第八單元

金屬和金屬材料課題3金屬資源的利用和保護

4.知道廢舊金屬對環境的污染，認識回收利用廢舊金屬等金屬資源保護的重要性。學習目標：

2.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。

3.會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。

2.會根據化學方程式對含有某些雜質的反應物或生成物進行有關的計算。1.了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡單方法。重點：圖8-16自然界以單質形式存在的金圖8-17自然界以單質形式存在的銀

除少數不活潑的金屬如金、銀等有單質形式存在外,其余都以化合物形式存在。金屬的存在形式：單質(少數，如金和銀)化合物(大多數，如各種鐵礦石)赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）菱鐵礦（主要成分是FeCO3

）圖8-18常見的礦石硫鐵礦(主要成分是FeS2

)磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）圖8-18常見的礦石輝銅礦（主要成分是Cu2S）

黃銅礦（主要成分是CuFeS2）鋁土礦主要成分是Al2O3

地殼中含量最多的金屬是Al！金屬元素在地殼中含量：一、鐵的冶煉：生熟煉鐵爐一生熟煉鐵爐二

圖8-19我國古代煉鐵圖圖8-20上海寶山鋼鐵公司煉鐵高爐圖8-21為紀念1996年中國鋼產量突破1億噸而發行的郵票紅色的Fe2O3變成灰黑色，同時產生的氣體使澄清的石灰水變渾濁一氧化碳還原氧化鐵生成鐵粉(灰黑色)與二氧化碳1.實驗室用一氧化碳還原氧化鐵①用燃著的酒精燈將尾氣點燃或②用氣球收集尾氣【實驗8-3】Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫證明產物中有鐵粉的方法是：

用磁鐵吸(或加稀鹽酸有氣泡)實驗步驟：①.按下圖組裝儀器，并檢查其氣密性。②把少量研細的氧化鐵粉末裝進硬質玻璃管中。③把硬質玻璃管接入裝置系統中，先通入一氧化碳氣體排除空氣，防止一氧化碳與空氣混合受熱爆炸。點燃出氣口處的酒精燈(或用氣球收集)，防止一氧化碳污染空氣。待排盡后，點燃酒精噴燈，并觀察裝置中所發生的變化。④當紅棕色粉末已轉變成黑色后，停止加熱，再通入一會兒一氧化碳，直至玻璃管冷卻，防止Fe被氧化。一氧化碳還原氧化鐵必須在封閉的硬質玻管中進行，防止一氧化碳污染空氣。原料：鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫2.工業煉鐵：反應的化學方程式：CO是還原劑；Fe2O3是氧化劑⑴原理：焦炭在高溫條件下跟O2反應生成CO,CO作還原劑，在高溫條件下把鐵礦石中的鐵還原出來。⑵設備：煉鐵高爐鐵礦石、焦炭、石灰石Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫CO2＋C2CO

高溫C

+

O2

CO2

點燃例題：用1000t含氧化鐵(Fe2O3)

80%的赤鐵礦石，理論上可煉含鐵96%的生鐵多少噸？赤鐵礦（主要成分是Fe2O3

）生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金，工業生鐵含碳量一般在2.11%--4.3%，并含C、Si、Mn、S、P等元素，是用鐵礦石經高爐冶煉的產品。解：1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000t×80%＝800t。設800t氧化鐵理論上可以煉出鐵的質量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX160800t=112XX＝560t1000t赤鐵礦石中含氧化鐵的質量為1000t×80%＝800t(雜化純)或設800t氧化鐵理論上可以煉含鐵96%的生鐵質量為X。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫160112800tX×96%160:112＝800t:X×96%X＝583t

(雜化純)答：1000t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石，理論上可煉出含鐵96%的生鐵為583t。

在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料時和產量時,應考慮到雜質問題。不純物質、純物質、純度之間的關系：列比例時，一定要用純量。3.含雜質的物質的化學方程式的計算：m(純)=m(不純)×純度m(不純)=m(純)÷純度2.下圖是課堂中模擬煉鐵的實驗裝置。

（1）寫出圖中標有序號的儀器名稱①

，②

。

(2)實驗過程中，先要進行的是______________。（填Ⅰ或Ⅱ）Ⅰ．加熱Ⅱ．通一氧化碳

(3)A中反應的化學方程式是。

B中反應的化學方程式是

，

B中觀察到的現象是_______________

。

(4)該裝置的不足之處是

。鐵架臺試管ⅡFe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫沒有尾氣處理裝置（或沒有用燃著的酒精燈處理尾氣等）Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O澄清的石灰水變渾濁①②第八單元

金屬和金屬材料第二課時課題3金屬資源的利用和保護

為什么要保護金屬資源？二、金屬資源保護保護金屬資源的原因：⑴每年大量開采(數以億噸計)⑵每年大量的金屬被腐蝕(相當于年產量的20%~40%)P181.金屬的腐蝕和防護人們采取了許多措施，但每年全世界因生銹而損失的鋼鐵約占世界年產量的四分之一！如何防銹？——a.在干燥空氣中b.浸沒在水中c.半截浸沒在水中鐵的生銹過程哪種條件下,鐵最易生銹?為什么?不生銹(有水無O2)

不生銹(有O2無水)在水與空氣的交界面最易生銹————植物油abc請思考：用橡皮塞塞緊管口(有水和Ｏ2)鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣發生化學反應。鐵銹的成份很復雜,主要為氧化鐵Fe2O3·XH2O。(Fe2O3·XH2O很疏松，易吸水，不能阻礙里層的鐵繼續與氧氣、水蒸氣反應，如不及時除去，會加快鐵制品的生銹，使鐵全部被腐蝕。而鋁不同，鋁與氧氣反應生成致密的Al2O3薄膜，覆蓋在鋁的表面，從而保護里層的鋁不再與氧氣反應，所以鋁耐腐蝕。)鐵生銹的條件：⑴要有能夠發生反應的物質(Fe、H2O、O2)；鐵制品銹蝕的條件:⑵反應物要能相互接觸；⑶生成物不會對反應起阻礙作用。4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O

(緩慢氧化)防止鐵生銹的方法(破壞鐵生銹的條件即可)：P20表1.保持鐵制品表面的潔凈和干燥。

2.在鐵制品表面涂油、刷漆、搪瓷、鍍上耐腐蝕的金屬、烤藍（即表面生成致密的氧化膜保護層），使鐵制品與空氣隔絕。

3.制成耐腐蝕的合金，如不銹鋼，就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。⑴三角架：⑵鋼線(輻條）：⑷鏈條：刷漆鍍一層耐腐蝕的金屬涂油等平時要保持自行車的潔凈與干燥（或涂油）！自行車防銹措施有哪些？討論：⑶鋼圈：圖8-25據估計一些礦物可供開采的年限2.金屬資源保護⑴為什么要保護金屬資源？礦物的儲量是有限的，而且不能再生。2、怎樣保護金屬資源呢?⑴防止金屬的腐蝕。⑵金屬的回收與利用。⑶有計劃,合理地開采礦物,嚴禁不顧國家利益的亂采礦。⑷尋找金屬代用品。如以塑代鋼。圖8-26金屬的回收利用回收一個鋁制的易拉罐比制造一個新的鋁制的易拉罐要便宜20%，而且還可以節約金屬資源和95%能源。目前世界上有50%以上的鐵和90%以上的金得到回收利用。反饋練習1.在下列情況下，埋在地下的鑄鐵管道腐蝕最快的是（）

A.在潮濕、致密的土壤中

B.在干燥、致密的土壤中

C.在潮濕、疏松的土壤中

D.在干燥、疏松的土壤中2.某運輸用鐵船，在水中行駛，最易生銹的部位是(

)CBA.水面上的船頭部分B.水面附近的船體部分C.水面下的船底部分D.各部分都一樣速度生銹3.日常生活中的一些鐵制品經常會被銹蝕。下列做法中不能起防銹作用的是（）①在鐵制品表面鍍鋅②在鐵制品表面涂油脂③保留鐵件表面的鐵銹作保護層④在鐵器表面刷油漆⑤自行車臟了用清水沖洗⑥用廢酸液沖洗鐵制污水管道⑦切完咸菜后，盡快將菜刀洗凈擦干A.②⑤

B.③⑤⑥

C.①③⑦

D.②⑥⑦

B4.全世界每年因生銹損失的鋼鐵約占世界鋼鐵年產量的1/4。某學生想探究鐵生銹的條件，他將干凈的鐵釘分別同時入放A、B、C三支試管中進行研究。⑴請你幫助該學生完成下列實驗設計的內容：加熱烘干試管，小心放入鐵釘，塞上塞子

探究鐵在有水而無空氣（氧氣）時的生銹情況小心放入鐵釘，注入蒸餾水，使鐵釘部分浸入水中⑵一周后，編號為________的試管中的鐵釘最易生銹。⑶用相同材料制作，經過相同時間防銹處理的鐵欄桿，安裝在南方比安裝在北方更易生銹，其原因是___________________________________。C南方比北方天氣潮濕，鐵更易生銹ABC鐵在干燥空氣中鐵在有水而無空氣（氧氣）時鐵在有空氣和水時用植物油液封用橡皮塞塞緊管口4.某課外興趣小組對一批鐵樣品（含有雜質，雜質不溶于水，也不與稀硫酸反應）進行分析，甲、乙、丙三位同學分別進行實驗，其中只有一位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。實驗數據如下表：

請你認真分析數據，回答下列問題：⑴哪位同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應；⑵計算樣品中鐵的質量分數；⑶若生產1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？改正：(燒杯的質量為25.4g；計算結果精確到0.1%)解：⑴分析表中數據可知，甲、乙、丙三人的實驗生成氣的質量都是0.3g(如甲為200g+9g-208.7g＝0.3g),即各人的實驗中都有一種反應物完全反應。由甲、乙數據可知，9g鐵樣品中的鐵完全反應，甲中的酸過量。由乙、丙數據可知，(150g－25.4g)＝124.6g的稀硫酸中的H2SO4完全反應，丙中的金屬過量。綜合分析可知乙同學所取用的稀硫酸與鐵樣品恰好完全反應。解：⑵乙反應生成氫氣的質量為150g+9g-158.7g＝0.3g。

設Fe的質量為X。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

2X0.3g則Fe%＝8.4g9g×100%=93.3%⑵計算樣品中鐵的質量分數；答：樣品中鐵的質量分數為93.3%。56X20.3g=X=8.4g⑶若生產1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦多少噸？解：⑶需要含氧化鐵80%的赤鐵礦的質量為Y。1000t這種純度的鐵含純鐵的質量為1000t×93.3%＝930t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

====高溫160112Y×80%930t160:112=Y×80%:930tY=1666.1t答：生產1000t這種純度的鐵，至少需要含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦為1666.1t。3CO+

Fe2O3

2Fe

+

3CO2

；====高溫1.把鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程，其主要反應原理是在高溫條件下CO作還原劑，奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來。2.在實際生產時,所用的原料或產物一般都含有雜質,在計算用料時和產量時,應考慮到雜質問題。

3.鐵生銹的條件是鐵與空氣中的氧氣、水(或水蒸氣)直接接觸，如果隔絕了空氣和水，就能在一定程度上防止鋼鐵生銹。在鐵表面涂油、刷漆、鍍上耐磨和耐腐蝕的鉻及制造耐腐蝕的合金，如不銹鋼等，就能防止鋼鐵生銹。

4.保護金屬資源的有效途徑是防止金屬的腐蝕、回收與利用廢舊金屬、合理有效地地開采礦物,以及尋找金屬代用品等。列比例時，一定要用純量。m(純)=m(不純)×純度4Fe+3O2+2XH2O=2Fe2O3·XH2O本單元小結：一、金屬和金屬材料金屬與非金屬物理性質的比較：

2.金屬材料包括純金屬和合金。把兩種或兩種以上的金屬熔合在一起，或者把金屬和非金屬熔合在一起，就可以得到具有金屬特性的合金。由于合金的很多性能一般比組成它們的純金屬更好，因此，在實際中大量使用的金屬材料是合金。二、金屬的化學性質

1.很多金屬都能與氧氣、鹽酸和稀硫酸等起反應，但反應的難易和劇烈程度不同。)以Fe、Al、Cu為例，寫出它與氧氣、稀硫酸反應的化學方程式。

，

。

Fe

+

H2SO4

＝

FeSO4

+

H2↑2Al

+3H2SO4

＝

Al2(SO4)3

+3H2↑3Fe

+

2O2Fe3O4點燃4Al

+

3O22Al2O3點燃2Cu

+

O2

2CuO

△Cu

+

H2SO4→不反應

2.由一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應叫做置換反應。例如如果用A+B→C來表示化合反應的話，請用相似的方法來表示分解反應和置換反應。置換反應：A+BC→B+AC分解反應：AB→A+B

，