1、金屬和金屬材料,課題3 金屬資源的利用和保護,第一課時,p15,4.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8-16 自然界以單質形式存在的金,圖8-17 自然界以單質形式存在的銀,除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,

2、其余都以化合物形式存在。,金屬的存在形式：,單質( 少數，如金和銀),化合物( 大多數，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8-18 常見的礦石,磁鐵礦（主要成分是fe3o4）,圖8-18 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,地殼中含量最多的金屬是al！,金屬元素在地殼中含量：,一、鐵的冶煉：,生熟煉鐵爐一,生熟煉鐵爐二,圖8-19 我國古代煉鐵圖,圖8-20 上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐,圖8-21 為紀念1996年中國鋼產量突破1億噸而發(fā)行的郵票,紅色的fe2o3變成灰黑色，同

3、時產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(灰黑色)與二氧化碳,1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵,用燃著的酒精燈將尾氣點燃或用氣球收集尾氣,【實驗8-3】,實驗步驟：,.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。,把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質玻璃管中。,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。,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。,原料：鐵礦石、焦炭、石灰石,2.工業(yè)煉鐵：,

4、反應的化學方程式：,co是還原劑；,fe2o3是氧化劑,原理： 焦炭在高溫條件下跟o2反應生成co, co作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中 的鐵還原出來。,設備：煉鐵高爐,鐵礦石、焦炭、石灰石,在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料時和產量時,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？,解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000t 80%

5、800t。 設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為x。,160 112,800t x,x560t,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。,160 112 800t x96%,160 :112800t :x96% x583t,(雜化純),設需含fe2o3質量分數為85%的赤鐵礦石的質量為x。,解：生鐵中含純鐵：3000t(15%)=2850t.,x4790t,答：該3000 t生鐵中含純鐵2850t。 該煉鋼廠每天

6、需含fe2o3質量分數為85%的赤鐵礦石為4790t。,1.【06自貢】某煉鋼廠日產含雜質5%的生鐵3000t，試計算： 該3000 t生鐵中含純鐵多少噸？ 該煉鋼廠每天需含fe2o3質量分數為85%的赤鐵礦石多 少噸？（計算結果保留整數）,練習：,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 ， 。 (2)實驗過程中，先要進行的是_ 。（填或） 加熱 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中觀察到的現象是_ 。 (4)該裝置的不足之處是 。,鐵架臺,試管,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

7、=caco3+h2o,澄清的石灰水變渾濁,3.右下圖是金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。,選擇編號填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是 ；目前鋁在多個領域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是 。 鋁的密度小 鋁很活潑 地殼中鋁的含量高 鋁的表面易生成致密的保護膜,鋼鐵的冶煉是人類文明的一個重要標志。 右圖是實驗室模擬煉鐵的裝置圖，寫出冶煉生鐵的化學方程式 ；能證明產物中有鐵粉的方法是： 。,用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡),在組裝儀器時，把玻璃管插入橡膠管的操作方法 是 。,此裝置有不完善的地方，請說出其中一種改進方法： 。,用氣球收集尾氣或用燃著的酒精燈點燃,導管一

8、端用水潤濕后旋轉插入,第八單元 金屬和金屬材料,課題3 金屬資源的利用和保護,第二課時,p1821,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：,每年大量開采(數以億噸計),每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產量的20%40%),p18,1.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 占世界年產量的四分之一！,如何防銹？,a.在干燥空氣中 b.浸沒在水中 c.半截浸沒在水中,鐵的生銹過程,哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?,不生銹(有水無o2),不生銹 (有o2無水),在水與空氣的交界面最易生銹,植物油,a b c,請思考：,用橡皮塞塞緊管口,(有水和2

9、),鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生化學反應。,鐵銹的成份很復雜,主要為氧化鐵fe2o3 xh2o。,(fe2o3 xh2o很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應，如不及時除去，會加快鐵制品的生銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應生成致密的al2o3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣反應，所以鋁耐腐蝕。),鐵生銹的條件：,要有能夠發(fā)生反應的物質(fe、h2o、o2)；,鐵制品銹蝕的條件:,反應物要能相互接觸；,生成物不會對反應起阻礙作用。,4fe+3o2+2xh2o=2fe2o3 xh2o (緩慢氧化),防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可)：p20表,1.保

10、持鐵制品表面的潔凈和干燥。,2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上 耐腐蝕的金屬、烤藍（即表面生成致密的氧化膜保護層），使鐵制品與空氣隔絕。,3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。,三角架：,鋼線(輻條）：,鏈條：,刷漆,鍍一層耐腐蝕的金屬,涂油等,平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！,自行車防銹措施有哪些？,討論：,鋼圈：,圖8-25 據估計一些礦物可供開采的年限,2.金屬資源保護,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。,2、怎樣保護金屬資源呢?,防止金屬的腐蝕。,金屬的回收與利用。,有計劃,合理地開采礦物,嚴禁不顧國家利益的亂采礦。,

11、尋找金屬代用品。如以塑代鋼。,圖8-26 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。,反饋練習,1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是 （） a.在潮濕、致密的土壤中 b.在干燥、致密的土壤中 c.在潮濕、疏松的土壤中 d.在干燥、疏松的土壤中,2.某運輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(),c,b,a.水面上的船頭部分 b.水面附近的船體部分 c.水面下的船底部分 d.各部分都一樣速度生銹,3.日常生活中的一些鐵制品經常會被銹蝕。 下列做法中不能起防銹作

12、用的是（ ） 在鐵制品表面鍍鋅 在鐵制品表面涂油脂 保留鐵件表面的鐵銹作保護層 在鐵器表面刷油漆 自行車臟了用清水沖洗 用廢酸液沖洗鐵制污水管道 切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干 a. b. c. d.,b,4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界 鋼鐵年產量的1/4。某學生想探究鐵生銹的條件，他將 干凈的鐵釘分別同時入放a、b、c三支試管中進行研究。 請你幫助該學生完成下列實驗設計的內容：,加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子,探究鐵在有水而無空氣 （氧氣）時的生銹情況,小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中,一周后，編號為_的試管中的鐵釘最易生銹。 用相同材料制作，經過相同時間防銹處理的

13、鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是 _。,c,南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹,a b c,鐵在干燥空氣中,鐵在有水而無空氣（氧氣）時,鐵在有空氣和水時,4.某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質，雜質不溶于水，也不與稀硫酸反應）進行分析，甲、乙、丙三位同學分別進行實驗，其中只有一位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。實驗數據如下表： 請你認真分析數據，回答下列問題： 哪位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應； 計算樣品中鐵的質量分數； 若生產1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦多少噸？,改正：(燒杯的質量為25.4g；計算結果精確到0.1%)

14、,解：分析表中數據可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g0.3g),即各人的實驗中都有一種反應物完全反應。由甲、乙數據可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應，甲中的酸過量。由乙、丙數據可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫酸中的h2so4完全反應，丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。,解：乙反應生成氫氣的質量為150g+9g-158.7g0.3g。 設fe的質量為x。 fe + h2so4 = feso4 + h2 2 x 0.3g,計算樣品中鐵的質量分數；,答：樣品中鐵的質量分數為93.3%。,若生產1000

15、 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦多少噸？,解：需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質量為y。 1000 t這種純度的鐵含純鐵的質量為1000t93.3%930t。,160 112 y80% 930t,160:112=y80%: 930t y=1666.1t,答：生產1000 t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(fe2o3)80%的赤鐵礦為1666.1t。,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.在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料時和產量時,應考慮到雜質問題。,3.鐵生銹的條件

16、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,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：,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 。

17、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+h2so4feso4+h2,2al+3h2so4al2 (so4) 3+3h2,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：aba + b,， 。,zn+h2so4znso4+h2,fe+cuso4feso4+cu,3.常見金屬活動性順序如下：,k ca na mg al zn fe sn pb (h) cu hg ag pt au,金屬活動性，由強逐漸減弱,舉例說明金屬活動性順序可以給你哪些判斷的依據：,。 。,只有排在h前面的才能置換酸中的氫。,只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬從它們的化合