改变金属的内部结构制成合金，如不锈钢形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净（1)隔绝空气或氧气(2)隔绝水①保持钢铁表面的清洁干燥。②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、锯条上的烤蓝。⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）防止铁锈蚀的主要措施：铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应；而铁与氧气、水等反应生成的铁锈[Fe2O3·H2O]却很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。结论：金属锈蚀的条件：①要有能够发生反应的物质，②反应物要能相互接触，③生成物不会对反应起阻碍作用等。请同学们根据燃烧条件和灭火的方法结合铁生锈的条件，说出防止铁生锈的方法。（1)隔绝空气或氧气(2)隔绝水讨论：自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？刷油漆涂油镀铬1、改变金属的内部结制成合金，如不锈钢2、形成保护层刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等3、改善腐蚀环境等等保持铁制品表面干燥和洁净对防止铁制品锈蚀的建议：2、金属资源保护保护金属资源的主要途径：1、防止金属的腐蚀2、金属的回收和利用3、有计划合理地开采矿物4、寻找金属代用品学完本课题你应该知道：P21学生练习：1、根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触5、物尽其用2、通过实验回答，铁钉在下列哪些情况下容易生锈？（1）在干燥的空气中（2）在潮湿的空气中（3）部分浸入食盐水中（4）浸没在植物油中3、如图所示实验，装置中出现的现象是（）A、铁丝不变化B、铁丝逐渐消失C、试管中的液面不变化D、试管中的液面上升D4、下列关于金属资源的说法，不正确的是（）A