第八单元课题3__金属资源的利用和保护

1、第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护（金属资源的利用和保护（1 1） 4.4.知道废旧金属对环境的污染，认识回收利用废旧金属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等金属资源保护的重要性。学习目标：学习目标： 2.2.知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物，了解从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。铁矿石中将铁还原出来的方法。 3.3.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物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。进行有关的计算。1.1.了解金属锈蚀的条件以及

2、防止金属锈蚀的简单方法。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。2.2.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。行有关的计算。1.1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。重点：重点：图图8-18-15 5 自然界以单质形式存在的金自然界以单质形式存在的金图图8-18-16 6 自然界以单质形式存在的银自然界以单质形式存在的银1.金属的存在形金属的存在形式式：少数以单质形式存在少数以单质形式存在( (如金和银如金和银) )大多数大多数以以化合物形式存在化合物形式存在

3、菱铁矿（主要成分是菱铁矿（主要成分是FeCO3 ） 2.2.常见的矿石常见的矿石磁铁矿（主要成分是磁铁矿（主要成分是Fe3O4）赤铁矿（主要成分是赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）铝土矿主要成分是铝土矿主要成分是Al2O3 辉铜矿（主要成分是辉铜矿（主要成分是Cu2S） 黄铜矿（主要成分是黄铜矿（主要成分是CuFeS2） 孔雀石孔雀石图图8-17 常见的铜矿常见的铜矿元素名称元素名称质量分数质量分数%元素名称元素名称质量分数质量分数%铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2. 74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005地壳中含量最多的金属是

4、地壳中含量最多的金属是铝铝3.金属元素在地壳中含量：金属元素在地壳中含量：11. 1. 原理：原理：一、铁的冶炼：一、铁的冶炼：COCO还原氧化铁还原氧化铁2.实验步骤：实验步骤： . .按上图组装仪器，按上图组装仪器，检查其气密性。检查其气密性。装药品。装药品。 先先通通CO排尽空气，排尽空气，后后点燃酒精喷灯加热点燃酒精喷灯加热。反应结束后反应结束后，先先停止加热，停止加热，继续继续通通CO，直至玻璃管冷，直至玻璃管冷却，防止铁被热空气氧化却，防止铁被热空气氧化。（一）实验室炼铁：（一）实验室炼铁：红色粉末变成黑色红色粉末变成黑色; ;同时产生使澄清的石灰水变浑浊同时产生使澄清的石灰水变浑

5、浊的气体的气体用燃着的酒精灯将尾气点燃用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气或用气球收集尾气Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温3.现象现象4.化学化学方程式方程式5.尾气尾气CO的处理方法（防止污染空气）的处理方法（防止污染空气）1.原料：铁矿石、焦炭、石灰石原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温（二）工业炼铁：（二）工业炼铁： 3.原理：原理：在高温下，利用炉内反应生成的在高温下，利用炉内反应生成的CO，把铁，把铁矿石中的铁还原出来。即：矿石中的铁还原出来。即：CO是还原剂；是还原剂；Fe2O3是氧化剂是氧化剂2.设备：高炉设备：高炉石灰石作用石灰

6、石作用铁矿石、焦炭、石灰石铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温CO2C 2CO 高温高温C + O2 CO2 点燃点燃5.高炉内由下至上的反应：高炉内由下至上的反应：在在实际生产时实际生产时, ,所用的原料或产物一般都含有杂质所用的原料或产物一般都含有杂质, ,在在计算用料和产量时计算用料和产量时, ,应考虑到杂质。应考虑到杂质。2.2.混合物、混合物、纯纯净净物物、纯度（即质量分数）之间的关系：、纯度（即质量分数）之间的关系：1.列比例时，一定要用纯净物的质量。列比例时，一定要用纯净物的质量。（三）含杂质的物质的化学方程式的计算：（三）含杂质的物质的化学方程式的计

7、算：m(纯纯) = m(混混 )纯度纯度(%)m(混混) = m(纯纯) 纯度纯度(%)例题：用例题：用1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理的赤铁矿石，理论上可炼含铁论上可炼含铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温高温解：解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。设设800t氧化铁理论上可以炼出氧化铁理论上可以炼出铁铁的质量为的质量为X。160 112800t X160112=800tXX560t折合含铁折合含铁96%的生铁的质量为的生铁的质量为560t 96%583t(纯化

8、杂纯化杂)答：答： 1000t含氧化铁含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含的赤铁矿石，理论上可炼出含铁铁96%的生铁为的生铁为583t。或设或设800t氧化铁理论上可以炼氧化铁理论上可以炼含铁含铁96%的生铁的生铁质量为质量为X。Fe2O3+3CO=2Fe + 3CO2高温高温160 112800t X96%160 :112800t :X96% X583t(杂化纯杂化纯)设需含设需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石的质量为的赤铁矿石的质量为x。解：生铁中含纯铁：解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO21

9、60 112 X 85% 2850t 高温高温160 112=2850tX4790t答答：该该3000 t生铁中含纯铁生铁中含纯铁2850t。该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石为的赤铁矿石为4790t。1、某炼钢厂日产含杂质、某炼钢厂日产含杂质5%的生铁的生铁3000t，试计算：，试计算：该该3000 t生铁中含纯铁多少吨？生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天需含该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为质量分数为85%的赤铁矿石多的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）少吨？（计算结果保留整数）跟踪练习：跟踪练习：X 85%2.下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。

10、下图是课堂中模拟炼铁的实验装置。 （1）写出图中标有序号的仪器名称）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是实验过程中，先要进行的是_ 。（填。（填或或）加热加热 通一氧化碳通一氧化碳 (3)A中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 。 B中反应的化学方程式是中反应的化学方程式是 ， B中观察到的现象是中观察到的现象是_ 。 (4)该装置的不足之处是该装置的不足之处是 。铁架台铁架台试管试管Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温高温没有尾气处理装置（或没有用燃着的酒精灯处理尾气等）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=CaC

11、O3+H2O澄清的石灰水变浑浊澄清的石灰水变浑浊AB 3.下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被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。人类大规模开发、利用的大致年限。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au约约6000年前年前约约200年前年前约约600年前年前约约2500年前年前选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是是 ；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要主要原原因是因是 。铝的密度小铝的密度小 铝很活泼铝很活

12、泼 地壳中铝的含量高地壳中铝的含量高 铝的表面易生成致密的保护膜铝的表面易生成致密的保护膜钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志。钢铁的冶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方程式 ；能证明产；能证明产物中有铁粉的方法是：物中有铁粉的方法是： 。 用磁铁吸用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡或加稀盐酸有气泡) 3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 =高温高温在组装仪器时，把玻璃管插入在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法橡胶管的操作方法 是是 。此装置有不完善的地方，请说出其中一种改进方法：此装置有不完善

13、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导管一端用水润湿后旋转插入第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料课题课题3 3 金属资源的利用和保护（金属资源的利用和保护（2 2）二、金属资源保护二、金属资源保护保护金属资源的原因：保护金属资源的原因：每年大量开采金属资源每年大量开采金属资源(数数以亿吨计以亿吨计)每年大量的金属被腐蚀每年大量的金属被腐蚀(相相当于年产量的当于年产量的20%40%)为什么要保护金属资源？为什么要保护金属资源？（一）金属的腐蚀和防护（一）金属的腐蚀和防护虽然人们采取了许多措施

14、，但每年全世界因生虽然人们采取了许多措施，但每年全世界因生锈而损失的钢铁约占世界年产量的锈而损失的钢铁约占世界年产量的四分之一！四分之一！如何防锈？如何防锈？让我们先了解铁的生锈过程让我们先了解铁的生锈过程a.在干燥空气中在干燥空气中b.浸没被植物油密浸没被植物油密封的凉开水中封的凉开水中c.半截浸没在水中半截浸没在水中1. 1.铁的生锈过程铁的生锈过程哪种条件下哪种条件下, ,铁最易生锈铁最易生锈? ?为什么为什么? ?不生锈不生锈 ( (有有OO2无水无水) )不生锈不生锈 ( (有水无有水无O O2 2) ) 植物油植物油 a b c 生锈生锈 ( (有水和有水和2 2) )与空气（氧气

15、）与空气（氧气）接触接触与水与水接触接触2.铁制品生锈的条件铁制品生锈的条件:铁制品与水和空气（氧气）铁制品与水和空气（氧气）同时同时接触接触 为什么铁制品易生锈而铝制品耐腐蚀呢？为什么铁制品易生锈而铝制品耐腐蚀呢？铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是FeFe2 2O O3 3，它是一种疏松多孔的物质。，它是一种疏松多孔的物质。易吸收水分和氧气，如果铁制品生锈不及时去除，易吸收水分和氧气，如果铁制品生锈不及时去除，会导致铁制品完全锈蚀。会导致铁制品完全锈蚀。铝制品表面有一层致密的氧化铝（铝制品表面有一层致密的氧化铝（AlAl2 2O O3 3）薄膜，能）薄膜，能保护里层的铝不再被氧化。所以铝制品耐

16、腐蚀。保护里层的铝不再被氧化。所以铝制品耐腐蚀。FeFe2 2O O3 3FeFe铁锈铁锈-混合物混合物(主要成分氧化铁主要成分氧化铁)2 2、防锈方法、防锈方法由由镀锌铁制镀锌铁制造的水桶。造的水桶。把把铁与铁与一一较较活活泼泼的的金属相连金属相连接接，因而，因而较活泼金属与氧气较活泼金属与氧气反应，从反应，从而防而防止铁生锈止铁生锈。2 2、防锈方法、防锈方法 破损部位锌表层氧与锌反应， 铁不会腐蚀铁锌块2 2、防锈方法、防锈方法用不用不锈钢制锈钢制造的器具造的器具( (在铁中加入其它金属改变其内部结构在铁中加入其它金属改变其内部结构) )2 2、防锈方法、防锈方法怎么防止钢铁生锈呢？怎么

17、防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在机械表面涂机油在机械表面涂机油在钢铁表面镀上一在钢铁表面镀上一层其他金属。如：层其他金属。如：在钢铁表面镀铜、在钢铁表面镀铜、镀锌、和镀铬镀锌、和镀铬镀金属镀金属a. 保持铁制品表面干燥保持铁制品表面干燥b. 在铁制品表面涂一层保护膜在铁制品表面涂一层保护膜:如：刷油漆、涂机油、镀上一层耐磨、如：刷油漆、涂机油、镀上一层耐磨、耐腐蚀的金属耐腐蚀的金属c. 改变金属结构（制成合金，如不锈改变金属结构（制成合金，如不锈钢等）钢等）三角架：三角架：辐条辐条链条：链条：刷漆刷漆镀一层耐腐镀一层耐腐蚀的金属蚀的金属涂油等涂油等平时要保持自行车干燥平时

18、要保持自行车干燥自行车防锈措施有哪些？自行车防锈措施有哪些？讨论：讨论：钢圈钢圈（二）（二） 保护金属资源的途径保护金属资源的途径(4(4点点) )：1. 防止金属腐蚀防止金属腐蚀2.回收和利用废旧金属回收和利用废旧金属据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜要便宜20%20%，(a.(a.降低了金属制品的生产成本降低了金属制品的生产成本) )。而且还。而且还可（可（b.b.节约金属资源）节约金属资源）和和95%95%的能源。的能源。1t1t废钢铁回炉冶废钢铁回炉冶炼可炼成近炼可炼成近1t1t的钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约的钢，跟用铁矿石冶

19、炼比，能节约11t11t煤煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg11kg。目前世界上。目前世界上已有已有50%50%以上的铁和以上的铁和90%90%以上的金得到了回收利用。以上的金得到了回收利用。废旧金属的回收利用还可（废旧金属的回收利用还可（c.c.减少对环境的污染）减少对环境的污染）。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收利用，可以减少对环境的污染。如果将汞等回收利用，可以减少对环境的污染

20、。 图图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限据估计一些矿物可供开采的年限 3.有计划有计划,合理地开采矿物。合理地开采矿物。矿物的储量是有限矿物的储量是有限的，而且不能再生。的，而且不能再生。 4.寻找金属代用品寻找金属代用品怎样保护金属资源呢怎样保护金属资源呢? ? 1. 1.防止金属的腐蚀。防止金属的腐蚀。2.金属的回收与利用。金属的回收与利用。 3.3.有计划有计划, ,合理地开采矿物。合理地开采矿物。4.4.寻找金属代用品。寻找金属代用品。保持金属表面干保持金属表面干燥燥改变金属内部改变金属内部结构结构在其表面在其表面涂上保护涂上保护膜膜反馈练习反馈练习 1.在下列情况下，埋在地下的

21、铸铁管道腐蚀最快的在下列情况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是是 （）（） A.在潮湿、致密的土壤中在潮湿、致密的土壤中 B.在干燥、致密的土壤中在干燥、致密的土壤中 C.在潮湿、疏松的土壤中在潮湿、疏松的土壤中 D.在干燥、疏松的土壤中在干燥、疏松的土壤中 2.某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是某运输用铁船，在水中行驶，最易生锈的部位是()CBA.水面上的船头部分水面上的船头部分 B.水面附近的船体部分水面附近的船体部分 C.水面下的船底部分水面下的船底部分 D.各部分都一样速度生锈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。日常生活中的一些铁制品经常会被锈蚀。 下列

22、做法中不能起防锈作用的是（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镀锌 在铁制品表面涂油脂在铁制品表面涂油脂保留铁件表面的铁锈作保护层保留铁件表面的铁锈作保护层在铁器表面刷油漆在铁器表面刷油漆自行车脏了用清水冲洗自行车脏了用清水冲洗 用废酸液冲洗铁制污水管道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全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的的1/4。某学生想探究铁生锈的条件，他将干净的铁钉分。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别同时入放A

23、、B、C三支试管中进行研究。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：请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：编号编号操作方法操作方法实验目的实验目的A探究铁在干燥空气中探究铁在干燥空气中的生锈情况的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油浸没铁钉，并用植物油液封液封C探究铁在有空气和水探究铁在有空气和水时的生锈情况时的生锈情况烘干试管（加入干燥剂），烘干试管（加入干燥剂），放入铁钉，塞上塞子放入铁钉，塞上塞子 探究铁在有水而无空气探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈情况（氧气）时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸

24、入水中水，使铁钉部分浸入水中一周后，编号为一周后，编号为_的试管中的铁钉最易的试管中的铁钉最易生锈。生锈。用相同材料制作，经过相同时间防锈处理的铁用相同材料制作，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干燥空气中铁在有水而无空铁在有水而无空气（氧气）时气（氧气）时铁在有空气和水时铁在有空气和水时用植物用植物油液封油液封用橡皮塞用橡皮塞塞紧管口塞紧管口3CO+ Fe2O3 2Fe + 3CO2 ；=高温高温 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在高温条件下CO作还