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1、第五章 金属的冶炼与利用,第一节 金属的性质和利用,初三化学 刘进胜,思考1：铁、铝常用于制作锅、铲等炊具，表现出金属哪 种物理性质？,铁锅,铝锅,导热性,铜线,思考2：铁、铝、铜能加工成导线、能压成薄片，表现出金属 哪些物理性质？,导电性、,铝锭可压成很薄的铝箔用来包装糖果等,延展性,思考3：金、银、铂做成各种首饰等，表现出金属哪种 物理性质？,有金属光泽,金属铁,金 属 锌,铜 块,金 条,汞,一、金属的物理性质,相似性：大多数金属都有金属光泽，密度、硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性、延展性。 差异性：汞常温下呈液态，铜为紫红色，银的导电能力最强，熔点最高的金属是钨等。,铅(
2、Pb),锡(Sn),铝(Al),铁具有磁性,铜呈紫红色,金呈黄色,金属均呈银白色吗?,温度计中的汞为液体,金属还具有各自的特性：,金属光泽,在粉末状时，金属吸收可见光后辐射不出去，所以这时金属一般呈暗灰色或黑色。,联想与启示,你知道铸造硬币的金属材料由哪些吗？你觉得在选择铸币材料时应考虑哪些因素？,需要考虑价格、硬度、无毒、耐磨、耐腐蚀、色泽美观、质轻、易加工、性质稳定、价廉、资源丰富等因素。,二、常见金属的化学性质,1、金属与氧气的反应,回顾在氧气的化学性质中，我们研究了哪几种金属和氧气的反应？你还能回忆起这些反应的现象吗？,3Fe + 2O2 Fe3O4 2Mg + O2 2MgO,在氧气
3、中点燃,在空气中加热,在空气中加热,火星四射剧烈燃烧有黑色物质生成,表面变暗失去金属光泽,表面发黑,产生气体,产生气体,无明显现象,从上述实验事实可以看出：镁、铝比较活泼，铁、铜次之,2、镁、锌、铁、铜与盐酸反应比较,金属与（稀）酸溶液反应,剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡,剧烈反应，金属逐渐减少，产生大量气泡,剧烈较反应，金属逐渐减少，产生大量气泡,反应缓慢，金属逐渐减少，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色,不反应,Mg + H2 SO4 = MgSO4 + H2 ,Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 ,Zn + H2 SO4 = Zn SO4 + H2 ,Zn + 2HCl =
4、 ZnCl2 + H2 ,Fe + H2 SO4 = FeSO4 + H2 ,Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ,2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2,2Al + 6HCl = 2AlCl3 +3H2,很快,很快,较快,较慢,不反应,反应后生成什么气体？根据反应时是否有气泡产生及产生气泡速度的快慢，可否判断金属的活动性强弱？,结论：MgZnFeCu,金属与盐酸反应的比较,3、金属与金属化合物溶液的反应,铝丝浸入硫酸铜溶液中 铜丝浸入硝酸银溶液中,铁丝浸入硫酸铜溶液中Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu,Cu + AgNO3 =Cu(NO3)2 + Ag
5、,铜丝浸入硝酸银溶液中,2,2,常见金属活动性顺序表:钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 氢 铜 汞 银 铂 金K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au ( 从左右：金属活动性依次减弱),金属活动性顺序的应用：,Mg + CuSO4 = MgSO4 + CuFe + CuSO4 = FeSO4 + CuZn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu,我们从反应物和生成物的类别（如单质、化合物）的角度来分析，这些反应有什么特点？将这类反应和分解反应化合反应进行比较。,单质,单质,化合物,化合物
6、,上面的4个反应方程式是属于置换反应,化学反应的基本类型,化合反应：A + B AB分解反应：AB A + B 置换反应：A +BC AC + B,反应原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2 Fe +2 HCl = FeCl2 + H2,三、实验室制取氢气,反应装置：,启普发生器,收集装置,氢气的检验,说明：氢气的检验一般是利用氢气的可燃 性，在氢气燃烧的火焰上方罩上一个干燥的小烧杯，观察杯壁是否有水珠出现。前提：必须事先知道该气体是氢气。原理：2H2 + O2=2H2O,四、合金,1、合金的定义：合金是由一种金属与其他一种或多种金
7、属（或非金属）熔合而成，且具有金属特征的混合物。 人类使用最早的合金是青铜（合金），目前使用最广泛的钢和生铁都是铁碳合金。,注意：1、合金一定是混合物 2、合金中可以含非金属元素,2% 4.3%,0.03% 2%,含较多的碳、硫、磷、硅等元素,含碳、硫、磷、硅等元素较少,硬而脆，不可煅造,硬而韧，良好的延展性,烧菜用的铁锅、暖气片机床的底座等,制造机械、交通工具和武器,生铁和钢（都是混合物）,生铁和钢的区别在于含碳量不同，所以炼钢就是降低生铁中的含碳量,生铁和钢都是铁的合金。那么什么叫合金？合金有什么性能？,铝,钙,铁,银,铬,钨,汞,合金的特性,合金的硬度大于各成分金属合金的熔点低于各组分金
8、属抗腐蚀性强于组分金属,一些常见金属的特性和用途,初三化学 刘进胜,合金钢,铜合金,保险丝（武得合金）,铝合金窗,铱铂合金笔,钛合金与人造骨,多种多样的合金制品,金属在生活、生产中非常广泛的应用。不同的用途需要不同性能的金属。,如：做飞机机翼的金属，需要坚硬而质轻；,用于制造切割工具的金属，需要有很大的硬度,制造电灯丝的金属熔点要高。制造保险丝的金属熔点要低,制造化工生产设备的金属要耐腐蚀等等,几种合金,不锈钢,不锈钢是指含铬13%以上的铁合金。常见的不锈钢含18%的铬和8%的镍。这种合金在空气中较稳定，不容易生锈，能够长久保持其金属光泽和银白色。但在某些情况下（例如在海水中）不锈钢仍然会被腐
9、蚀。所以 ，不锈钢并不是绝对不会生锈的，只不过是它“自我保护能力”比较强而已。,初三化学 刘进胜,几种合金,形状记忆合金,这类合金被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医疗。能源和自动化等方面,初三化学 刘进胜,几种合金,高温合金,储氢合金,在高温下，仍然保持其较高强度的合金叫高温合金它主要用于制造飞机和航天飞机的关键部件,储氢合金是指能在温室下吸收氢气，稍稍加热即能很快放出氢气的合金。它以镁或稀土金属为主形成的合金。 氢气是21世纪要开发的新能源之一。储氢合金不但能解决氢气储存和运输问题，而且可用于氢气的回收、分离、净化等方面,初三化学 刘进胜,钢铁的用途,第二节 金属矿物 铁的冶炼,一、常见的
10、金属矿物,磁铁矿的主要成分为Fe3O4,黄铁矿的主要成分是FeS2,赤铁矿(主要成分为Fe2O3),菱铁矿主要成分是FeCO3,褐铁矿（Fe2O3nH2O),孔雀石,赤铜矿,定义：使金属矿物变成金属的过程，叫做金属冶炼。,二、铁的冶炼,1、实验装置,或把尾气烧掉，防止污染空气,（1） 检查装置的气密性；（2） 装入药品并固定；（3） 向玻璃管内通入一氧化碳气体；（4） 给氧化铁加热；（5） 停止加热；（6） 待试管冷却后停止通一氧化碳。,实验步骤,(CO:,早出晚归,酒精灯:,迟到早退),1、红棕色的固体逐渐变成黑色，且能被磁铁吸引； 2、澄清的石灰水变浑浊。,实验现象,化学方程式,3CO+F
11、e2O3=Fe+3CO2C02+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O,高温,注意,1、实验中先通一段时间CO，再加热Fe2O3的目的： 排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，点燃会发生爆炸。2、实验完毕后继续通一氧化碳的目的 防止水倒吸(不撤离CO装置)； 防止生成的铁重新被氧化(撤离CO装置)。3、尾气的成分中含有CO，必须加以处理，方法有 （1）用气球收集； （2）点燃；回收再利用，防止污染空气,炼铁的主要设备是：,主要反应,C+O2=CO2,C+CO2=2CO,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,高温,高温,点燃,高炉,炼铁的原料：,（1）铁矿石：（2）焦 炭:（3）石灰石：（4
12、）空 气:,提供铁 元素,a、提供热量b、制CO,制造炉渣,提供氧气,炼铁的原理：,在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,高温,1、许多金属的冶炼，是把它们的矿物跟焦炭或氢气、一氧化碳等物质一起加热反应。（如锰、锌、铁、镍、铅等）2、有些金属很难从其矿物中提取出来，需用电解的方法。（如铝等）,指导阅读：课本P125“拓展视野”,2Al2O3=4Al+3O2,通电,拓展,冶炼方法的选择,简单，实用，节省的原则,1.热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。,2HgO = 2Hg + O2,2Ag2O = 4Ag + O2,2Al2O3
13、=4Al+3O22NaCl=2Na+Cl2,2电解法在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,通电,通电,3热还原法多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。,1、工业炼铁的原理：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO22、工业炼铁的原料： 铁矿石、焦炭、石灰石、空气3、工业炼铁的设备：高炉,高温,复习巩固,1、某同学改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置如图所示：（1）、若先给氧化铁加热，再通入一氧化碳可能产生的后果是 。 （2）、写
14、出A中发生反应的化学方程式 。 （3）、B装置中产生的现象可判断反应是否开始发生，B试剂是 。（4）、C装置的作用是 。 （5）、C装置收集气体的方法叫 。,练习与实践,Fe2O3,CO,A,B,C,发生爆炸,高温,3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2,澄清石灰水,收集未反应的CO，防止污染空气,排水法,2、工业炼铁中的还原剂是（ ）A、C B、CO C、Fe2O3 D、Fe3、炼铁的原料是（ ）A、铁矿石、一氧化碳、空气 B、铁矿石、烟煤、生石灰 C、铁矿石、焦炭、空气 D、铁矿石、焦炭、石灰石、空气,B,D,计算： 1、 某钢铁厂冶炼896Kg铁，需要含Fe2O364%的赤铁矿石多少千克？
15、,2、某炼铁厂每天生产含杂质4%的生铁2240吨，每天需要含杂质20%的赤铁矿多少吨？,第三节 金属防护和废金属回收,观察铁钉生锈实验，铁钉生锈的主要因素有哪些？,铁生锈的原因:,生锈是铁与氧气、水等物质作用，发生一系列复杂的化学反应，转化为铁的化合物的过程。且在酸性或盐溶液的环境下锈蚀的速度更快。,铁锈：主要成分是Fe2O3，是一种疏松多孔的红棕色物质，能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。,视 野 拓 展：铝的“自我保护”,铝与空气中的氧气反应，生成的氧化铝可以形成一层致密而结实的膜覆盖在铝的表面，防止铝继续与氧气反应，从而起到“自我保护”的作
16、用。,自行车的构件如支架、链条、钢圈、辐条等，分别采取了什么防锈措施？,讨论,答：烤漆、涂油、镀铬、镀锌等,喷 漆,镀 铬,烤 蓝,涂 搪 瓷,镀 锌,防锈原理： 隔绝空气和防水，使铁没有生锈的条件。防锈措施： 1、保持洁净干燥； 2、覆盖保护层 刷漆、涂油、烧涂搪瓷、镀耐腐蚀的金属（如铬、锌）、 烤蓝 3、改变其组成和结构如制成不锈钢等合金,下列铁制品，用什么方法防锈? 吊扇叶片、 铁制栏杆、机器上的齿轮切过咸菜的刀、铁洗脸盆 、医用手术刀、浴缸、锯条,废 电 池,报 废 的 汽 车,废金属的回收利用：,1、废金属的种类,冶金工业、金属加工业和日常生活中丢弃的金属碎屑、碎块，锈蚀和报废的金属
17、物品。,2、废金属的危害,造成资源浪费和环境污染，如镉、汞等有毒金属对环境的污染。,铁熔化后可铸造,例如将废钢铁回炉炼成钢等，既可以节约大量煤和铁矿石，又能减少污染。,回收利用废金属，有着巨大的社会效益和经济效益。,3、回收和利用废金属的意义,我国在回收废金属方面的情况,我国废旧金属的回收再利用已经被许多发达国家政府高度重视。我国铜的再生利用率在1992年、1994年和1996 年间分别占当年精炼铜产量的36、35.8和61，与发达国家相近。但铝的平均回收率不足3，锌的回收率不足5。随着我国金属用量的不断增加，再生利用废旧金属对于缓解资源短缺具有重要作用，意义深远。,金属回收标志,金属资源保护
18、的途径:, 废旧金属回收、利用； 大量开发和使用代用品，如塑料； 防止金属锈蚀； 合理开采矿物等。,1.在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最慢的是 （ ） A、在干燥、致密、不透气的土壤中 B、在潮湿、疏松、透气的土壤中 C、在潮湿、致密、不透气的土壤中 D、在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中,A,2.为了防止钢铁制品锈蚀，下列措施不当的是（ ） A、在铁制品表面镀上一层锌 B、在车船的表面喷涂油漆 C、将使用后的菜刀用布擦干 D、用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净,D,3.垃圾是放错了地方的“宝藏”，为了节约资源和保护环境，应实施垃圾分类回收。生活中废弃的铁锅、铝制易拉罐、铜线等可以归为一类加以回
19、收，它们属于（ ） A、金属和合金 B、化合物 C、氧化物 D、非金属,A,4.食品包装盒中常放有一小袋粉末状物质，该物质对食品同时具有防潮和防氧化作用。某同学从超市购买的食品包装盒中取出装有粉末状物质的小袋，撕开后发现袋里有板结的铁锈。试推测：粉末状物质是什么？其作用原理是什么？,铁粉，利用铁生锈可以把水、氧气反应掉，从而起到防潮和防氧化作用。,5. 某市一家大型化工厂处理回收含铜废料的生产流程如下：,含铜废物,黑色固体及残留物,硫酸铜、水及不溶物,滤液,浅绿色溶液及红色沉淀物,红色粉末,灼烧,（1）,稀硫酸、加热,（2）,过滤,铁屑,过滤,过程得到的残留物不溶于水和稀硫酸。请写出上述生产流程中与铜直接有关的化学方程式。,_,2CuO2 2CuO,CuOH2SO4=CuSO4H2O,FeCuSO4=FeSO4Cu,
