1、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(jù)化學方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進行有關(guān)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(zhì)的反應(yīng)物或生成物進行有關(guān)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(zhì)形式存在的金,圖8-17 自然界以單質(zhì)形式存在的銀,除少數(shù)不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形

2、式存在外,其余都以化合物形式存在。,金屬的存在形式：,單質(zhì)( 不活潑，如金和銀),化合物( 活潑，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）,含有礦物的巖石稱為礦石鐵礦石等都是常見的礦石,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,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤銅礦 Cu2O,罕見的銅礦石,毛赤銅礦(Cu2O ),地殼中含量最多的金屬是Al！,金屬元素在地殼中含量：,我國是世界上已知礦物種類比較齊全的少數(shù)國家這一，礦物儲量也

3、很豐富，其中鎢、鉬、鈦、錫、銻等儲量居世界前列，銅、鋁、錳等儲量在世界觀上也占有重要志地位。,大自然向人類提供了豐富的金屬礦物資源，人類每年要提煉數(shù)以億噸計的金屬用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域。其中，提取量最大的是鐵。,二、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(chǎn)量突破1億噸而發(fā)行的郵票,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】,CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O,2CO + O2 = = 2CO2,Fe2O3 + 3CO = 2F

4、e + 3CO2,現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。 點燃尾氣有藍色火焰,相關(guān)的化學方程式：,尾氣處理方法,高溫,點燃,實驗步驟： 1、檢查裝置氣密性 2、將適量的氧化鐵裝入玻璃管并固定裝置 3、點燃右邊酒精燈 4、通入一氧化碳氣體 5、點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱 6、待硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色物質(zhì)完全變?yōu)楹谏珪r停止加熱 7、待玻璃管內(nèi)固體冷卻后停止通入一氧化碳，然后熄滅右邊酒精燈 注意：實驗前要先通CO將玻璃管中的空氣排盡再加熱，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸；實驗完畢后，停止加熱時要繼續(xù)通CO至玻璃管內(nèi)固體冷卻，防止高溫下的生成物鐵與空氣接觸而被氧化，同時還可防止石灰水倒吸。,(1)原料

5、：,黃鐵礦 FeS2,赤鐵礦 Fe2O3,菱鐵礦 FeCO3,磁鐵礦 Fe3O4,(2)原理：,在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石中還原出來,石灰石、鐵礦石 焦炭、空氣,(3)設(shè)備：高爐,化學方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含鐵量,2.工業(yè)煉鐵：,設(shè)備：煉鐵高爐,鐵礦石、焦炭、石灰石,煉鐵時各物質(zhì)的作用： 石灰石：把礦石中SiO2雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣 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(yīng)更徹底。 生鐵出口低于爐渣出口原因：,生鐵密度

6、大于爐渣密度,煉鋼和煉鐵的比較,高溫,在實際生產(chǎn)時,所用的原料或產(chǎn)物一般都含有雜質(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。,不純物質(zhì)、純物質(zhì)、純度之間的關(guān)系：,列比例時，一定要用純量。,3.含雜質(zhì)的物質(zhì)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(zhì)量為1000t 80%800t。 設(shè)800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質(zhì)量為X。,160 112,800t X,X560t,折合含鐵96%的生鐵的質(zhì)量為560t 96%583t(純

7、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(shè)800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質(zhì)量為X。,160 112 800t X96%,160 :112800t :X96% X583t,(雜化純),設(shè)需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石的質(zhì)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。 該煉鋼廠每天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石為4790t。,1.某煉鋼廠日產(chǎn)含雜質(zhì)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

8、天需含F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)為85%的赤鐵礦石多 少噸？（計算結(jié)果保留整數(shù)）,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(yīng)的化學方程式是 。 B中反應(yīng)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,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,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

9、是 ；目前鋁在多個領(lǐng)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(chǎn)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(dǎo)管一端用水潤濕后旋轉(zhuǎn)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,鐵軌的銹蝕,鐵釘?shù)纳P,各種鐵制品的銹蝕,為了減少損失，需要探究金屬

10、銹蝕的原因、防護的方法和廢金屬的回收利用,金屬銹蝕給人類帶來了巨大的損失。,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(shù)以億噸計),每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產(chǎn)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(chǎn)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),一周后,鐵釘沾了酸液

11、: 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,想一想,閱讀教材P17頁，回答下列問題： 1、試管中為什么要用煮沸過的蒸餾水，且要加入植物油？ 2、鋁與氧氣反應(yīng)生成的氧化鋁能起到保護里層鋁的作用。鐵銹是否也能保護里層的鐵呢？ 3、你能否根據(jù)鐵生銹的條件提出防止鐵制品生銹的原理嗎？,是為了防止蒸餾水中溶有氧氣。,不能，因為鐵銹是疏松多孔的。,鐵與空氣中的氧氣、水

12、蒸氣接觸并發(fā)生化學反應(yīng)。,鐵銹的成份很復(fù)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(yīng)，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(yīng)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(yīng)，所以鋁耐腐蝕。),鐵生銹的條件：,要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(Fe、H2O、O2)；,鐵制品銹蝕的條件:,反應(yīng)物要能相互接觸；,生成物不會對反應(yīng)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.保持鐵制品表面的潔

13、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(jù)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。,尋找金屬代用品。

14、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(jīng)常會被銹蝕。 下列做法中不能起防銹作用的是（ ） 在

15、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(chǎn)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(shè)計的內(nèi)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(jīng)過相同時間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南

16、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(zhì)，雜質(zhì)不溶于水，也不與稀硫酸反應(yīng)）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(yīng)。實驗數(shù)據(jù)如下表： 請你認真分析數(shù)據(jù)，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(yīng)； 計算樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)； 若生產(chǎn)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(zhì)量為25.4g；計算結(jié)果精確到0.1%),解：分析表中數(shù)

17、據(jù)可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質(zhì)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(yīng)物完全反應(yīng)。由甲、乙數(shù)據(jù)可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應(yīng)，甲中的酸過量。由乙、丙數(shù)據(jù)可知，(150g 25.4g)124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應(yīng)，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(yīng)。,解：乙反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量為150g+9g-158.7g0.3g。 設(shè)Fe的質(zhì)量為X。 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 2 X 0.3g,計算樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)；,答：樣品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為93.3%。,若生產(chǎn)1000 t這種純度的鐵

18、，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(zhì)量為Y。 1000 t這種純度的鐵含純鐵的質(zhì)量為1000t93.3%930t。,160 112 Y80% 930t,160:112=Y80%: 930t Y1666.1t,答：生產(chǎn)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(fù)雜的過程，其主要反應(yīng)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(zhì),在計算用料時和產(chǎn)量時,應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。,3.鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣

19、、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(jié)：,一、金屬和金屬材料,金屬與非金屬物理性質(zhì)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 。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(zhì),1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應(yīng)，但反應(yīng)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(yīng)的化學方程式。,， 。,Fe+H2SO4FeSO4+H2,2Al