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1、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.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。,3.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。,1.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。,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,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于地壳（矿石）和海洋。,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
2、（主要成分是Fe2O3）,菱铁矿（主要成分是FeCO3）,图8-18 常见的矿石,磁铁矿（主要成分是Fe3O4）,图8-18 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）,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,地壳中含量最多的金属元素是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8-19 我国古代炼铁图,人类每年要提取数以亿吨计的金属，用于工农业生产和其他领域。其中，提取量最大的是铁。,图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉,图8-21 为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票。2010年中国粗钢产量
3、已超过6亿吨。,红色的Fe2O3变成灰黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(灰黑色)与二氧化碳,1.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,【图8-20】,实验步骤：,.按下图组装仪器，并检查其气密性。,把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻璃管中。,把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排尽空气，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。再点燃酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。,当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热，持续通入一氧化碳，直至玻璃管冷却，防止Fe被氧化。,（1）、原料：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeC
4、O3,磁铁矿 Fe3O4,（2）、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,石灰石、铁矿石焦炭、空气,（3）、设备：高炉,化学方程式：,含铁量,2.工业炼铁：,想一想：选择的铁矿石的依据？,70%,48.27%,46.67%,72.41%,炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,炼铁时各物质的作用：石灰石：把矿石中的SiO2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,高温,在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在
5、计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。,混合物、纯净物、纯度之间的关系：,方程式计算列比例时，要用纯净物的质量计算。,3.含杂质的物质的化学方程式的计算：,m(纯)=m(混)纯度,m(混)=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？,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。,160 112,800t X,X560t,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
6、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。,160 112800t X96%,160:112800t:X96%X583t,(杂化纯),设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。,解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.,X4790t,答：该3000 t生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。,1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：该3000 t生铁中含纯铁多少吨？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）,课堂练习：,2.下图是课堂中模拟
7、炼铁的实验装置。,（1）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_。（填或）加热 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,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,3.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。,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。铝的密度小 铝很活泼 地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜,钢铁的冶
8、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),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,为什么要保护金属资源？,二、金属资源保护,每年大量开采(数以亿吨计),每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%40%),P18,防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域的重大问题,1.金属的腐蚀和防护,人们采取了许多措施，但每
9、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！,如何才能防止金属被腐蚀？让我们先来了解铁是如何生锈的,实验：探究铁生锈的条件,铁钉一半浸没在水中,铁钉完全浸没在煮沸过的蒸馏（植物油液封）,铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）,铁钉沾了酸液,铁钉一半浸没在食盐水中,一周后,1、铁钉一半浸没在水中：铁生锈，且在空气、水交界处生锈严重。2、铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈3、铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈4、铁钉沾了酸液:铁钉严重锈蚀5、铁钉一半浸没在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈,1,2,3,4,5,铁,在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质共同作用
10、，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,铁锈成分复杂，主要Fe2O3XH2O它是一种疏松多孔的物质，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。,实验对比得出结论:,与酸液接触和与盐溶液接触的条件下会加快生锈速率,氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较,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,怎样防止铁生锈,加上保护层,三角架：,钢线(辐条）：,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,自行车防锈措施有哪些？,讨论：,钢圈：,生活中常见的防锈方法有,(
11、1)给铁制品刷漆、涂油、套上塑胶层等,(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)烤蓝通过：化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜,(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，最活泼的金属会先被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀。,(4)把铁制成铁合金,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）、烤蓝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,图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限,2.金属资源保护
12、,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、怎样保护金属资源呢?P19,防止金属的腐蚀。,金属的回收与利用。,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,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.把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要反应原理是在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。,2.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。
13、,3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)同时接触，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止钢铁生锈。在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和 耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。,4.保护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及寻找金属代用品等。,列比例时，一定要用纯量。,m(纯)=m(混)纯度,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(),C,B,A.水面
14、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（）在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂保留铁件表面的铁锈作保护层在铁器表面刷油漆自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.B.C.D.,B,4.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。请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：,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
15、入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中,一周后，编号为_的试管中的铁钉最易生锈。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,A B C,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,5.某课外兴趣小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。实验数据如下表：请你认真分析数据，回答下列问题：哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；计算样品中铁的质量分数；若生产1000 t这种纯度的铁，至
16、少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？,改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%),解：分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的实验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g0.3g),即各人的实验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。,解：乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g0.3g。设Fe的质量为X。Fe+H2SO4=FeSO4+H22 X 0.3g,计算样品中铁的质量分数；,答：样品中铁的质量分数为93.3%。,若生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？,解：需要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。1000 t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t93.3%930t。,160 112Y80%930t,160:112=Y80%:930t Y=1666.1t,答：生产1000 t这种纯度的铁，至少需要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。,
