8.3金属资源利用和保护.doc

敏而好学 仁而善教授课主题金属资源的利用和保护教学目标1、知道一些常见的金属（铁）等矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；2、了解防止金属生锈的简单方法，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。3、能运用化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行有关计算。重点难点重点：了解从常见铁矿石中提炼铁的原理。 了解金属锈蚀的条件和金属资源的保护方法，激发学生的探究欲。难点：冶炼铁的原理和含杂质等不纯量的化学方程式的计算。 如何使学生解决生活中金属锈蚀的问题。教学内容知识梳理+经典例题1、金属资源的存在方式与矿石金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如铂、金、银等）有单质形式存在；其余大多数以化合物的形式存在。金属化合物在自然界中以矿物的形式存在。 含有矿物的岩石称为矿石磁铁矿 菱铁矿 赤铁矿 辉铜矿 孔雀石 Fe3O4 FeCO3 Fe2O3 Cu2S Cu2(OH)2CO32、铁的冶炼炼铁的原理炼铁的原理是利用 与 反应，把铁还原出来。下面的实验就是模拟炼铁的原理。模拟炼铁的实验装置如下图： 实验步骤：检查装置的 ；在硬质玻璃管中，放入少量氧化铁粉末；向玻璃管中通入CO气体；给氧化铁加热；当试管内红色粉末变为黑色时停止加热；待试管冷却后停止通CO。实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，澄清的石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰。为了保证实验效果，实验的先后顺序很重要。可总结为：一氧化碳“ 来 走”，酒精灯“ 到 退”。有关化学方程式： 大玻璃管中： 试管中： 尾气处理： 注意事项： 加热前要先通CO，目的是排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕要继续通CO，防止生成的铁在较高温度下，重新被氧化多余的CO要燃烧掉，防止CO污染空气。工业炼铁的过程工业炼铁是一个复杂的过程：（1）主要设备：炼铁高炉（如图）。（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石。（3）方法及原理：利用上述CO还原Fe2O3的原理，将原料按一定比例加入高炉，从炉下通入热风，使焦炭燃烧产生CO2，CO2再与炽热的碳反应生成CO，再将铁矿石中的铁还原出来。石灰石的作用是使铁矿石中的杂质（如二氧化硅）转变为炉渣而除去。（4）高炉内发生的主要反应：焦炭燃烧：C+O2CO2二氧化碳与焦炭反应产生还原剂CO： CO2+C2COCO将铁的氧化物还原为单质铁： Fe2O3+3COFe+3CO2或Fe3O4+4CO3Fe+4CO23、含杂物质的化学方程式计算在炼铁的过程中所用的原料和产品都是不纯物，在计算用料和产量时要考虑杂质的含量。在根据化学方程式计算时，要将不纯物换算成纯净物才能应用物质之间的质量比。因为化学方程式所表达的都是纯净物之间的质量关系。例：某赤铁矿含Fe2O3 80%，用3000 t这种矿石，可炼出含杂质4%的生铁多少吨？若赤铁矿石中Fe2O3的质量分数为80%，600 t 这样的赤铁矿可炼出含碳等其他杂质质量分数为7%的生铁多少吨？4、金属的锈蚀与防护实验步骤现象实验1铁钉一半在空气中，一半在水中几天后，铁钉生锈，在水面附近腐蚀严重实验2铁钉完全浸没在蒸馏水中，上面盖一层植物油几天后，没有生锈实验3铁钉放在干燥的空气中几天后，没有生锈结论：通过上面的实验可以看出：铁在与氧气和水同时接触的条件下易生锈。防止铁锈蚀的主要措施：保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，钢圈镀铬、镍。涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面。形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝。在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、Ni）5、金属资源保护防止金属的腐蚀 回收利用废旧金属合理有效开采矿物 寻找金属的代用品随堂检测1.光亮的铁在图所示情况下最易生锈的是（ ） 2.下列措施有利于防止铁制品锈蚀的是（） A农具上铁锈不及时除去B切过酸菜的菜刀不及时清洗 C工地上的钢管堆放在潮湿的地方 D家用剪刀不用时，涂上油并放在干燥处3、将12.5g某钢铁样品，粉碎后置于氧气炉中灼烧，充分反应后得到0.22g二氧化碳，则该样品中含碳元素的质量分数是（ ）。A0.18 B0.22 C0.48 D0.64、（2008年宜昌市）向氧化铜和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸，微热，分反应后过滤。以下判断错误的是A滤纸上可能含有铜 B滤液中可能含有硫酸亚铁C滤液中可能含有硫酸铜 D滤纸上可能含有氧化铜5右图是“一氧化碳与氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（ ）A.充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡B.在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色C.该实验的反应原理为FeO+COFe+CO2D.在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中6.早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式 ；（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是 ；（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是 ；（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是 。7.为探究铁锈蚀的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。实验方案将3枚洁净的铁钉同时置于如图所示环境下的斌舒中，观察铁钉锈蚀情况。实验现象3天后，I、中铁钉不生锈，中铁钉明显生锈。获得结论(1)对照实验l、，可知铁锈蚀的条件之一为 ；(2)防止铁锈蚀的一种方法是 。拓展探究(3)小明发现海边的铁器很容易生锈，从而猜测氯化钠能加快铁的锈蚀。请设计实验方案验证小明的猜想 。8.小明对铁的锈蚀进行如下探究。室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图。观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶(净容积为146 mL)。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数(此时瓶内氧气含量近似为零)。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如下表序号样品量筒起始读数mL量筒最终读数mL所需时间min1 g铁粉、0.2 g碳和10滴水10070约120l g铁粉、0.2 g碳、10滴水和少量NaCl10070约70（1)实验和说明NaCl可以 (填“加快”或“减慢”)铁锈蚀的速率。(2)实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是 (填“放热”或“吸热”)过程。(3)实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是 。(4)实验和是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验的样品组成。(5)该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是 (保留3位有效数字)。注意：若答对第(6)小题将奖励4分。但化学试卷总分不超过60分。(6)现仅提供：置筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包(内含1 g铁粉、O.2 g碳、10滴水和少量NaCl)，请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积含量的实验方案，在右框中画出实验装置示意图即可(注明滤纸包的位置)。9.我国铁矿石资源比较丰富，2000年，钢铁年总产量就已达到1.27亿吨，成为世界钢铁大国。某钢铁厂日产含3杂质的生铁2240 t，则需要含Fe2O3 80的赤铁矿多少吨？课后作业1.菜刀在生活中有重要应用。下列情况中，菜刀腐蚀由快到慢的是（ ）切青菜后用清水冲洗切湿咸菜后未清洗切肥猪肉后放置A B C D2.关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是（ ）A.铁丝燃烧产生白烟 B. 铁丝生锈是缓慢氧化C.铁丝燃烧的产物是Fe2O3 D.铁锈的主要成分是Fe3O43.下列每组对比实验不能达到实验目的是选项实验设计实验目的实验一实验二A将带火星的木条伸入装有5mL5%的过氧化氢溶液的试管中将带火星的木条伸入装有少量红砖粉和5mL5%的过氧化氢溶液的试管中催化剂对化学反应速率的影响B将铁钉放入干燥的试管中并将试管口密封将铁钉放入装有水的试管中，使铁钉一半被水淹没铁生锈是水和氧气共同作用的结果C将铁丝放入2mL10%的硫酸铜溶液中将银丝放入2mL10%的硫酸铜溶液中探究铁、铜、银三种金属的活动性顺序D将植物嫩叶浸泡在10mL蒸馏水中取10mL蒸馏水，通入过量二氧化硫气体，再将植物嫩叶浸泡其中酸雨危害的模拟实验4如右图实验，放置12周时间后，装置中能出现的现象是（ ）A铁丝不变化 B试管中的液面上升C铁丝逐渐消失 D试管中的液面不变化5.下图是探究铁制品锈蚀的条件时做的五个实验（铁钉在不同环境中），实验一段时间后，得出的结论错误的是（ ）A甲、乙、戊中铁钉生锈快慢的顺序为：乙甲戊 B丙中的铁钉不生锈C铁生锈的主要条件是与空气、水直接接触 D丁中铁钉生锈最严重6常温下，将Fe、Cu、Zn、Mg四种金属分别放入相同溶质质量分数的稀盐酸中，下图所示为金属在酸中减少的情况与时间的关系，则四条曲线A、B、C、D所代表的金属分别是 （ ）A、Fe、Cu、Zn、MgB、Zn、Mg、Fe、CuC、Mg、Zn、Fe、CuD、Fe、Zn、Mg、Cu7关于金属物品的使用正确的是（ ）A铝合金门窗变旧变暗后用砂纸或钢丝球打磨B铁桶中加入硫酸铜溶液和石灰乳配制杀菌剂波尔多液C铝壶内的水垢用质量分数为18的热盐酸长时间浸泡D校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈8.（1）钢铁生锈是铁与空气中的O2和 发生化学反应的过程，铁锈的主要成分的化学式为 ；写出防止铁制品生锈的一种方法 ；人们常用稀盐酸给铁制品除锈，写出该反应的化学方程式 。（2）硅石信息产业的核心材料，工业上制取粗硅的化学方程式为：X的化学式为 ，该反应的基本类型是 ，这个反应体现出C的 性。9.汽车使用是人类进步的标志，但生产汽车的材料、使用的能源等是人们关注并需解决的问题。（1）制造汽车的材料以钢铁为主，钢是铁和 的合金；写出在高温下一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式 。 （2）钢铁的防腐是汽车制造业研究的重要课题之一。铁生锈的原因是 。（3）有些汽车新型排气系统中，使用抗腐蚀性能好的钛合金材料。生产钛(Ti)的部分工艺流程图如下：煅烧高温氯气、焦炭二氧化钛钛酸浓硫酸钛铁矿Mg高温TiTiCl4回答下列问题：二氧化钛中钛元素的化合价为 价。写出镁与四氯化钛（TiCl4）发生反应的化学方程式 ；该反应类型属于 。上述反应需在氩气环境中进行，理由是 。（4）家用汽车和公交车相比，前者的耗油量大约是后者的1/5左右。前者和后者在行驶时所排出的污染物的比率大致也是1/5左右。 如果后者载运乘客量平均为50人，前者平均为2人，请对比它们在燃料利用和污染环境方面因素，你的建议是 。10.人类每年都要从大自然中提取大量的金属，用于满足日常生活和工农业生产的需要。（1）钢铁是我们日常生活中使用最多的金属材料。高炉炼铁常以焦炭、铁矿石、石灰石、空气等为原料。炼铁过程中，一氧化碳和赤铁矿（主要成分为Fe2O3）反应的化学方程式为 。（2）我国钢铁年产量很高，但因锈蚀造成的损失也很惊人。人们常采取在铁制品表面涂刷油漆或镀上其他金属等方法，以防止其锈蚀。上述方法所依据的原理是 。（3）我国矿物储量很丰富，但人均占有量并不多，请保护金属资源！下面几种做法中，可有效保护金属资源的是 （填字母）。a.回收利用废旧金属制品b.任意开采铁矿石c.铁制品不加处理，存放在潮湿的环境中d.寻找、开发金属的代用品11.已知某金属X有下列相关信息：它的主要矿物的化学成分是X2O3；它主要通过热还原法冶炼而成；它的年产量位于金属之首。(1)据此推断X是 (填选项字母)。 A钛 B铁 C铝 D铜(2)在高炉中用含X2O3的矿物冶炼该金属的原理是 (用化学方程式表示)。(3)同学们设计了如下实验方案测定该矿物中X2O3的质量分数(装置气密性良好；矿物中的杂质不参加反应；假设矿物样品中的X2O3完全反应)：取矿物样品并称量该样品的质量；测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量；测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量；计算得出矿物样品中x2O3的质量分数。你认为，该实验方案 (填“一定”或“不一定”)能准确测出矿物中X2O3的质量分数，理由是 不改变装置和药品，你还可以通过测定哪些数据，再通过计算得出矿物中X2O3的质量分数： 。从环保角度看，该装置的不足之处是 。12.某同学使用如图所示装置进行一氧化碳与氧化铁反应的实验。请回答有关问题。(1)有下列实验步骤:a.加热;b.通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空:实验开始时,应先,然后。(