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1、第八单元 金属和金属材料,课题3 金属资源的利用和保护,第一课时,P15,4.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。,学习目标：,2.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。,3.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。,1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。,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。,1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。,重点：,图8-16 自然界以单质形式存在的金,图8-17 自然界以单质形式存在的银,除少数不活泼的金属如金、银等有单质形
2、式存在外,其余都以化合物形式存在。,金属的存在形式：,单质( 不活泼，如金和银),化合物( 活泼，如各种铁矿石),赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）,菱铁矿（主要成分是FeCO3 ）,图8-18 常见的矿石,磁铁矿（主要成分是Fe3O4）,含有矿物的岩石称为矿石铁矿石等都是常见的矿石,图8-18 常见的矿石,辉铜矿（主要成分是Cu2S）,黄铜矿（主要成分是CuFeS2）,铝土矿主要成分是Al2O3,孔雀石 Cu2(OH)2CO3,赤铜矿 Cu2O,罕见的铜矿石,毛赤铜矿(Cu2O ),地壳中含量最多的金属是Al！,金属元素在地壳中含量：,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
3、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。,大自然向人类提供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：,生熟炼铁炉一,生熟炼铁炉二,图8-19 我国古代炼铁图,图8-20 上海宝山钢铁公司炼铁高炉,图8-21 为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票,1.实验室用一氧化碳还原氧化铁,用燃着的酒精灯将尾气点燃或用气球收集尾气,【实验8-3】,CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O,2CO + O2 = = 2CO2,Fe2O3 + 3CO = 2F
4、e + 3CO2,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,相关的化学方程式：,尾气处理方法,高温,点燃,实验步骤： 1、检查装置气密性 2、将适量的氧化铁装入玻璃管并固定装置 3、点燃右边酒精灯 4、通入一氧化碳气体 5、点燃酒精喷灯给氧化铁加热 6、待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热 7、待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯 注意：实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。,(1)原料
5、：,黄铁矿 FeS2,赤铁矿 Fe2O3,菱铁矿 FeCO3,磁铁矿 Fe3O4,(2)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,石灰石、铁矿石 焦炭、空气,(3)设备：高炉,化学方程式：,70%,48.27%,46.67%,72.41%,含铁量,2.工业炼铁：,设备：炼铁高炉,铁矿石、焦炭、石灰石,炼铁时各物质的作用： 石灰石：把矿石中SiO2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动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底。 生铁出口低于炉渣出口原因：,生铁密度
6、大于炉渣密度,炼钢和炼铁的比较,高温,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。,3.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,例题：用1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼含铁96%的生铁多少吨？,解：1000t赤铁矿石中含氧化铁的质量为1000t 80%800t。 设800t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为X。,160 112,800t X,X560t,折合含铁96%的生铁的质量为560t 96%583t (
7、纯化杂),答： 1000t含氧化铁(Fe2O3) 80%的赤铁矿石，理论上可炼出含铁96%的生铁为583t。,或设800t氧化铁理论上可以炼含铁96%的生铁质量为X。,160 112 800t X96%,160 :112800t :X96% X583t,(杂化纯),设需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石的质量为x。,解：生铁中含纯铁：3000t(15%)=2850t.,X4790t,答：该3000 t生铁中含纯铁2850t。 该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石为4790t。,1.某炼钢厂日产含杂质5%的生铁3000t，试计算：该3000 t生铁中含纯铁多少吨？该炼钢厂每天
8、需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多 少吨？（计算结果保留整数）,练习：,2.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 ， 。 (2)实验过程中，先要进行的是_ 。（填或） 加热 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,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,3.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。,选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是 ；目前铝在
9、多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是 。 铝的密度小 铝很活泼 地壳中铝的含量高 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。 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 ；能证明产物中有铁粉的方法是：。,用磁铁吸(或加稀盐酸有气泡),在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法 是。,此装置有不完善的地方，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,导管一端用水润湿后旋转插入,第八单元 金属和金属材料,课题3 金属资源的利用和保护,第二课时,P1821,铁轨的锈蚀,铁钉的生锈,各种铁制品的锈蚀,为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的
10、方法和废金属的回收利用,金属锈蚀给人类带来了巨大的损失。,为什么要保护金属资源？,二、金属资源保护,保护金属资源的原因：,每年大量开采(数以亿吨计),每年大量的金属被腐蚀(相当于年产量的20%40%),P18,1.金属的腐蚀和防护,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 占世界年产量的四分之一！,如何防锈？,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,a b c,请思考：,用橡皮塞塞紧管口,(有水和2),一周后,铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀
11、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,想一想,阅读教材P17页，回答下列问题： 1、试管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保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 3、你能否根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，因为铁锈是疏松多孔的。,铁与空气中的氧气、水蒸气接触并发生化学
12、反应。,铁锈的成份很复杂,主要为氧化铁Fe2O3 XH2O。,(Fe2O3 XH2O很疏松，易吸水，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，如不及时除去，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，从而保护里层的铝不再与氧气反应，所以铝耐腐蚀。),铁生锈的条件：,要有能够发生反应的物质(Fe、H2O、O2)；,铁制品锈蚀的条件:,反应物要能相互接触；,生成物不会对反应起阻碍作用。,4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3 XH2O (缓慢氧化),防止铁生锈的方法(破坏铁生锈的条件即可)：P20表,1.保持铁制品表面的洁净和干燥。,2.在
13、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。,三角架：,钢线(辐条）：,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：,钢圈：,图8-25 据估计一些矿物可供开采的年限,2.金属资源保护,为什么要保护金属资源？,矿物的储量是有限的，而且不能再生。,2、怎样保护金属资源呢?,防止金属的腐蚀。,金属的回收与利用。,有计划,合理地开采矿物,严禁不顾国家利益的乱采矿。,寻找金属代用品。如以塑代钢。,图8
14、-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( ),C,B,A.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（ ） 在铁制品表面镀锌 在铁制品表面涂油脂 保留铁件表面的铁锈作保护层 在铁器表面刷油漆 自行车脏了用清水冲洗 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 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。请你帮助该学生完成下列实验设计的内容：,
