第八单元-课题三-金属资源的利用和保护1

课题3金属资源的利用和保护人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不行替代的作用!军事与科技也须要大量的金属一.金属元素在自然界中的存在

金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有单质形式存在；图5—2地壳中金属的百分含量含有矿物的岩石称为矿石。铁矿石等都是常见的矿石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。元素名称质量分数/％元素名称质量分数/％铝7.73镁2.00铁4.75锌0.008钙3.45铜0.007钠2.74银0.00001钾2.47金0.0000005赤铁矿黄铁矿FeS2菱铁矿FeCO3铝士矿黄铜矿辉铜矿Fe2O3常见几种金属矿物的成分孔雀石Cu2(OH)2CO3赤铜矿Cu2O磁铁矿（主要成分Fe3O4）罕见的铜矿石毛赤铜矿(Cu2O)我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要志地位。大自然向人类供应了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。二.铁的冶炼为纪念1996年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉1、原料：石灰石、铁矿石焦炭、空气黄铁矿FeS2赤铁矿Fe2O3菱铁矿FeCO3磁铁矿Fe3O43、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温4、设备：高炉化学方程式：70%48.27%46.67%72.41%含铁量2、铁矿石的来源高炉是个竖直的圆筒形炉子，炉壳用钢板制成，内部用耐火砖作衬里。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。高温下，用还原剂（主要是一氧化碳）从铁矿石里把铁还原出来

工业上铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的CO2还原为具有还原性的CO，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是CO，优点是气体还原剂具有流淌性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。为什么生铁出口比炉渣口低？因为生铁的密度比炉渣大。炼钢和炼铁的比较生铁冶炼炼钢原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石

生铁、废钢原理在高温下，用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2用氧气或铁的氧化物除去生铁中多余的碳元素主要设备高炉转炉、平炉、电炉产品生铁钢高温现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊。点燃尾气有蓝色火焰一氧化碳还原氧化铁试验室相关的化学方程式：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3

↓+H2O2CO+O22CO2点燃高温用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气例3：用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？留意：带入化学方程式计算的数据应是纯净物的质量赤铁矿石—氧化铁—铁—生铁1000t×80%×70%÷96%=583.3t生铁的质量：练习：要炼出含杂质2%的生铁3200吨，须要含氧化铁质量分数为80%的赤铁矿石多少吨？生铁—铁—氧化铁—赤铁矿石3200t×（1-2%）÷70%÷80%=4571.5t赤铁矿石:据有关资料报导，现在全世界每年被腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%——40%钢铁的最大的弱点就是简洁生绣三.金属资源爱护1.金属的腐蚀和防护——a.在干燥空气中b.浸没在水中c.半截浸没在水中铁的生锈过程哪种条件下,铁最易生锈?为什么?不生锈(有水无O2)

不生锈(有O2无水)在水与空气的交界面最易生锈————植物油abc请思索：用橡皮塞塞紧管口(有水和Ｏ2)外界条件现象试管1试管2试管3归纳：铁生锈的条件铁生锈事实上是铁与空气中的氧气和水蒸气发生的化学反应，生成铁锈（主要成分为Fe2O3·XH2O红色粉末）有水有空气有水无空气有空气无水生锈不生锈不生锈全浸在水中干燥空气中一半在水中食盐水中稀H2SO4中试验：探究铁生锈的条件

一周后铁钉沾了酸液:铁钉严峻锈蚀铁钉浸没一半的在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈铁钉浸没一半在水中：铁在空气、水的界面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁未生锈全浸在水中稀H2SO4中一半在水中食盐水中干燥空气中铁生锈的条件：与氧气（或空气）接触与水接触其它影响因素：温度、盐等思索：依据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分析铜生锈的条件又是什么？与氧气、水和二氧化碳接触试验：探究铁生锈的条件(Fe2O3·XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁接着与氧气、水蒸气反应，如不刚好除去，会加快铁制品的生锈，使铁全部被腐蚀。而铝不同，铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而爱护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。)1．铁生锈是铁与氧气、水等物质相互作用。（缓慢氧化,放热）2.在有酸性和盐条件下会加快生锈速率3．铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3·XH2O,红棕色.结论:氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较

铁锈

(Ｆe2Ｏ3)氧化铝

(Al2O3)结构特点若不除去结果疏松多孔完全锈蚀致密牢固使铝“自我爱护”铁铁锈与空气（氧气）接触与水接触想一想阅读教材P19页，回答下列问题：1、试管Ⅱ中为什么要用煮沸过的蒸馏水，且要加入植物油？

2、铝与氧气反应生成的氧化铝能起到爱护里层铝的作用。铁锈是否也能爱护里层的铁呢？

3、你能否依据铁生锈的条件提出防止铁制品生锈的原理吗？是为了防止蒸馏水中溶有氧气。不能，因为铁锈是疏松的。4.加快铁生锈速率的状况酸性污染物的存在

(酸雨)加快生锈速度离子化合物的存在

(氯化钠)高溫

(加快化学反应速度)较不活泼金属接触（置换反应)经刮擦或凹凸扭曲表面(增加接触面)防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P20表1.保持铁制品表面的干净和干燥。2.在铁制品表面涂油、刷漆、搪瓷、镀上耐腐蚀的金属、烤蓝（即表面生成致密的氧化膜爱护层），使铁制品与空气隔绝。3.制成耐腐蚀的合金，如不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬而制成的合金。⑴三角架：⑵钢线(辐条）：⑷链条：刷漆镀一层耐腐蚀的金属涂油等平常要保持自行车的干净与干燥（或涂油）！自行车防锈措施有哪些？探讨：⑶钢圈：

图8-25据估计一些矿物可供开采的年限2.金属资源爱护⑴为什么要爱护金属资源？矿物的储量是有限的，而且不能再生。怎样爱护金属资源呢?⑴防止金属的腐蚀。⑵金属的回收与利用。⑶有支配,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。⑷找寻金属代用品。如以塑代钢。图8-26金属的回收利用回收一个铝制的易拉罐比制造一个新的铝制的易拉罐要便宜20%，而且还可以节约金属资源和95%能源。目前世界上有50%以上的铁和90%以上的金得到回收利用。反馈练习1.在下列状况下，埋在地下的铸铁管道腐蚀最快的是（）A.在潮湿、致密的土壤中B.在干燥、致密的土壤中C.在潮湿、疏松的土壤中D.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()CBA.水面上的船头部分B.水面旁边的船体部分C.水面下的船底部分D.各部分都一样速度生锈3.日常生活中的一些铁制品常常会被锈蚀。下列做法中不能起防锈作用的是（）①在铁制品表面镀锌②在铁制品表面涂油脂③保留铁件表面的铁锈作爱护层④在铁器表面刷油漆⑤自行车脏了用清水冲洗⑥用废酸液冲洗铁制污水管道⑦切完咸菜后，尽快将菜刀洗净擦干A.②⑤B.③⑤⑥C.①③⑦D.②⑥⑦B4.全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4。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A、B、C三支试管中进行探讨。⑴请你帮助该学生完成下列试验设计的内容：编号操作方法实验目的A探究铁在干燥空气中的生锈情况B放入铁钉，注入蒸馏水浸没铁钉，并用植物油液封C探究铁在有空气和水时的生锈情况加热烘干试管，当心放入铁钉，塞上塞子探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈状况当心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中⑵一周后，编号为________的试管中的铁钉最易生锈。⑶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，其缘由是___________________________________。C南方比北方天气潮湿，铁更易生锈ABC铁在干燥空气中铁在有水而无空气（氧气）时铁在有空气和水时用植物油液封用橡皮塞塞紧管口4.某课外爱好小组对一批铁样品（含有杂质，杂质不溶于水，也不与稀硫酸反应）进行分析，甲、乙、丙三位同学分别进行试验，其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。试验数据如下表：

请你细致分析数据，回答下列问题：⑴哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应；⑵计算样品中铁的质量分数；⑶若生产1000t这种纯度的铁，至少须要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？甲乙丙烧杯＋稀硫酸200g150g150g加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g改正：(烧杯的质量为25.4g；计算结果精确到0.1%)解：⑴分析表中数据可知，甲、乙、丙三人的试验生成气的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的试验中都有一种反应物完全反应。由甲、乙数据可知，9g铁样品中的铁完全反应，甲中的酸过量。由乙、丙数据可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反应，丙中的金属过量。综合分析可知乙同学所取用的稀硫酸与铁样品恰好完全反应。甲乙丙烧杯＋稀硫酸200g150g150g加入的铁样品9g9g14g充分反应后，烧杯＋剩余物208.7g158.7g163.7g解：⑵乙反应生成氢气的质量为150g+9g-158.7g＝0.3g。

设Fe的质量为X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

2X0.3g则Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵计算样品中铁的质量分数；答：样品中铁的质量分数为93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生产1000t这种纯度的铁，至少须要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿多少吨？解：⑶须要含氧化铁80%的赤铁矿的质量为Y。1000t这种纯度的铁含纯铁的质量为1000t×93.3%＝930t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高温160112Y×80%930t160:112=Y×80%:930tY=1666.1t答：生产1000t这种纯度的铁，至少须要含氧化铁(Fe2O3)80%的赤铁矿为1666.1t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高温1.把铁矿石冶炼成铁是一个困难的过程，其主要反应原理是在高温条件下CO作还原剂，夺取铁矿石里的氧，将铁还原出来。2.在实际生产时,所用的原料或产物一般都含有杂质,在计算用料时和产量时,应考虑到杂质问题。3.铁生锈的条件是铁与空气中的氧气、水(或水蒸气)干脆接触，假如隔绝了空气和水，就能在确定程度上防止钢铁生锈。在铁表面涂油、刷漆、镀上耐磨和耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金，如不锈钢等，就能防止钢铁生锈。4.爱护金属资源的有效途径是防止金属的腐蚀、回收与利用废旧金属、合理有效地地开采矿物,以及找寻金属代用品等。列比例时，确定要用纯量。m(纯)=m(不纯)×纯度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O本单元小结：一、金属和金属材料金属与非金属物理性质的比较：物理性质金属非金属状态在常温下，除汞(Hg)是液体外，其余都是固体在常温下，有固、液、气三态密度一般较大一般较小光泽有一般无导电性导热性能导电、导热一般不导电、不导热延展性有没有2.金属材料包括纯金属和合金。把两种或两种以上的金属熔合在一起，或者把金属和非金属熔合在一起，就可以得到具有金属特性的合金。由于合金的很多性能一般比组成它们的纯金属更好，因此，在实际中大量运用的金属材料是合金。二、金属的化学性质1.很多金属都能与氧气、盐酸和稀硫酸等起反应，但反应的难易和猛烈程度不同。)以Fe、Al、Cu为例，写出它与氧气、稀硫酸反应的化学方程式。

，

。

Fe

+

H2SO4

＝

FeSO4

+

H2↑2Al

+3H2SO4

＝

Al2(SO4)3

+3H2↑3Fe

+

2O2Fe3O4点燃4Al

+

3O22Al2O3点燃2Cu

+

O2

2CuO△Cu

+

H2SO4→不反应2.由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。例如假如用A+B→C来表示化合反应的话，请用相像的方法来表示分解反应和置换反应。置换反应：A+BC→B+AC分解反应：AB→A+B

，