課題3金屬資源的利用和保護

4.知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，認識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護的重要性。學習目標：

2.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。

3.會根據(jù)化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。

2.會根據(jù)化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。重點：圖8-15自然界以單質形式存在的金圖8-16自然界以單質形式存在的銀除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(少數(shù)，如金和銀)化合物(大多數(shù)，如各種鐵礦石)赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-17常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）礦石：工業(yè)上把能用來提煉金屬的礦物叫礦石。

圖8-17常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

孔雀石Cu2(OH)2CO3赤銅礦

Cu2O毛赤銅礦(Cu2O

)罕見的銅礦石元素名稱質量分數(shù)%元素名稱質量分數(shù)%鋁7.73鎂2.00鐵4.75鋅0.008鈣3.45銅0.007鈉2.74銀0.00001鉀2.47金0.0000005地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：鐵礦石

鐵一、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-18我國古代煉鐵圖圖8-19為紀念1996年中國鋼產(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票現(xiàn)象分析反應式尾氣處理紅色的Fe2O3變成黑色，同時產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(黑色)與二氧化碳1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點燃或②用氣球收集尾氣Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產(chǎn)物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)2CO+O2===2CO2點燃實驗步驟：①.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。②把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質玻璃管中。

③把硬質玻璃管接入裝置系統(tǒng)中，先通入一氧化碳氣體排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發(fā)生的變化。

④當紅棕色粉末已轉變成黑色后，停止加熱，再通入一會兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質玻管中進行，防止一氧化碳污染空氣。（1）、原料：黃鐵礦FeS2赤鐵礦Fe2O3菱鐵礦FeCO3磁鐵礦Fe3O4

鐵礦石（提供鐵元素）

焦炭：燃燒放熱提高爐溫，并將生成的CO2還原為具有還原性的CO，因此在煉鐵高爐中起主要作用的還原劑是CO，優(yōu)點是氣體還原劑具有流動性，能與礦石充分接觸，使反應更徹底。石灰石：將礦石中的雜質轉變?yōu)闋t渣。空氣70%48.27%46.67%72.41%含鐵量2.工業(yè)煉鐵：（2）、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫（3）、設備：高爐化學方程式：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

點燃

在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質,在計算用料時和產(chǎn)量時,應考慮到雜質問題。不純物質、純物質、純度之間的關系：列比例時，一定要用純量。3.含雜質的物質的化學方程式的計算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000t×80%＝800t。設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為X。160112800tX160800t=112XX＝560t折合含鐵96%的生鐵的質量為560t÷96%＝583t

(純化雜)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。或設800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t

(雜化純)練習：1.要煉出含雜質3%的生鐵2000噸，需要含四氧化三鐵90%的磁鐵礦石的質量是多少？Fe3O4+4CO3Fe+4CO2高溫解：需要含F(xiàn)e3O490%的磁鐵礦石的質量為X2323×56X·90％2000t×(1-3%)

2323×56X·90％2000t×(1-3%)X=2976.7t答：磁鐵礦石的質量為2976.7t。2.下圖是課堂中模擬煉鐵的實驗裝置。

（1）寫出圖中標有序號的儀器名稱①

，②

。

(2)實驗過程中，先要進行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳

(3)A中反應的化學方程式是。

B中反應的化學方程式是

，

B中觀察到的現(xiàn)象是_______________

。

(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②為什么要保護金屬資源？二、金屬資源保護保護金屬資源的原因：⑴每年大量開采(數(shù)以億噸計)⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產(chǎn)量的20%~40%)P171.金屬的腐蝕和防護人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產(chǎn)量的四分之一！如何防銹？全浸在水中干燥空氣中一半在水中食鹽水中稀H2SO4中實驗：探究鐵生銹的條件

一周后鐵釘沾了酸液:鐵釘嚴重銹蝕鐵釘浸沒一半的在食鹽水中：浸沒在食鹽水中的鐵釘幾乎全部生銹鐵釘浸沒一半在水中：鐵在空氣、水的界面處生銹鐵釘完全浸沒在水中（上面還加植物油）：鐵未生銹鐵釘放在干燥的空氣中（加干燥劑等）：鐵未生銹全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食鹽水中干燥空氣中123451．鐵生銹是鐵與氧氣、水等物質相互作用。（緩慢氧化,放熱）2.在有酸性和鹽條件下會加快生銹速率3．鐵銹（混合物）的主要成分是氧化鐵Fe2O3,紅棕色。（鐵銹很疏松，所以鐵可以完全被銹蝕。）結論:氧化鐵與鋁壺表面的氧化鋁膜性質比較

鐵銹

(Ｆe2Ｏ3)氧化鋁

(Al2O3)結構特點若不除去結果疏松多孔完全銹蝕致密結實使鋁“自我保護”鐵鐵銹與空氣（氧氣）接觸與水接觸加快鐵生銹速率的情況酸性污染物的存在

(酸雨)加快生銹速度離子化合物的存在

(氯化鈉)高溫

(加快化學反應速度)較不活潑金屬接觸（置換反應)經(jīng)刮擦或凹凸扭曲表面(增加接觸面)自行車的構件如支架、鏈條、鋼圈等，分別采取了什么防銹措施？刷油漆涂油鍍鉻你能對防止鐵制品銹蝕提出些建議嗎？討論平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！金屬防腐蝕的方法：改變金屬的內部結構制成合金，如不銹鋼形成保護層刷油漆、涂油、燒制搪瓷（物理方法）電鍍上一層耐腐蝕的金屬（鍍鉻、鋅、錫）、通過化學反應使表面形成致密的氧化物薄膜等改善腐蝕環(huán)境等等保持鐵制品表面干燥和潔凈（1)隔絕空氣或氧氣(2)隔絕水礦物是以各種形式儲存在地球上的金屬物質，它的形成是需要漫長的歲月。地球上的礦物儲存量是有限的，而當今社會的發(fā)展，人類每年向大自然索取數(shù)以萬噸計的金屬。這樣的消耗速度是驚人的快！有人估計一些礦物質可開采年限如下：2.金屬資源保護2、怎樣保護金屬資源呢?P19⑴防止金屬的腐蝕。⑵金屬的回收與利用。⑶有計劃,合理地開采礦物,嚴禁不顧國家利益的亂采礦。⑷尋找金屬代用品。如以塑代鋼。1、為什么要保護金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。金屬的回收利用回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節(jié)約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫

1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，其主要反應原理是在高溫條件下CO作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來。2.在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質,在計算用料時和產(chǎn)量時,應考慮到雜質問題。

3.鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水(或水蒸氣)直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。

4.保護金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。列比例時，一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O請你解釋以下兩個事實：1）鋁比鐵容易氧化，但為什么鋁制品耐用而鐵制品卻容易銹蝕？鋁被氧化后在其表面形成一層致密的氧化膜，保護可鋁不再進一步被氧化；而鐵氧化易生銹，需要一層保護膜。2）為什么沿海，尤其是南方沿海地區(qū)的鋼鐵制品比北方容易銹蝕？沿海地區(qū)，氣候較潮濕，鐵在潮濕的空氣中更易被腐蝕。練習本單元小結：一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質的比較：物理性質金屬非金屬狀態(tài)

在常溫下，除汞(Hg)是液體外，其余都是固體

在常溫下，有固、液、氣三態(tài)密度

一般較大

一般較小光澤

有

一般無導電性導熱性能導電、導熱

一般不導電、不導熱延展性有沒有

2.金屬材料包括純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實際中大量使用的金屬材料是合金。二、金屬的化學性質

1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應，但反應的難易和劇烈程度不同。)以Fe、Al、Cu為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應的化學方程式。

，

。

Fe

+

H2SO4

＝

FeSO4

+

H2↑2Al

+3H2SO4

＝

Al2(SO4)3

+3H2↑3Fe

+

2O2Fe3O4點燃4Al

+

3O22Al2O3點燃2Cu

+

O2

2CuO

△Cu

+

H2SO4→不反應

2.由一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應叫做置換反應。例如如果用A+B→C來表示化合反應的話，請用相似的方法來表示分解反應和置換反應。置換反應：A+BC→B+AC分解反應：AB→A+B

，

。

Z