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1、课题3 金属资源的利用和保护金属资源的利用和保护高公学区中心学校高公学区中心学校 王霄王霄教学目标n n1、 知识与技能： n n（1）知道一些常见的金属（如铁、铝、铜）等矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法 n n（2）会根据化学方程式对反应物或生成物中含有某些杂质进行计算n n2、 能力与方法: 通过收集资料、查阅资料、讨论交流等具体探究活动学生的良好的学习习惯和学习方法 n n3、 情感与价值观： 使学生体会学习化学的价值；保持和增强对生活中化学现象的好奇心和探究欲，培养学生学习化学的兴趣。树立珍惜资源、爱护环境、合理使用资源的观念。教学重点、难点n n1、重点 了解从常见铁矿石中提炼
2、铁的原理 n n2、难点 n n（1）冶炼铁的原理和含杂质等不纯物的化学方程式的计算 n n（2）教师：利用百度搜索：、一氧化 碳还原氧化铁的实验概述n n地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。图8-15 自然界以单质形式存在的金图8-16 自然界以单质形式存在的银金属元素在地壳中的含量图8-17 常见的矿石磁铁矿磁铁矿（主要成分主要成分FeFe3 3O O4 4）赤铁矿赤铁矿（主要成分主要成分FeFe2 2O O3 3）黄铁矿（黄铁矿（主要成分主要成分FeSFeS2 2）菱铁矿（菱铁矿（主要成分主要成分FeCO
3、FeCO3 3）想一想想一想： 假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪假如你是炼铁厂的厂长，你认为哪种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料种矿石最不适宜作为工业炼铁的原料？ 除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来除了焦炭和一氧化碳可以还原出铁来 ，氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？氢气也可以。你准备选用哪种物质来炼铁？70%70%72.4%72.4%48.3%48.3%46.7%46.7% 实验过程中能观察到什么现象？实验过程中能观察到什么现象？ 酒精灯、澄清石灰水的作用分别是什么？酒精灯、澄清石灰水的作用分别是什么？铁铁演示演示将铁矿石中的将铁矿石中的 SiOSiO2 2转变为炉渣转变为炉渣点燃点燃 C +
4、 O2 = 2CO2高温高温 C + CO2 = 2CO（FeFe2 2O O3 3）生铁生铁出铁口出铁口炉渣炉渣出渣口出渣口 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温高炉气体高炉气体高炉气体高炉气体 产生一氧化碳产生一氧化碳 提供热量提供热量焦炭焦炭 A B铁铁 高温高温过量空气过量空气 高温高温 焦炭焦炭 高温高温赤铁矿石赤铁矿石某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有某炼铁厂用于炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要含有FeFe2 2O O3 3 ）、焦炭、空气等，主要反应过程如下）、焦炭、空气等，主要反应过程如下图示：图示： 炼铁厂用于炼铁的主要设备是：。炼铁厂用于炼铁的
5、主要设备是：。 在上述框图中在上述框图中A、B所对应的有关反应生成物的化所对应的有关反应生成物的化学式分别是：、学式分别是：、 。 写出上述反应的化学方程式。写出上述反应的化学方程式。 ； 在此过程中，焦炭的作用是在此过程中，焦炭的作用是 、 。高炉高炉一氧化碳一氧化碳点燃点燃C + O2 = CO2高温高温C + CO2 = 2COFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温产生一氧化碳产生一氧化碳提供热量提供热量二氧化碳二氧化碳涉及到杂质问题的计算：涉及到杂质问题的计算：化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系，各化学式所
6、规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量系在时的相互关系，各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量系在实际生产中，所用的原料或产物一般都是含有杂质的。因此，在实际生产中必实际生产中，所用的原料或产物一般都是含有杂质的。因此，在实际生产中必然会涉及到杂质的计算问题。当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物然会涉及到杂质的计算问题。当参与反应的物质含杂质时，应先要把含杂质物质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算质的质量换算成纯净物质的质量，再进行计算 纯物质质量不纯物质总量纯物质质量不纯物质总量纯物质所占质量分数纯物质所占质量分数 例例3 3、计算多少吨铁的质量分数为、计算多少吨铁的质量
7、分数为96%96%的生铁中含铁的生铁中含铁560t560t？例例2 2、1000t1000t含杂质含杂质20%20%的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？的赤铁矿石中含氧化铁的质量是多少？解：解：1000t1000t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：1000t1000t(1-20%)=800t(1-20%)=800t解：生铁的质量为：解：生铁的质量为：560t560t96%=583t96%=583t例例4 4、某钢铁厂每天需要消耗、某钢铁厂每天需要消耗1000t1000t含氧化铁含氧化铁80%80%的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含的赤铁矿石，该厂理论上每天可以炼出含铁铁9
8、6%96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？解解1:1:设每天可炼出的设每天可炼出的生铁生铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160 112 160 112 1000t 1000t80%80% X X96%96% 160 112 160 112 800t 800t X X96%96% X = X = 560t560t答：略答：略高温高温解解2:2:设每天以炼出的设每天以炼出的铁铁质量为质量为X X Fe Fe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2 160
9、 112 160 112 1000t X 1000t X 160 112 160 112 1000t X 1000t X X = 700t X = 700t答：略答：略高温高温80% 800t537.6t537.6t生铁的质量生铁的质量= =537.6t537.6t96%96%= =560t560t练习：要炼出含练习：要炼出含2%2%杂质的生铁杂质的生铁16001600吨，需要含氧化铁质吨，需要含氧化铁质量分数为量分数为80%80%的赤铁矿石多少吨的赤铁矿石多少吨？解：设需要含为80%的赤铁矿石的质量为x生铁1600吨含纯为1600吨（12%）= 1568吨Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
10、160 112x80% 1568吨 x = 2800吨答：需这种赤铁矿石2800吨。 高温高温练习：练习：例例5 5某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上，第二天早晨发现菜刀生锈了上，第二天早晨发现菜刀生锈了试问：（试问：（1 1）菜刀上是否发生了化学反应？）菜刀上是否发生了化学反应？ （2 2）菜刀为什么会生锈？）菜刀为什么会生锈？ （3 3）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？）为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎么做？答案：（答案：（1 1）菜刀生锈，生成了与铁不同的物质，即生成了新）菜刀生锈，生成了与铁不同的物质，即生成了新物质
11、，发生了化学反应物质，发生了化学反应 （2 2）用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又与空）用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又与空气中的氧气接触，满足了铁锈蚀的条件，所以生锈气中的氧气接触，满足了铁锈蚀的条件，所以生锈 （3 3）为防止菜刀生锈，可将菜刀洗净擦干，放在干燥）为防止菜刀生锈，可将菜刀洗净擦干，放在干燥处即可，或再涂上一层食用油，起到隔绝空气的作用处即可，或再涂上一层食用油，起到隔绝空气的作用铁生锈的条件：n n与氧气（或空气）接触n n与水接触其它影响因素：温度、盐等思考：根据铜绿的化学式思考：根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3分分析铜生锈的条件又是什么？析铜生锈的条件又
12、是什么？n n与氧气、水和二氧化碳接触实验：探究铁生锈的条件钢铁的生锈和防锈钢铁的生锈和防锈 钢铁的生锈，实际上是铁跟空气中的氧气、水等物质发生一钢铁的生锈，实际上是铁跟空气中的氧气、水等物质发生一系列的化学反应，生成铁锈铁锈是一种复杂的铁的氧化物的水系列的化学反应，生成铁锈铁锈是一种复杂的铁的氧化物的水合物，可用合物，可用FeFe2 2O O3 3x xH H2 2O O表示表示 针对铁生锈的条件，人们想出了种种方法跟金属生锈作斗争针对铁生锈的条件，人们想出了种种方法跟金属生锈作斗争最常见的方法是给容易生锈的钢铁穿上最常见的方法是给容易生锈的钢铁穿上“防护盔甲防护盔甲”你看，你看，大街上跑着
13、的五颜六色小轿车，喷上了亮闪闪的油漆；自行车的大街上跑着的五颜六色小轿车，喷上了亮闪闪的油漆；自行车的钢圈、车把钢圈、车把镀上了抗蚀能力强的铬或镍镀上了抗蚀能力强的铬或镍；金属制品、机器零件出；金属制品、机器零件出厂前，在表面涂上厂前，在表面涂上一层油脂一层油脂等等，都是用的这种方法更彻底的等等，都是用的这种方法更彻底的方法是给钢铁方法是给钢铁“服用免疫药服用免疫药”，即在钢铁中加入适量的铬和镍，即在钢铁中加入适量的铬和镍，制成制成“不锈钢不锈钢”这种钢具有很强的抵御水和氧气侵蚀的能力；这种钢具有很强的抵御水和氧气侵蚀的能力；另外还有一种特殊的做法，是将钢铁制品表面做上另一种铁锈另外还有一种特
14、殊的做法，是将钢铁制品表面做上另一种铁锈四氧化三铁，它呈蓝黑色，它跟氧化铁的性质不同，它也像铝的四氧化三铁，它呈蓝黑色，它跟氧化铁的性质不同，它也像铝的氧化物那样致密，对钢铁也有保护作用，这种做法叫氧化物那样致密，对钢铁也有保护作用，这种做法叫烤蓝烤蓝你看，你看，战士用的枪支，建筑用的钢筋、铁板，都不是铁原来的银白色，战士用的枪支，建筑用的钢筋、铁板，都不是铁原来的银白色，而是黑黝黝的，闪烁着蓝光，这就是经过了烤蓝处理而是黑黝黝的，闪烁着蓝光，这就是经过了烤蓝处理3 3. .4 4 加快加快铁铁生生锈锈速率的情速率的情况况酸酸性污染物的存在性污染物的存在( (酸雨酸雨) )加快生加快生锈锈速度
15、速度离离子化合物的存在子化合物的存在( (氯化氯化钠钠) )高溫高溫( (加快化加快化学学反反应应速度速度) )与活泼性较低与活泼性较低金金属属接接触（触（置置换反应换反应) )经经刮擦或凹凸扭曲刮擦或凹凸扭曲表面表面( (增增加接加接触触面面) )金属资源保护金属资源保护 矿物的储量有限，而且不能再生总有一天，这些金属资源会消耗殆尽矿物的储量有限，而且不能再生总有一天，这些金属资源会消耗殆尽的怎样保护金属资源呢？除了前面介绍的应的怎样保护金属资源呢？除了前面介绍的应防止金属的腐蚀外防止金属的腐蚀外，另一条有另一条有效途径是金属的回收和利用效途径是金属的回收和利用 在能源紧张的今天，铝作为贮存
16、能源的在能源紧张的今天，铝作为贮存能源的“银行银行”备受青睐富裕的电力备受青睐富裕的电力无法贮存，可用来炼铝，炼无法贮存，可用来炼铝，炼1 1千克铝耗电十七八度，铝锭又不锈蚀能长期存千克铝耗电十七八度，铝锭又不锈蚀能长期存放回收铝所需的能量只有炼铝的放回收铝所需的能量只有炼铝的1/201/20，是回收钢铁的，是回收钢铁的1/81/8，而且回收起来，而且回收起来极少损耗所以国外大量采用铝质包装箱、周转箱连汽水瓶、罐头盒都是极少损耗所以国外大量采用铝质包装箱、周转箱连汽水瓶、罐头盒都是铝膜制的软罐头，建筑行业的脚手架也用铝质的，这一切都为了便于回收，铝膜制的软罐头，建筑行业的脚手架也用铝质的，这一
17、切都为了便于回收，节约能源节约能源 废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染例如，废旧电池中含有例如，废旧电池中含有汞等对环境有害的金属元素，如果将废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地汞等对环境有害的金属元素，如果将废旧电池随意丢弃，汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康将汞等金属回收利用，不仅可以节约金下水和土壤的污染，威胁人类健康将汞等金属回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以减少对环境的污染，所以金属的回收和利用具有重要意义属资源，还可以减少对环境的污染，所以金属的回收和利用具有重要意义 保护金属资源的第三条有效途径是应有计划、合理地开采矿物
18、保护金属资源的第三条有效途径是应有计划、合理地开采矿物，严禁不，严禁不顾国家利益乱采矿另外顾国家利益乱采矿另外还可以开发新材料替代金属还可以开发新材料替代金属例如：已经能用塑料例如：已经能用塑料来代替钢和其他合金制造管道、齿轮，还可以将玻璃经过特殊处理，制成玻来代替钢和其他合金制造管道、齿轮，还可以将玻璃经过特殊处理，制成玻璃钢，玻璃钢的硬度极高，与钢铁不相上下，但它十分轻盈，不生锈、不导璃钢，玻璃钢的硬度极高，与钢铁不相上下，但它十分轻盈，不生锈、不导电，用途十分广泛，可用来制作轿车车身、汽艇外壳、火车车厢、轻型坦克电，用途十分广泛，可用来制作轿车车身、汽艇外壳、火车车厢、轻型坦克等等保护金属资源的方法：n n防止金属的腐蚀n n回收利用废旧金属n n有计划、合理地开采矿物资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而资料二：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的报废的金属设备和材料相当于年产量的20% 40%20% 40%。思思考考n n1 1 、金属资源短缺对人类社、金属资源短缺对人类社会发展意味着什么呢？会发展意味着什么呢？n n2 2 、金属腐蚀的条件是什么、金属腐蚀的条件是什么？如何防腐？如何防腐？n n3 3、如何保护金属资源？、如何保护金属资源？
