金属资源的利用和保护

第八单元

金属和金属材料课题3金属资源的利用和保护学习目标：

1.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。

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行有关的计算。3、了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。4、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。自主学习请同学们阅读教材第15—16页一、铁的冶炼的有关内容，完成下列问题：炼铁用到的原料有___________________，原理是__________________________，炼铁的设备是______。炼铁炉内发生反应的化学方程式有____________、_______________、___________________________。赤铁矿或者磁铁矿、焦炭和石灰石利用一氧化碳与氧化铁的反应高炉C+O2==CO2高温CO2+C==2CO高温3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2高温一、铁的冶炼原料：铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温1.工业炼铁：反应的化学方程式：CO是还原剂；Fe2O3发生还原反应⑴原理：焦炭在高温条件下跟O2反应生成CO,CO作还原剂，在高温条件下把铁矿石中的铁还原出来。CO发生氧化反应⑵设备：炼铁高炉铁矿石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温CO2＋C2CO高温C

+

O2

CO2

点燃实验探究下面是一氧化碳还原氧化铁的装置图：请同学们观看视频：现象分析反应式尾气处理红色的Fe2O3变成黑色，同时产生的气体使澄清的石灰水变浑浊一氧化碳还原氧化铁生成铁粉(黑色)与二氧化碳1.一氧化碳还原氧化铁①用燃着的酒精灯将尾气点燃或②用气球收集尾气【实验8-3】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温证明产物中有铁粉的方法是：用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡)实验注意事项实验顺序：通气----加热---停止加热---继续通气（一氧化碳“早出晚归”酒精灯“迟到早退”）先通入CO的目的：先撤酒精灯的原因：排尽管内空气，防止爆炸。防止生成的铁重新被氧化。图8-21为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票

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。不纯物质、纯物质、纯度之间的关系：列比例时，一定要用纯量。含杂质的物质的化学方程式的计算：m(纯)=m(不纯)×纯度m(不纯)=m(纯)÷纯度例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？例2、计算多少吨含铁质量分数为96%的生铁中含铁560t？解:氧化铁的质量=1000t×(1-20%)=800t.答：略。解：生铁的质量=560t÷96%=583.3t.答：略。分析：m(纯)=m(不纯)×纯度m(不纯)=m(纯)÷纯度〖例题〗用1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是多少？解：设理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是x。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO21601121000t×80％96％x

160:112=1000t×80％:96％xx=583.3t答：1000t含氧化铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁的质量是583.3t。高温1.（随堂训练）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①

，②

。(2)实验过程中，先要进行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加热Ⅱ．通一氧化碳(3)A中反应的化学方程式是。B中反应的化学方程式是

，B中观察到的现象是_______________

。(4)该装置的不足之处是

。铁架台试管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2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）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水变浑浊①②AB2.右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。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu约6000年前约200年前约600年前约2500年前⑴选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是

；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是

。①铝的密度小②铝很活泼③地壳中铝的含量高④铝的表面易生成致密的保护膜②①④二、金属资源保护自主学习3请同学们阅读教材第17—19页有关内容，完成下列问题：1.铁制品锈鉵的过程实际上是__________________、________等发生化学反应的过程。（2）铁锈（主要成分是_______________）很______，不能阻止里层的铁继续被腐蚀。2.保护金属资源的有效途径：（1）防止金属的_______；（2）金属的__________；（3）________、_______地开采矿物；（4）寻找金属的_______。铁与空气中的氧气水蒸气Fe2O3•xH2O疏松腐蚀回收利用有计划合理代用品——a.在干燥空气中b.半截浸没在水中c.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O2无水)生锈————a

bc请思考：不生锈(有水和Ｏ2)活动与探究（有水有O2)

⑴三角架：⑵钢线(辐条）：⑷链条：刷漆镀一层耐腐蚀

的金属涂油等平时要保持自行车的洁净与干燥（或涂油）！自行车防锈措施有哪些？讨论：⑶钢圈：制成耐腐蚀的合金合作交流1、在金属活动性顺序中，铝比铁活泼，为什么生活中铁易生锈而铝却不生锈？2、如何防止铁生锈？铝与氧气反应生成致密的Al2O3薄膜，覆盖在铝的表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。（1）.保持铁制品表面的洁净和干燥。防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可）（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保护层），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。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，其原因是___________________________________。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.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三支试管中进行研究。⑴请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：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，小心放入铁钉，塞上塞子

探究铁在有水而无空气（氧气）时的生锈情况小心放入铁钉，注入蒸馏水，使铁钉部分浸入水中反馈练习1.在下列情况下，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.水面附近的船体部分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经常会被锈蚀。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保护层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.某课外兴趣小组对一批铁样品（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实验，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。实验数据如下表：

请你认真分析数据，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，至少需要含氧化铁(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、丙三人的实验生成气体的质量都是0.3g(如甲为200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的实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↑562X0.3g样品中铁的质量分数＝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=8.4g（3）解：生产1000t这种纯度的铁，至少需要